-
Verfahren zur Strömungsmessung mit unmittelbarer Umwertung auf Nm3
oder kg
Während l)ei der fitrömungsmessung mit Düse hzw. Staurand und Druckunterschiedsmesser
ein Meßwert gewonnen wird, dessen Wurzelwert dem Produkt aus dem Volumen und dem
Wurzelwert des spezifischen Gewichtes verhältnisgleich ist, soll im folgenden ein
Verfahren l)eschriellen werden, lii welchem der Wurzelwert des Nteßwerws dem Gewicht
des strömenden Xlittels, das ist dem Produkt aus Volumen und spezifischem Gewicht,
verhältnisgleich ist. Erfindungsgemäß wird an einer Drossel einer Hauptleitung ein
Teilstrom abgezweigt, dessen Volumen dem Produkt aus dem Volumen des Hauptstromes
und dem Wurzelwert des spezifischen Gewichtes des Hauptstromes verhältnisgleich
ist, und dieser Teilstrom mit Düse oder Staurantl gemessen, so daß ein Druckunterschied
entsteht, dessen Wurzelwert dem durch die Hauptleitung fließenden Gasgewicht verhältnisgleich
ist.
-
Das Verfahren ist im folgenden an einem Ausführungsbeispiel erläutert.
Beispielsweise soll die Bemessung des Teilstromes durch einen Gaszähler erfolgen,
der mit einer Pumpe verbunden ist. Ein solches Ausführungsbeispiel ist in Abb. I
erläutert.
-
Durch die Hauptleitung 1 mit dem Stauflansch 2 fließt ein Strom, z.
B. bestehend aus Druckluft, von links nach rechts. Die Leitungen 3 und 5 verbinden
einen Gaszähler 4 mit der Hauptleitung. Durch die Welle 6 ist der Gaszähler mit
einer Pumpe 7 verhunden. Diese fördert eine Flüssigkeit durch die Umgehungsleitungen
8 und 10. die den kleinen Stau-
rand g enthalten. In der Zuleitung
5 zum Gaszähler 4 befindet sich eine Venturidüse 11. Der Druckunterschied, der an
dieser Stelle entsteht, wird durch die Leitungen 12 und I3 auf einen Differenzdruckmesser
r z. B. eine Ringwaage, übertragen.
-
Diese Ringwaage zeigt einen Differenzdruck, dessen Wurzelwert dem
durch die Haupt leitung strömenden Gasgevicht verhältnisgleich ist, wie im folgenden
dargelegt werden soll.
-
Der Differenzdruck am Hauptstaurand 2 bewirkt heim Gaszähler 4 ein
Drehmoment. Dieses wird auf die Pumpe 7 übertragen, so daß die Pumpe 7 am Staurand
g einen Druckunterschied hervorruft, der dem am Hauptstaurand 1 gleich oder verhältnisgleich
ist. Da am Staurand g die Flüssigkeit ein konstantes spezifisches Gewicht hat, während
am Staurand l das spezifische Gewicht mit Druck und Temperatur veränderlich ist,
ergiht sich bei dieser Anordnung folgende Beziehung zwischen dem Hauptstrom und
dem Teilstrom: v = c Darin hedeutet v das Volumen des Teilstromes, V das Volumen
des Hauptstromes, c eine Konstante, in der auch das spezifische Gewicht der Flüssigkeit
J>ereits enthalten ist, y das spezifische Gewicht des Gases in der Hauptleitung.
-
Für die Messung dieses Teilstromes in der Venturidüse 1 1 gilt die
Gleichung Vh' = c1.v.#y = c. c1.V.y = G.
-
Dal>ei ist h' der in der Venturidüse l I entstehende Druckunterschied,
c1 eine Konstante, (, das je Zeiteinheit durch die, Hauptleitung strömende Gasgewicht.
-
In dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 ist der Gaszähler und die
Pumpe in einem Gehäuse vereinigt. In dem Gehäuse 15 ist eine Trommel I6 auf der
Welle I7 drehbar gelagert. Sie trägt vier Schaufeln I8, die am Ende mit einer kleinen
Aussparung 19 versehen sind. Das Gehäuse ruht auf dem Sockel 20. Es trägt im oberen
und unteren Teil je einen Vorsprung 2I und 22. Diese Vorsprünge erstrecken sich
über je ¼ des Umfanges.
-
Der obere Vorsprung 2I trägt einen Wulst 23, der in die Aussparung
19 paßt. Im ührigen sind die Schaufeln so bemessen. daß sie mit den Seitenwänden
des Gehäuses und den Innenkanten der Vorsprünge 21 und 22 in leichter Berührung
stehen. Im unteren Teil des Gehäuses befindet sich eine Flüssigkeitsfüllung 24.
Das Gerät ist durch die Leitungen 25 und 26 mit der Hauptleitung I verbunden, die
den Stauflansch 2 trägt.
-
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Wenn in der Leitung
I eine Strömung stattfindet, z. B. von links nach rechts, so überträgt sich der
am Staurand 2 herrschende Druckunterschied auf die Schaufel I8, welche sich gerade
entlang dem oberen Vorsprung 2I bewegt. Durch die Trommel I6 wird ein entsprechendes
Drehmoment auf die Schaufel I8 ausgeübt, welche der oberen gegenübersteht. Diese
fördert dann eine bestimmte Fliissigkeitsmenge von rechts nach links. Durch die
Aussparung 19 der unteren Schaufel strömt die Fliissigkeit 24 unter dem Einfluß
des Druckunterschiedes, der in den rechten und linken, durch die Flügel voneinander
getrennten Räumen in dem Gehäuse 15 herrscht, voll links nach rechts. Eine Drehung
des Flügelrades erfolgt in dem Maße, wie die Flüssigkeit 24 durch die Aussparung
19 zurückfließt. Die Flüssigkeitsspiegel in den beiden Räumen litiks und rechts
von den Flügeln 18, die mit den Vorsprungen 21 und 22 in Berührung stehen, sind
gleich hoch, obwohl ein unterschiedlicher Druck auf ihnen lastet. Die Kräfte werden
jedoch dadurch ausgelastet, daß die in die Flüssigkeit eintauchende Schaufel i 8
gleich große entgegengerichtete Kräfte ausübt. Die Wirkung des Stauflansches 9 in
Abb. 1 übernimmt die Aussparung 19 in den Schaufeln 1 in Abb. 2. Eine solche Einrichtung
bewirkt also wiederum, daß durch die Leitungen 25 und 26 ein Teilstrom fließt, dessen
Volumen dem Produkt aus dem Volumen des Hauptstromes und dem Wurzelwert des spezifischen
Gewichtes verhältnisgleich ist. l)ieser Teilstrom wird nun mit der Venturidüse 27
gemessen. Der entstehende Druckunterschied w ird durch die Leitungen 28 und 29 auf
den Druckunterschiedsmesser 30 übertragen. I)ieser zeigt dann eiitsprechend dem
in Abb. I geschilderten Ausführungsliei spiel einen Druckunterschied, dessen Wurzel
wert dem durch den Stauflansch 2 fließenden Gasgewicht gleich ist.
-
Die Wirkungsweise einer Einrichtung gemäß Abb. I und 2 setzt voraus.
daß zähler Gaszähler 4 in Abb. t hzw. die Flügel 1 in Abb. 2 vom Differenzdruck
am Stauflanseh 2 beaufschlagt werden, ohne daß dieser eine Beeinträchtigung erfährt.
Es kanti der Einwand erholten werden. daß durch die Venturidüse 27 (Abb. 2) jedoch
eiii gewisser Druckverlust entsteht und dadurch nicht mehr der volle Differenzdruck
die Schaufeln 18 trifft un läßt sich nachrehcnen, daß in bestimmten Bereichen der
Schwankungen von Druck, Temperatur und Menge. wie sie in den meisten praktischen
N.leßfällen vorliegen. sich dieser Fehler sehr gering halten läßt. und zwar durch
geeignete Wahl der Abmessungen. des Stauflansches 2, der Schaufeln ,s, der Aussparung
19 und der Räume zwischen den Schaufeln i8 und den Vorsprüngen 21 und 22 und ferner
durch Verwendung von Düsen mit möglichst großen Druckrückgewinn.
-
Man kommt dadurch zu verhältnismäßig einfachen. in Abb. I und 2 dargestellten
Geräten, welche mit hinreichender Genauigkeit in bestimmten Bereichen von Druck
und Temperatur unmittelbar das Gasgewicht je Zeiteinheit anzeigen.
-
Wenn es aber darauf ankommt, auch bei sehr starken Schwankungen des
spezifischen Gewichtes eine absolut genaue Nfessung durchzuführen, so führt die
in Abb. 3 dargestellte Anordnung zum Ziele. An die Hauptleitung I mit dem Stauflansch
2 ist durch die Leitungen 31 und 32 ein Gerät gemäß Al>b. 2 angeschlossen. Es
trägt die Bezeichnung 33. Dieses Gerät steuert über den Regler 34 mittels des beweglichen
Schiebers 35 und des Gaszählers 36 den durch die Leitungen 37 und 38 fließenden
Teilstrom derart, daß sich der Flügel des Gerätes 33 und die Trommel des Gaszählers
36 immer gleich schnell drehen. Bei-
spielsweise kann die Steuerung
dieses Teilstromes in der Leitung 37 durch den Regler 34 in der Weise erfolgen daß
der Schieler 35 durch ein Difterentialgetriel>c verstellt wird. wenn die Tourenzahl
des Gerätes 33 und des Gaszählers 36 voneinander abweichen. l3>ei einer solchen
Anordnung ist das durch die Leitung 38, den Gaszähler 36 und die Leitung 37 strömende
Gasvolumen der Umdrehungszahl des Gerätes 33 und damit dem durch dieses Gerät strömenden
Teilstromes verhältnisgleich. In der Leitung 38 befindet sich nun der maßgebende
Stauflansch 39. dessen Druckunterschied durch die Leitungen 40 und 41 auf einen
Druckunterschiedsmesser 42 übertragen wird. Nimmt man für das Gerät 42 einen üblichen
Druckunterschiedsmesser, so kann man durch i3ildung des Wurzelwertes das durch die
Hauptleitung strömende Gasgewicht messen. Setzt man an diese Stelle ein Gerät gemäß
Al)h. 2, SO wird dieses das durch die Ifauptleitung strömende Geweicht unmittell>ar
zählen. I)er am Staurand 39 entstehende Differenzdruck stört in diesem Fall die
Genaulgkeit der Messung nicht, denn die Schaufeln des Gerätes 33 werden immer mit
dem vollen Differenzdruck. der am Hauptstaurand 2 herrscht, heaufschlagt.