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Strömungsmesser
Die Erfindung bezieht sich auf Strömungsmesser für
Gase und Flüssigkeiten in Rohrleitungen mit zwei im Abstand voneinander verschieden
geneigt von der Innenumfangsfläche des Durchfluß rohres abzweigenden Meßräumen,
die mit einem Differenzdruckmesser verbunden sind.
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Bekannte Strömungsmesser dieser Art benutzen als Meßräume zwei oder
mehr von der Innenumfangsfläche des Durchfluß rohres nach außen abgehende Bohrungen
oder Röhrchen. Bei dieser Anordnung wird zwar infolge der verschiedenen Schräglage,
welche die Röhrchen zur Durchflußrichtung des Gases oder der Flüssigkeit einnehmen,
ein Differenzdruck zwischen den beiden Meßräumen erzeugt, und es wird gegenüber
Strömungsmessern, die mit Stauscheiben und Durchmesserveränderungen des Durchfluß
rohres arbeiten, der Vorteil erzielt, daß der Strömungswiderstand sehr gering ist
und daß in der Nähe der Meßstelle befindliche Strömungswiderstände wie Krümmer,
Schieber u. dgl. geringen oder keinen Einfluß auf die Meßgenauigkeit haben, aber
die jeweils angezeigte Druckdifferenz ergibt kein genaues Maß für die pro Zeiteinheit
durchfließende Gas- oder Flüssigkeitsmenge, weil die Strömung längs des Innenumfanges
des Durchfluß rohres in der Regel nicht völlig laminar und gleichmäßig vor sich
geht.
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Ein Herausgreifen einzelner Umfangsstellen für die Messung, wie dies
bei den bekannten Strömungsmessern solcher Art geschieht, führt daher
zu
Ergebnissen, die oft sehr wesentlich von der tatsächlichen Durchflußmenge abweichen.
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Der genannte Nachteil wird vermieden, indem gemäß der Erfindung die
verschieden geneigt zu der Achse des Durchfluß rohres angeordneten Meßräume in Form
von schräg an die Innenumfangsfläche des Durchfluß rohres nach außen anschließenden
Umfangsringnuten ausgebildet sind.
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Durch diese Maßnahme werden sämtliche Umfangsstellen des Durchfluß
rohres erfaßt und ein Druckintegral gebildet, welches der tatsächlichen jeweiligen
Durchflußmenge entspricht, so daß die eingangs genannten Vorteile dieser Strömungsmesser
ausgenutzt werden können.
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Bei einer. bevorzugten Ausführungsform werden die schrägen Ringnuten
durch | drei Rohrkörper gebildet, von denen die beiden äußeren entgegengesetzte
konische Endflächen aufweisen, gegenüber welchen entsprechend gerichtete konische
Endflächen eines dritten Rohrkörpers mit Abstand angeordnet sind.
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Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispieles der Erfindung. In der Zeichnung zeigt Fig. I einen Axialschnitt
durch eine Ausführungsform des Strömungsmessers mit geraden Ringnuten gleicher Breite,
Fig. 2 einen dazugehörigen Schnitt nach der Linie 11-11 der Fig. I, Fig. 3 einen
Axialschnitt durch eine andere Ausführungsform mit gerade laufenden Ringnuten, Fig.
4 einen Axialschnitt durch eine Ausführungsform mit gerade laufenden Ringnuten abnehmender
Breite, Fig. 5 einen Axialschnitt durch eine Ausführungsform mit verschiedenen Innendurchmessern
der Rohrkörper und verschiedenen Breiten und Neigungen der beiden Ringnuten, Fig.
6 eine Ausführungsform, bei welcher die Richtung der Ringnuten, ausgehend von der
Innenumfangsfläche, aufeinander zuläuft.
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Der Strömungsmesser wird zwischen den Endflanschen I (Fig. I) der
Durchfluß leitung 2 angeordnet und besteht gemäß der Ausführungsform der Fig. I
und 2 aus drei Rohrkörpern 3, 4, 5, von denen die Rohrkörper 3 und 4 mit den Flanschen
I verbunden sind, während der mittlere Rohrkörper 5 durch Flanschfortsätze 6 mit
den Rohrkörpern 3 und 4 abgedichtet verbunden, z. B. verschraubt ist.
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Die Endflächen 7 und 8 der Rohrkörper 3, 4 sind konisch ausgebildet.
Ihnen gegenüber sind in einem bestimmten gleichbleibenden Abstand Gegenflächen 9,
11 des Rohrkörpers 5 angeordnet, welche zusammen mit den konischen Endflächen 7
und 8 zwei schräg liegende Ringnuten I2, I3 bilden. Beim Durchfließen eines Gases
oder einer Flüssigkeit durch das Rohr 2 übt dieses infolge der verschiedenen Neigung,
unter welcher die Ringnuten I2, I3 zur Innenumfangsfläche 14 des Durchflußmessers
angeordnet sind, einen verschiedenen Druck auf die Ringnuten 12 und I3 aus, der,
wenn die Strömungsrichtung den in Fig. I eingezeichneten Pfeilen entspricht, bei
der Ringnut 12 geringer ist als bei der Ringnut I3. Bei Verminderung der Neigung
der Ringnut 12 auf einen gewissen Wert wird ein Unterdruck auf die Ringnut I2 ausgeübt.
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Die Ringnuten stehen durch in dem Ringkörper 5 angeordnete Bohrungen
15 und von diesen abgehende Röhrchen I6 mit einem Differenzdruckmesser in Verbindung,
welcher den jeweiligen Differenzdruck- zwischen den beiden Ringnuten anzeigt oder
registriert. Auf Grund einer Eichungskurve läßt sich aus dieser Angabe unmittelbar
die jeweils pro Zeiteinheit durchfließende Gas- oder Flüssigkeitsmenge feststellen.
Die Neigung der Ringräume gegenüber der Achsenrichtung des Durchfluß rohres wird
vorzugsweise unterhalb von 100 gehalten. Die beiden Ringnuten 12 und I3 sind in
einem nicht zu kleinen Abstand in der Achsenrichtung anzuordnen.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die Querschnittsform der
Ringnut nicht geradlinig, sondern gekrümmt gehalten. Bei der Ausführungsform nach
Fig. 4 erweitert sich der Querschnitt der Ringnuten von innen nach außen.
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Diese und andere symmetrische Querschnittsgestaltungen der Ringnuten
sind anderen Eichungskurven zugeordnet. Infolge der symmetrischen Anordnung der
beiden Ringnuten in bezug auf eine mittlere Normalebene durch das Durchfluß rohr
ergeben sich für beide Strömungsrichtungen die gleichen Eichungskurven.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 haben die beiden Ringnuten verschiedene
Breite. In diesem Falle ist die Eichungskurve für die Strömungsrichtung in der einen
Richtung von der der anderen Richtung verschieden. Andere Eichungskurven ergeben
sich, wenn, wie in Fig. 5 dargestellt, die Innendurchmesser der drei Rohrkörper3,
5 und 4 verschieden-sind oder wenn die Neigung der beiden Ringnuten sich voneinander
unterscheidet.
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Anstatt wie gemäß Fig. I bis 5 die Richtung der beiden Ringnuten,
ausgehend von der Innenumfangsfläche 14, voneinander weg laufen zu lassen, kann
die Anordnung entsprechend der Fig. 6 auch so getroffen werden, daß sie aufeinander
zu laufen.
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In allen Fällen wird infolge der Ringnuten ein Summenwert der Druckzustände
über den ganzen Umfang im Bereiche der beiden Ringnuten gebildet, so daß die angezeigte
Druckdifferenz ein zuverlässiges Bild über die jeweils prZeiteinheit durchfließende
Gas- oder Flüssigkeitsmenge darstellt.
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Sorgfalt ist auf eine genaue und gleichmäßige Ausbildung der beiden
Eintrittskanten jeder Ringnut an der Innenumfangsfläche 14 zu legen, da die Form
dieser Kanten den jeweiligen Druckzustand in der Ringnut beeinflußt.