DE3909180A1 - Vorrichtung zur bestimmung von massenstrom - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung von Massenstrom, vorzugsweise zur Bestimmung des von einem Turbokompressor oder einer ähnlichen Strömungsmaschine strömenden Massenstroms, wobei die Vorrichtung einen Durch­ flußkörper mit einer ersten Druckmeßeinrichtung und strom­ aufwärts einer nachfolgenden zweiten Druckmeßeinrichtung aufweist.

Derartige Vorrichtungen zur Bestimmung von Massenstrom umfassen insbesondere die aus DIN 1952 bekannten Blenden, Düsen und Venturirohre. Diese Vorrichtungen werden in Zusammenhang mit der Bestimmung von Massenstrom in einer vollständig durchströmten Rohrleitung mit kreisförmigem Querschnitt verwendet. Diesen bekannten Vorrichtungen ist gemein, daß sie einen vor der Meßstelle befindlichen, langen und geraden Einlaufzylinder mit gleichbleibendem Querschnitt und ohne strömungsstörende Einbauten und Anschlüsse sowie einen entsprechenden, ungestörten und geraden Auslaufzylinder mit dem gleichen Querschnitt wie der Einlaufzylinder voraussetzen. Darüberhinaus stellen die bekannten Vorrichtungen eine erhebliche Verengung der Querschnittsfläche des durchströmten Rohres dar, was besonders bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten einen Strömungsverlust bzw. einen permanenten Druckverlust zur Folge hat, der bis zu 30% des sogenannten Wirkdrucks betragen kann. Dieser Wirkdruck stellt die Basis für die Massenstrombestimmung dar. Der damit verbundene Druckver­ lust kann nur durch einen erhöhten Kompressionsdruck des an die Vorrichtung angeschlossenen Kompressors kompensiert werden. Solche Strömungs- und Druckverluste haben einen entsprechenden Energieverlust zur Folge, d. h. erhöhte Betriebskosten für z. B. eine Anlage für ein chemisches Herstellungsverfahren.

Solche bekannten Vorrichtungen erfordern außerdem eine große Einbaulänge, da sie z. B. bei einem Querschnitts­ durchmesser des Einlauf- und Auslaufzylinders von 0,4 bis 0,6 m eine Gesamtlänge von 4 bis 10 m aufweisen. Da da­ rüberhinaus häufig ein Diffusor zwischen dem Einlaufzy­ linder der Vorrichtung und dem Ausgangsflansch des Kom­ pressors einzubauen ist, wird die notwendige Einbaulänge ausgesprochen groß.

Andere bekannte Vorrichtungsarten setzen ebenfalls eine lange, gerade und ungestörte Meßstrecke mit gleichblei­ bendem Querschnitt voraus, vermeiden jedoch die Verengung an der Meßstelle. Hierbei kann deshalb auch nur ein ver­ gleichsweise niedriger Wirkdruck gemessen werden, der in Verbindung mit der Verwendung von elektronischen Meßwertum­ wandlern für die Bestimmung des Massenstromes mit einer zu großen Meßunsicherheit behaftet ist. Dies hat eine zu un­ genaue und damit unwirtschaftliche Einstellung des vom Kom­ pressor zur Verarbeitungsanlage strömenden Massenstroms zur Folge. Mehrere dieser Vorrichtungen können darüber­ hinaus nicht zur Bestimmung von Massenstrom mit hohen Temperaturen verwendet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wirkdruck­ meßvorrichtung der obigen Art zu schaffen, die auch bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten ein Messen des für die Be­ stimmung des durch die Vorrichtung strömenden Massenstroms notwendigen Wirkdruckes bei verschwindend geringem Druck­ verlust ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Wirkdruckmeß­ vorrichtung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Druckflußkörper die Form eines Rohres aufweist, das sich im größten Teil des zwischen der ersten und zweiten Druckmeßeinrichtung befindlichen Bereichs in Strömungs­ richtung mit einer solchen Zunahme der Querschnittsfläche pro Längeneinheit erweitert, daß eine Wirbelbildung ver­ mieden wird.

Dadurch wird eine Vorrichtung geschaffen, die ohne Quer­ schnittsverengung und dadurch ohne Druckverlust den für die Bestimmung des durch die Vorrichtung strömenden Massen­ stroms notwendigen Wirkdruck mißt. Die Vorrichtung weist darüberhinaus eine wesentlich kürzere Baulänge auf. Schließlich ist ihre Herstellung billiger als die bekannter Vorrichtungen zur Bestimmung von Massenstrom.

Die Vorrichtung kann während des Betriebes beispielsweise dauerhaft direkt an einem Turbokompressor und vor einem nachfolgenden Druckrohr zu einer Verarbeitungsanlage angeordnet sein. Der für die Bestimmung des durch die Vorrichtung strömenden Massenstroms notwendige Wirkdruck wird mittels bekannter Druckmeßeinrichtungen gemessen. Die gemessenen Wirkdruckwerte werden üblicherweise zusammen mit dem Temperaturmeßwert in einem elektronischen Meßwert­ umwandler verarbeitet, der ein Signal von einer Größe erzeugt, die dem jeweilig herrschenden Massenstrom ent­ spricht. Da das abgegebene Signal eine sehr genaue Dar­ stellung des vom Kompressor zur Anlage strömenden Massen­ stroms ist, wird ein entsprechend genaues Signal zur wirtschaftlichen Einstellung des Massenstroms zu einer solchen Anlage erzeugt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in einem besonders geeigneten Ausführungsbeispiel zusammen mit dem in der Einleitung erwähnten Diffusor eingebaut werden. Dadurch kann die erforderliche Einbau­ länge von 4 bis 6 m sowie die Verwendung von Strömungs- und Druckverluste verursachender Meßausrüstung vollkommen vermieden werden.

Erfindungsgemäß kann die Querschnittsfläche des Durchfluß­ körpers in unmittelbarer Nähe der zweiten Druckmeßein­ richtung vorzugsweise wenigstens viermal so groß sein wie die Querschnittsfläche in unmittelbarer Nähe der ersten Druckmeßeinrichtung. Dies ermöglicht ein Messen von wesent­ lich größeren Druckdifferenzen als mit herkömmlichen Vorrichtungen, was eine erhöhte Meßgenauigkeit beinhaltet.

Darüberhinaus kann der Durchflußkörper wie ein sich vor­ zugsweise in seiner vollen Länge konisch erweiterndes Rohr mit kreisförmigem Querschnitt geformt sein, was einen noch geringeren Strömungsverlust zur Folge hat.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Druckmeßeinrichtungen an je einem Ende des rohrförmigen Durchflußkörpers angeordnet.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Durchflußkörper an jedem Ende mit einer Anschlußein­ richtung, vorzugsweise in Form eines Flansches, versehen.

Weiterhin mißt erfindungsgemäß eine der Druckmeßein­ richtung den statischen Druck und die andere Druckmeßein­ richtung den Gesamtdruck, und die Vorrichtung umfaßt darüberhinaus eine Temperaturmeßeinrichtung. dies ermög­ licht eine besonders geeignete Bestimmung des durch die Vorrichtung strömenden Massenstroms mittels der gemessenen Werte.

Die Temperaturmeßeinrichtung kann darüberhinaus eine an und für sich bekannte Temperaturmeßsonde umfassen, die stromaufwärts in unmittelbarer Nähe der den Gesamtdruck messenden Druckmeßeinrichtung angeordnet ist, was einen besonders geringen Strömungsverlust bedeutet.

Die Druckmeßeinrichtung für die Messung des statischen Drucks kann erfindungsgemäß die in Strömungsrichtung gesehen erste Druckmeßeinrichtung darstellen, die wie ein Meßflansch mit einem an und für sich bekannten, mit einer Druckausgleichskammer verbundenen sowie an eine Druckentnahme angeschlossenen Ringspalt geformt ist. Diese Ausführungsform der Druckmeßeinrichtung ist ausgesprochen vorteilhaft und führt außerdem zu einem geringen Strö­ mungsverlust.

Weiterhin kann die Druckmeßeinrichtung für die Messung des Gesamtdrucks die in Strömungsrichtung gesehen zweite Druckmeßeinrichtung darstellen, die wie ein an und für sich bekannte Gesamtdruckmeßsonde geformt ist. Dadurch kann der Gesamtdruck auf ausgesprochen vorteilhafte Weise und mit großer Genauigkeit und geringem Strömungsverlust gemessen werden.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel können der Meß­ flansch und die eine Anschlußeinrichtung des Durchfluß­ körpers, vorzugsweise ein Flansch, in einem Stück ausge­ bildet sein.

Schließlich können in einem besonders bevorzugten Aus­ führungsbeispiel die Druck- und Temperaturmeßeinrichtungen der Vorrichtung mit einer elektronischen Meß- und Rechen­ einheit, vorzugsweise in Form eines Meßwertumwandlers und einer Recheneinheit, verbunden sein, die eine Überwachung der mit einer Umkehr der Strömungsrichtung verbundenen, betriebskritischen Zustände des Turbokompressors erlaubt, z. B. sogenanntes Stalling.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht eines Längsschnittes durch eine erfindungsgemäße Wirkdruckmeßvorrichtung sowie eine schematische Darstellung eines damit ver­ bundenen elektronischen Meßwertumwandlers und einer elektronischen Recheneinheit mit einem Anzeigeinstrument zur Anzeige des Massenstroms M.

Fig. 2 einen Schnitt in größerem Maßstab durch den in Fig. 1 gezeigten Meßflansch zum Messen des statischen Drucks.

Fig. 3 ein schematisches Beispiel, wie die Vorrichtung an einem Turbokompressor angeordnet und wo eine Recheneinheit zur Berechnung des Massenstroms mit der Vorrichtung verbunden sein kann.

Die in Fig. 1 gezeigte Wirkdruckmeßvorrichtung 1 zur Bestimmung von Massenstrom umfaßt ein sich in Strömungs­ richtung P erweiterndes Konusrohr 2, einen am Einlaufende 3 des Konusrohres angeordneten Meßflansch 15 zum Messen des statischen Drucks, eine in unmittelbarer Nähe des Auslaufendes 4 des Konusrohres 2 angeordnete Meßsonde 6 zum Messen des Gesamtdrucks sowie eine in unmittelbarer Nähe der Gesamtdruckmeßsonde 6 angebrachte Temperaturmeß­ sonde 7.

Das Konusrohr 2 weist in unmittelbarer Nähe der Gesamt­ druckmeßsonde 6 vorzugsweise einen inneren Durchmesser D auf, der größer ist als zwei mal der innere Durchmesser d am Einlaufende 3 des Konusrohres 2. Dadurch vergrößert sich die Querschnittsfläche des Konusrohres 2 in unmittel­ barer Nähe der Gesamtdruckmeßsonde 6 im Vergleich zur Querschnittsfläche am Einlaufende 3 des Konusrohres 2 um mehr als den Faktor 4. Falls die Strömung im Konusrohr als eine stationäre, inkompressible Strömung angesehen wird (d. h. daß das Strömungsmedium eine konstante Dichte hat), ist die Strömungsgeschwindigkeit in unmittelbarer Nähe der Gesamtdruckmeßsonde 6 um den selben Faktor im Verhältnis zur Strömungsgeschwindigkeit in unmittelbarer Nähe des Einlaufendes 3 des Konusrohres verringert, mit dem die Querschnittsfläche an der Gesamtdruckmeßsonde 6 vergrößert wird. Dies bedeutet, daß die Strömungsgeschwin­ digkeit an der Gesamtdruckmeßsonde 6 um 3/4 niedriger ist als die Strömungsgeschwindigkeit am Einlaufende 3 des Konusrohres 2. Damit kommt es vom Einlaufende 3 der Gesamt­ druckmeßsonde 6 zu einem Druckanstieg, der proportional zur Differenz der Quadrate der Strömungsgeschwindigkeiten am Einlaufende 3 bzw. an der Gesamtdruckmeßsonde 6 ist. Wenn D<2×d gewählt wird, erreicht man einen so großen Abfall der Strömungsgeschwindigkeit, daß die Gesamtdruckmeßsonde 6 zum Messen in der Strömung angebracht werden kann, ohne daß dabei nennenswerte Strömungsverluste auftreten. Um eine so verlustfreie Strömung wie möglich zu sichern, ist der Öffnungswinkel α des Konusrohres vorzugsweise kleiner als 10°. Das Konusrohr 2 ist am Einlaufende 3 mit einem Flansch 8 zum Anschluß an einen Flansch 10 an einer nicht gezeigten Strömungsmaschine, z. B. an den Stutzen 12 eines Turbokompressors, sowie am Auslaufende 4 mit einem Flansch 9 zum Anschluß an einen Flansch 11 an ein erstes Rohrstück 13 eines nicht gezeigten Rohrsystems einer nachfolgenden Verarbeitungsanlage versehen. Das Konusrohr 2 wird mit einer glatten Innenfläche aus einem Material, z. B. Stahl, hergestellt, das gegenüber den selben hohen Drücken und Temperaturen wie der Stutzen 12 des Turbokompressors und das nachfolgende Rohrsystem widerstandsfähig ist. Im Gegensatz zu anderen bekannten Vorrichtungen zur Bestimmung von Massenstrom kann die erfindungsgemäße Vorrichtung deshalb zur Bestimmung von Massenströmen mit hohen Tem­ peraturen angewandt werden.

Der Meßflansch 15 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel vorteilhaft am Einlaufende 3 des Konusrohres 2 zwischen dem Flansch 8 des Konusrohres 2 und dem Flansch 10 des Stutzens 12 des Turbokompressors eingespannt. Der Meßflansch 15 kann ebenfalls ein entweder mit dem Stutzen 12 oder mit dem Flansch 8 am Einlaufende 3 des Konusrohres 2 integriertes Teil sein. Der Meßflansch 15 hat einen Ringspalt 5, der mit einer Umfangsdruckausgleichskammer 14 in Verbindung steht, an welche eine Druckentnahme 16 angeschlossen ist. Der Meßflansch 15 weist den gleichen inneren Durchmesser wie das Einlaufende 3 des Konusrohres 2 und wie der Stutzen 12 des Turbokompressors auf.

Da die Bestimmung des Massenstroms auf der Bestimmung einer repräsentativen Strömungsgeschwindigkeit beruht, ist es ausgesprochen vorteilhaft, einen der Strömungsge­ schwindigkeit relatierten Druck genau an der Querschnitts­ fläche zu messen, an der die Geschwindigkeit am höchsten und der entsprechende statische Druck am niedrigsten ist. Da die Strömungsgeschwindigkeit am Einlaufende 3 des Konus­ rohres 2 am höchsten ist, wird der statische Druck mit Vorteil an dieser Stelle gemessen. Wenn gleichzeitig der Gesamtdruck an einer Querschnittsfläche gemessen wird, an der die Geschwindigkeit am niedrigsten ist, d. h. am Aus­ laufende 4 des Konusrohres 2, ist die Differenz zwischen den beiden gemessenen Drücken, der sogenannte Wirkdruck oder dynamische Druck, am größten, und Meßfehler werden verschwindend klein. Da der Meßflansch 15 darüberhinaus keine strömungshindernden Teile oder Verengungen hat, kommt es auch nicht zu von der Meßausrüstung verursachten Strömungs- und Druckverlusten.

Zum Messen des Gesamtdrucks kann jede beliebige Gesamt­ druckmeßsonde verwendet werden. Die Gesamtdruckmeßsonde 6 ist in unmittelbarer Nähe des Auslaufendes 4 des Konus­ rohres 2 so angeordnet, daß sie sich senkrecht zur Strö­ mungsrichtung P in das Konusrohr 2 erstreckt.

Zum Messen der Temperatur kann jede beliebige Temperatur­ meßsonde verwendet werden. In dem gezeigten Ausführungs­ beispiel ist die Temperaturmeßsonde in unmittelbarer Nähe des Auslaufendes 4 des Konusrohres 2 angeordnet, was einen verschwindend geringen Druckverlust zur Folge hat, da die Strömungsgeschwindigkeit an dieser Stelle niedrig ist. Die Temperaturmeßsonde 7 kann jedoch genausogut an jeder beliebigen Stelle in der Längsrichtung des Konusrohres 2 angeordnet sein.

Die im Meßflansch 15 angeordnete Druckentnahme 16, die Gesamtdruckmeßsonde 6 und die Temperaturmeßsonde 7 sind über Leitungen 17, 18 und 19 mit einem in Fig. 1 schema­ tisch gezeigten Meßwertumwandler 20 verbunden, wobei die Druckdifferenz p₂-p₁ dem sogenannten Wirkdruck ent­ spricht. Der Meßwertumwandler 20 ist wiederum über Lei­ tungen 21, 22 und 23 mit einer in Fig. 1 schematisch gezeigten elektronischen Recheneinheit 24 verbunden, die mit einem Anzeigeinstrument 25 zur Anzeige des durch die Vorrichtung 1 strömenden Massenstroms M ausgestattet sein kann. Mittels der Vorrichtung 1 können zu jedem beliebigen Zeitpunkt die aktuellen Druck- und Temperaturwerte zur Bestimmung des diesen Werten entsprechenden Massenstrom­ wertes M gemessen werden, der unmittelbar durch das An­ zeigeinstrument 25 angezeigt wird. Auf diese Weise wird eine sichere Grundlage für eine genaue Bestimmung zu jedem beliebigen Zeitpunkt des vom Turbokompressor durch die Vorrichtung 1 und in ein Rohrsystem strömenden Massen­ stroms und damit eine Einstellung der Leistung des Turbo­ kompressors, d. h. des von diesem geförderten Massenstroms, auf die gewünschte Größe geschaffen.

Die angeschlossene elektronische Ausrüstung in Form eines Meßwertumwandlers 20 und einer Recheneinheit 24 ermöglicht darüberhinaus eine bisher unbekannte, billige Überwachung der mit einer Umkehr der Strömungsrichtung verbundenen, betriebskritischen Zustände des Turbokompressors, z. B. Stalling.

Die nachfolgenden Formeln und Rechnungen, auf denen die Errechnung des Massenstroms in der Recheneinheit 24 mittels der gemessenen Druck- und Temperaturwerte beruht, werden nachstehend näher erläutert.

Für einen Durchfluß der Art, wie er in einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung auftritt, gilt für jede durchflossene Querschnittsfläche

P _tot = P _st + P _dyn , (1)

wobei P _tot der Gesamtdruck ist, P _st der statische Druck, und P _dyn der dynamische Druck. Darüberhinaus gilt

M = C × A × ρ, (2)

wobei M der Massenstrom ist, C die Strömungsgeschwindig­ keit, A die jeweilige Querschnittsfläche, und ρ die Dichte des durchströmenden Fluids.

Für einen solchen Durchfluß gilt weiter, daß

wobei K₁ und K₂ Konstanten sind.

Durch Einsetzen von (3) in (2) erhält man

wobei K₃ eine Konstante ist.

Da für einen solchen Durchfluß darüberhinaus gilt, daß

P _tot = ρ × R × T

wobei R die Gaskonstante ist, und T=t+273, wobei t die Temperatur in °C angibt, gilt

Aus (1) erhält man weiter

P _dyn = P _tot - P _st (6)

Durch Einsetzen von (5) und (6) in (4) erhält man

Dieser Ausdruck für den Massenstrom M gilt für P _tot und P _st sowie t in der selben Querschnittsfläche gemessen. Da wir jedoch annehmen, daß der Druckverlust und damit der Energieverlust in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ver­ schwindend gering sind, können wir P _tot und P _st an unter­ schiedlichen Stellen im Durchfluß messen, ohne daß nennens­ werte Meßfehler auftreten. Somit gilt

P _tot = P₂ und P _st = P₁

wobei P₂ mit der Gesamtdruckmeßsonde in einer Fläche mit niedriger Strömungsgeschwindigkeit und P₁ mit dem Meß­ flansch zum Messen des statischen Drucks an einer Stelle mit hoher Strömungsgeschwindigkeit gemessen wird. Da wir annehmen, daß die Temperatur t im gesamten Bereich der Vorrichtung 1 konstant ist, kann die Temperatur an einer willkürlichen Stelle in der Vorrichtung 1 gemessen werden. Somit gilt

wobei K₄ eine Konstante ist.

Der endgültige Ausdruck zur Berechnung des Massenstroms in der Recheneinheit 24 mittels der gemessenen Werte P₁, P₂ und t für Drücke und Temperatur kann somit folgender­ maßen geschrieben werden

wobei a und b Konstanten sind, und a ist die nullpunkts­ korrigierte Konstante der Recheneinheit 24.

Von der Recheneinheit 24 kann ein dem Massenstrom M ent­ sprechendes, elektronisches Signal, vorzugsweise eine Stromstärke I, abgegeben werden, die typisch beispiels­ weise zwischen 4 und 20 mA beträgt. Das Signal ist an die Steuerung einer in der Zeichnung nicht gezeigten Ein­ richtung anschließbar, die die Leistung des Kompressors verändert.

Bei einer Strömungsgeschwindigkeit von beispielsweise 80 m/s am Einlaufende 3 der Vorrichtung 1 wird in einem Ausführungsbeispiel, in dem d : D=1 : 2, eine Druckdifferenz P₁-P₂ von 450 mm Wassersäule gemessen. Mit bekannten Meßvorrichtungen ohne Verengung wird für den selben Massenstrom typisch eine Druckdifferenz gemessen, die nicht größer als 30 mm Wassersäule ist. Dies zeigt in aller Deutlichkeit, daß mit der erfindungsgemäßen Vor­ richtung sehr viel größere Druckdifferenzen oder sogenannte Wirkdrücke meßbar sind als bisher mit herkömmlichen Meß­ vorrichtungen möglich war, die keine Verengung des durch­ strömten Rohres aufweisen. Dadurch erzielt man in der erfindungsgemäßen Vorrichtung weit genauere Ergebnisse zur Bestimmung des Massenstroms M für industrielle Zwecke. Bekannte Meßverfahren zur Bestimmung des Massenstroms mit vergleichbarer Genauigkeit sind mit ausgesprochen hohen Anschaffungs- und Betriebskosten behaftet. Die erfindungs­ gemäße Vorrichtung erlaubt daher außerdem eine weitaus wirtschaftlichere Einstellung des von einer Strömungs­ maschine zu einer Verarbeitungsanlage strömenden Massen­ stroms auf eine gewünschte Größe.

Fig. 3 zeigt die Vorrichtung 1 zusammen mit einem Meßwert­ umwandler 20 und einer Recheneinheit 24 direkt an einem Turbokompressor 27 angeordnet. Die Anlage wird in zusammen­ gebautem Zustand vom Hersteller an den Kunden geliefert. Der Kompressor 27 wird, wie gezeigt, von einem Elektromotor 26 über ein Getriebe oder eine andere kraftübertragende Einrichtung 28 angetrieben. Die Kalibrierung der Meßvor­ richtung findet gleichzeitig mit dem Abnahmeprobelauf des Kompressors im Herstellungswerk statt, wobei die Leistung des Kompressors mittels einer von der Erfindung unab­ hängigen Laboratorienmeßausrüstung und unter Berück­ sichtigung von DIN 1952 gemessen wird. Dabei wird die Meßvorrichtung kalibriert und während dieses Vorgangs die Werte für die Konstanten a und b bestimmt, mit denen die elektronische Recheneinheit 24 programmiert wird, so daß das Anzeigeinstrument 25 immer den korrekten Massenstrom M anzeigt, der einer bestimmten Leistung des Kompressors 27 entspricht.

Die Erfindung läßt sich vielfach variieren, ohne dabei von der Idee der Erfindung abzuweichen. So kann die Vor­ richtung 1 sowohl am Einlauf- als auch am Auslaufende mit einer Druckmeßeinrichtung zum Messen des statischen Drucks versehen sein, und der Massenstrom ist auf andere als die in der Anmeldung beschriebenen Weise, z. B. mittels der in DIN 1952 angegebenen Formeln, meßbar. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann darüberhinaus mit vielen anderen Ver­ hältnissen zwischen den Durchmessern des Einlauf- und Auslaufendes der Strömungsmaschine hergestellt werden, womit die Vorrichtung der jeweiligen Meßaufgabe angepaßt werden kann. Außerdem ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in Verbindung mit der Meßung von Massenstrom durch ver­ schiedene Strömungsmaschinen, z. B. in Verbindung mit Pumpen, Gasturbinen und dergleichen, geeignet.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Bestimmung von Massenstrom, vorzugs­ weise zur Bestimmung des von einem Turbokompressor oder einer ähnlichen Strömungsmaschine strömenden Massen­ stroms, wobei die Vorrichtung einen Durchflußkörper mit einer ersten Druckmeßeinrichtung und stromaufwärts einer nachfolgenden zweiten Druckmeßeinrichtung auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußkörper (2) die Form eines Rohres aufweist, das sich im größten Teil des zwischen der ersten und zweiten Druckmeßeinrichtung (15, 6) befindlichen Be­ reichs in Strömungsrichtung mit einer solchen Zunahme der Querschnittsfläche pro Längeneinheit erweitert, daß eine Wirbelbildung vermieden wird.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Querschnittsfläche des Durch­ flußkörpers (2) in unmittelbarer Nähe der zweiten Druckmeßeinrichtung (6) vorzugsweise wenigstens vier mal so groß ist wie die Querschnittsfläche in unmittel­ barer Nähe der ersten Druckmeßeinrichtung (15).

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Durchflußkörper (2) wie ein sich vorzugsweise in seiner vollen Länge konisch erweiterndes Rohr mit kreisförmigem Querschnitt geformt ist.

4. Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmeßeinrichtungen (15, 6) an je einem Ende (3, 4) des rohrförmigen Durchflußkörpers (2) angeordnet sind.

5. Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußkörper (2) an jedem Ende (3, 4) mit einer Anschlußeinrichtung, vorzugsweise in Form eines Flansches (8, 9), versehen ist.

6. Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Druckmeßeinrichtungen (6, 15) den statischen Druck und die andere Druckmeßeinrichtung (15, 6) den Gesamt­ druck mißt, und daß die Vorrichtung (1) darüberhinaus eine Temperaturmeßeinrichtung (7) umfaßt.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Temperaturmeßeinrichtung (7) eine an und für sich bekannte Temperaturmeßsonde (7) umfaßt, die in unmittelbarer Nähe der den Gesamtdruck messenden Druckmeßeinrichtung angeordnet ist.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Druckmeßeinrichtung für die Messung des statischen Drucks die in Strö­ mungsrichtung gesehen erste Druckmeßeinrichtung dar­ stellt, die wie ein Meßflansch (15) mit einem an und für sich bekannten, mit einer Druckausgleichskammer (14) verbundenen sowie an eine Druckentnahme (16) angeschlossenen Ringspalt (5) geformt ist.

9. Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmeßeinrichtung für die Messung des Gesamtdrucks die in Strömungsrichtung gesehene zweite Druckmeßein­ richtung darstellt, die wie eine an und für sich bekannte Gesamtdruckmeßsonde (6) geformt ist.

10. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßflansch (15) und die eine Anschlußeinrichtung des Durchflußkörpers (2), vorzugsweise ein Flansch (8), in einem Stück ausgebildet sind.

11. Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Druck- und Temperaturmeßeinrichtungen (15, 6, 7) der Vorrichtung mit einer elektronischen Meß- und Rechen­ einheit, vorzugsweise in Form eines Meßwertumwandlers (20) und einer Recheneinheit (24) verbunden sind, die eine Überwachung der mit einer Umkehr der Strömungs­ richtung verbundenen betriebskritischen Zustände des Turbokompressors erlaubt, z. B. sogenanntes Stalling.