DE3732583A1 - Flow-measuring (metering) probe - Google Patents

Flow-measuring (metering) probe

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DE3732583A1
DE3732583A1 DE19873732583 DE3732583A DE3732583A1 DE 3732583 A1 DE3732583 A1 DE 3732583A1 DE 19873732583 DE19873732583 DE 19873732583 DE 3732583 A DE3732583 A DE 3732583A DE 3732583 A1 DE3732583 A1 DE 3732583A1
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DE19873732583
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Heinz Dr Gena
Gunter Dipl Phys Dietrich
Peter Weissbach
Rita Kopprasch
Karin Dipl Ing Henze
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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
    • G01F1/05Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/34Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
    • G01F1/36Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction
    • G01F1/40Details of construction of the flow constriction devices
    • G01F1/46Pitot tubes

Abstract

Flow-measuring probe, quantity measurement technology, pressure take-off apertures, aperture ratios, total pressure, negative pressure, modifiable differential pressure, free selection of probe diameter, capability to influence the output signal, adaptation to available measuring technology. The flow-measuring probe is used in quantity measurement technology for flowing liquids and gases. The probe, designed as a cylindrical body, is inserted radially into the pipework over its whole diameter, has pressure take-off apertures directed upstream and towards the pipe wall and has, according to the invention, a diameter fixed as a function of a preset aperture ratio m = F2/F1, the aperture ratio being between 0.3 and 0.95. On the apertures directed upstream a total pressure is measured and on the apertures directed towards the pipe wall a negative pressure, resulting from the constriction by the probe body, with the static pressure superimposed, is measured. The pressure difference existing at the output of the probe can be modified by the choice of the probe diameter. In this way, a capability to influence the output signal and adaptation to available measurement technology are achieved. <IMAGE>

Description

Die Erfindung wird angewendet in der Mengenmeßtechnik für strömende Flüssigkeiten und Gase.The invention is used in quantity measurement technology for flowing liquids and gases.

Es sind Differentialdruckströmungssonden zum Einsatz in fließfähiges Medium führende Rohrleitungen bekannt (DE 19 35 989), bei denen sich eine als Hohlrohr ausgebildete Stausonde über den gesamten Durchmesser der Rohrleitung erstreckt und mit mehreren stromaufwärts gerichteten Öffnungen versehen ist, die paarweise und symmetrisch zu einer stromabwärts befindlichen Öffnung für die Erfassung des statischen Druckes im Mittelpunkt des Strömungsquerschnittes außerhalb der Mitte angeordnet sind. There are differential pressure flow probes for use in flowable Medium-carrying pipelines known (DE 19 35 989), in which a congestion probe designed as a hollow tube over extends the entire diameter of the pipeline and with is provided with several upstream openings, the pairs and symmetrical to a downstream one Opening for the detection of the static pressure in the Center of the flow cross-section outside the center are arranged.  

Die Mängel, die dieser Sonde anhaften, bestehen darin, daßThe shortcomings inherent in this probe are that

  • - das Ausgangssignal ausschließlich auf der Messung des Staudruckes nach der Beziehung basiert, wobei ρ die Dichte des strömenden Stoffes und c die Strömungsgeschwindigkeit ist.
    Dieser Staudruck ist zu den mit den herkömmlichen Meßverfahren erzeugbaren Differenzdrücken sehr gering, d. h. Geräte dieser Art stellen ungeachtet der ihnen anhaftenden Vorzüge keine echte Alternative zu den herkömmlichen Drosselmeßverfahren dar;
    - The output signal exclusively on the measurement of the dynamic pressure according to the relationship based, where ρ is the density of the flowing substance and c is the flow velocity.
    This dynamic pressure is very low compared to the differential pressures that can be generated with the conventional measuring methods, ie devices of this type are not a real alternative to the conventional throttle measuring methods, regardless of their advantages;
  • - das Ausgangssignal einer Abweichung unterliegt, die bezogen auf die Reynoldsche Zahl zwischen Re = 1×10⁵ und Re = 2,5 ×10⁵ von -15% bis 0% liegt, um dann erneut abzufallen;- The output signal is subject to a deviation, which is based on the Reynold number between Re = 1 × 10⁵ and Re = 2.5 × 10⁵ from -15% to 0%, in order then to drop again;
  • - für das Ausgangssignal, dadurch bedingt, daß die Druckentnahme für den statischen Druck im Abströmbereich des Sondenkörpers liegt, eine Überlagerung desselben durch die sich abströmseitig ausbildenden Strömungserscheinungen eintritt, wodurch das Ausgangssignal über dem Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit nicht linear verläuft.- For the output signal, due to the fact that the pressure is removed for the static pressure in the outflow area of the probe body lies, an overlay of the same by the flow phenomena forming on the downstream side occur, making the output signal square over the Flow velocity is not linear.

Weiterhin ist ein Staurohrdruckmesser bekannt (DE 28 42 676), bei dem der vorangeführte Mangel unter Anstrich 3, d. h. die negative Einwirkung der freien Turbulenz auf den statischen Druck im Abströmbereich des Sondenkörpers, dadurch behoben wird, daß zwei Flächen mit scharfer Kontur vorgesehen sind und so eine örtlich festliegende Grenzschichtablösung bewirkt und ein Wiederanliegen der Grenzschicht verhindert wird. Es bleiben jedoch die Nachteile unter Anstrich 1 und 2 bestehen.A pitot tube pressure meter is also known (DE 28 42 676), where the above defect under painting 3, d. H. the negative influence of free turbulence on the static Pressure in the outflow area of the probe body, thereby eliminated is that two surfaces with a sharp contour are provided and so causes a fixed boundary layer detachment and preventing the boundary layer from resuming. It However, the disadvantages under paint 1 and 2 remain.

Schließlich ist eine Differenzdrucksonde bekannt (DE 28 42 414), bei der die Bohrungen zur Aufnahme des statischen Druckes in Durchflußrichtung hinter der Bohrung zur Erfassung des dynamischen Druckanteils angeordnet sind und paarweise zu beiden Seiten in einem Sondenkörper vor dem Bereich abnehmender Sondenkörperbreite liegen. Finally, a differential pressure probe is known (DE 28 42 414), in which the holes for absorbing the static pressure in Flow direction behind the hole to record the dynamic Pressure portion are arranged and in pairs to both Sides in a probe body in front of the area of decreasing probe body width lie.  

Aufgabe dieser Maßnahme war es, die Linearität des Ausgangssignales, insbesondere bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten, zu verbessern, um dem unter Anstrich 3 angeführten Mangel entgegenzuwirken.The task of this measure was to check the linearity of the output signal, especially at low flow speeds, to improve to the deficiency mentioned under painting 3 counteract.

Die Mängel, die unter Anstrich 1 und 2 angeführt sind, können jedoch auch mit dieser Maßnahme nicht behoben werden. Die beschriebene Differenzdrucksonde beruht eindeutig auf dem Prinzip des Staurohres nach Prandtl, welches aus einem in Strömungsrichtung angeordneten dünnen Rohr besteht und bei dem der statische Druck in einem Ringspalt erfaßt wird, der sich stromabwärts hinter der stromaufwärts angeordneten Druckentnahmeöffnung für die Erfassung des Gesamtdruckes befindet.The shortcomings listed under painting 1 and 2 can however, this measure cannot be used either. The described differential pressure probe is clearly based on the Principle of the Pitot tube according to Prandtl, which consists of an in Direction of flow arranged thin tube exists and at which the static pressure is detected in an annular gap, the downstream of the upstream pressure tapping port for the detection of the total pressure.

Es sind letztlich auch Staurohre bekannt, bei denen im Gegensatz zu den vorbeschriebenen mehrere Druckentnahmestellen für die Erfassung des statischen Druckes auf der stromabwärts gerichteten Seite in Richtung der Rohrwand befindlich sind, um eine geringere Abhängigkeit des Meßergebnisses von der Reynoldschen Zahl zu erreichen (Automatisierungstechnische Praxis, Verlag Oldenburg München, 28. Jg., Heft 3, S. 124 (1986). Nachteilig ist hierbei, daß auch nur der Staudruck gemessen wird.Ultimately, pitot tubes are also known, in contrast to the above-mentioned multiple tapping points for the detection of the static pressure on the downstream Are located in the direction of the pipe wall a lower dependence of the measurement result on the Reynoldsche Number to achieve (automation technology practice, Verlag Oldenburg Munich, 28th vol., Issue 3, p. 124 (1986). The disadvantage here is that only the dynamic pressure is measured becomes.

Damit ist es bei allen angeführten Einrichtungen nicht möglich, für einen gegebenen Durchfluß und einen bestimmten Differenzdruckmesser eine Anpassung des Ausgangssignals durchzuführen. Es besteht ausschließlich die Möglichkeit, aus dem Staudruck auf die Strömungsgeschwindigkeit im Rohr zu schließen, was in der industriellen Praxis auf Grund des relativ niedrigen Signalpegels erhebliche Probleme aufwirft.It is therefore not possible for all of the listed facilities for a given flow and a certain Differential pressure meter to adjust the output signal. There is only the possibility from which To infer dynamic pressure to the flow velocity in the pipe, what in industrial practice due to the relative low signal level poses significant problems.

Die bekannten Druchflußmesser nach dem Differenzdruckverfahren (Verfahren bei konstanter Ortshöhe) basieren einerseits auf dem Staudruckverfahren und andererseits auf dem Drosselverfahren. Beide Verfahren leiten sich aus den energetischen Beziehungen der Rohrströmung ab. The known flow meters using the differential pressure method (Method at constant local altitude) are based on the one hand the dynamic pressure process and on the other hand on the throttle process. Both processes are derived from the energetic Relationships of pipe flow.  

Beim Staudruckverfahren wird die Geschwindigkeit der Rohrströmung mit einem die Strömung vernachlässigbar einengenden Fühler ermittelt und die strömende Menge aus dem Produkt von Geschwindigkeit und Rohrquerschnitt bestimmt.In the dynamic pressure process, the speed of the pipe flow with a flow that is negligibly constricting Sensor determined and the flowing amount from the product of Speed and pipe cross section determined.

Beim Drosselverfahren wird der gesamte Strom durch eine Verengung des Rohrquerschnittes gezwungen, schneller zu fließen, und die strömende Menge wird aus dem Druckabfall hergeleitet, der sich, bedingt durch die Verengung des Rohrquerschnittes F 1 auf einen Rohrquerschnitt F 2 ergibt.In the throttling process, the entire flow is forced to flow faster due to a narrowing of the pipe cross-section, and the flowing amount is derived from the pressure drop resulting from the narrowing of the pipe cross-section F 1 to a pipe cross-section F 2 .

Das Staudruckverfahren ist gegenüber dem Drosselverfahren durch den geringen dynamischen Druck erheblich benachteiligt, hat aber den Vorteil einer weit geringeren Masse des Fühlers, der Möglichkeit des Aus- und Einbaus ohne daß die Rohrleitung entleert werden muß, wenn sie von Flüssigkeiten durchströmt wird. Weiter erfordert dieses Meßverfahren eine nur geringe Beruhigungsstrecke vor dem Fühler.The dynamic pressure process is compared to the throttle process significantly disadvantaged by the low dynamic pressure but the advantage of a far smaller mass of the sensor, the Possibility of removal and installation without the pipeline must be emptied when liquid flows through it becomes. Furthermore, this measuring method requires only a small one Calming section in front of the sensor.

Das Drosselverfahren ist das genaueste und daher am weitesten verbreitete aller Durchflußmeßverfahren. Es hat aber die Nachteile, daß die Masse der Fühler relativ zu den Staudrucksonden das zwei- bis 5fache beträgt, der Ein- und Ausbau im Falle der Messung von Flüssigkeitsmengen die Entleerung der Rohrleitung voraussetzt und eine Beruhigungsstrecke sowohl vor als auch nach dem Meßort vorhanden sein muß, die zwischen dem 10- bis 20fachen des Rohrdurchmessers liegt, jedoch bei höheren Ansprüchen an die Meßgenauigkeit weit höher liegen kann. Außerdem liegt der Strömungswiderstand weit höher als bei Staudrucksonden.The throttling method is the most precise and therefore the farthest widespread all flow measurement methods. But it has Disadvantages that the mass of the sensors relative to the dynamic pressure probes that is two to five times, the installation and removal in In the case of measurement of liquid quantities, the emptying of the Pipeline presupposes and a calming section both before as well as after the measurement site must exist between the 10 to 20 times the pipe diameter, but higher Demands on the measurement accuracy can be much higher. In addition, the flow resistance is much higher than Pitot tubes.

Ziel der Erfindung ist eine hohe Materialökonomie durch die Reduzierung der Masse der Sonde und durch die Abminderung der Abmessungen der Beruhigungsstrecken, eine Verbesserung der Energieökonomie durch die Verringerung des Strömungswiderstandes, eine Vereinfachung der Instandhaltung durch maßgebliche Erleichterungen beim Ein- und Ausbau, sowie die Beeinflußbarkeit des Ausgangssignales in Analogie zu den Drosselgeräten, angepaßt an die nachgeschaltete Meßtechnik.The aim of the invention is a high material economy through the Reducing the mass of the probe and by reducing the Dimensions of the calming sections, an improvement in Energy economy by reducing the flow resistance, a simplification of maintenance through  Significant facilities for installation and removal, as well as Ability to influence the output signal in analogy to the Throttling devices, adapted to the downstream measuring technology.

Es bestand die Aufgabe, die bekannten Staudrucksonden unter Beibehaltung der Vorzüge, die diese gegenüber den Drosselgeräten aufweisen, wie geringe Masse, geringer Strömungswiderstand, geringe Ansprüche an die vor- und nachzuschaltenden Beruhigungsstrecken, Vereinfachung der Instandhaltung, so zu gestalten, daß in Analogie zu den Drosselgeräten ein in der Größe frei wählbarer Drosseleffekt und ein in der Größe frei wählbares Ausgangssignal zustandekommt und die Meßgenauigkeit der Drosselgeräte beibehalten wird.There was the task of taking the well-known pitot tubes Maintaining the advantages this has over throttling devices have, such as low mass, low flow resistance, low demands on the upstream and downstream Calming trails, simplifying maintenance, so too shape that in analogy to the throttle devices in the Freely selectable throttle effect and one in size freely selectable output signal and the measuring accuracy the throttling devices is retained.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Durchmesser des zylindrischen Körpers in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Öffnungsverhältnis m = F₂/F₁ fixiert ist, wobei F₂ der durch die Schattenflächen des zylindrischen Körpers eingeengte Querschnitt der Rohrströmung und F₁ der Querschnitt der Rohrleitung ist, in die der zylindrische Körper in radialer Richtung eingeführt ist, und das Öffnungsverhältnis zwischen 0,3 und 0,95 liegt und die paarig in Richtung zur Rohrwand angeordneten Druckentnahmeöffnungen sich an der Stelle des zylindrischen Körpers befinden, wo der zylindrische Körper in Strömungsrichtung gesehen seine größte Breite hat und sich in den Kanälen, in die die Druckentnahmeöffnungen münden, nach außen führende Tauchrohre, deren Druckentnahmeöffnungen unterhalb der Mitte der Rohrleitung liegen, befinden.According to the invention the object is achieved in that the diameter of the cylindrical body is fixed as a function of a predetermined opening ratio m = F ₂ / F ₁, with F ₂ the cross section of the pipe flow restricted by the shadow surfaces of the cylindrical body and F ₁ the cross section of the pipeline into which the cylindrical body is inserted in the radial direction and the opening ratio is between 0.3 and 0.95 and the pressure discharge openings arranged in pairs in the direction of the pipe wall are at the position of the cylindrical body where the cylindrical body is seen in the direction of flow has its greatest width and are located in the channels into which the pressure tapping openings open, dip tubes leading to the outside, the pressure tapping openings lying below the center of the pipeline.

Die Beeinflussung der Größe des frei wählbaren Ausgangssignals wird also erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Staudruckprinzip mit dem Prinzip der Ausbildung eines Unterdruckes an einer Einschnürung der Strömung kombiniert wird. Influencing the size of the freely selectable output signal is thus achieved according to the invention in that the Dynamic pressure principle with the principle of forming a negative pressure is combined at a restriction of the flow.  

Das heißt, es werden nicht wie bei der bekannten Staudrucksonde der Gesamtdruck und der statische Druck gemessen, sondern der Gesamtdruck und der sich an der Einschnürungsstelle ausbildende Unterdruck. Damit ist der Durchmesser der Sonde relativ zum Rohrleitungsdurchmesser bestimmend für die Einschnürung und damit bestimmend für den sich ausbildenden Unterdruck, der wiederum bestimmend ist für den am Ausgang der Sonde anstehenden Differenzdruck. Damit ist das Ausgangssignal entsprechend der Wahl des Sonden- oder Rohrleitungsdurchmessers dem Ziel der Erfindung gemäß modifizierbar.That means it won't be like the well-known pitot tube the total pressure and the static pressure measured, but the total pressure and the pressure developing at the constriction point Vacuum. The diameter of the probe is therefore relative determining the pipe diameter for the constriction and thus determining the negative pressure that develops, which in turn is decisive for the line at the exit of the probe Differential pressure. The output signal is accordingly the choice of probe or pipe diameter Object of the invention can be modified according to.

Werden nun der Gesamtdruck, der sich aus der positiven dynamischen Druckkomponente und dem statischen Druck zusammengesetzt, und der Gesamtdruck, der sich aus einer negativen dynamischen Druckkomponente und dem statischen Druck zusammensetzt, addiert, so ergibt sich im Gegensatz zu den Staudrucksonden eine erhebliche Erhöhung des Signalpegels, der durch die negative dynamische Druckkomponente bestimmend beeinflußt wird. Rechnerisch stellt sich das wie folgt dar:Now the total pressure resulting from the positive dynamic Pressure component and the static pressure composed, and the total pressure resulting from a negative dynamic Pressure component and the static pressure composed, added, in contrast to pitot tubes, this results in a considerable amount Increase in the signal level caused by the negative dynamic Determining pressure component is influenced. Mathematically, this is as follows:

oderor

wobei die Geschwindigkeit c₂ an der durch die Sonde eingeengten Stelle der Strömung vom Öffnungsverhältniswherein the speed c ₂ at the point of the flow restricted by the opening ratio

bestimmt wird.is determined.

Dabei sind:Here are:

c₁die Geschwindigkeit im vollen Rohrquerschnitt, F₂die beiderseits der Sonde verbleibende freie Rohrfläche und F₁Fläche über den gesamten Rohrquerschnitt. c ₁ the speed in the full pipe cross section, F ₂ the free pipe area remaining on both sides of the probe and F ₁ area over the entire pipe cross section.

Die Berechnung des Durchflusses erfolgt im Gegensatz zu den Staudrucksonden und in Analogie zu den Drosselgeräten nach der BeziehungThe flow is calculated in contrast to the Pitot tubes and in analogy to the throttling devices according to the relationship

Q = m · α δ p Q = m · α δ p

wobei Q die strömende Menge in m³/h, α eine Durchflußzahl und δ p der erzeugte Differenzdruck in mm WS sind.where Q is the flowing quantity in m³ / h, α is a flow number and δ p is the differential pressure generated in mm WS.

AusführungsbeispieleEmbodiments

Die Erfindung wird nachstehend an 2 Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Zeichnungen näher erläutert.The invention is based on 2 embodiments and the associated drawings explained in more detail.

Beispiel 1Example 1

Fig. 1 zeigt eine Durchflußmeßsonde für eine Rohrleitung 1 mit einer Nennweite von 100 mm in Strömungsrichtung gesehen. An der Stirnseite der Sonde befinden sich oberhalb und unterhalb der Rohrmitte Öffnungen 2 und 3. An diesen Öffnungen erfolgt die Abnahme des Gesamtdruckes, der sich aus einer positiven dynamischen Druckkomponente und dem statischen Druck zusammensetzt. Weiter sind in der Mitte der Rohrleitung, der Rohrwand zugekehrt, an beiden Seiten der Sonde Öffnungen 4 und 5 vorhanden. An diesen Öffnungen erfolgt die Aufnahme eines weiteren Gesamtdruckes, der sich aus einer negativen dynamischen Druckkomponente und dem statischen Druck zusammensetzt. Die Befestigung der Sonde erfolgt mittels des mit dem Sondenkörper 6, der von einem Mantel 7 umgeben ist, fest verbundenen Flansches 8 an einem Gegenflansch 9, der mit einem Stutzenrohr 10 mit der Rohrleitung 1 verbunden ist, in der das Medium strömt, dessen Menge erfaßt werden soll. Fig. 1 shows a flow measuring probe for a pipeline 1 with a nominal width of 100 mm seen in the flow direction. At the front of the probe there are openings 2 and 3 above and below the pipe center. The total pressure, which is composed of a positive dynamic pressure component and the static pressure, takes place at these openings. Furthermore, openings 4 and 5 are provided in the middle of the pipeline, facing the pipe wall, on both sides of the probe. A further total pressure is recorded at these openings, which is composed of a negative dynamic pressure component and the static pressure. The probe is fastened by means of the flange 8, which is firmly connected to the probe body 6 , which is surrounded by a jacket 7 , on a counter flange 9 , which is connected to the pipe 1 by a connecting pipe 10 , in which the medium flows, the quantity of which is detected shall be.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch Fig. 1 senkrecht zur Sichtebene, aus dem der Aufbau der Durchflußmeßsonde im Inneren erkennbar ist. In beiden im Sondenkörper 1 befindlichen Bohrungen 11 und 12 befinden sich Tauchrohre 13 und 14, die sich in den Austrittsstutzen 15 und 16 fortsetzen. Beide Tauchrohre reichen bis unter die Mitte der Sonde beziehungsweise der Rohrleitung. Zweck der Tauchrohre ist es, Lufteinschlüsse bei der Messung von Flüssigkeitsmengen in den an den Stutzen 15 und 16 angeschlossenen Wirkdruckleitungen auszuschließen. Fig. 2 shows a section through Fig. 1 perpendicular to the viewing plane, from which the structure of the flow measuring probe can be seen inside. In both bores 11 and 12 in the probe body 1 there are dip tubes 13 and 14 which continue in the outlet connections 15 and 16 . Both immersion tubes extend below the middle of the probe or the pipeline. The purpose of the immersion tubes is to exclude air pockets when measuring the amount of liquid in the differential pressure lines connected to the nozzles 15 and 16 .

Fig. 3 zeigt den in Fig. 1 angedeuteten Schnitt A-A. Aus diesem Schnitt ist zu sehen, daß in dem Sondenkörper 6, der ein massiver Körper ist, axiale Kanäle in Form von Bohrungen 11 und 12 befindlich sind und die Öffnungen 4 und 5, an denen der eine Gesamtdruck abgenommen wird, in der Bohrung 12 münden. FIG. 3 shows the section AA indicated in FIG. 1. From this section it can be seen that in the probe body 6 , which is a solid body, there are axial channels in the form of bores 11 and 12 and the openings 4 and 5 , at which the total pressure is released, open into the bore 12 .

Wie weiter erkennbar ist, ist der Sondenkörper mit dem Mantel 7 umhüllt, der stromab offen ist. Dadurch entsteht die hinter den Öffnungen 4 und 5 erkennbare Kante, wodurch sich die Strömung hinter den Öffnungen ablöst. Das führt zu einer Stabilisierung der Messung. Weiterhin sind die Tauchrohre 13 und 14 zu erkennen.As can also be seen, the probe body is covered with the jacket 7 , which is open downstream. This creates the edge that can be seen behind the openings 4 and 5 , as a result of which the flow behind the openings separates. This leads to a stabilization of the measurement. The dip tubes 13 and 14 can also be seen.

Fig. 4 zeigt den in Fig. 1 angedeuteten Schnitt B-B. Hier ist zu erkennen, daß die Öffnungen 3 bzw. 2, an denen der zweite Gesamtdruck entnommen wird, in der Bohrung 11 münden. FIG. 4 shows the section BB indicated in FIG. 1. It can be seen here that the openings 3 and 2 , from which the second total pressure is taken, open into the bore 11 .

Fig. 5 zeigt die Gegenüberstellung der Ausgangssignale der vorgeschriebenen Durchflußmeßsonde und einer herkömmlichen Staudrucksonde. Aus dieser Gegenüberstellung ist ersichtlich, daß mit der erfindungsgemäßen Durchflußmeßsonde eine Erhöhung des Signalpegels um etwa das 6-fache gegenüber der Staudrucksonde eintritt, wenn das Öffnungsverhältnis 0,4 gewählt wird. Fig. 5 shows the comparison of the output signals of the prescribed flow measuring probe and a conventional dynamic pressure probe. From this comparison it can be seen that with the flow measuring probe according to the invention an increase in the signal level of about 6 times compared to the dynamic pressure probe occurs when the opening ratio is chosen to be 0.4.

Beispiel 2Example 2

Fig. 6 zeigt eine Durchflußmeßsonde für eine Rohrleitung 1 mit Nennweite 1200 mm. Wie ersichtlich ist, baut sich die Sonde analog der in den Fig. 1 bis 4 beschriebenen auf. Die Kanäle sind aber keine Bohrungen in einem massiven Körper, sondern Rohre 17 und 18, die an den Öffnungen 2 bis 5 mit Scheiben 19 bis 21 verbunden sind, wobei die Scheiben gemäß Fig. 7 und 8 ausgebildet sind. Die Rohre sind an den Durchgangsstellen mit den Platten dicht verschweißt. Der Sondenkörper ist als Hüllrohr 22 ausgebildet. Fig. 6 shows a Durchflußmeßsonde for a pipe 1 with a nominal width 1200 mm. As can be seen, the probe is constructed analogously to that described in FIGS. 1 to 4. The channels are not bores in a solid body, but tubes 17 and 18 , which are connected to disks 19 to 21 at openings 2 to 5 , the disks being designed according to FIGS. 7 and 8. The pipes are tightly welded to the plates at the passage points. The probe body is designed as a cladding tube 22 .

Für die Befestigung der Sonde an der Rohrleitung 1 für die Druckentnahmestellen 2 bis 5 gilt das gleiche wie bei der vorgeschriebenen Sonde im Beispiel 1.The same applies to the attachment of the probe to the pipeline 1 for the pressure tapping points 2 to 5 as for the prescribed probe in example 1.

Der Sondenmantel, der hier identisch ist mit dem Hüllrohr, ist in der Mitte ausgespart, um die Längsstabilität der Sonde zu erhöhen und trotzdem den Stabilisierungseffekt bei der Messung herbeizuführen.The probe jacket, which is identical to the cladding tube here, is recessed in the middle to ensure the longitudinal stability of the probe to increase and still the stabilizing effect in the measurement bring about.

Die Austrittsstutzen 15 und 16 setzen sich auch bei dieser Sonde über die Tauchrohre 13 und 14 bis unter die Rohrmitte fort, um, insbesondere bei der Messung von Flüssigkeitsmengen, einen Lufteintritt in die Wirkdruckleitungen auszuschließen.The outlet connections 15 and 16 also continue in this probe via the immersion tubes 13 and 14 to below the center of the tube in order to prevent air from entering the differential pressure lines, in particular when measuring quantities of liquid.

Fig. 7 gibt den aus Fig. 6 ersichtlichen Schnitt A-A wieder, Fig. 8 den Schnitt B-B. FIG. 7 shows the section AA shown in FIG. 6, FIG. 8 the section BB .

Der Durchmesser der Durchflußmeßsonde für die Nennweite 1200 beträgt 70 mm, das Öffnungsverhältnis = 0,91.The diameter of the flow measuring probe for the nominal size 1200 is 70 mm, the opening ratio = 0.91.

Fig. 9 zeigt die Gegenüberstellung der Ausgangssignale der erfindungsgemäßen Durchflußmeßsonde und einer Staudrucksonde. Aus dieser Gegenüberstellung ist ersichtlich, daß bei dem Öffnungsverhältnis 0,91 eine Verdreifachung des Signalpegels erfolgt. FIG. 9 shows the comparison of the output signals of the flow measuring probe according to the invention and a dynamic pressure probe. From this comparison it can be seen that with the aperture ratio 0.91 the signal level is tripled.

Bei der Auslegung der Durchflußmeßsonde lag im Falle der Sonde für die Nennweite 1200 die Forderung vor, ein Signal zu erzeugen, das bei einem Durchfluß von 10 000 m³/h den Einsatz eines Meßumformers mit einem Meßbereich von 0 bis 1600 mm WS ermöglicht. Bedingt durch die Tatsache, daß die Wahl des Hüllrohres 22 an Standards gebunden ist, ergab sich der in Fig. 9 ausgewiesene Wirkdruck δ p = 1160 mm WS, während mit der Staudrucksonde nur 320 mm WS erreichbar sind. In the design of the flow measuring probe, in the case of the probe for the nominal width 1200, there was a requirement to generate a signal which, at a flow rate of 10,000 m³ / h, enables the use of a transmitter with a measuring range from 0 to 1600 mm WS. Due to the fact that the selection of the cladding tube 22 is tied to standards, the effective pressure δ p = 1160 mm WS shown in FIG. 9 resulted, while only 320 mm WS can be reached with the dynamic pressure probe.

Aus den angeführten Beispielen und einer Anzahl weiterer Versuche ergibt sich, daß bei Öffnungsverhältnissen von 0,3 kleiner/gleich m kleiner/gleich 0,6 der bei einem bestimmten Durchfluß erreichbare Differenzdruck zwischen dem liegt, der mit Düsen und Blenden erreichbar ist.From the examples given and a number of further tests, it follows that with opening ratios of 0.3 less than or equal to m less than or equal to 0.6, the differential pressure that can be achieved at a certain flow is between that which can be achieved with nozzles and orifices.

Für m größer als 0,6 wird der gleiche Differenzdruck erreicht, wie mit der Meßblende.For m greater than 0.6, the same differential pressure is achieved as with the orifice.

Die bleibenden Druckverluste hingegen sind bei der Durchflußmeßsonde wesentlich geringer als bei der Blende.The remaining pressure losses, however, are with the flow measuring probe much less than with the aperture.

Der mit der Durchflußmeßsonde erreichbare Gesamtfehler der Meßkette liegt, abhängig von der Präzision der Fertigung, den Einbaubedingungen und der Meßwertverarbeitung, zwischen ±1% und ±3%. The total error achievable with the flow measuring probe The electrode lies, depending on the precision of the production, the installation conditions and the measurement processing, between ± 1% and ± 3%.  

  • Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen List of the reference numerals used
  •  1 Rohrleitung
     2 Öffnung
     3 Öffnung
     4 Öffnung
     5 Öffnung
     6 Sondenkörper
     7 Mantel
     8 Flansch
     9 Gegenflansch
    10 Stutzenrohr
    11 Bohrung
    12 Bohrung
    13 Tauchrohr
    14 Tauchrohr
    15 Austrittsstutzen
    16 Austrittsstutzen
    17 Rohr
    18 Rohr
    19 Scheibe
    20 Scheibe
    21 Scheibe
    22 Hüllrohr
    1 pipe
    2 opening
    3 opening
    4 opening
    5 opening
    6 probe bodies
    7 coat
    8 flange
    9 counter flange
    10 spigot
    11 hole
    12 hole
    13 immersion tube
    14 dip tube
    15 outlet connection
    16 outlet connection
    17 pipe
    18 pipe
    19 disc
    20 disc
    21 disc
    22 cladding tube

Claims (2)

1. Durchflußmeßsonde, ausgebildet als zylindrischer Körper, der in radikaler Richtung in eine von einem Medium durchflossene Rohrleitung über den gesamten Rohrleitungsdurchmesser eingeführt ist, in dem stromaufwärts gerichtet eine oder mehrere Druckentnahmeöffnungen und strommittig in Richtung zur Rohrwand zu beiden Seiten je eine Druckentnahmeöffnung vorhanden sind, wobei die stromaufwärts gerichteten und die zur Rohrwand gerichteten Druckentnahmeöffnungen je in einen von zwei innerhalb des zylindrischen Körpers befindliche und nach außen geführte Kanäle münden, gekennzeichnet dadurch, daß der Durchmesser des zylindrischen Körpers in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Öffnungsverhältnis m = F₂/F₁ fixiert ist, wobei F₂ der durch die Schattenfläche des zylindrischen Körpers eingeengte Querschnitt der Rohrströmung und F₁ der Querschnitt der Rohrleitung ist, in die der zylindrische Körper in radialer Richtung eingeführt ist, und das Öffnungsverhältnis zwischen 0,3 und 0,95 liegt und die paarig in Richtung zur Rohrwand angeordneten Druckentnahmeöffnungen sich an der Stelle des zylindrischen Körpers befinden, wo der zylindrische Körper in Strömungsrichtung gesehen seine größte Breite hat.1.flow measuring probe, designed as a cylindrical body, which is introduced in the radical direction into a pipeline through which a medium flows, over the entire pipeline diameter, in which one or more pressure tapping openings are provided upstream and one pressure tapping opening is provided on both sides in the current direction towards the pipe wall, the upstream and the pressure outlet openings directed towards the tube wall each opening into one of two channels located inside the cylindrical body and leading to the outside, characterized in that the diameter of the cylindrical body is fixed as a function of a predetermined opening ratio m = F ₂ / F ₁ is, where F ₂ is the cross section of the tube flow narrowed by the shadow surface of the cylindrical body and F ₁ is the cross section of the pipe into which the cylindrical body is inserted in the radial direction, and the opening ratio is between 0.3 and 0.95 and the pressure tapping openings arranged in pairs in the direction of the pipe wall are located at the location of the cylindrical body where the cylindrical body has its greatest width when viewed in the direction of flow. 2. Durchflußmeßsonde nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß sich in den nach außen führenden Kanälen nach außen führende Tauchrohre befinden, deren Druckentnahmeöffnungen unterhalb der Mitte der Rohrleitung angeordnet sind.2. flow measuring probe according to claim 1, characterized in that that in the channels leading to the outside outside leading immersion tubes are located, the pressure tapping openings arranged below the center of the pipeline are.
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