DEP0011725DA - Verfahren und Durchführung von Messungen an strömenden Medien - Google Patents

Description

Patent- und Gebrauchsmusterh.il fsanmeldung Anmelders Dr_e-Ing. Rudolf Burgholz, H e r t e η i.Westf. ,Vitusstr. 10

Bezeichnung für die Patentanmeldungs

"Verfahren zur Durchführung von Messungen an strömenden Medien" Bezeichnung für die Gebrauchsmustern!Ifsanmeldung:

"Forrichtung zur Messung der Geschwindigkeit bzw. der Menge strömender Medien oder zur Anzeige der Strömungsrichtung»"

Pur die Mengenmessung strömender Medien, die unter Druck stehen, gibt es zahlreiche Meßgerate.Die meisten eignen sich aber nur für Drücke bis zu etwa 25 atü* Pur höhere Drücke müssen die G_eräte₄ oder wenigstens Teile derselben, in besondere Hochdruck-Schutzkörper eingebaut werden. Die betriebssichere Punktion hängt dann wesentlich ab von der Güte der druckfesten Durchführung in den Außenraum und von der Dichtheit der Verbindungsstellen. Bei größeren Meßvorhaben und höheren Drücken steigern sich die Schwierigkeiten der Abdichtung und Anbringung sehr schnell*

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, für die Mengenmessung von gasförmigen und flüssigen Medien in chemischen Betrieben ebenso wie für lasser- und Dampfmessungen an Hochdruckkessel·; usw. ein Verfahren zu schaffen, das ohne irgend eine Abzweigung oder einen Anschluß an die Rohrleitung, ohne druckfeste Durchführungen und ohne jeglichen ttbertragungsmechanismus arbeitet» Ss bleibt handlicher als die anderen Verfahren und eignet sich besonders für Versuchs- und schnelle Vergleichsmessungen bei Hoch- und Niederdruck»

Das erfindungsgemäße Verfahren benutzt zur Lösung dieser Aufgabe die Strahlung radioaktiver Substanzen oder Röntgen-Strahlen,,

Die einfachste Ausführung eines Strömungs- und Mengenmessers arbeitet nach dem in Abb, I veranschaulichten Prinzips Das durch die Rohrleitung a strömende Medium drückt gegen eine in dem kurzen Rohrstück b um die Achse c drehbar gelagerten Klappe d* b Bnd d sind durch den Plansch e in die Rohrleitung eingeschoben worden. Der Öffnungswinkel der nur durch das eigene Gewicht herunterhängenden Klappe ändert sich mit der durchströmenden

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ige* Die Grosse des öffnungswinkels läßt sich durch besondere Profilierung der Innenseite des RohrStückes b, durch Verändern des Klappengewichtes und durch "besondere Formgebung der Klappe (ggf. Strömungskörper) den jeweils vorliegendenVerhältnissen 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 Bohrleitung 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* 1 b in der Aufsicht zeigt. Eine auf die Glasplatte des Leuchtschirmes gezeichnete oder geklebte Skala k gestattet die Ablesung des jeweiligen Öffnungswinkels der Klappe oder unmittelbar der durchströmenden Menge, wenn die Anordnung geeicht wird, Abbe 1 c zeigt das LeuchtSchirmbild in Nullstellung der Klappe* Der grosse Vorteil gegenüber anderen Anordnungen liegt darin₈ dass auch bei Strömungsumkehr ohne weiteres richtige W_erte angezeigt werden. Pendelungen der Strömungsrichtung um den Nullwert können ebenso genau erfasst werden wie d«r Augenblick der Strömungsumkehr selbst.

Für Präzisionsmessungen ist das beschriebene Verfahren nicht genau genug, Erfindungsgemäß wird dann folgender Weg beschrittent 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 Beispiele

In Abb« 2 bedeutet a wieder die Rohrleitung, in die das kurze Rohrstück b eingeschoben ist„ Anstelle 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 1/4 bis 1/8 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 pro Umdrehung zwei Strahlungsimpulse. Für eine Briete der Fahne e von 1/4 des Messradumfanges ist die Zeit für den Durchlass und die Abblendung des Strahles

gleich gross, wenn das Messrad mit konstanter Geschwindigkeit "umläuft.Bs ergibt sich ein indealisiertes Impulsfrequenzbild gemäß Abb. 2 b_e

Auf diese Weise erhält man im Zählrohr für jede Drehzahl eine ganz bestimmte Anzahl von Impulsen in der Zeiteinheit« Diese Impulsfrequenzen werden in h mit Elektronenröhren verstärkt und dem Messgerät i zugeführt. Bei niederigen 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 Kondensator ladung (ggf* 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,

Bine Umkehr der Strömungsrichtung kann mit diesem Verfahren allerdings nicht festgestellt werden. Dazu bedarf es folgender Abänderungen:. Die lahne e erhält nicht mehr die rechteckige Form, sondern läuft nach der einen Seite spitz aus, wie Abb. 2 c in der Aufsicht zeigt.Dadurch ändert sich die Impulsfrequenzkurve nach Abb«, 2 b derart, dass zwar im Augenblick der Unterbrechnung des Strahlenbündels ein steiler Abfall der Intensität bis auf den Null-wert einsetzt, aber der Sprung auf den Höchstwert ausbleibt und nun entsprechend der Formgebung der 3"ahne 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 Anstieb einsetzt. Um das sehen zu können, wird anstelle des urequenzzeigers ein Kathodenstrahloszillograph angeschlossen, tfird 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_e) trägheitsfrei zu erkennen gibt; darüber hinais sind die Leuchtschirmbilder mit geeigneten Einrichtungen leicht zu phctographieren, ein für genaue Untersuchungen und Kontrollen sehr wesent-Ii eher Ge si entspunkt,

Besonders zweckentsprechend ist das erläuterte Verfahren für Reihenmessungen. Es möge sich beispielsweise darum handeln, die gleichmassige Beaufschlagung einer Kesselrohrheizfläche mit

Speisewasser zu ermitteln_e Dieses Problem ist von besonderer Wichtigkeit für die Untersuchungen von Innenkorrosionen an Kesselrohren, die meistens zu schwereren Betriebsstörungen führen» Mit den bisher üblichen Messverfahren kann eine Klärung dieser Frage nicht o?reicht werden.

Durch die Speisewassertrommel werden voibher geeichte Messräder in die Rohre der Heizfläche soweit 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 Λ/eise ist es möglich, Augenblicksbilder von jedem Rohr der Heizfläche unter den verschiedenen Betriebsbedingungen sehr schnell aufzunehmen und sich ein genaues Gesamtbild über den Strömungsverlauf in der Heizfläche zu machen»

Welche Ausführungsförm der Erfindungsgedanke im einzelnen annehmen mag, wesentlich ist für das erfindungsgemäße Verfahren zur Durchführung von Messungen an strömenden Medien, daß zur Vermeidung einer druckfesten HerausEthrung aus dem Messraum ode'r irgend eines Übertragungs-Mechanismus ein von der zu erfassenden Größe beeinflußter Körper in seiner Abhängigkeit von jener Größe mittels der Strahlung radioaktiver Präparate oder einer Röntgen-Röhre abgebildet wird. Auf diese Weise kann man die Geschwindigkeit und Menge strömender Medien messen, sowie die Strömungsrichtung anzeigen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat besondere B_edeutung zur Messung von Drücken über 25 atü, wie dies im einzelnen einleitend angegeben ist«,

Claims (7)

1„ Verfahren zur Durchführung von Messungen an strömenden Medien, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung einer druckfesten Herausführung aus dem Meßraum, oder,irgend eines Übertragungs-Mechanismus #3rS von der zu erfassenden Qröß'eXmit/tels' Strahlung radioaktive? Präparate oder einer Röntgenröhre abgebildet wird.

2. Vorrichtung zur Messung der Geschwindigkeit bzw, der Menge strömender Medien oder zur Anzeige der Strömurngsrichtung unter Ausübung des Verfahrens von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem strömenden Medium zur Erfassung der Größe eLn Körper ausgesetzt ist, dessen Lage nach Maßgabe der Geschwindigkfat bzw. der Menge des strömenden Mediums beeinflußt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine drehbar gelagerte Klappe (oder ein entsprechender Strömungskörper) in die Leitung eingeschoben wird und/ihre Stellung duröh die Strahlung auf einen mit iner Gradeintei/ung versehenen Leuchtschirm projiziert wird»

4-_o Verfahren nach Anspruch 3f, dadurch gekennzeichnet, daß die zu messenden Größen mit Hilfe vom Meßrad, Strahlung und Zählrohr derart in Frequenzen umgeformt werd/n, daß jedem Meßwert eindeutig eine bestimmte Frequenz zugeordnet/ist.

5. Vorrichtung zur Ausifcung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,daß ein Meßrad vorgesehen ist, das periodisch die Strahlung der Impuls-Frequ/nzen unterbricht*

6* Verfahren nach Anspruch 4- unter Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Rechts- und Linkslauf des Meßrades an α er Kurvenform der Impulsfrequenzen zu erkennen ist, hervorgerufen/durch besondere Formgebung der Meßradfahne, die den Strahl unterbricht.

7. Verfahren /ach Anspruch 4- bis 6, dadurch gekennzeichnet,

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daß zur bequemen Durchführung von Reihenmessungen an Rohrsgrstemen in jedes Rohr ein ffieBrad/eingeführt wird und Präparat, Zählrohr mit Verstärker und Anzeigevorrichtung entlang der Rohrreihe verschoben wird unter gleichzeitig/r Ablesung oder Filmung der Messgrößen»

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