-
Teilstrommengenmess er mit Venturidüse
Die Erfindung betrifft Teilstrommengenmesser
mit Venturidüse, d. h. mit einer Stauvorrichtung, hei der der in der Verengung auftretende
Minderdruck zur Erzeugung des Druckunterschiedes am Strömungsteiler herangezogen
wird. Die Erfindung bezweckt, ein Gerät dieser Art zu schaffen, das zum Messen des
die Druckmittelleitung wechselweise in der einen oder in der anderen Richtung durchströmenden
Druckmittelstromes für jede Richtung gesondert dient oder bei dem bei Verzicht auf
das Messen in der zweiten Richtung das Ergebnis für die erste Richtung durch einen
etwa zeitweilig auftretenden Druckmittelstrom in der zweiten Richtung nicht beeinflußt
wird. Die Zeichnung bringt in Abb. 1 und 2 je ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
in vereinfachter Darstellung, in Abb. 3 eine zusätzliche Einrichtung zum ersten
:kusführungsheispiel in entsprechender Darstellung und in Abb. 4 eine Abänderung
der zugehörigenVenturidüse im Längsschnitt.
-
Beim ersten Ausführungsbeispiel (Abb. I), bei dem der Druckmittelstrom
für jede Richtung gesondert gemessen wird, bezeichnet I die Druckmittelleitung,
die durch ein Druckmittel entweder in Pfeilrichtung 2 oder Pfeilrichtung 3 durchströmt
wird. In der Leitung I ist eine Venturidüse eingebaut, die symmetrisch ausgebildet
ist und aus zwei kegelförmigen Teilen 4 und 5 und einer dazwischenliegenden Verengung
6 besteht. Von dieser geht eine Zweigleitung 7 ab, die über je eine Fortsetzung
8 oder 9 zu einem Strömungsteiler führt. Dieser besteht aus einem Gehäuse 10 oder
I I, das durch eine Membran I2 oder I3 in zwei Teile 14 oder 15 und I6 oder 17 unterteilt
ist. An den Enden der kegel-
förmigen Teile 4 oder 5 geht von der
Leitung I je eine Zweigleitung 18 oder 19 ab, die in den Raum 20 oder 21 eines durch
eine Membran 22 unterteilten Gehäuses 23 führt. Die Membran 22 hat auf jeder Seite
eine Gummiplatte 24 oder 25, die den Ventilkörper für ein Ventil bildet, dessen
Sitz durch das Ende 26 oder 27 eines Rohres 28 oder 29 gebildet wird, das in den
Raum 20 oder 2I etwas hineinragt. Jedes Rohr 28 oder 29 ist mit einer Verengung
oder Stauplatte 30 oder 3I versehen und führt in den Gehäuseraum I6 oder 17 des
Gehäuses 10 oder II. Auf dieser Seite trägt die Membran I2 oder I3 einen Ventilkörper
32 oder 33, dessen Sitz durch das Ende 34 oder 35 eines Rohres 36 oder 37 gebildet
wird, das zu einem Zähler, z. 13. einem Gasmesser 38 oder 39, führt.
-
Ist in der Leitung I keine Störung, so ist der Druck in den Zweigleitungen
I8 und Ig derselbe, die Membran 22 nimmt daher ihre Mittelstellung ein, und die
Ventile 24, 26 und 25, 27 sind geöffnet, so daß der Druck sich bis in den Gehäuseraum
16 oder 17 fortpflanzen kann. Andererseits ist aber der Druck in der Zweigleitung
18 auch derselbe wie in der Zweigleitung 7, der sich über die Fortsetzung 8 in den
Raum 14 fortpflanzt, so daß in den Räumen 14 und I6 derselbe Druck herrscht.
-
Die Verhältnisse sind hier nun so bemessen, daß bei Druckgleichheit
in den Räumen 14 und I6 der Ventilkörper 32 auf dem Sitz 34 aufliegt, das Ventil
32, 34 also geschlossen ist und kein Druckmittel auf dem Wege I8, 20, 28, I6, 36
zum Gasmesser 38 gelangt. Das hier für den Strömungsteiler I0, 12, 32, 34 Beschriebene
gilt auch für den Strömungsteiler 11, 13, 33, 35, sodaß auch kein Druckmittel auf
dem Wege 19, 2I, 29, I7, 37 zum Gasmesser 39 gelangt.
-
Ist dagegen eine Strömung in Richtung des Pfeiles 2 vorhanden, so
herrscht in der Leitung 19 und damit im Gehäuseraum 21 Überdruck gegen' über der
Leitung I8 und dem Gehäuseraum 20. Die Membran biegt sich daher nach rechts durch,
und das Ventil 24, 26 bildet eine Absperrvorrichtung, die die Leitung 28 abschließt,
so daß über 28, I6, 36 kein Druckmittel zum Gasmesser gelangen kann, gleichgültig,
ob sich das Ventil 32, 34 hierbei öffnet oder nicht. Da das Ventil 25, 27 geöffnet
bleibt, gelangt das Druckmittel auf dem Wege von 21 weiter über 29 in den Gehäuseraum
I7 des Strömungsteilers II, I3, 33, 35, in dessen anderen Gehäuse raum 15 von der
Zweigleitung 7 und ihrer Fortsetzung g her gegenüber dem Gehäuseraum I7 Minderdruck
herrscht. Die Membran I3 biegt sich daher nach rechts durch, und das Ventil 33,
35 öffnet sich so daß jetzt das Druckmittel aus dem Raum I7 über das Rohr 37 zum
Gasmesser 39 vordringen kann und dieser zu zählen beginnt. Mit Aufhören der Strömung
stellt sich der vorher beschriebene Zustand wieder her. Wie die Vorrichtung bei
Strömung in Richtung des Pfeiles 3 arbeitet, bedarf keiner Erläuterung.
-
Beim Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 ist auf das Messen in einer
zweiten Richtung verzichtet, doch ist es so eingerichtet, daß das Ergebnis für die
erste Richtung durch einen etwa zeitweilig auftretenden Druckmittelstrom lt der
zeiten Richtung nicht beeinflußt ist. Es bezeichnet 50 die Druckmittelleitung, bei
der das Druckmittel nur in Richtung des Pfeiles 51 gemessen werden soll, und 52
den Sockel, 53 die Verengung und 54 den kegelförmigen Teil der Venturidüse. Vor
dem Sockel 52 führt eine Zweigleitung 55 in den Gehäuseraum 56 des durch eine Membran
5/ unterteilten Gehäuses 58.
-
Auf dieser Seite hat die Nlemitran eine Gummiplatte 59, die den Ventilkörper
für eilt Ventil bildet, dessen Sitz durch das Ende ()o eines Rohres 6t gebildet
wird, das in den Kaum 56 hineinragt. In den anderen Gehäuseraum 62 des Gehäuses
führt eine Leitung 63. die hinter der Düse 54 voll der Druckmittelleitung 50 abzweigt.
Im übrigen ist die Einrichtung so getroffen wie auf einer Seite des ersten Ausführungsbeispiels,
und es sind dieselben Bezugszeichen gewählt.
-
Ist in der Leitung 50 keine Str'imung, so gilt für diesen Fall dasselbe
wie für dett entsprechenden Fall des ersten Ausführungsbeispiels. d. h. in den Gasmesser
39 gelangt kein Druckmittel. Ebenso bedarf es mit Rücksicht auf das erste Ausführungsbeispiel
keiner Erläuterung, daß bei Strömung in Richtung des Pfeiles, 51. wo der Druck aus
der Zweigleitung 55 im Gehäuseraum 56 den Druck aus der besonderen Leitung 63 im
Gehäuseraum 62 überwiegt und das Absperrventil 59, 60 geöffnet bleibt, der Messer
30 zählt. Ist dagegen in der Leitung 50 Strömung entgegen der Richtung des i'feiles
51. so überwiegt der Druck aus der besonderen Leitung 63 im Gehäuseraum 62 den Druck
aus der Zweigleitung 55 im Ge-Gehäuseraum 56, so daß das N'entil 59, 60 sich schließt
und das Druckmittel nicht in den Strömungsteiler und auch nicht weiter zum Gasmesser
vordringen kann.
-
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf Teilstrommengenmesser mit
N'enturidüsen im engeren Sinne des Wortes, sondern bezicht sich auch auf alle Teilstrommengenmesser,
bei denen der Sog oder Unterdruck an der N'erenguitg zur Erzeugung des Druckunterschiedes
fiir den Tei istrom benutzt wird.
-
Abl>. 3 bringt eine zusätzliche Einrichtung zum ersten Ausführungsbeispiel
(Abb. 1) insofern, als der Teilstrommengenmesser mit einer Anzeigevorrichtung für
die Strömungsgeschwindigkeit des Druckmittels versehen ist, die diese Geschwindigkeit
sowohl für die eine als auch für die andere Strömungsrichtung itt gleicher Weise
anzeigt, und eine zusätzliche Anzeigevorrichtung vorgesehen ist, die unter die Strömungsriclituttg
Aufschluß gibt.
-
Zu diesem Zweck zweigt von der Leitung 36 oder 37 (Abb. I) eine Leitung
90 oder 91 ab, die in den seitlichen Gehäuseraum 92 oder 93 eines Gehäuses mit drei
Räumen führt, dessen Außenwandungen mit 94 oder 95 bezeichnet sind. während der
mittlere Kaum mit 96 und eitt ihit nach außen al>schließender Kreisring mit 97
bezeichnet ist. I)er mittlere Kaum 96 wird gegen den Raum 92 hin durch eine Haut
98 und gegen den Raum 93 hin durch eine Haut 99 abgeschlossen. Die beiden Häute
98 und 99 sind
solcherart, daß sie einer Ausbauchung nach beiden
Seite hin innerhalb gewisser Grenzen keinen Widerstand entgegensetzen, und jeder
seitliche Raum 92 oder 93 ist so eingerichtet, daß die ihn seitlich begrenzende
Haut 98 oder 99 an der ihr zunächst liegenden Außenwand 94 oder 95 zur Anlage kommen
kann. Über eine Leitung 100 ist der mittlere Raum 96 mit dem Raum 101 eines Membrangehäuses
102 verbunden, dessen Membran mit 103 bezeichnet ist. Die Räume 101 und 96 sind
mit einer tropfbaren Flüssigkeit vollgefüllt. An der Membran 103 sitzt starr eine
Stütze mit einem Drehpunkt 104 für einen doppelarmigen Hebel 105, dessen einer Arm
unter Vermittlung eines Lenkers 106 an einem am Gehäuse 102 befestigten Tragarm
107 angelenkt ist, währen am andere Arm ein Schreibstift 108 sitzt, der auf einem
laufenden Papierstreifen 109 seine Stellung vermerkt. Voti der Leitung 90 zweigt
eine Leitung 110 zu einem Membrangehäuse 111 ab, dessen Membran 112 sehr empfindlich
ist und eine Stütze mit eittent Drehpunkt 113 für einen doppelarmigen Hebel I 14
hat, dessen einer Arm an einem am Gehäuse 11 I befestigten Tragarm 115 angelenkt
ist, während am andereii @rm ein Schreibstift 1 I6 sitzt, der seine Stellung ebenfalls
auf dem laufenden Papierstreifen 109 vermerkt. 117 bezeichnet einen Anschlag, der
die durchbringung der Membran 112 nach außen und damit auch den Ausschlag des Hebels
114 mit dem Schreibstift 116 begrenzt.
-
Ist in der Leitung 1 (Abb. I) keine Strömung, so herrscht weder in
dem Raum 92 v von 36 her über go noch ilt dem Raum 93 von 37 her über 91 Druck,
somit auch nicht im Raum 96 und weiter über 100 im Raum 101, und der Hebel 105 mit
dem Schreibstift 108 verbleibt in seiner Ausgangsstellung. Ist dagegen eine Strömung
in Richtung des Pfeiles 3 (Abb. 1) vorhanden, so herrscht wie vorher im Raum 93
v voll 37 her kein Druck, wohl aber im Raum 92 VOll 36 her. Dies bewirdt, daß die
Membran gS sich sofort, und zwar widerstandslos so weit durchhiegt. bis die Membran
99 an der Gehäusewandung 95 zur Anlage kommt. Der bei der weiteren Durchbiegung
der Membran 98 entstehende Druck pflanzt sich vom Kaum 96 über 100 in den Raum IOI
fort utid biegt die Membran 103 nach außen, so daß der Heltel 105 ausschlägt und
der Schreibstift 108 dies auf dem Papierstreifen 109 vermerkt. Gleichzeitig pflanzt
sich der Druck von 36 her über 90, 110 nach 111 fort und biegt die Membran 113 nach
außen, so daß der Hebel 114 ausschlägt und der Schreibstift 116 dies auf dem papierstreifen
109 vermerkt. Da die Membran 112. wie bemerkt, sehr empfindlich ist, wird der Hebel
114 alsbald am Anschlag 117 zur Anlage kommen. Beim Aufhören der Strömung kehren
sämtliche Teile in ihre Ausgangsstellung zurück. Entsteht in der Leitung I eine
Strömung in Richtung des Pfeiles 2 (Abl>. I). so biegen sich die Membranen 99.
98 entsprechend umgekehrt durch. während die sonstigen Vorgänge (Membran 103, Hebel
105 mit Schreibstift 108) sich entsprechend wiederholen. l)a in der Leitung 36 kein
Druck herrscht, verbleibt Itei dieser Strömungsrichtung der Schreibstift 116 in
seiner Ausgangsstellung.
-
Da der Schreibstift 108 unabhängig von der Strömungsrichtung immer
nur nach einer Seite ausschlägt, so bietet die Einrichtung den Vorteil, daß der
Papierstreifen 109 nur halb so breit zu sein braucht wie im anderen Fall oder daß
bei gegebener Breite des Papierstreifens die Vorgänge sich mit dopl)elter Genauigkeit
anzeigen. Die Strömungsrichtung ergibt sich aus der Stellung des Schreibstiftes
1 O. Infolge der Empfindlichkeit der Membran 112 util der Anordnung des Anschlages
117 wird der Schreibstift 116 kaum eine Zwischenstellung, sonden immer eine seiner
beiden Grenzstellungen einnehmen, wodurch die Strömungsrichtung leicht erkennbar
ist.
-
Abb. 4 zeigt eine als besonderes Stück in die Druckmittelleitung
an der Stoßstelle zweier Rohre einzubauende symmetrische Venturidüse, die so ausgebildet
ist, daß sich ihr Ein- oder Ausbau erleichtert. Es bezeichnet I20 das eine Rohr
mit seinem Flansch 121 und I22 das andere Rohr mit seinem Flansch 123. Die aus dünnem
Blech hergestellte Venturidüse. deren einer kegelstumpfförmiger Teil mit 124, der
Verengung mit I25 und deren anderer kegelstumpfförmiger Teil mit 126 bezeichnet
ist, hat an dem einen Ende (Teil I26) einen Bord 127 der zwischen den Flanschen
I2I und I23 in die Druckmittel leitung eingebaut ist, während weitere Befestigungsstellen
zwischen Venturidüse und Druckmittelleitung entfallen. Durch den Bord I27 sind alle
Anschlüsse für den Teilstrommengenmesser nach außen geführt, und zwar eine Bohrung
I28 für die Druckmessung am äußeren Ende des kegelstumpfförmigen Teiles I26, eine
Bohrung I29 für die Druckmessung an der Verengung I25 und eine Bohrung 130 für die
Druckmessung am äußeren Ende des kegelstumpfförmigen Teiles I24. Von diesen Bohrungen
geht 128 durch den Bord I27 und den Teil I26 durch und stellt somit eine unmittelbare
Verbindung der Meßstelle nach außen dar. Die Bohrung I29 ist durch eine außen am
Teil I26 liegende Leitung I3I mit einer Bohrung I32 in der Verengung I25 verbunden.
-
Schließlich wird eine Verbindung der Bohrung 130 mit ihrer Meßstelle
an dem dem Bord I27 abgekehrten Ende der Düse, das nicht ganz genau an dem Rohr
120 anliegt, dadurch erreicht, daß der Raum I33 zwischen der Druckmittelleitungswandung
(Rohr 120) und der Düse zur Verbindung benutzt wird, wobei die Verbindung zwischen
Raum I33 und Bohrung 130 durch eine sich nur auf einem kleinen Teil des Umfangs
erstreckende Aussparung I34 erreicht wird. Vorsorglich kann die innere, nach dem
Bord 127 hin liegende Kante des Flansches 121 etwas abgerundet werden.