DD203968A1 - TRANSDUCER OF A SWIVEL FLOW METER - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Wirbelerzeugung und -erfassung in einem Wirbeldurchfluszmesser fuer fluessige, dampf- oder gasfoermige Medien. Der Erfindung liegen Ziel und Aufgabe zugrunde, einen kompakt ausgefuehrten und gleichzeitig gegenueber Beschleunigungskraeften relativ unempfindlichen Meszfuehler zur Wirbelerfassung zu schaffen. Die Aufgabe wurde erfindungsgemaesz dadurch geloest,dasz der zur Wirbelerzeugung verwendete Stroemungswiderstandskoerper rueckwaertig mit einer Laengsnut versehen ist. Die so entstandenen fluegelartigen Seitenflaechen werden mit geschwindigkeitsproportionaler Frequenz ausgelenkt und mittels innenliegenden elektromechanischen Wandlers in elektrische Signale umgewandelt und einer signalverarbeitenden Elektronikeinheit zugefuehrt. Anwendungsgebiete: Prozeszmesz- und -regelungstechnik in der chemischen Industrie, Wasserwirtschaft, Nahrungsmittelindustrie und Energieversorgung.The invention relates to an arrangement for vortex generation and detection in a vortex flow meter for liquid, vapor or gaseous media. The invention has the object and object to provide a compact executed and at the same time against acceleration forces relatively insensitive Meszfuehler for vortex detection. The object has been achieved according to the invention in that the flow resistance body used for the generation of turbulences is provided with a longitudinal groove in the reverse direction. The resulting wing-like Seitenflaechen are deflected with speed proportional frequency and converted by means of internal electromechanical transducer into electrical signals and fed to a signal processing electronics unit. Areas of application: Process detection and control technology in the chemical industry, water management, food industry and energy supply.
Description
Meßwertgeber eines WirbeldurchflußmessersTransducer of a vortex flowmeter
Die Erfindung betrifft die Anordnung von Strömungswiderst andskörper und Meßfühler als Meßwertgeber еіпеэ WirbeldurchfluSmessers für flüssige, dampf- oder gasförmige Meßmedien. Derartige Geräte werden vorrangig zur Prozeßführung in der сііесіізсііеп Industrie, Wasserwirtschaft, ?Tahrungsmittelindustrie und der Energieversorgung eingesetzThe invention relates to the arrangement of Strömungswiderst andskörper and sensor as a transducer еіпеэ vortex flowmeter for liquid, vapor or gaseous media. Such devices are used primarily for litigation in the сііsсіізсііеп industry, water management, food industry and energy supply
Ea sind aehrere Ausführungen von WirbeidurchfIu3mesaerη bekannt, die die geschwindigkeitsproportionale Wirbelablösung an senkrecht zur Strömungsricatung angeordneten Strömungswiderstandskörpern ausnutzen und diese durch verschiedenartig ausgebildete Wirbelabtastelemente erfassen und caittels Meßwandler in frequenzproportionale elektrische Signale umsetzen.Ea are More versions of WirbeidurchfIu3mesaerη known that exploit the velocity-proportional vortex shedding arranged perpendicular to the Strömungsricatung flow resistance bodies and detect them by variously trained Wirbelabtastelemente and caittels transducer convert into frequency-proportional electrical signals.
In den seisten Fällen, wie auch in D3-OS 24155З3, DD-P3 127531 oder DD-PS Akt.Z. G 01 P/229518/4 offenbart, werden zur Wirbelabt astung senkrecht zur oder in Strömungsrichtung und stromabwärts hinter einem Ströaungswiderstandskörper in der Form unterschiedliche federelastische plattenartige GebildeIn the most cases, as well as in D3-OS 24155З3, DD-P3 127531 or DD-PS Akt.Z. G 01 P / 229518/4 are disclosed, the Wirbelabt tion perpendicular to or in the flow direction and downstream of a Ströaungswiderstandskörper in the form of different resilient plate-like structure
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angeoranex. laze .Befestigung erfolgt meist einseitig starr an der Rohrleitung oder dem 3trömungswider3tandsköroer selbst. Diese technischen Ausführungen haben den Sachteil, daß sie, von ihrer in erheblichem Maße massebehafteten Ausführung abgesehen, durch ihr Vorhandensein die Wirbelablösung oder die Wirbeistraße störend beeinflussen und zu Me ßsignalqualitäts- und Linearität3verfälschungen führen.angeoranex. laze. attachment is usually one-sided rigid to the pipeline or the 3tömungswider3tandsköroer itself. These technical versions have the fact that they, apart from their considerable extent massive execution, by their presence disturbing the vortex shedding or Wirbeistraße disturbing and Me ßsignalqualitäts- and Linearity leads to distortions.
In der DS-OS 2342559 wird eine Lösung offenbart, die, unter Wegfall eines separaten Wirbelerfassungsfühlers, einen einseitig eingespannten Strömungswiderstandskörper aufweist und die, durch die Wirbelablösung bedingte, Querauslenkung zur Signalgewinnung ausnutzt.DS-OS 2342559 discloses a solution which, with the omission of a separate vortex detection sensor, has a flow resistance body clamped on one side and which utilizes transverse deflection for obtaining signals due to the vortex shedding.
Diese gewählte technische Lösung hat den ITachteil, daß durch Staudruckbeeinflussung und Torsionserscheinungen dem Strömungswiderstandskörper Storschwingungen überlagert werden, die die Signalqualität erheblich beeinflussen.This chosen technical solution has the ITachteil that are superimposed by dynamic pressure influencing and torsional phenomena the flow resistance body torsional vibrations, which significantly affect the signal quality.
Die in der DS-OS 23279Q5 aufgezeigte Lösung nutzt die, durch die Wirbelablösung am Strömungswiderstandskörper, erzeugte Wechselkraft zur unmittelbaren Signalgewinnung aus. Diese Ausführung liefert ein Signal mit relativ kleiner Intensität, 30 daß dieses im stärkeren Maße durch Störeinflüsse in Form von Beschleunigungskräften, die durch die innige Verbindung mit der .Rohrleitung übertragen werden, oder überlagerten ^uerschwingungsanteilen beeinflußt wird.The solution shown in DS-OS 23279Q5 exploits the alternating force generated by the vortex shedding at the flow resistance body for direct signal recovery. This embodiment provides a relatively low intensity signal which is more greatly affected by disturbances in the form of acceleration forces transmitted through intimate connection to the tubing or superimposed oscillatory components.
Ziel der Erfindung i3t ein, in seinen Abmessungen kleingehaltener, kompakt ausgeführter, und konstruktiv-technologisch einfach gestalteter Meßwertgeber, der mit hoher Zuverlässigkeit bei wartungsarmen Betriebseinsatz ein 2<!eßsignal hoher Intensität und Qualität liefert.The object of the invention is to provide, in its dimensions, small-sized, compactly designed, and structurally-technologically simple-designed transmitter, which delivers a high-quality and high-quality, low-maintenance operation input with high reliability.
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des Wesens der Erfindungthe essence of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, einen kompakten Meßfühler als körperliche Einheit von wirbeierzeugendem und wirbelerfassendem Element zu schaffen, desзеп wirbeierfassendes Element einschließlich Meßwandler innerhalb des Strömungswiderstandskörpers angeordnet ist und der über einen weiten Strömungsbereich ein lineares Meßsignal hoher Intensität und weitgehendst frei von Störanteilen liefert.The object of the invention is to provide a compact sensor as a physical unit of wirbeierzeugendem and vortex-detecting element, deszewee vorberendes element including transducer disposed within the flow resistance body and over a wide flow range provides a linear measurement signal of high intensity and largely free of noise components.
Die Lösung der Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch erreiche, daß der zur Wirbelerzeugung verwendete und beidseitig starr befestigte Strömungswiderstandskörper auf der strömungsabgewandten Seite axial bis auf etwa 2/3 seiner, sich in Strömungsrichtung erstreckenden, Tiefe mit relativ kleiner Spalt breite geschlitzt wird. Die so entstehenden flügelartigen Seitenflächen werden in der Frequenz der sica an der Seitenkontur der Ansxrömflache wechselseitig ablösenden Karmanwirbel mit mikrokleiner Amplitude aus ge lenkt.The solution of the problem was achieved according to the fact that used for vortex generation and rigidly attached flow resistance on both sides of the flow side facing axially to about 2/3 of it, extending in the direction of flow, depth with relatively small gap width is slotted. The resulting wing-like side surfaces are in the frequency of sica on the side contour of the Ansxrömflache mutually detaching Karmanwirbel with micro-small amplitude from ge.
Ein gleichartiger Effekt wird erzielt, wenn der Strömungswiders-tcLDdskörper mit einer relativ großen Ausnehmung versehen wird, so daß die Seitenflächen membranarti^ gestaltet sind und 3 0 mit der Wirbe!frequenz ausgelenkt werden. Bs ist jedoch streng darauf zu achten, da3 die Anströmseite des Strömungswiderstandskörpers so starkwandig ausgeführt ist, daß keine Signalbeeinflussung durcn Staudruckwirkungen erfolgt. Die frequenzproportionale Signaltransforaation wird mit einem elektromechanischen Wandler, der günstig in der axialen Ausnehmung oder auch im rückwärtig eingebrachten Schlitz bzw. in den schwingungsfähigen Seitenflächen angeordnet ist, vorgenommen.A similar effect is achieved if the flow-restricting body is provided with a relatively large recess, so that the side surfaces are membrane-shaped and are deflected at the whirling frequency. However, it is very important to make sure that the inflow side of the flow resistance body is so thick-walled that no signal influencing occurs due to dynamic pressure effects. The frequency-proportional signal transformation is carried out with an electromechanical transducer, which is arranged favorably in the axial recess or also in the slot at the rear or in the oscillatory side surfaces.
Eine besonders gegenüber "Beschleunigungskraf te unempfindliche Ausführung wird dadurch erreicht, daß zwischen den Seitenflächen ein auf Araftänderungeη ansprechender rohrfertiger Piezolan-Meßwandler eingefügt ist. Eine gegenüber Körperscnalleitung unempfindliche Ließwandleranordnung kann bekann^erweise durch Einbetten des Ueßwandlers selbst oder des gesamten Strömungs-An embodiment which is particularly insensitive to acceleration force is achieved by interposing a tube-like piezoelectric transducer which is responsive to axial change between the lateral surfaces.
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aiderstandskörpers in 3challdämmendes Material erreicht werden. Біпе weitere Möglichkeit besteht darin, den gesamten Strömungswiderstandskörper ganz oder teilweise aus einem, gegenüber einem weiten Meßmedien3pektrum, beständigen und schalldämmenden Material herzustellen.Aiderstandskörpers be achieved in 3challdämmendes material. Another possibility is to make all or part of the entire flow resistance body from a material which is resistant to and resistant to sound over a wide range of measuring media.
Ein breiter linearer Tiirbelablösebereich wird mit einem Strömungswiderstandskörper trapezförmigen Querschnitts erzielt. Andere Querschnittsausbildungen, wie rechteckig, dreieckig, rund oder Kombinationen dieser, sind ebenfalls möglich.A wide linear Tiirbelablösebereich is achieved with a flow resistance body trapezoidal cross-section. Other cross-sectional designs, such as rectangular, triangular, round or combinations thereof, are also possible.
Durch Anfügen eines, in seiner Formgebung beliebig ausführbaren Strömungsrichtenden, 3chwanzartigen massiven oder mit der Schlitzbreite geteilten Rückenteiles am Strömungswiderstandskörper kann die Intensität und Qualität des Meßsignales günstig beeinflußt werden.By adding a, in its shape arbitrarily executable flow directing, 3t-like massive or split with the slot width back part of the flow resistance body, the intensity and quality of the measured signal can be favorably influenced.
Gleiches kann erreicht werden, wenn die axiale Ausnehmung außermittig ausgeführt ist, so daß die schwingungsfähigen Seitanflächen eine unterschiedliche Eigenfrequenz besitzen. Um das System jedoch schwingungstechnisch zu entkoppein, sind beide Seitenflügel durch schwingungsdämmendes -Material zu trennen. Aufgrund dieser Ausführung i3t eine ^leßbereichsspreizung möglich und die sich gegeneinander ausschließenden Bedingungen nach hoher Eigenfrequenz (f ) durch entsprechende Wahl der Masse (m) und der Federkonstanten (c) nach der mathematischen BeziehungThe same can be achieved if the axial recess is made off-center, so that the oscillatory Seitanflächen have a different natural frequency. However, in order to decouple the system in terms of vibration, both side wings must be separated by vibration-damping material. By virtue of this embodiment, a spread range is possible and the mutually exclusive high eigenfrequency (f) conditions by appropriate choice of mass (m) and spring constant (c) according to the mathematical relationship
fo - TlF-V^ f o - TlF-V ^
können besser erfüllt werden. Für diese Ausführung empfiehlt sich eine jeweils separate MeßwandleranOrdnung mit anschließender elektronischer Signalzusaamenführung.can be better fulfilled. For this version, a separate transducer arrangement with subsequent electronic signal pickup is recommended.
Sollten dagegen durch Meßmedien hoher Dichte zu hohe Kraftwirkungen und infolge dessen die Seitenflächen mit zu großer Amplitude ausgelenkt werden, kann eine Heßwandleranordnung dahingehend erfolgen, daß der rückwärtig im Strömungswiderstandskörper eingebrachte Schlitz in axialer Sichtung nichtOn the other hand, if too high force effects are to be deflected by measuring media of high density and consequently the side surfaces are deflected too large an amplitude, a Hess converter arrangement can take place to the effect that the slot introduced rearwardly in the flow resistance body does not act in the axial direction
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durchgehend ausgeführt, mit elastischem Material ausgefüllt, nicht bis zur axialen Ausnehmung eingearbeitet ist oder diese in 3trom.ungsrich.tung weiter zurückgesetzt wird. Pur den Fall, daß der Meßwandler in den Schlitz oder in der zum Ließmedium hin- offenen Ausnehmung eingesetzt werden sollte, ist dieser gekapselt, günstig in ein dünnwandiges Rohr eingebettet, schwingungsfähig einzufügen.executed continuously, filled with elastic material, is not incorporated to the axial recess or this is further reset in 3trom.ungsrich.tung. Pur in the event that the transducer should be inserted into the slot or in the recess towards the Lich medium open, this is encapsulated, low embedded in a thin-walled tube, insert vibratory.
Die Erfindung soll nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispieles mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert werden. In den Figuren zeigen;The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment with the aid of the drawings. In the figures show;
Pig. 1: Meßeinrichtung schematisch im Längsschnitt dargestelltPig. 1: measuring device shown schematically in longitudinal section
Pig. 2: Meßeinrichtung nach Pig. 1 im Schnitt sehematізcn dargestellt. Pig. 2: measuring device according to Pig. 1 shown on average sehematізcn.
Pig. 3: Varianten möglicher Strömungswiderstandskörper im Schnitt schematisch aufgezeigt.Pig. 3: Variants of possible flow resistance bodies shown schematically in section.
Geaäß Pig. 1 ist in einer Rohrleitung 1 senkrecht zur Strömungsrichtung ein Strömungswiderstandskörper 2 angeordnet, der über eine druckdicht verschließbare Öffnung 3 zugänglich und mittels Plansch 4 über eine Abdichtanordnung 5 und eine zentrale Yerdrehsicherung 11 verspannt ist. In der 3trömungsabgewandten Seite des Strömungsv/iderstandskörpers 2 ist in axialer Richtung eine Hut; 6 mit einer Breite a = (0,08 ... 0,5) · b bis zur axialen Ausnehmung 7 eingearbeitet. Die axiale Ausnehmung 7, günstig аіз 3ohrung ausgeführt, ist in ihren Abmessungen зо zu wählen, daß die, mit der Wirbelfrequenz ausgelenkten, Seitenflügel 8 eine Eigenfrequenz f = 1,5 mal der Meßfrequenz f^ besitzen und mit einer Amplitude = 0,05 mm ausschwingen.Like Pig. 1, a flow resistance body 2 is arranged in a pipe 1 perpendicular to the flow direction, which is accessible via a pressure-tight closable opening 3 and clamped by means of paddle 4 via a sealing arrangement 5 and a central Yerdrehsicherung 11. In the non-flow side of the flow resistance body 2, a hat is in the axial direction; 6 with a width a = (0.08 ... 0.5) · b incorporated to the axial recess 7. The axial recess 7, carried out expediently in the bore, is to be selected in terms of its dimensions that the side wings 8 deflected with the vortex frequency have a natural frequency f = 1.5 times the measuring frequency f 1 and with an amplitude = 0.05 mm swing out.
Wie aus Pig. 2 ersichtlich, ist in der axialen Ausnehmung in eineii dünnwandigen Rohr 9 ein piezoelektrische!' ileßwandler 10 eingebettet.Like from Pig. 2, in the axial recess in a thin-walled tube 9 is a piezoelectric! ileßwandler 10 embedded.
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Das Rohr 9 ist mit dem Strömungswiderstandskörpe? 2 innig verbunden. Die Trennung vom Meßmedium kann auch über einen Steg 13 zwischen Nut б und Bohrung 7 erfolgen. Die Seitenflächen des Strömungswiderstandskörpers können dabei an ihren Enden starr mit der Rohrleitung 1 oder der Abdichtanordnung 5 verbunden oder durch einen Spalt 12 bzw. Schalldämmeinlage 15 getrennt ausgeführt sein,The pipe 9 is with the flow resistance body? 2 intimately connected. The separation of the measuring medium can also be done via a web 13 between groove б and bore 7. The side surfaces of the flow resistance body can be rigidly connected at their ends to the pipeline 1 or the sealing arrangement 5 or can be made separated by a gap 12 or sound insulation insert 15.
Fig. 3 zeigt mögliche Ausführungsarten von Strömungswiderstandskörpern schematised im Querschnitt. Die Ausführungen a bis d zeigen geschlitzte Variationsmöglichkeiten mit oder ohne trennenden Steg 13 und geschlitzten Rückenteil 14. Die Ausführungen e bis h sind mit einer relativ großen Ausnehmung 7 versehen, so daß die me&branartigen Seitenflächen mit der Viirbelfrequenz ausgelenkt werden können. Die Ausführungen i bis m zeigen weitere QuerSchnittsformen mit anderen trennenden Nutausführungen β und gleichzeitig eine Mehrfachanordnung von Ausnehmungen 7 mit Meßwandlern ' Fig. 3 shows possible embodiments of flow resistance bodies schematically in cross section. The embodiments a to d show slotted variation possibilities with or without separating web 13 and slotted back 14. The embodiments e to h are provided with a relatively large recess 7, so that the me & branartigen side surfaces can be deflected with the vibra-frequency. The embodiments i to m show further cross-sectional shapes with other separating groove designs β and at the same time a multiple arrangement of recesses 7 with transducers '
Claims (13)
mehr als einer !Tut (6) und/oder Ausnehmungen (7)
versehen ist.3. βе β / transmitter according to items 1 to 6, characterized in that the Strö'mungswidersTandskörper (2) with
more than one! Tut (6) and / or recesses (7)
is provided.
daß die 2iut (6) entfällt und die Ausnehmung (7) mit innenliegenden Meβwandler (10) so ausgeführt ist, daß die Seitenflächen (8) membranartiges Verhalten aufweisen. 10. Transducer according to item 1, characterized by
that the groove (6) is omitted and the recess (7) with internal measuring transducer (10) is designed so that the side surfaces (8) have a membrane-like behavior.
oder teilweise aus einem temperatur- und korrosionsbeständigen Material mit quasi federelastiechen Eigenschaften und schlechter Körperschall^!tung besteht. 13. Transmitter according to item 1 to 12, characterized in that the flow resistance body (2) completely
or partially made of a temperature and corrosion resistant material with quasi feather-elastic properties and poor structure-borne sound.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD23784582A DD203968A1 (en) | 1982-03-03 | 1982-03-03 | TRANSDUCER OF A SWIVEL FLOW METER |
Applications Claiming Priority (1)
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DD23784582A DD203968A1 (en) | 1982-03-03 | 1982-03-03 | TRANSDUCER OF A SWIVEL FLOW METER |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DD203968A1 true DD203968A1 (en) | 1983-11-09 |
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ID=5537029
Family Applications (1)
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DD23784582A DD203968A1 (en) | 1982-03-03 | 1982-03-03 | TRANSDUCER OF A SWIVEL FLOW METER |
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DD (1) | DD203968A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19620655A1 (en) * | 1996-05-22 | 1997-11-27 | Kem Kueppers Elektromech Gmbh | Transducer for vortex flow meters |
-
1982
- 1982-03-03 DD DD23784582A patent/DD203968A1/en unknown
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19620655A1 (en) * | 1996-05-22 | 1997-11-27 | Kem Kueppers Elektromech Gmbh | Transducer for vortex flow meters |
DE19620655C2 (en) * | 1996-05-22 | 1998-07-23 | Kem Kueppers Elektromech Gmbh | Transducer for a vortex flow meter |
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