DE814051C

DE814051C - Procedure for carrying out measurements on flowing media

Info

Publication number: DE814051C
Application number: DEP11725A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr-Ing Burgholz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1951-09-20

Description

Verfahren zur Durchführung von Messungen an strömenden Medien Für die Mengenmessung strömender Medien, die unter Druck stehen, gibt es zahlreiche Meßgeräte.Procedure for carrying out measurements on flowing media For There are numerous measurements of the amount of flowing media that are under pressure Measuring device.

Die meisten eignen sich aber nur für Drücke bis zu etwa 25 atü. Für höhere Drücke müssen die Geräte oder wenigstens Teile derselben, in besondere Hochdruckschutzkörper eingebaut werden. Die betriebssichere Funktion hängt dann wesentlich ab von der Güte der druckfesten Durchführung in den Außenraum und von der Dichtheit der Verbindungsstellen.Most of them are only suitable for pressures up to about 25 atmospheres. For The devices, or at least parts of them, must be placed in special high-pressure protection bodies at higher pressures to be built in. The operationally reliable function then essentially depends on the Quality of the pressure-tight lead-through to the outside and the tightness of the connection points.

Bei größeren Meßvorhaben und höheren Drücken steigern sich die Schwierigkeiten der Abdichtung und Anbringung sehr schnell.The difficulties increase with larger measuring projects and higher pressures sealing and installation very quickly.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, für die Mengenmessung von gasförmigen und flüssigen Niedien in chemischen Betrieben ebenso wie für Wasser- und Dampfmessungen an Hochdruckkesseln usw. ein Verfahren zu schaffen, das ohne irgendeine Abzweigung oder einen Anschluß an die Rohrleitung, ohne druckfeste Durchführungen und ohne jeglichen Übertragungsmechanismus arbeitet. Es bleibt handlicher als die anderen Verfahren und eignet sich besonders für Versuchs- und schnelle Vergleichsmessungen bei Hoch- und Niederdruck. The present invention is concerned with the problem of quantity measurement of gaseous and liquid substances in chemical plants as well as for water and steam measurements on high pressure boilers etc. to create a method that does not require any branch or connection to the pipeline without pressure-tight penetrations and works without any transmission mechanism. It stays handier than that other methods and is particularly suitable for test and quick comparison measurements at high and low pressure.

Das erfindungsgemäße Verfahren benutzt zur Lösung dieser Aufgabe die Strahlung radioaktiver Substanzen oder Röntgenstrahlen. The method according to the invention is used to solve this problem the radiation of radioactive substances or X-rays.

Die einfachste Ausführung eines Strömungs- und Mengenmessers arbeitet nach dem in Abb. I veranschaulichten Prinzip: Das durch die Rohrleitunga strömende Medium drückt gegen eine in dem kurzen Rohrstück b um die Achse c drehbar gelagerte Klappe d. b und d sind durch den Flansch e in die Rohrleitung eingeschoben worden. Der Oftnungswinkel der nur durch das eigene Gewicht herunterhängenden Klappe ändert sich mit der durchströmenden Menge. Die Größe des Offnungswinkels läßt sich durch besondere Profilierung der Innen- seite des Rohrstückes b, durch Verändern des Klappengewichtes und durch besondere Formgebung der Klappe, gegebenenfalls Strömungskörper, den jeweils vorliegenden Verhältnissen weitgehend anpassen. In der Nullstellung steht die Klappe über der Marke f. Das in dem abgeschirmten Gehäuse g untergebrachte radioaktive Präparat sendet ein Strahlenbündel in Richtung der Klappenebene durch die Rohrleitung und bildet die Klappe als dunklen Strich h auf dem Leuchtschirm i ab, der auf der anderen Seite der Rohrleitung dem Präparat gegenüber befestigt ist, wie Abb. Ib in der Aufsicht zeigt. Eine auf die Glasplatte des Leuchtschirmes gezeichnete oder geklebte Skala k gestattet die Ablesung des jeweiligen Offnungswinkels der Klappe oder unmittelbar der durchströmenden Menge, wenn die Anordnung geeicht wird. Abb. Ic zeigt das Leuchtschirmbild in Nullstellung der Klappe. Der große Vorteil gegenüber anderen An ordnungen liegt darin, daß auch bei Strömungsumkehr ohne weiteres richtige Werte angezeigt werden. Pendelungen der Strömungsrichtung um den Nullwert können ebenso genau erfaßt werden wie der Augenblick der Strömungsumkehr selbst. The simplest version of a flow and volume meter works according to the principle illustrated in fig Medium presses against a rotatably mounted in the short pipe section b about the axis c Flap d. b and d have been pushed into the pipeline through flange e. The opening angle of the flap, which only hangs down due to its own weight, changes with the crowd flowing through. The size of the opening angle can be determined special profiling of the inner side of the pipe section b, through Changing the flap weight and by special shaping of the flap, if necessary Flow body, largely adapt to the prevailing conditions. In In the zero position, the flap is above the mark f. That in the shielded housing g housed radioactive preparation sends a beam of rays in the direction of the Flap level through the pipeline and forms the flap as a dark line h the luminescent screen i, the one on the other side of the pipe opposite the preparation is attached, as Fig. Ib shows in plan view. One on the glass plate of the fluorescent screen The drawn or glued scale k allows the respective opening angle to be read off the flap or directly the amount flowing through, if the arrangement is calibrated will. Fig. Ic shows the fluorescent screen with the flap in zero position. the big advantage Compared to other arrangements is that even when the flow is reversed easily correct values are displayed. Oscillation of the direction of flow around the zero value can be recorded just as precisely as the moment of flow reversal itself.

Für Präzisionsmessungen ist das beschriebene Verfahren nicht genau genug. Erfindungsgemäß wird dann folgender Weg beschritten: Die Strömungsgeschwindigkeiten werden mit Hilfe von Meßrad, radioaktiver Strahlung und Zählrohr derart in Frequenzen umgewandelt, daß jeder Strömungsgeschwindigkeit eindeutig eine bestimmte Frequenz zugeordnet wird. Abb 2 gibt hierzu ein schematisches Beisl3iel. The procedure described is not accurate for precision measurements enough. According to the invention, the following route is then taken: the flow velocities with the help of measuring wheel, radioactive radiation and counter tube in such a way in frequencies converted that each flow velocity uniquely has a certain frequency is assigned. Fig. 2 gives a schematic example of this.

In Abb. 2 bedeutet a wieder die Rohrleitung, in die das kurze Rohrstück b eingeschoben ist. An Stelle der Klappe ist hier ein Meßrad c mit mehreren schraubenförmigen Flügeln eingebaut, das durch das strömende Medium in Rotation gesetzt wird. An beiden Seiten des Meßrades ragt eine kleine Fahne über die Radausdehnung hinaus. Die Fahnen d und e passen sich der Zylindermantelform des Meßradumfanges an und haben eine Breite von etwa ein Viertel bis ein Achtel des Meßradkreisumfanges. Die Fahne d dient lediglich zum Massenausgleich. Die Fahne e liegt im eng begrenzten Strahlenbündel zwischen dem radioaktiven Präparat f und dem Geigerschen Zählrohr g und unterbricht es bei jeder Umdrehung des Meßrades zweimal. Das Zählrohr empfängt also je Umdrehung zwei Strahlungsimpulse. Für eine Breite derFahne e von ein Viertel des Meßradumfanges ist die Zeit für den Durchlaß und die Abblendung des Strahles gleich groß, wenn das Meßrad mit konstanter Geschwindigkeit umläuft. Es ergibt sich ein idealisiertes Impulsfrequenzbild gemäß Abb. 2b. In Fig. 2, a again means the pipeline into which the short pipe section b is inserted. Instead of the flap, there is a measuring wheel c with several helical ones Built-in blades that are set in rotation by the flowing medium. At both On the side of the measuring wheel, a small flag protrudes beyond the extent of the wheel. The flags d and e adapt to the cylinder jacket shape of the measuring wheel circumference and have a Width from about a quarter to an eighth of the circumference of the measuring wheel. The flag d serves only for mass balancing. The flag e lies in the narrowly delimited bundle of rays between the radioactive preparation f and the Geiger counter tube g and interrupts it twice for each revolution of the measuring wheel. The counter tube receives every revolution two radiation pulses. For a width of the flag e of a quarter of the circumference of the measuring wheel the time for the passage and the dimming of the beam is the same, if the measuring wheel rotates at constant speed. The result is an idealized one Pulse frequency image according to Fig. 2b.

Auf diese Weise erhält man im Zählrohr für jede Drehzahl eine ganz bestimmte Anzahl von Impulsen in der Zeiteinheit. Diese Impulsfrequenzen werden in 12 mit Elektronenröhren verstärkt und dem Meßgerät i zugeführt. Bei niedrigen Impulsfrequenzen kann als einfachstes Meßgerät ein Lautsprecher dienen. Die gehörten Stromstöße werden für einen bestimmten mit der Stoppuhr ermittelten Zeitintervall gezählt. Zweckentsprechender ist es, einen direktzeigenden Frequenzmesser mit Kondensatorladung, gegebenenfalls mit Schreiber, anzuschließen und ihn in der gewünschten Meßgröße zu eichen. Die Genauigkeit dieses Meßverfahrens ist sehr groß und unabhängig von der Strahlungsdichte, von Schwankungen im Verstärkungsgrad usw., weil nur die Anzahl der Strahlungsstöße zur Bestimmung der Drehzahl und damit der durchfließenden Menge bzw. Strömungsgeschwindigkeit herangezogen wird. In this way you get a whole for each speed in the counter tube certain number of pulses in the unit of time. These pulse frequencies are amplified in 12 with electron tubes and fed to the measuring device i. At low Pulse frequencies can serve as the simplest measuring device a loudspeaker. They belonged Power surges are for a certain time interval determined with the stopwatch counted. It is more appropriate to use a direct-pointing frequency meter with capacitor charge, if necessary with a recorder to connect and convert it to the desired measurand to calibrate. The accuracy of this measuring method is very high and independent of the radiation density, fluctuations in the gain, etc., because only the number the radiation shocks to determine the speed and thus the amount flowing through or flow velocity is used.

Eine Umkehr der Strömungsrichtung kann mit diesem Verfahren allerdings nicht festgestellt werden. Dazu bedarf es folgender Abänderungen: Die Fahne e erhält nicht mehr die rechteckige Form, sondern läuft nach der einen Seite spitz aus, wie rAbb. 2c in der Aufsicht zeigt. Dadurch ändert sich die Impulsfrequenzkurve nach Abb. 2b b derart, daß zwar im Augenblick der Unterbrechung des Strahlenbündels ein steiler Abfall der Intensität bis auf den Nullwert einsetzt, aber der Sprung auf den Höchstwert ausbleibt und nun entsprechend der Formgebung der Fahne stetig verläuft. Diese Unsymmetrie der Impulsfrequenzkurve erlaubt die Unterscheidung von Rechts- oder Linkslauf des Meßrades, je nachdem ob die Impulsfrequenz mit dem steilen Sprung oder mit dem stetigen Anstieg einsetzt. Um das sehen zu können, wird an Stelle des Frequenzzeigers ein Kathodenstrahloszillograph angeschlossen. Wird gleichzeitig eine Normalfrequenz mit angelegt, dann kann auch die Drehzahl aus dem Leuchtschirmbild abgelesen werden. Der Kathodenstrahloszillograph bietet die beste Beobachtungsmöglichkeit, weil er Einzelheiten über den Kurvenverlauf, Anlauf, Pendelungen usw., trägheitsfrei zu erkennen gibt; darüber hinaus sind die Leuchtschirmbilder mit geeigneten Einrichtungen leicht zu photographieren, ein für genaue Untersuchungen und Kontrollen sehr wesentlicher Gesichtspunkt. However, this method can be used to reverse the direction of flow cannot be determined. This requires the following changes: The flag e receives no longer the rectangular shape, but tapers to one side, like rFig. 2c shows in plan view. This changes the pulse frequency curve Fig. 2b b in such a way that although at the moment of the interruption of the beam a steep drop in intensity to the zero value sets in, but the jump on the maximum value does not occur and now runs steadily according to the shape of the flag. This asymmetry of the pulse frequency curve allows the distinction between right or counterclockwise rotation of the measuring wheel, depending on whether the pulse frequency has a steep jump or begins with the steady increase. To be able to see this, instead of the Frequency pointer connected to a cathode ray oscilloscope. Will be at the same time If a normal frequency is also applied, then the speed can also be taken from the fluorescent screen can be read. The cathode ray oscilloscope offers the best observation possibility, because he has details about the course of the curve, start-up, oscillations, etc., inertia-free to recognize; In addition, the luminescent screen images are provided with appropriate facilities easy to photograph, essential for precise examinations and controls Point of view.

Besonders zweckentsprechend ist das erläuterte Verfahren für Reihenmessungen. Es möge sich beispielsweise darum handeln, die gleichmäßige Beaufschlagung einer Kesselrohrheizfläche mit Speisewasser zu ermitteln. Dieses Problem ist von besonderer Wichtigkeit für die Untersuchungen von Innenkorrosionen an Kessel rohren, die meistens zu schwereren Betriebsstörungen führen. Mit den bisher üblichen Meßverfahren kann eineKlärungdieser Frage nicht erreicht werden. The method explained is particularly appropriate for series measurements. It may, for example, be a matter of the uniform application of a Determine boiler tube heating surface with feed water. This problem is particular Importance for the investigation of internal corrosion on boiler tubes, mostly lead to more serious malfunctions. With the measurement methods customary up to now, can a clarification of this question cannot be achieved.

Durch die Speisewassertrommel werden vorher geeichte Meßräder in die Rohre der Heizfläche so weit eingeschoben, daß alle Meßradfahnen in einer Ebene liegen. Radioaktives Präparat und Zählrohr mit Verstärker, Frequenzzeiger oder Kathodenstrahloszillograph sind so in einem Rahmen befestigt, daß sie quer zu den Meßrädern über eine Bühne geschoben werden können. Befinden sich Präparat und Zählrohr über der Mitte eines Rohres, so wird die Anordnung durch eine Raste in dieser Stellung festgehalten und die Drehzahl abgelesen oder das Leuchtschirmbild gefilmt. Auf diese Weise ist es möglich, Augenblicksbilder von jedem Rohr der Heizfläche unter den verschiedenen Betriebsbedin- gungen sehr schnell aufzunehmen und sich ein genaues Gesamtbild über den Strömungsverlauf in der [leizfläche zu machen. Through the feed water drum, previously calibrated measuring wheels in the tubes of the heating surface pushed in so far that all measuring wheel flags are in one plane lie. Radioactive preparation and counter tube with amplifier, frequency pointer or cathode ray oscillograph are fixed in a frame so that they are transverse to the measuring wheels over a platform can be pushed. Are the specimen and counter tube above the middle of a Tube, the assembly is held in this position by a detent and read the speed or filmed the fluorescent screen image. That way it is possible to take snapshots of each pipe of the heating surface among the various Operating conditions was able to record very quickly and get an accurate To get an overall picture of the course of the flow in the [leizfläche.

NVelche Ausführungsform der Erfindungsgedanke im einzelnen annehmen mag, wesentlich ist für das erfinclungsgemiilJe Verfahren zur Durchführung von Messungen an strömenden Medien, daß zur Vermeidung einer druckfesten Herausführung aus dem Meßraum oder irgendeines tSbertragungsmechanismus ein von der zu erfassenden Größe beeinflußter Körper in seiner .\bhängigkeit von jener Größe mittels der Strahlung radioaktiver Präparate oder einer Röntgenröhre algelildet wird. Auf diese Weise kann man die Geschwindigkeit und Menge strömender Medien messen sowie die Strömungsrichtung anzeigen. I)ie erfindungsgemäße Vorrichtung hat besondere Bedeutung zur Messung von Drücken über 25 atü, wie dies im einzelnen einleitend angegeben ist. N Assume which embodiment of the inventive concept in detail is essential for the method according to the invention for carrying out measurements of flowing media that to avoid a pressure-tight removal from the Measurement space or some transmission mechanism depends on the variable to be detected body influenced in its dependence on that size by means of radiation radioactive preparations or an X-ray tube. In this way you can measure the speed and amount of flowing media as well as the direction of flow Show. I) The device according to the invention is of particular importance for measurement of pressures above 25 atmospheres, as stated in detail in the introduction.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Method for performing measurements on flowing Media, characterized in that to avoid a pressure-tight lead out from the measuring room or some transmission mechanism that of the to be detected Size-dependent position of a measuring body by means of radiation from radioactive preparations or an X-ray tube is imaged.

2. Device for measuring the speed or the amount of flowing Media or to display the direction of flow while practicing the method of Claim I, characterized in that the flowing medium for detecting the Size a body is exposed, the position of which depends on the speed or the amount of the flowing medium is influenced.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that a rotatably mounted flap or a corresponding flow body in the line is inserted and their position by the radiation on one with a graduation provide fluorescent screen is projected.

4. Procedure for measuring the speed or the amount of flowing Media or to display the direction of flow while exercising the method according to Claim I, characterized in that for precision measurements the flow velocities With the help of a measuring wheel, radioactive radiation and counter tube converted into frequency in this way that each flow velocity is uniquely assigned a certain frequency is.

5. Apparatus for exercising the method according to claim 4, characterized characterized in that a measuring wheel is provided, which periodically the radiation of Pulse frequencies interrupts.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the measuring wheel a flag is provided which tapers to a point in the direction of rotation, and its pulse frequencies thus result in a curve shape that the right and left rotation of the measuring wheel, its Flag interrupts the beam, reveals.

7. The method according to claim 1 and 4, characterized in that for convenient implementation of series measurements on pipe systems in each pipe a measuring wheel is introduced and the preparation, counter tube with amplifier and display device along the row of tubes can be moved while reading or filming the measured variables.