DE652565C

DE652565C - Flow meter for pulsating flow

Info

Publication number: DE652565C
Application number: DEG87450D
Authority: DE
Original assignee: HANS GEHRE DIPL ING
Current assignee: HANS GEHRE DIPL ING
Priority date: 1934-02-11
Filing date: 1934-02-11
Publication date: 1937-11-05

Description

Mengenmesser für pulsierende Strömung Es sind Mündungsströmungsmesser für kurzperiodisch schwankende Strömungen bekannt, bei denen die Druckunterschiede an der Drosselstelle durch ein Differentialmanonieter mit möglichst massenlosen beweglichen Teilen und einer die Kolbenbewegung dem Wurzelwert des wirksamen Druckunterschiedes proportional machenden Gegenkraft angegeben werden, wobei die Kolbenbewegung mittels einer elastischen Kupplung auf die mit einer Dämpfung versehene Arizei.gevorrichtung übertragen wird. Die bis heute bekanntgewordenen _ Instrumente dieser Art weisen, durch die Ausführungsform bedingt, zu große Trägheitskräfte auf, um dem raschen Spiel der Druckunterschiede an der Drosselstelle folgen zu können. Der Vorgang wird durch die in Erscheinung tretenden Massenkräfte stark verzerrt. Die infolgedessen an sich fehlerhafte Anzeige wird durch auftretende Reibungswiderstände noch mehr gefälscht. Um diese Fehlerquellen auszuschalten, wird allgemein der Vorschlag gemacht, zunächst die Differenzdrucke durch einen sehr leicht gehaltenen Mechanismus unverzerrt und unverfälscht als Ausschlag oder Hubbewegung darzustellen und dann durch einen möglichst massenlos gehaltenen Radiziermechanismus die Radizierung vorzunehmen. Da aber der Radiziermechanismus in seiner Bewegung unbedingt zwangsläufig und verzerrungsfrei jener des Stellorgans folgen muß und dabei von sich aus keine federnden Kräfte o. dgl. aufweisen darf, waren Gelenke unvermeidlich, welche einer sehr raschen wechselvollen Bewegung ausgesetzt sind und deshalb widerstandsfähig und stark ausgebildet sein müssen; andererseits sind die durch den Mechanismus zu übertragenden Kräfte verhältnismäßig groß. Es entstehen also unerwünschte Ma"ssenanhäufizngen an bewegten Teilen. Andere Ausführungen suchen die Gelenke teilweise zu vermeiden und wählen als Radiziermechanismus sehr dünne Blattfedern, deren Endpunkt, in der Richtung der Feder bewegt, eine Ausbiegung der Feder quer zur Längsrichtung bedingt, wobei der Winkelausschlag am festgehaltenen Ende sehr nahe proportional der Wurzel aus dem Weg des bewegten Endes ist. Ebenso wie die Gelenke durch die schnelle Bewegung sehr bald zerstört werden, verlieren auch derartige Federn infolge der fortgesetzten, unregelmäßigen Biegebeanspruchung ihre ursprüngliche Form und damit ihre radizierende Eigenschaft vollkommen. Sie unterliegen also genau so wie ' die häufig als Stellorgan verwandten Membranen gewissermaßen einer dauernd wechselnden Biegeprobe, die in kurzer Zeit entweder zu einer Deformation oder zum Bruch führt. Abgesehen davon haftet aber solchen Vorrichtungen von vornherein der Fehler an, daß der Federdruck in Richtung der Bewegung des freien Endes keine lineare Funktion dieses Weges ist und daher rückwirkend die Bewegung des Stellorgans fälscht. Erfindungsgemäß sollen die Massenwirkungen und auch die Reibungswiderstände usw. dadurch auf ein vernachlässigbar kleines Maß leerabgedrückt werden, daß das Stellorgan gleichzeitig einen Teil' des Radiziermechanismus bildet, die Bewegung des die Rückstellkraft liefernden Organs vernachlässigbar klein gemacht wird und die Einrichtung so getroffen ist, daß nur Zugkräfte übertragen und Gelenke vermieden werden. Dieses alles wird dadurch' erzielt, daß das in bekannter Weise als um eine Achse verschwenkbarer Flügel ausgebildete Stellorgan kreisbogenartig gekrümmt ist und achsseitig an diesem Kreisbogen ein in an sich bekannter Weise eine Rückstellkraft lieferndes. federbelastetes Zugorgan befestigt ist, welches dadurch, daß es beim Ausschlag des Stehorgans mehr oder minder auf der kreisbogenförmigen Wölbung aufliegt, den Ausschlag der Wurzel aus der Meßgröße verhältnisgleich macht.Flow meter for pulsating flow These are orifice flow meters known for short-period fluctuating currents, in which the pressure differences at the throttle point by a differential mano-rivet with as massless as possible moving parts and one the piston movement is the root value of the effective pressure difference proportional counterforce can be specified, with the piston movement by means of an elastic coupling on the Arizei.gevorrichtung provided with a damping is transmitted. The _ instruments of this type that have become known to this day due to the embodiment, too large inertia forces to the rapid Play to follow the pressure differences at the throttle point. The process will strongly distorted by the emerging mass forces. As a result Incorrect display itself becomes even more so due to the frictional resistance that occurs fake. In order to eliminate these sources of error, the proposal is generally made, initially the differential pressures are undistorted by a very light mechanism and to represent it unadulterated as a deflection or stroke movement and then by a The rooting mechanism kept as massless as possible to carry out the rooting. But since the movement of the root extraction mechanism is absolutely inevitable and free of distortion that of the actuator must follow and thereby no resilient forces o. Like. May show, joints were inevitable, which were very rapidly changeable Are exposed to movement and therefore be resistant and strong have to; on the other hand, the forces to be transmitted by the mechanism are proportionate great. So there are undesirable mass accumulations on moving parts. Others Designs try to avoid the joints in some cases and choose the root extraction mechanism very thin leaf springs, the end point of which, when moved in the direction of the spring, has a deflection of the spring transversely to the longitudinal direction, with the angular deflection on the held End is very closely proportional to the square root of the moving end's path. as well as the joints are very soon destroyed by the rapid movement, lose also such springs as a result of the continued, irregular bending stress their original form and thus their rooting properties are perfect. she are subject to the same as' the membranes, which are often used as actuators, to a certain extent a constantly changing bending test, which in a short time either leads to a deformation or leads to breakage. Apart from that, however, such devices are liable from the outset the error suggests that there is no spring pressure in the direction of movement of the free end The linear function of this path and therefore retrospective is the movement of the actuator fakes. According to the invention, the mass effects and also the Frictional resistances, etc., are thus left empty to a negligibly small extent that the actuator forms part of the root extraction mechanism at the same time, the movement of the organ providing the restoring force is made negligibly small and the device is made so that only tensile forces are transmitted and joints be avoided. All of this is achieved by doing this in a known manner configured as an adjusting member pivotable about an axis about an axis of a circular arc is curved and on the axis side of this circular arc in a manner known per se a restoring force delivering. spring-loaded tension member is attached, which in that it is more or less on the arc of a circle when the standing organ rashes Curvature rests, makes the deflection of the root of the measured variable proportionate.

Im folgenden soll an Hand einiger schematisierter Konstruktionsbeispiele die Wirkungsweise erläutert werden.In the following, some schematic design examples are used the mode of operation will be explained.

In Abb. i ist ein geschlossenes Gehäuse a. dargestellt, welches zwei Zuleitungen b und c besitzt. a ist in bekannter Weise durch eine bewegliche Scheidewand, hier beispielsweise einen Flügel d, in zwei Kammern geteilt, von denen die eine mit b, die andere mit c in Verbindung steht. d ist um eine etwa in Schneiden gelagerte Achse e schwenkbar und schließt ringsum mit c, dicht, aber gegen a leicht beweglich ab. Im Drehpunkt e ist ein Seil f o. dgl. an d befestigt, welchem durch eine. Spannfeder g eine konstante 'Zugkraft mitgeteilt wird. g kann dabei entweder im Gehäuse a befestigt sein oder an seinem unteren Ende eine mit starker Dämpfung behaftete Masse tragen. Durch eine kreisartige Ausbildung des Flügels d, der durch eine Rippe verstärkt sei, wird erreicht,- daß der Winkelausschlag von d um e proportional der Wurzel aus dem Drehmoment von d um e ist. Mithin ist der Ausschlag unmittelbar proportional der Wurzel aus dem Differenzdruck zwischen b und c, also auch dem Differenzdruck am Staurand. Die Einrichtung sei so getroffen, daß sich dabei der Punkt k. nur kaum merklich bewegt, g also praktisch in Ruhe bleibt. Ein Lenker i als Führung verhindert, daß der Endpunkt h der Feder g seit-' liehe Pendelbewegungen macht. d, selbst ist sehr leicht gehalten, und durch.den Lenker i werden zusätzliche Massenwirkungen vermieden.In Fig. I is a closed housing a. shown, which has two leads b and c. a is divided in a known manner by a movable partition, here for example a wing d, into two chambers, one of which is connected to b and the other to c. d can be pivoted about an axis e, which is supported by cutting edges and closes off all around with c, tight, but easily movable in relation to a. In the fulcrum e is a rope f o. The like. Attached to d, which by a. Tension spring g a constant 'tensile force is communicated. g can either be fastened in the housing a or at its lower end can carry a mass that is subject to strong damping. By a circular design of the wing d, which is reinforced by a rib, it is achieved - that the angular deflection of d to e is proportional to the square root of the torque of d to e. The deflection is therefore directly proportional to the square root of the differential pressure between b and c, i.e. also the differential pressure at the edge of the dam. Let the device be set up in such a way that point k. barely noticeably moved, so it practically remains at rest. A handlebar i as a guide prevents the end point h of the spring g from making pendulum movements sideways. d, itself is kept very light, and additional mass effects are avoided through the handlebar i.

Dieser Mechanismus besitzt keine Gelenke. Seine bewegten Massen sind ebenso wie die Bewegungen dieser Massen auf ein Minimum herabgedrückt. Dadurch ist der Mechanismus imstande, auch dem unregelmäßigen, lebhaften Spiel der Differenzdrucke verzerrungsfrei zu folgen. Hervorzuheben ist, daß infolge der vereinfachten Bewegungsvorgänge gegenüber den in der Einleitung beschriebenen Vorrichtungen die Beschleunigungen und damit auch die Beschleunigungskräfte verschwindend klein bleiben. Maßgebend hierfür war die besondere Ausführung des Flügels als Teil eines Radiziermechanismus.This mechanism has no joints. Its moving masses are just as the movements of these masses are kept to a minimum. This is the mechanism is also capable of the irregular, lively play of the differential pressures to follow without distortion. It should be emphasized that as a result of the simplified movement processes the accelerations compared to the devices described in the introduction and thus the acceleration forces remain negligibly small. Authoritative this was due to the special design of the wing as part of a square root mechanism.

Der Zeiger z wird nicht unmittelbar auf der Achse e befestigt, weil infolge der schwingenden Bewegung eine Ablesung unmöglich wäre. Deshalb wird die Bewegung von e mittels einer schwachen Feder h (Spiralfeder) auf einen trägen Ring l übertragen, dessen Bewegung durch eine hydraulische, pneumatische oder elektromagnetische Dämpfung beruhigt wird. An Z ist der Zeiger z befestigt. Diese Vorrichtung zur Mittelung der Ausschläge bildet nicht den Gegenstand der Erfindung: Man kann das Instrument auch unmittelbar in eine Preßluftleitung einschalten und, anstatt einen Staurand zu benutzen, den Flügel d selbst mit einer entsprechenden Öff- nung versehen.The pointer z is not attached directly to the axis e because reading would be impossible due to the oscillating movement. Therefore, the movement of e is transferred to an inert ring l by means of a weak spring h (spiral spring), the movement of which is calmed by hydraulic, pneumatic or electromagnetic damping. The pointer z is attached to Z. This device for averaging the deflections does not form the subject matter of the invention: the instrument can also be switched directly into a compressed air line and, instead of using a retaining edge, the wing d itself can be provided with a corresponding opening .

Sehr häufig ist der Betriebsdruck infolge der unregelmäßigen stoßweisen Entnahme stärkeren Schwankungen unterworfen. Daher ist auch die Dichte nicht mehr konstant und muß infolgedessen unbedingt bei der Messung berücksichtigt werden, was an sich bei Strömungsmengenmessern bekannt ist. Die Dichtekorrektur,welche die Messung überhaupt erst brauchbar macht, muß in einer Weise erfolgen, die jeden Eingriff in die bewegten Organe vermeidet. .Dazu ist die in Abb. z angegebene Einrichtung besonders geeignet. Diese Anordnung ist mit Rücksicht auf Massenkräfte übrigens besonders wertvoll, weil der Punkt h , des unter der Spannung der Feder g stehenden Zugseils f infolge der schwachen Krümmung von d nur sehr geringe Bewegungen macht und wiederum durch den Lenker i an seitlichen Pendelbewegungen verhindert wird, wenn d etwa bis zu der gestrichelt angegebenen Stellung d' ausschlägt. Sind die Verhältnisse richtig gewählt, so bewegt sich dabei lt kaum merklich aufwärts. Das ermöglicht es, den Endpunkt der Feder g nicht an dem Gehäuse a., sondern an dem im Zylinder L' beweglichen Kolben h' zu befestigen, der entsprechend bemessen ist. Die Anordnung derartiger, vom Betriebsdruck des strömenden Stoffes belasteter, die Stellkraft für die Berichtigung der Meßgröße nach diesem Druck erzeugender Kolben ist bei Strömungsmengenmessern bekannt. Dadurch ist die Spannung der Feder g und damit der Seilzug von f proportional dem Betriebsdruck. Durch eine einfache Rechnung läßt sich beweisen, daß dann der @'erschwenkungswinkel von d um e, der eine Folge des auf d wirksamen Druckunterschiedes ist, dem auf den Betriebszustand bezogenen Durchgangsvolumen proportional ist, gleichgültig, in welchen Grenzen der Betriebsdruck während der Messung schwankt. Der Kolben k' braucht aber nicht unmittelbar an g befestigt zu sein, sondern es können bekannte trbertragungsmechanismen nach Bedarf dazwischengeschaltet werden. Vielfach kann es zweckmäßig sein, den Kolben durch Membranen zu ersetzen. Unter Umständen kann die Feder g in Fortfall kommen. Meist wird jedoch nicht das Betriebsvolumen verlangt, sondern aus nahehegenden Gründen die Anzeige in Normalkubikmetern gewünscht. Dazu dient die in Abb.3 dargestellte Anordnung. Der im Zylinder L' bewegliche Kolben k' greift an einem lIebel yn. an, der in zz drehbar ist und an einem Ende der Spannfeder g, am anderen die Zugfeder o hält. o, g, h' sind so aufeinander abgestimmt, daß die Dehnung von g innerhalb der bei der Messung vorkommenden Betriebsdruckschwankungen, die sich dem Kolben k' mitteilen, umgekehrt proportional der Kolbenbelastung P ist. Das kann erforderlichenfalls auch durch Zwischenschaltt"iig irgendeines Hebelgetriebes o. dgl. zwischen g, k', o und in erreicht werden. Diese Einrichtung bewirkt, wie leicht nachweisbar, claß die Anzeige unmittelbar in Normalkubikmetern erfolgt.The operating pressure is very often subject to greater fluctuations as a result of the irregular intermittent withdrawal. Therefore, the density is no longer constant and must therefore be taken into account during the measurement, which is known per se with flow meters. The density correction, which makes the measurement useful in the first place, must be carried out in a way that avoids any interference with the moving organs. The device shown in Fig. Z is particularly suitable for this. This arrangement is particularly valuable with regard to inertia forces, because point h of the pull rope f, which is under the tension of spring g, only makes very slight movements due to the slight curvature of d and is in turn prevented by the handlebar i from lateral pendulum movements if d 'deflects approximately up to the position d' indicated by dashed lines. If the ratios are chosen correctly, lt hardly moves noticeably upwards. This makes it possible to fasten the end point of the spring g not to the housing a., But to the piston h 'which is movable in the cylinder L' and which is dimensioned accordingly. The arrangement of such pistons, which are loaded by the operating pressure of the flowing substance and generate the actuating force for the correction of the measured variable according to this pressure, is known in flow meters. As a result, the tension of the spring g and thus the cable pull of f is proportional to the operating pressure. A simple calculation can be used to prove that the angle of swivel from d to e, which is a consequence of the pressure difference effective on d, is proportional to the passage volume related to the operating condition, regardless of the limits within which the operating pressure fluctuates during the measurement. The piston k 'does not need to be attached directly to g, but known transmission mechanisms can be interposed as required. In many cases it can be useful to replace the piston with membranes. Under certain circumstances, the spring g can be omitted. In most cases, however, it is not the operating volume that is required, but rather the display in normal cubic meters for obvious reasons. The arrangement shown in Fig. 3 is used for this purpose. The piston k ' , which is movable in the cylinder L' , engages a lever yn. on, which is rotatable in zz and holds the tension spring g at one end and the tension spring o at the other. o, g, h ' are matched to one another in such a way that the expansion of g within the operating pressure fluctuations occurring during the measurement, which are communicated to the piston k', is inversely proportional to the piston load P. If necessary, this can also be achieved by interposing any lever mechanism or the like between g, k ', o and in.

Claims

PATENT PROVISIONS: i. Flow meter for pulsating flow, in which the deflection of a light actuating element corresponding to the rooted measured variable and changing in size is averaged transmitted to the display device, characterized in that the adjusting element (i.e. ) is curved in the manner of an arc of a circle and on the axis side of this arc of a circle a spring-loaded pulling element (f) which provides a restoring force in a manner known per se is attached, which, because it rests more or less on the arc-shaped curvature when the standing organ rests, causes the root to deflect makes the measured variable proportionate. Device according to Claim i, characterized in that when the pulling element (f) is guided by a link (i) the parts (g, i, f, d) which can be moved relative to one another are connected to one another without joints. 3. Apparatus according to claim i and 2, characterized in that the tension of the pulling element (f) is determined by a piston (membrane, etc. k ') known from flow meters with pressure correction and loaded by the operating pressure.