DE945662C - Elektrodenanordnung fuer die elektronische Stroemungs- bzw. Durchflussmessung in Rohren oder Kanaelen - Google Patents

Description

• Elektrodenanordnung. für die elektronische Strömungs-bzw. Durchflußmessqmg in Rohren oder Kanälen Bei der technischen Durchflußmessung ist die Aufgabe zu lösen, in einem vorgegebenen Rohrquerschnitt in einem möglichst großen Bereich von Reynoldszahlen die mittlere Strömungsgeschwindigkeit zu ermitteln. So muß beispielsweise bei der Strömungsmessung mit Hilfe von Düsen eine besondere, von W i t t e angegebene Düsenform gewählt werden, um eine von der Reynoldszahl der Strömung unabhängige Grenzschichtdicke im Düsenauslauf zu erreichen. Die Strömungsmessung mit Hilfe von Düsen oder Blenden setzt einen meist störenden Druckabfall in der Strömung voraus Diesen Nachteil weist beispielsweise die elektronische Durchflußmessung nicht auf, denn hier sind lediglich die Strömung nicht merklich beeinflussende Sende- und Empfangselektroden mit im Verhältnis zum Strömungsquerschnitt sehr kleinen Abmessungen innerhalb der Strömung anzuordnen.
• Als Maß für die Strömungsgeschwindigkeit dient hier die Laufzeit von an der Sendeelektrode ausgelösten elektrischen Ladungsträgern bis zur Empfangselektrode. Die Elektroden wurden im allgemeinen in der Mittelachse der Strömung angeordnet, und zur Ermittlung der mittleren Durchflußgeschwindigkeit mußten je nach der Reynoldszahl der Strömung entsprechende Korrekturen des angezeigten Wertes vorgenommen werden.
• Durch eine Untersuchung von Aichelen in der Zeitschrift f. Naturforsch. 2, S. Io8, I947, ist es bekannt, daß bei einer turbulenten Strömung in Rohren die Stelle des Geschwindigkeitsproflls, bei der die mittlere Geschwindigkeit vorhanden ist, unab'hängig von der Reynoldszahl und der Rauihigkeit der Rohrwand eine Entfernung von o,IIgd von der Rohrwand hat (d = Rohrdurchmesser). Es ist bereits bekannt, diese Tatsache zur Messung der mittleren Geschwindigkeit auszunutzen und in der von Aichelen angegebenen Entfernung von der Rohrwand ein Prandtlsches Staurohr anzuordnen. Die Messung mit dem Staurohr ist jedoch ebenfalls unbequem.
• Bei der elektronischen Durchflußmessung mit Hilfe elektrischer Ladungsträger hatte man bisher die Vorstellung, daß - die an der Sendeelektrode erzeugten Ladungswolken sich bereits nach Ablösung von der Elektrode über einen relativ großen Teil des Strömungsquerschnittes verbreitern.
• Experimentelle Untersuchungen über das Verhalten der Ladungswolken in turbulenten Strömungen haben jedoch gezeigt, daß diese Auffassu;ng nur für einen gewissen, relativ begrenzten unteren Geschwindigkeitsbereich zutrifft. Nur hier tritt eine sehr rasch zunehmende Verbreiterung der Ladungswolken durch Diffusion und eine entsprechende Verringerung ihrer Dichte auf. Oberhalb dieses Geschwindigkeitsbereiches bleiben die Ladungswolken, wie die Versuche gezeigt haben, innerhalb der üblichen Abstände zwischen Sender und Empfänger sehr kompakt beisammen und erfahren während ihrer Laufzeit keine merkliche Verbreiterung durch die Turbulenz der Strömung.
• Diese durch Experimente gewonnene Erkenntnis, daß die Ladungswolke praktisch scharf gebündelt vom Ort des Senders zu einem in Strömung richtung fluchtenden Ort des Empfängers getragen wird, liegt der Erfindung zugrunde.
• Gemäß der Erfindung werden Sende- und Empfangselektroden mit geringer Ausdehnung in Richtung senkrecht zur Strömung in einer Entfernung von annähernd 0,II9 d von der Rohr- bzw. Kanalwand in einer Linie parallel zur Achse der Strömung angeordnet Für einen optimalen Empfang der Ladungsträger ist hierbei keine größere Ausdehnung der Empfangselektrode senkrecht zur Strömungsrichtung erforderlich, als dem Durchmesser der Sendeelektrode entspricht. Besonders vorteilhaft ist es, mehrere Sendeelektroden in Form von in Richtung der Strömung weisenden Spitzen und eine ringförmige parallel zur Rahrwand verlaufende Empfangselektrode im Wandabstand von o,IIg d anzuordnen.
• Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung. In die Wand eines Rohres 1 sind isoliert drei Sendeelektroden beispielsweise im Winkel von I200 zueinander eingesetzt. Die Spitzen 2 weisen in Richtung der von links nach rechts fließenden Strömung und sind in einem Abstand von o,IIgd von der Rohrwand angeordnet. Der senkrecht zur Strömung verlaufende Schaft 3 der Elektroden ist isoliert ausgeführt, so daß hier keine Entladungen erfolgen können. In entsprechendem Abstand von den Sendeelektroden ist ein Drahtring 5 in einer senkrecht zur Strömung liegenden Ebene derart angeordnet, daß sein Umfang einen Abstand von 0,II9 d von der Rohrwand hat. Die Halterungen 6, 7 des Ringes sind isoliert in die - Rohrwand eingesetzt. Die leitende Verbindung des Drahtringes 5 mit der Meßschaltung erfolgt beispielsweise mit Hilfe einer rohrförmigen Durch- -führung innerhalb einer der Halterungen.
• PATENTANSPRtJCHE: I. Elektrodenanordnung für die elektronische Strömung bzw. Durchflußmessung in Rohren oder Kanälen, bei der die Strömung durch elektrische Ladungsträger, die über eine Sendeelektrode emittiert werden, markiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß Sende- und Empfangselektroden mit geringer Ausdehnung in Richtung senkrecht zur Strömung in einer Entfernung von annähernd 0,1 19 d von der Rohr- bzw. Kanalwand auf einer Linie parallel zur Achse der Strömung angeordnet sind (d = Rohrdurchmesser bzw. Kanalbreite).

Claims (1)

1. 2. Elektrodenanordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sendeelektroden in Form von in Richtung der Strömung weisenden Spitzen in einer zur Strömung -senkrechten Ebene und eine ringförmige parallel zur Rohrwand verlaufende Empfangselektrode im Wandabstand von 0,II9 d angeordnet sind.