DE69737681T2

DE69737681T2 - Durchflussmesser

Info

Publication number: DE69737681T2
Application number: DE69737681T
Authority: DE
Inventors: Ali Phoenix SHAMBAYATI
Original assignee: Rosaen Co Hazel Park; Rosaen Co
Current assignee: Rosaen Co Hazel Park; Rosaen Co
Priority date: 1996-11-19
Filing date: 1997-09-23
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2017-09-24
Also published as: US5763791A; DE69737681D1; JP2000504426A; WO1998022782A1; EP0876588A4; EP0876588B1; EP0876588A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Durchflussmesser und insbesondere ein verbessertes Gehäuse für einen Fluiddurchflussmesser, der die elektronischen Komponenten und ein verbessertes Laminarströmungsmodul in einer neuen Anordnung beinhaltet.
Durchflussmesser verwenden die lineare Beziehung zwischen der Fluiddurchflussrate und dem statischen Druckabfall zum Messen des Durchflusses. Typischerweise verwenden Durchflussmesser ein Laminarströmungsmodul, um einen Druckabfall in einem Nebenschlussweg um das Strömungsmodul zu erzeugen und dadurch eine Strömungsmessung zu bewirken.
Ein mit bekannten Durchflussmessern verbundenes Problem besteht darin, dass das Messen verschiedener Fluide und Durchflussraten einen Wechsel des Laminarströmungsmoduls erfordert, was bezüglich sowohl der Herstellungskosten und des Zeitverlustes aufgrund des Auseinander- und Zusammenbaus des Durchflussmessers relativ teuer ist.
Obschon Durchflussmesser bekannt sind, die eine mechanische Einstellung des Laminarströmungsmoduls gestatten, sind die hohen Herstellungskosten solcher Geräte hinderlich in dem hart umkämpften Markt preiswerter Durchflussmesser. Außerdem erhöht der Zeitaufwand zum Kalibrieren die Betriebskosten solcher Durchflussmesser deutlich.
Die zuvor genannten Probleme, die mit der Herstellung und Verwendung bekannter Durchflussmesser zusammenhängen, unterstreichen den Bedarf an einem robusten, preiswerten Präzisionsdurchflussmesser, der die Effizienz im praktischen Einsatz optimiert.
Dementsprechend ist das allgemeine Ziel der vorliegenden Erfindung ein verbesserter Durchflussmesser mit einem Präzisionslaminarströmungsmodul, der mit relativ geringen Kosten massenproduziert werden kann.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Durchflussmesser, der relativ einfach durch Wechseln des Laminarströmungsmoduls zu rekalibrieren ist, ohne die elektronischen Bauteile aus dem Durchflussmessergehäuse herausnehmen zu müssen.
Ein noch anderes Ziel der Erfindung besteht darin, ein Laminarströmungsmodul bereitzustellen, das relativ einfach herzustellen ist.
Die GB-A-2 123 456 , auf der der Oberbegriff des beigefügten Anspruchs 1 basiert, beschreibt einen Durchflussmesser mit einem Stapel aus allgemein ebenen, von einander beabstandeten Platten, wobei die ebenen Platten in Seitenplatten mit Schlitzen angebraucht sind, wobei die Seitenränder der Platten so abgedichtet sind, dass sie im Wesentlichen rechteckige Durchflusskanäle bilden, und wobei Mittel vorhanden sind, um eine Druckmesseinrichtung entweder mit mindestens einem der Durchflusskanäle an zwei von den Enden beabstandeten Punkten oder mit dem Einlass und Auslass der Durchflusskanäle zu verbinden.
Die US-A-4,571,801 beschreibt eine kompakte Wärmedurchflussmessereinheit des Typs, bei dem ein Teil des Fluids in einem Hauptströmungsweg durch einen Laminarströmungssensorkanal umgeleitet wird, wobei der Abschnitt des Hauptströmungsweges, den der Sensor umgeht, von einem passenden bereichssteuernden Einsatz eingenommen wird, der aus einer Familie äußerlich ähnlicher, rohrförmiger strömungsregelnder Einsätze ausgewählt ist, von denen jeder eine andere Durchflusskapazität hat, wie durch die Gesamtheit der Querschnittsflächen seiner Mehrzahl linearer Strömungskanäle festlegt, die jeder ein wirksames Verhältnis von Länge zu Querschnitt aufweisen, das eine laminare Strömung fördert, nichtsdestotrotz aber vorteilhaft relativ kurz ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Durchflussmesser bereitgestellt, mit:
einem Gehäuse, das einen inneren Hohlraum hat;
einem Fluideinlass an einem Ende des Hohlraums;
einem Fluidauslass am anderen Ende des Hohlraums;
Durchflusserfassungs- und Anzeigemitteln, die mit dem Hohlraum durch eine Öffnung in einer Seite des Gehäuses kommunizieren; und
einem Laminarströmungsmodul in dem Hohlraum, wobei das Laminarströmungsmodul eine erste Mehrzahl ebener Platten umfasst, die mehrere sich zwischen dem Einlass und dem Auslass des Hohlraumes in dem Gehäuse erstreckende Laminarströmungskanäle festlegen; dadurch gekennzeichnet, dass
das Laminarströmungsmodul durch die Öffnung auf einer der einen Seite entgegengesetzten Seite des Gehäuses montierbar ist, wobei die erste Mehrzahl ebener Plat ten mehrere darauf parallel mit Abstand zueinander angeordnete Drähte aufweist, um die mehreren Laminarströmungskanäle festzulegen, und das Laminarströmungsmodul (16) ferner eine zweite Mehrzahl von Platten umfasst, die jeweils zwischen den ersten Platten angeordnet sind.
Das Laminarströmungsmodul umfasst eine Mehrzahl von Laminarströmungsplatten, die durch Drähte voneinander beabstandet und gestapelt sind, um einen relativ großen Strömungsdurchlassbereich zu erzeugen, um unterschiedliche maßstäbliche Durchflussraten zu ermöglichen. Die Platten sind aneinander befestigt, um ein Modul für eine einfache Handhabung und einen einfachen Einbau zu bilden.
Die bevorzugte Ausführungsform ist am besten durch Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen zu verstehen, in denen:
1 eine Draufsicht eines Durchflussmessers entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist;
2 eine Ansicht in der Richtung des Pfeils 2 ist;
3 eine Unteransicht in der Richtung des Pfeils 3 aus 2 ist;
4 eine Ansicht innerhalb des Kreises 4 aus 2 ist;
5 eine Explosionsdarstellung ähnlich der 4 ist;
6 eine Ansicht in der Richtung des Pfeils 6 aus 4 ist; und
7 eine Ansicht in der Richtung des Pfeils 7 aus 6 ist;
Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform(en)
Bezugnehmend auf 1 und 2 umfasst ein Durchflussmesser 10 ein elektronisches Erfassungs- und Anzeigemodul 12, ein Gehäuse 14 und ein Laminarströmungselement 16. Das Anzeigemodul 12 zeigt die Durchflussrate durch den Durchflussmesser 10 mittels einer Digitalanzeige 17 an.
Wie aus 3 ersichtlich, hat das Gehäuse 14 zwei Paare beabstandeter Kanäle 18, 20, 22 und 24, um einen Teil des Fluids, das durch das Laminarströmungsmodul 16 fließt, zu und von dem Erfassungs- und Anzeigemodul 12 umzulenken. Die Kanäle 18 und 20 sind Absolutdrucksensoranschlüsse. Der Kanal 22 ist ein Differenzniedrigdrucksensoranschluss und der Kanal 24 ist ein Differenzhochdrucksensoranschluss. Nur ein relativ kleiner Teil des Gesamtdurchflusses durch das Laminarströmungsmodul 16 wird durch die Kanäle 18, 20, 22 und 24 umgeleitet. Die Kanäle 18, 20 und 22 sind von dem Kanal 24 durch eine Dichtung 26 isoliert, die zwischen dem Laminarströmungsmodul 16 und dem Gehäuse 14 angebracht ist. Die Dichtung 26 hat eine Öffnung 28, die mit den Kanälen 18, 20 und 22 kommuniziert und eine Öffnung 30, die mit dem Kanal 24 kommuniziert.
Wie am besten aus 1 ersichtlich, ist das Gehäuse 14 des Laminardurchflussmessers 10 mit einem Fluideinlass 32 und einem Fluidauslass 34 versehen, um den Durchflussmesser 10 an eine Fluidquelle und an nicht gezeigte Geräte, die diesen Durchfluss verwenden, anzuschließen. Ein Strom- und Signalstecker 36 und ein Steuerventil 38 sind ebenfalls an dem Gehäuse 14 angebracht. Wie am besten aus 3 ersichtlich, wird das durch den Einlass 32 ins das Gehäuse 14 eintretende Fluid durch den Kanal 36 zu einem Hohlraum 40 transportiert, von dort längs durch das Laminarströmungsmodul 16 zu einem Hohlraum 42, dann durch einen Kanal 44 zu dem Auslassanschluss 34.
In Übereinstimmung mit einem Merkmal der Erfindung und am wie besten aus den 5 bis 8 ersichtlich, umfasst das Laminarströmungsmodul 16 eine Mehrzahl Trägerplatten 50, 52 und 54 mit einer Mehrzahl von darauf abgestützten Drähten, die allgemein durch die Ziffer 60 bezeichnet sind und eine Beabstandung der Platten 62, 64, 66 und 68 von den Trägerplatten 50, 52 und 54 bewirken. Die Drähte 60 können mittels Schweißen, Kleben oder Aufwickeln an den Trägerplatten 50, 52 und 54 befestigt sein. Die Platten 50-54 und 62-68 sind aneinander durch Drähte 70 befestigt, um ein Laminarströmungsmodul zu bilden, das einfach in das Gehäuse 14 des Durchflussmessers 10 eingebaut werden kann.
In Übereinstimmung mit einem anderen Merkmal der Erfindung ist das Laminarströmungsmodul in einem Hohlraum 80 in dem Gehäuse 14 untergebracht, der zur dem Sensor- und Anzeigemodul 12 gegenüberliegenden Seite desselben geöffnet ist. Der Hohlraum 80 ist mittels einer Dichtung 82 abgedichtet und durch eine Bodenplatte 84 verschlossen.
Bezugnehmend auf das elektronische Sensor- und Anzeigemodul 12 wird der Fluiddurchfluss durch die Ausgabe einer Mikroprozessorplatine 90 gemessen und angezeigt, die Signale von einer Vorverstärkerplatine 92, einem Drucksensor 94 und einem Temperatursensor 96 zusammenfasst. Passende Drucksensor-O-Ringe 98 und ein Abdeck-O-Ring 100 dichten die Sensoren 94 und 96 und eine Abdeckung 102 des elektronischen Moduls in dem Gehäuse 14 ab.
Während die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung offenbart wurde, sollte erkannt werden, dass die Erfindung modifiziert werden kann, ohne den Rahmen der folgenden Ansprüche zu verlassen:

Claims

Fluiddurchflussmesser, mit: einem Gehäuse (14) mit einem inneren Hohlraum (80), einem Fluideinlass (32) an einem Ende des Hohlraumes, einem Fluidauslass (34) an dem anderen Ende des Hohlraumes, Durchflusserfassungs- und Anzeigemittel (12), die mit dem Hohlraum durch eine Öffnung in einer Seite des Gehäuses (14) kommunizieren, und einem Laminarströmungsmodul (16) in dem Hohlraum (16), wobei das Laminarströmungsmodul (16) eine erste Mehrzahl ebener Platten (50, 52, 54) umfasst, die mehrere sich zwischen dem Einlass und dem Auslass des Hohlraumes in dem Gehäuse (14) erstreckende Laminarströmungskanäle festlegen, dadurch gekennzeichnet, dass das Laminarströmungsmodul (16) durch die Öffnung auf einer der einen Seite entgegengesetzten Seite des Gehäuses (14) montierbar ist, wobei die erste Mehrzahl ebener Platten (50, 52, 54) mehrere darauf parallel mit Abstand zueinander angeordnete Drähte (60) aufweist, um die mehreren Laminarströmungskanäle festzulegen, und das Laminarströmungsmodul (16) ferner eine zweite Mehrzahl von Platten (62, 64, 66, 68) umfasst, die jeweils zwischen den ersten Platten (50, 52, 54) angeordnet sind.
Fluiddurchflussmesser nach Anspruch 1, bei dem die Drähte (60) auf den ersten Platten (50, 52, 54) daran durch Schweißen befestigt sind.
Fluiddurchflussmesser nach Anspruch 1, bei dem die Drähte (60) auf den ersten Platten (50, 52, 54) um die ersten Platten (50, 52, 54) herumgewickelt sind.
Fluiddurchflussmesser nach Anspruch 1, 2 oder 3 bei dem das Laminarströmungsmodul (16) eine Vielzahl von Platten (50, 52, 54; 62, 64, 66, 68) aufweist, die miteinander mittels sich durch sie erstreckender Drähte (60) in gestapelter Anordnung verbunden sind.