DE3904224A1 - Dralldurchflussmessgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Dralldurchflußmeßgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei solchen Geräten ruft der präzedierende Wirbel im Me­ dium Druck- und Temperaturänderungen hervor, die qualita­ tiv gemessen werden können und deren Frequenz quantitativ gemessen werden kann.

Als Detektoren sind Thermistoren und Piezoelemente be­ kannt. Beide Detektoren müssen Frequenzen von 10 bis 1600 Hertz erfassen können. Dadurch und durch angestrebte Ar­ beitsbereiche bis 100 bar und 150°C ergeben sich Schwie­ rigkeiten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Dralldurchflußmeßgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, das unempfindlich ist und in dem die Präzessionsfrequenz des Wirbels in weiten Arbeitsbereichen zuverlässig zur Erzeu­ gung eines eindeutigen, verhältnismäßig starken Signals erfaßt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben. Abmessungen werden dabei bevorzugt so gewählt, wie in den Ansprüchen 2 und 3 angegeben. Die erfindungs­ gemäß verwendeten Sender und Ultraschallempfänger mit zu­ gehörigen Schaltungen sind handelsüblich und können für den geforderten Frequenzbereich bis zu hohen Drucken und Temperaturen eingesetzt werden. Eine bevorzugte Schaltungs­ anordnung ist in Anspruch 4 angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Dralldurchflußmeßgerät durch­ schneidet das Ultraschallbündel den Wirbelkern nur auf einer Seite seines Zentrums, also nur in einem Bereich, in dem gleichsinnige Geschwindigkeitskomponenten, aber nicht gegensinnige Geschwindigkeitskomponenten des Wirbel­ kerns vorliegen. Daher wirkt der Doppler-Effekt auf das Ultraschallbündel eindeutig und verhältnismäßig stark.

Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Dralldurchflußmeßgerät ohne Detektor, allein zur Erläuterung.

Fig. 2 zeigt eine erste Detektoranordnung.

Fig. 3 zeigt eine zweite Detektoranordnung.

Fig. 4 zeigt eine Schaltungsanordnung für die Detektoran­ ordnung nach Fig. 2.

Das Dralldurchflußmeßgerät nach Fig. 1 weist ein Rohr 2 auf, dessen Innendurchmesser sich von einem Einlaufabschnitt 4 aus zu einem Meßabschnitt 6 allmählich verjüngt und sich dann wieder zu einem Auslaufabschnitt 8 allmählich erwei­ tert. Im Einlaufabschnitt 4 befinden sich drallerzeugende Elemente 10, im Auslaufabschnitt befinden sich gleich­ richtende Elemente 12. Im Meßabschnitt 6 bildet sich bei Betrieb des Geräts ein um die Mittelachse des Rohrs 2 präzedierender Wirbel 14 in dem das Rohr 2 durchströmenden fließfähigen Medium, dessen Präzessionsfrequenz zu messen ist.

In Fig. 2 ist ein Wirbelkern 16 eines solchen Wirbels 14 schematisch dargestellt. Seine Wirbelrichtung ist durch den Pfeil 18 gekennzeichnet. Sein Umlauf im rohrförmigen Meßabschnitt 6 ist durch einen Pfeil 20 gekennzeichnet.

Ein Ultraschallsender S 1 richtet ein Ultraschallbündel 22 vorgegebener Frequenz sekantial radial außerhalb der Achse 30 des Wirbelkerns 16 durch den Meßabschnitt 6 auf einen Ultraschallempfänger E 1. Dieser Ultraschallempfänger E 1 wird somit von dem Ultraschallbündel 22 erregt. Er enthält eine an sich bekannte Schaltung, die periodische Frequenz­ änderungen im Ultraschallbündel 22 in die Frequenz dieser periodischen Frequenzänderungen wiedergebende Signale umsetzt. Daß solche Frequenzänderungen erfolgen, beruht auf dem bei dieser Anordnung eindeutigen Doppler-Effekt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist ein Ultraschall­ sender S 2 vorgesehen, der je ein Ultraschallbündel 24, 26 auf je einen Ultraschallempfänger E 2 a bzw. E 2 b richtet. Bei dieser Anordnung wirkt der Doppler-Effekt jeweils ein­ deutig, aber gegensinnig. Die auszuwertenden Signale sind daher bei Vereinigung besonders hoch.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 4 weist einen Oszillator 30 auf, der den Ultraschallsender S 1 speist. Der Ultra­ schallempfänger E 1 gibt die von ihm erfaßten Signale über einen Demodulator 32 an einen Zähler 34. Statt des Demodu­ lators 32 kann auch ein Phasenkomparator vorgesehen sein, der die von dem Oszillator 30 abgegebenen Signale mit den von dem Ultraschallempfänger E 1 abgegebenen Signalen ver­ gleicht. In dem Zähler 34 wird die Anzahl der Phasendemo­ dulationen bestimmt. Diese Anzahl ist dem Durchfluß des Mediums durch das Dralldurchflußmeßgerät proportional.

Claims (4)

1. Dralldurchflußmeßgerät, in dem die Präzessionsfrequenz eines um eine Achse (30) präzedierenden Wirbelkerns (16) eines fließfähigen Mediums gemessen wird, gekennzeichnet durch ,
einen Ultraschallsender (S 1; S 2) , der wenigstens ein Ultraschallbündel (22; 24, 26) vorgegebener Frequenz sekantial durch das Medium radial außerhalb der Achse (30) des Wirbelkerns (16) richtet,
und durch wenigstens einen von diesem wenigstens einen Ultraschallbündel (22; 24, 26) erregten Ultraschall­ empfänger (E 1; E 2 a, E 2 b), der periodische Frequenzände­ rungen im Ultraschallbündel (22; 24, 26) in die Frequenz dieser periodischen Frequenzänderungen wiedergebende Signale umsetzt.

2. Dralldurchflußmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Durchmesser des Ultraschallbündels (22; 24, 26) höchstens so groß wie der Radius des Wirbel­ kerns (16) ist.

3. Dralldurchflußmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der maximale Abstand der Achse des Ultra­ schallbündels (22; 24, 26) von der Innenfläche eines rohrförmigen Meßabschnitts (6), durch den das Medium fließt, höchstens so groß wie der Radius des Wirbelkerns (16) ist.

4. Dralldurchflußmeßgerät nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vergleich des von dem Ultraschallsender (S 1; S 2) ausgesendeten Signals mit dem vom Ultraschallempfänger (E 1; E 2 a, E 2 b) empfan­ genen Signals eine Auswerteelektronik mit einem Phasen­ komparator oder einem Frequenz-Demodulator vorgesehen ist.