DE710593C - Verfahren zur Durchflussmengenmessung fuer pulsierende Fluessigkeits- und Gasstroemung - Google Patents

Description

• Verfahren zur Durchflußmengenmessung für pulsierende Flüssigkeits- und Gasströmung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens zur Messung der mittleren Durch flußmenge bei pulsierender Flüssigkeits- und Gasströmung. Die erreichte Anzeige ist hierbei unabhängig von Ider Art der Pulsation, solange sich Form und Größe der Pulsation über eine gewisse, für die Messung benötigte Zeitspanne nicht ändern und auch durch die Einführung eines konstanten Zusatzstromes bzw. Abführung eines konstanten Teilstromes nicht geändert werden.
• Auch bei pulsierender Flüssigkeits- und Gasströmung ist man meist darauf angewiesen, eine Meßblende zu verwenden. Von der stationären Strömung ist bekannt, daß der Druckabfall an der Blende dem Quadrat der Durchflußmenge proportional ist. Das ist im wesentlichen auch bei pulsierendem Durch fluß in jedem Zeitpunkt der Fall. Da man die Augenblickswerte des Druckabfalls nicht messen kann, verwendet man ein stark gedämpftes Meßgerät, an welchem sich das zeitliche Mittel des Druckabfalls einstellt. Wegen der qu. adratischen Abhängigkeit des Druckabfalls von der Durchflußgeschwindigkeit kann man aus diesem Mittelwert das Mittel der Geschwindigkeitsquadrate erhalten. Bezeichnet t -die Zeit, T die Zeitdauer einer Pulsation, u die mittlere Durchflußgeschwindigkeit, M das Mittel der Geschwindigkeitsquadrate, so drückt sich dieses Mittel durch die Forme] aus. Dieses Mittel hat aber kein praktisches Interesse, vielmehr interessiert nur das arithmetische Mittel A da es mit dem Durchflußquerschnitt multipliziert die gesuchte mittlere Durchflußmenge darstellt.
• Bisher ist es nicht gelungen, ein allgemein gültiges Meßverfahren für die mittlere Durchflußmenge bei pulsierender Strömung anzugeben, es sei denn, daß die Pulsationen durch: Einschaltung von Windkesseln oder anderEna Einrichtungen geglättet werden. Für die uninittelbare Messung der pulsierenden Strö'-' mung mußte bisher immer die Kenntnis des zeitlichen Verlaufs der Durchflußmenge vorausgesetzt werden, um das Verhältnis von zu A errechnen zu können. Da aber dieser zeitliche Verlauf nicht immer bekannt ist, war man oft auf Mutmaßungen angewiesen, welche die Zuverlässigkeit der Messung sehr beeinträchtigten.
• Der Erfindungsgegenstand vermeidet diese Unvollkommenheit, indem er es ermöglicht, das arithmetische Mittel A direkt zu messen.
• Dazu wird nach dem erflndungsgemäßen Verfahren an einer Meß'blende üblicher Bauart zunächst wie bisher das zeitliche Mittel M1 des Druckunterschiedes mit einem stark ged,ämpften Differenzdruckmanometer gemes-- - sen Dann wird durch Öffnen einer N5eben---leitung stromaufwärts von der Blende eine zeitlich konstante und bekannte Menge des gleichen oder ähnlichen Strömungsmittels zusätzlich eingeführt oder abgezapft. Durch diese Maßnahme wird dieDurchflußgeschwindigkeit in jedem Zeitpunkt um einen konstanten Betrag E erhöht bzw. erniedrigt, der durch die zusätzliche Menge ebenfalls bekannt ist.
• Nun wird nochmals mit dem stark gedämpften Manometer der zeitliche Mittelwert des Druckunterschieds an der Blende gemessen.
• Formelmäßig stellt sich dieses zweite Mittel lif für den Fall, daß Menge zugesetzt wird, folgendermaßen dar: Das erste Glied auf der rechten Seite stellt das zuerst gemessene Mittel mit dar. Das zweite Glied stellt das gesuchte arithmetische Mittel dar, vervielfacht mit der bekannten Größe 2 e. Das dritte Glied ist ebenfalls bekannt. Man hat also M2 =M1 + zeA +82, woraus sich die Bestimmungsformel für das gesuchte Mittel A A = @ ergibt. Wesentlich an diesem Meßverfahren ist, daß diese Beziehung exakt ist und deshalb e groß genug gewählt werden kann, um eine ausreichende Genauigkeit im arithmetischen Mittel zu erhalten. Das Meßverfahren setzt also nicht die Kenntnis der Pulsation voraus.
• Ausführungsbeispiele für die aus dieser Grundlage sich ergebenden Meß einrichtungen sind in den Abbildungen veranschaulicht. Es bedeutet dort: a die Rohrleitung, die pul-sierend durchströmt wird, b die Meßblende; der Pfeil gibt die Strömungsrichtung an. In bilds ist beispielsweise stromaufwärts in genügender Entfernung von der Blende b eine geeichte Bohrung als Anschluß für die Nebenleitung d vorgesehen, durch welche die zusätzliche Menge eingeführt wird. Bei Gasen fördert man diese Menge, damit die Zusatzmenge zeitlich konstant ist, beispielsweise mit überkritischem Druckgefälle in die Hauptleitung a.
• Die Zusatzmenge kann von einer Pumpe oder aus einem Druckbehälter geliefert werden.
• Statt durch c Menge zuzuführen, kann hier auch Menge entnommen werden, insbesondere ist dies dann vorteilhaft, wenn das Verhältnis des Druckes in der Leitung a und des Außendruckes überkritisch ist.
• Die beschriebene Anordnung ist nur dann brauchbar, wenn die Hauptmenge durch die Leitung a zwangsläufig gefördert wird, d. h. daß durch die Zusatzmenge die Förderung der Hauptmenge nicht geändert wird. Das ist bei Kolbenmaschinen stets der Fall, jedoch nicht bei Kreiselpumpen. Für die nicht zwangsläufige Förderung hat man die Anordnung in Bild 2 zu wählen. Dort wird die an der Bohrung c entnommene Menge in einer Umgehungsleitung d, in der eine Pumpe angeordnet ist, stromabwärts von der Blende dem Hauptstrom wieder zugeführt. Die umgekehrte Förderung in der Nebenleitung ist ebenfalls möglich. Weiter stromabwärts ist eine zweite Meßblende e angeordnet und stromabwärts von dieser ein Schieber f. Zunächst wird das zeitliche Mittel des Druckabfalls an beiden Blenden bei geschlossener Umgehungsleitung gemessen.
• Dann wird durch die Umgehungsleitung eine Teilmenge gefördert. Dadurch wird der Widerstand der Blende b geändert und dadurch auch die Förderung der Hauptmenge, wodurch sich der mittlere Druckabfall an Blende e ändert. Durch Regulieren am Schieberf stellt man man dieser Blende wieder den alten Druckabfall her, womit die alte Fördederung wieder erreicht ist. Nun kann man an Blende b das zweite Mittel 1112 ablesen.
• Statt eine mit überkritischem Druckverhältnis arbeitende Bohrung c anzuordnen, kann auch bei nicht zu hohen Druckpulsationen, wie in Abb. 3 dargestellt, an die Nebenleitung d ein Zylinders angeschlossen sein, in dem ein Kolben i sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt und infolgedessen je nach Bewegungsrichtung eine zeitlich -konstante Menge in die e Hauptleitung ein- bzw. aus ihr abführt.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Durchflußmengenmessung für pulsierende Flüssigkeits- und-Gasströmung mittels Meßlblende, dadurch gekennzeichnet, daß entweder eine bekannte, zeitlich konstante Zusatzmenge in den durch die Blende tretenden Mengenstrom von außen zugeführt oder eine bekannte, zeitlich konstante Teilmenge aus dem durch die Blende tretenden Mengenstrom nach außen hin, abgeführt wird und daß die zeitlichen Mittelwerte des Druckabfalls ohne und mit Zusatz- bzw. Teilmenge in der Blende gemessen werden, deren Unterschied ein Maß für das gesuchte arithmetische Mittel der Geschwindigkeit ist.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bei der Mengenmessung von Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß die e Zuführung bzw. Abführung der Teilmenge als geeichte Bohrung ausgebildet ist, an welcher überkritisches Druckverhältnis herrscht.
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatz- bzw. Teilmenge aus einem Zylinder geliefert bzw. in einen Zylinder abgesaugt wird, in dem sich ein Kolben mit konstanter Geschwindigkeit bewegt.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zuzuführende Teilmenge aus einem Druckkessel bzw. durch eine Pumpe geliefert oder die abzuführende Menge auf der Ansaugseite der den zu messenden Mengenstrom liefernden Fördermaschine wieder zugeführt wird.
5. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer an eine Umgehungsleitung der Blende angeschlossenen Pumpe das auf der einen Blendenseite abgesaugte Strömungsmittel auf der anderen Blendenseite wieder zugeführt wird.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht zwangsläufiger Förderung des Strömungsmittels eine zweite Blende und ein Regulierschieber angeordnet ist, um während des Betriebes mit der Umgehungsleitung die ursprüngliche Fördermenge einstellen zu können.