DE739774C

DE739774C - Throttle device for flow rate measurement

Info

Publication number: DE739774C
Application number: DES123465D
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1936-07-17
Filing date: 1936-07-17
Publication date: 1943-10-04

Description

Drosselgerät zur Durchfluß-Mengenmessung Die Durchflußlzahlen der bekannten Düsen und Blenden verändern sich unterhalb der Toleranzgrenze mit der Reynoldsschen Zahl.Throttle device for measuring the flow rate known nozzles and orifices change below the tolerance limit with the Reynolds number.

Da aber gerade bei sehr kleinen Reynoldsschen Zahlen den Messungen praktische Bedeutung zukommt, hat man bereits versucht, besondere Formen von Drosselgeräten zu entvzickeln, die auch in diesem Bereich konstante Durchflußzahlen haben. So sind Drosselgeräte bekanntgeworden, die für Reynoldssche Zahlen (ReD) von etwa 4000 bis 100 000 innerhalb eines sehr eng begrenzten Bereiches des Offnungsverhältnisses m = eine vergleichsweise konstante Durchffußzahl haben (vgl. »Regeln fürldieDurchflußmessung mit genormten Düsen und Blenden«, DIN I952, 1935, Abs. 103 bis 106). Der nachteil dieser Drosselgeräte ist insbesondere der, daß sie nur jeweils bei einem bestimmten Öffnungsverhältnis eine konstante Durchflußzahl besitzen.But since the measurements are particularly important with very small Reynolds numbers Has practical importance, attempts have already been made to develop special forms of throttle devices to develop, which also have constant flow rates in this area. So are Throttle devices have become known for Reynolds numbers (ReD) from about 4000 to 100,000 within a very narrow range of the opening ratio m = have a comparatively constant flow rate (see »Rules for flow measurement with standardized nozzles and orifices «, DIN 1952, 1935, paragraphs 103 to 106). The disadvantage This throttle device is in particular the fact that they are only used in each case Have an opening ratio that has a constant flow rate.

Hier schafft nun die vorliegende Erfindung Abhilfe, die es gestattet, bei beliebigem Öffnungsverhältnis die Durchflußzahl α entsprechend Reynoldsschen Zahlen (ReD) bis herab zu 1000 und darunter genau konstant zu halten. Hierdurch wird zum ersten Male ermöglicht, vollkommen einwandfreie Durchflußmengenmessungen für Öle und wasserstoffreiche oder sehr heiße Gase, insbesondere in Rohrleitungen kleinen Querschnitts, durchzuführen. The present invention provides a remedy here, which allows for any opening ratio, the flow rate α corresponds to Reynolds' Keep numbers (ReD) down to 1000 and below exactly constant. Through this is made possible for the first time, perfectly flawless flow rate measurements for oils and hydrogen-rich or very hot gases, especially in pipelines small cross-section.

An sich sind Drosselgeräte mit viertelkreisförmigem oder zylinderförmilgem Profil der kreisförmigen Meßöffnung bekannt. Zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe, die Durchflußzahl auch bei beliebigem Öffnungsverhältnis konstant zu halten, werden derartige Profile aber erst geeignet, wenn die maßgebenden Größenverhältnisse der Profile in bestimmte Beziehungen zum Öffnungsverhältnis gebracht werden. Diese sollen gemäß der Erfindung darin bestehen, daß innerhalb ieines Bereiches Reynoldsscher Zahlen von etwa I03 bis etwa 2- io ein an sich bekanntes viertelkreisförmig abgerundetes Drosselprofil mit dem Halbmesser oder ein an sich bekanntes zylinderförmiges Drosselprofil von der Länge Verwendung findet.Throttle devices with a quarter-circle or cylindrically shaped profile of the circular measuring opening are known per se. In order to achieve the object on which the invention is based, namely to keep the flow rate constant even with any opening ratio, such profiles are only suitable if the relevant size ratios of the profiles are brought into certain relationships with the opening ratio. According to the invention, these should consist in the fact that within a range of Reynolds numbers from about 10 3 to about 2 10 a known quarter-circle-shaped, rounded throttle profile with a radius or a known cylindrical throttle profile of length Is used.

Zur Veranschaulichung dieser Angaben werden im folgenden die Figuren herangezogen, von denen die Fig. I und 2 die beiden Düsenprofile zeigen, während die Kurve der Fig. 3 es gestattet, bei vorausgesetztem Offnungsverhältnis die einander zugeordneten Werte für r und x auf einfache Weise abzulesen. To illustrate this information, the figures are used below used, of which Figs. I and 2 show the two nozzle profiles while the curve of FIG. 3 allows, given the opening ratio, the one another assigned Read off values for r and x in a simple way.

Die Fig. I zeigt ein Düsenprofil, das in eine haibseitig - Iargestellte Rohrleitung eingebaut ist. Das Profil selbst besteht aus zwei Teilen, und zwar einem Einlauf mit dem Radius r = o und einem sich daran anschließenden Zylinder mit der Länge Andererseits führt eine Verkleinerung von zu dem anderen Grenzprofil, bei dem x= o ist und das in Fig. 2 wiedergegeben ist. Fig. I shows a nozzle profile, which in a half - Iarfigured Pipeline is installed. The profile itself consists of two parts, namely one Entry with the radius r = o and an adjoining cylinder with the Length, on the other hand, leads to a reduction of to the other limit profile where x = 0 and which is shown in FIG.

Diese Düsenprofile zeichnen sich also dadurch aus. daß sie eine konstante Durchflußzahl entsprechend Reynoldsschen Zahlen bis herab zu I000 und darunter besitzen, sofern man nur beachtet, daß dem Radius r = o ein ganz bestimmtes z zugeordnet ist, das seinerseits bei einem bestimmten rmax auch gleich o werden kann. This is what distinguishes these nozzle profiles. that they are a constant Have a flow rate corresponding to Reynolds numbers down to 1000 and below, provided that one only takes into account that a very specific z is assigned to the radius r = o, which in turn can also be equal to o at a certain rmax.

Bei der praktischen Herstellung von Drosselgeräten gemäß der Erfindung wird man sich in der Regel für diese Grenzfälle entscheiden, also entweder für ein rein zylindrisches (r = o) oder für ein rein viertelkreisförmiges (z = o) Düsenprofil. Das viertelkreisförmige Düsenprofil ist wirtschaftlich besonders billig, da man für diese Düse nur sehr wenig Werkstoff benötigt; die zylinfrische Düse ist herstellungstechnisch besoncters einfach, da durch einen vorher abgedrehten Körper lediglich ein zylindrisches Loch zu bohren ist. In the practical manufacture of throttle devices according to the invention you will usually opt for these borderline cases, either for one purely cylindrical (r = o) or for a purely quarter-circle (z = o) nozzle profile. The quarter-circle nozzle profile is particularly cheap economically because you very little material is required for this nozzle; the cylindrical nozzle is manufacturing technology Particularly simple, because a previously twisted body only makes a cylindrical one Hole to be drilled.

Wie nun zu einem gegebenen Offrnungsverhältnis, das sich im allgemeinen aus dem Rohrquerschnitt, der Durchflußmenge und dem Winkdruck bestimmt, bei Festlegung eines der beiden in den Fig. I und 2 dargestellten Düsenprofils die zugehörigen Werte für r und z zu ermitteln sind, wird nunmehr an Hand von Fig. 3 beschrieben. Auf der d2' Abszisse ist das Öffnungsverhältuis = aufgetragen, wobei d den freien Durchmesser der Düse und D den Rohrdurchmesser bedeuten. Die Ordinate gibt die Werte für an. Als zweite Skala ist auf der Abszisse ferner d für den Fall aufgetragen, daß r = o gewählt ist. Hierbei braucht man zu dem gegebenen sn auf der Abszisse selbst lediglich das zugehörige @/d abzulesen, aus dem sich der Wert für x leicht errechnen läßt. Man hat somit für das rein zylindrische Düsenprofil die Länge des zylindrischen Stückes z bei r = o gefunden. How now to a given relationship which is in general determined from the pipe cross-section, the flow rate and the angle pressure, upon determination one of the two nozzle profiles shown in FIGS. I and 2 the associated Values for r and z are to be determined will now be described with reference to FIG. The aperture ratio = is plotted on the d2 'abscissa, where d is the free one The diameter of the nozzle and D mean the pipe diameter. The ordinate gives the values for at. As a second scale, d is also plotted on the abscissa for the case that r = o is chosen. Here one needs to the given sn on the abscissa even read off the associated @ / d, from which the value for x can easily be found can be calculated. So you have the length of the purely cylindrical nozzle profile cylindrical piece z found at r = o.

In Fig. 3 ist nun eine Grenzkurve angegehen, die sich auf die größtmöglichen Werte von r bezieht. Die Grenzkurve zeigt die Werte für @/d auf, die bei gegebenem m für 4 = o anzuwenden sind. Diese Kurve gibt also die Werte für r für eine viertelkreisförmige Düsenprofile entsprechend Fig. 2 an. In Fig. 3, a limit curve is now approached, which relates to the largest possible Values of r relates. The limit curve shows the values for @ / d at the given m for 4 = o are to be used. So this curve gives the values for r for a quarter circle Nozzle profiles according to FIG. 2.

Eine Verwendung von diesen rein viertelkreisförmigen Düsenprofilen findet jedoch in dem Rohrdurchmesser insofern eine Begrenzung, als d nicht größer als D - 2r werden kann. Sowie nämlich d über den Wert hinaus vergrößert werden würde, läge innerhalb des Rohrquerschnitts nicht mehr ein viertelkreisförmiges Düsenprofil vor. Dieser Grenzwert ist in der Fig. 3 bei dem höchsten Punkt der Grenzkurve für z= o erreicht und liegt bei einem Öffnungsverhältnis von m = d2/D2 - 0,41. Muß man aus technischen Gründen das Öffnungsverhältnis größer als o,4r wählen, so läßt sich ein rein viertelkreisförmiges Düsenprofil nicht mehr verwenden, und es ist die Anbringung eines zylindrischen Ansatzes erforderlich. Hierbei müßte der Quotient r/d und damit r maximal nach einer zweiten nicht gezeigten Grenzkurve gewählt werden, wonach für sie die bereits genannte Beziehung D = d + 2 r gilt. A use of these purely quarter-circle nozzle profiles however, finds a limitation in the pipe diameter insofar as d is not larger as D - 2r can be. As soon as d would be increased beyond the value, There would no longer be a quarter-circle nozzle profile within the pipe cross-section before. This limit value is in FIG. 3 at the highest point of the limit curve for z = o and has an aperture ratio of m = d2 / D2 - 0.41. You have to for technical reasons, the aperture ratio can be selected to be greater than 0.4r No longer use a purely quarter-circle nozzle profile, and it is the attachment a cylindrical approach is required. Here the quotient would have to be r / d and thus r can be selected after a second limit curve, not shown, after which for the relationship D = d + 2 r already mentioned applies.

Selbstverständlich kann man die Profile gemäß der Erfindung nicht nur für Düsen verwenden, sondern auch als Einlaufprofile für Drosselgeräte nach Art von Venturi-Einsätzen und -Rohren. In diesem Falle muß man entsprechend den Abmessungen des Diffusors die Länge des zylindrischen Einlaufprofilstückes etwas verringern. It goes without saying that the profiles according to the invention cannot be used Use only for nozzles, but also as inlet profiles for flow control devices Type of venturi inserts and tubes. In this case you have to use the Dimensions of the diffuser the length of the cylindrical inlet profile piece somewhat to decrease.

Claims

P A T E N T A N S P R U C H: Throttle device with circular measuring opening for the flow rate measurement within a range of Reynolds' numbers from about 102 to about

2. IO5, characterized in that a known quarter-circle rounded throttle profile with the radius. or a known cylindrical throttle profile of length Is used.