-
Drossel für mündungs-Strömungsmesser Zur Mengenmessung von Gasen und
Flüssigkeiten, welche in Rohrleitungen strömen, benutzt man Stauringe oder Venturirohre,
welche den Querschnitt verengen und dadurch eine Druckabnahme hervorrufen, deren
Größe als Maß für die durchtretende Flüssigkeitsmenge dient. Ein Stauring besteht
im wesentlichen aus einer Scheibe mit zentraler Bohrung und läßt sich wegen seiner
kleinen Abmessungen leicht in eine Flanschverbindung der Rohrleitung einbauen, er
hat aber den Nachteil hohen Druckverlustes, d. h. der zur Messung benutzte Druckunterschied
geht zum größten Teil durch innere Reibung des Flüssigkeitsstrahles verloren, womit
sehr erhebliche Energieverluste verknüpft sind. Ein Venturirohr besteht aus einer
allmählichen Verengung des Rohres, an die sich eine schlanke konische Erweiterung
anschließt. Durch diese Erweiterung wird ein erheblicher Teil des erzeugten Druckabfalles
wiedergewonnen. Bei gleichem Messdruck ist also der Druckverlust und damit der Energieverlust
beim Venturirohr erheblich kleiner als beim einfachen Stauring. Das Venturirohr
hat aber den Nachteil großer Baulänge von etwa dem Zehnfachen des Rohrdurchmessers.
Dadurch wird es besonders für Rohrleitungen großen Durchmessers sehr schwer und
teuer; sein Einbau muß schon beim Entwurf der Rohrleitung berücksichtigt werden,
und es ist nicht für sogenannte Wandermessungen verwendbar. Die Nachteile des Venturirohres
hat man dadurch zu vermeiden gesucht, daß man die für die Messung erforderliche
Verengung und allmähliche Wiedererweiterung des Strömungsquerschnittes nicht durch
Einschnürung der Rohrwand, sondern durch einen in die Rohrachse eingebrachten Verdrängungskörper
mit stumpfer Stirn und spitz auslaufendem Ende erzeugte. Dieser Verdrängungskörper
läßt nur einen ringförmigen Querschnitt für die Flüssigkeit frei, der sich wegen
des schlanken Endes des Verdrängungskörpers allmählich erweitert und daher eine
gute Druckrückgewinnung liefert. Aber auch dieser Verdrängungskörper hat verschiedene
Nachteile: Seine Länge muß ein Vielfaches des Rohrdurchmessers sein, wenn er guten
Druckrückgewinn geben soll, er wird also besonders für große Durchmesser recht unhandlich
und schwer. Weiter muß die Rohrwand an ihrer Einbaustelle genaues Maß haben und
der Verdrängungskörper genau zentriert werden.
-
Zur Messung von strömenden Flüssigkeiten hat man ferner die sogenannten
Danaiden vorgeschlagen, d. h. Scheiben mit einer Mehrzahl von einfachen- Uffnungen
oder mit Oftnungen, die sich langsam verengen und dann plötzlich erweitern. Da aber
hier die Flüssigkeit in Form frei fallender Strahlen austritt, geht die Austrittsenergie
verloren, eine Druckrückgewinnung ist nicht möglich.
-
Die Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Vorrichtungen
dadurch, daß in der Rohrleitung ein rostartiger Verdrängungskörper mit einer Mehrzahl
verhältnismäßig kleinerDurchgangsöffnungen angeordnet wird, deren lichter O_uerschnitt
in an sich sonst bekannter Weise in Richtung der Strömung zunächst verengt und dann
- allmählich wieder erweitert wird.
Dieser Verdrängungskörper kann
z. B. aus parallelen Stäben oder Rohren bestehen, durch welche die Flüssigkeit wie
durch die Spalten eines Rostes hindurchströmt. Gibt man den einzelnen Stäben oder
Rohren ein Profil von kleinem Strömungswiderstand, also mit stumpfer Vorderseite
und spitz zulaufendem Ende, so entstehen zwischen ihnen Spalten, die sich in Strömungsrichtung
zunächst verengen und dann allmahlich wieder erweitern, und es wird ebenso wie beim
V enturirohr die bis zum engsten Querschnitt erfolgende Umsetzung von Druck in Geschwindigkeit
in der dann folgenden allmahlichen Erweiterung mit gutem Wirkungsgrad wieder rückgängig
gemacht.
-
Die Verdrängungskörper werden zweckmäßig in einem gemeinsamen Rahmen
nach Art eines Rostes zusammengefaßt; man kann daher die Vorrichtung als ataurost
bezeichnen. Die einzelnen blemente dieses Rostes können natürlich nicht nur als
parallele btäbe, sondern auch in anderen Formen, z. B. als konzentrische Ringe,
angeordnet sein. Bei großen Rohrquerschnitten wird man die einzelnen stabförmigen
Elemente durch Querversteifungen stützen. Gibt man den Querversteifungen ein ähnliches
Profil wie den Roststäben selbst, so entsteht ein Gitterwerk, dessen Öffnungen die
beschriebene Form, also hinter dem engsten Querschnitt eine langsam zunehmende Erweiterung
haben. Einen solchen Staurost kann man auch dadurch herstellen, daß man in einer
massiven Platte von geeigneter Dicke eine Anzahl von Spalten oder Löchern von der
beschriebenen Form anordnet.
-
Der Vorteil der Erfindung besteht in der geringen axialen Ausdehnung
des Staurostes, die auch bei großen Rohrdurchmessern, für welche ein Venturirohr
oder ein entsprechender einzelner Verdrängungskörper in der Rohrachse mehrere Meter
lang wird, nur wenige Zentimeter zu betragen braucht. Denn man kann die axiale Ausdehnung
des Staurostes beliebig vermindern, ohne den Vorteil der allmählichen Erweiterung
hinter dem engsten Querschnitt aufzugeben, wenn man die Zahl der Öffnungen genügend
erhöht. Die geringe axiale Ausdehnung des Staurostes erlaubt seinen Einbau zwischen
zwei Flanschen einer Rohrverbindung in ähnlicher Weise, wie es beim Stauring möglich
ist. Der Staurost verbindet also den Vorteil des geringen Gewichtes und der einfachen
Einbaumöglichkeit des Stauringes mit dem guten Wirkungsgrad der Druckrückgewinnung
des Venturirohres und vermeidet die Nachteile beider Bauarten. .Ein besonderer Vorteil
des Staurostes besteht noch darin, daß er sich ohne Schwierigkeit auch für rechteckige
Kanalquerschnitte herstellen läßt, in denen bisher weder mit Stauring noch Venturirohr
genügend genaue Messungen ausgeführt werden konnten.
-
Die Anschlüsse zur Messung des Differenzdruckes legt man zweckmäßig
an die Stellen größten Druckunterschiedes. Der Anschluß für den höheren Druck wird
also am besten auf der Stirnseite eines oder mehrerer Verdrängungskörper angeordnet.
Man kann ihn aber auch in der Rohrwand vor dem Staurost andringen, wenn man Anschlüsse
im Staurost selber vermeiden will. Die erste Anordnung ist etwas günstiger, weil
dabei der volle Staudruck der Strömung ausgenutzt wird. Der Anschluß zur Entnahme
des niederen Druckes wird an der Stelle höchster Geschwindigkeit im engsten Querschnitt
der Kanäle entweder auf den Verdrängungskörpern selbst oder in der Rohrwand bezw.
im Rahmen des btaurostes angeordnet.
-
Eine Ausführungsform der Erfindung ist auf der Zeichnung dargestellt.
Darin bedeutet a die Rohrleitung, in welcher die Messung ausgeführt werden soll,
b sind die einzelnen Elemente des Staurostes, die in diesem Fall als parallele Stäbe
oder Rohre nebeneinanderliegen und zwischen denen die Flüssigkeit hindurchströmt.
c ist eine Druckentnahmestelle auf der Stirnseite eines Verdrängungskörpers, sind
Druckentnahmestellen im engsten Querschnitt. Das Differentialmanometer ist also
einerseits an die bfnungc, andererseits an die Öffnungen d anzuschließen. Gibt man
den Druckentnahmeöfnungen die Gestalt vön Schlitzen oder ordnet man sie in größerer
Anzahl an, so vermindert sich die Gefahr ihrer Verstopfung, und es wird zugleich
ein guter Mittelwert des Druckes über dem ganzen Querschnitt gebildet. Die Weiterleitung
des Druckes von den Meßstellen in den Verdrängungskörpern erfolgt am einfachsten
dadurch, daß man die Verdrängungskörper rohrförmig ausbildet.