DD213049A1 - TRANSDUCER OF A SWIVEL FLOW METER FOR HIGHER TEMPERATURES - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Messwertgeber eines Wirbeldurchflussmessers fuer den Einsatz in fluessige und gasfoermige Messstoffe. Der Erfindung liegen Ziel und Aufgabe zugrunde, einen kompakt ausgefuehrten Messwertgeber zu schaffen, der gegenueber hoeheren Messstofftemperaturen und Verschmutzung des Messstoffes weitgehendst unempfindlich ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass im wirbelerzeugenden Staubkoerper eine Ausnehmung eingebracht und dessen Rueckseite biegeelastisch gestaltet ist. Eine hieraus starr angeordnete Wirbelabtastplatte bewirkt eine frequenzproportionale Auslenkung, die innerhalb der Ausnehmung mittels eines beidseitig starr befestigten Uebertragungshebels mechanisch spielfrei und weitgehend erschuetterungsunempfindlich aus der max. Temperaturzone heraus nach ausserhalb der Rohrleitung uebertragen und hier von einem Messwandler in elektrische Signale umgesetzt wird. Anwendung: Prozessueberwachung in der chemischen Industrie, Wasserwirtschaft und Energieversorgung.The invention relates to a transducer of a vortex flow meter for use in liquid and gaseous media. The invention has the object and object to provide a compact designed transducer that is largely insensitive to higher media temperatures and contamination of the medium. According to the invention, the object is achieved by introducing a recess in the vortex-generating dust body and by designing its rear side in a flexurally elastic manner. A rigidly arranged Wirbelabtastplatte causes a frequency-proportional deflection within the recess by means of a rigidly mounted on both sides Uebertragungshebels free of play and largely insensitive to shock from the max. Temperature zone out to outside the pipeline and transferred here is converted by a transducer into electrical signals. Application: Process monitoring in the chemical industry, water management and energy supply.

Description

Meßwertgeber eines Wirbeldurchflußmessers für höhere T em ο er at ure xi . . Transducer of a vortex flowmeter for higher tem perature xi. ,

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen relativ temperaturbeständigen Meßwertgeber in einem Wirbeldurchflußmesser zum Einsatz in flüssigen und gasförmigen Meßmedien. Das Hauptanwendungsgebiet solcher Geräte liegt in der Durchflußmessung in' Rohrleitungen industrieller Anlagen,The invention relates to a relatively temperature-resistant transmitter in a vortex flow meter for use in liquid and gaseous measuring media. The main field of application of such devices is in the flow measurement in 'pipelines of industrial plants,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Characteristic of the known technical solutions

Aus der DD - PS 127531 ist ein Wirbeldurchflußmesser bekannt, der eine in Strömungsrichtung hinter einem Staukörper einseitig ah diesem starr befestigte Wirbelabtastplatte· aufweist, in der ein Meßwandler angeordnet ist. Der Einsatzbereich dieser Ausführung wird von der Temperaturbeständigkeit des Wandlers und des zur Einbettung verwendeten Klebstoffes bestimmt. Die einzusetzende Klebemasse ist dabei in der möglichen Zusammensetzung und Verarbeitung technologisch an die konstruktiven Verhältnisse gebunden»From the DD - PS 127531 a vortex flow meter is known, which has a vorseitig in the flow direction behind a bluff body on one side rigidly attached thereto Wirbelabtastplatte ·, in which a transducer is arranged. The field of application of this embodiment is determined by the temperature resistance of the transducer and the adhesive used for embedding. The adhesive to be used is technologically bound to the constructive conditions in the possible composition and processing »

ii -in O "3 * fW< -1 ~« Q "'ii -in O "3 * fW <-1 ~" Q "'

Die in DE - OS 2842559 beschriebene Meßeinrichtung besitzt einen einseitig starr befestigten Staukörper, der mit der Wirbe!frequenz schwingt. Diese Schwingungen werden über eine im inneren befindliche, verschiebbare Stange, die am äußeren Ende gelenkig gelagert ist, nach außerhalb der Rohrleitung übertragen. Diese Signalübertragung wird jedoch durch leichtes Spiel infolge Wärmeausdehnung oder Fertigungstoleranzen der Übertragungsstange sowie zusätzlich durch mögliche Dreh-Pendelschwingungen des Staukörpers mit erheblichen mechanischen Störschwingungen belastet, was sich wegen des unkontrollierbaren Auftretens meßwertverfälschend auswirkt.The measuring device described in DE - OS 2842559 has a bluff body rigidly fixed on one side, which oscillates with the swirl frequency. These vibrations are transmitted to the outside of the pipeline via an internally located, displaceable rod, which is articulated at the outer end. However, this signal transmission is burdened by slight play as a result of thermal expansion or manufacturing tolerances of the transmission rod and in addition by possible rotary pendulum oscillations of the bluff body with considerable mechanical disturbing vibrations, which affects because of the uncontrollable occurrence of measuring distortion.

In der DS - OS 2842557 wird die· Signalgewinnung in der Art erzielt, daß im Staukörper je eine Längs- und Querbohrung eingearbeitet ist, in denen die Druckschwankungen im Bhythmus der Wirbelfrequenz über einen verschiebbaren Zwischenkörper mit nachfolgender gelenkig gelagerter Stange nach außerhalb der Rohrleitung geleitet und 'hier mit einer schwingungserfassenden Einheit verbunden wird, Nachteilig an dieser Ausführung ist, wie bereits bei der DE - OS 2842559 angedeutet, das zur Übertragung notwendige Gleitspiel, Weiterhin sind solche Über tr a-, gungselemente sehr erschütterungs empfindlich.In the DS - OS 2842557 the signal extraction is achieved in such a way that each longitudinal and transverse bore is incorporated in the bluff body in which the pressure fluctuations in the rhythm of the vortex frequency via a displaceable intermediate body with subsequent articulated rod passed outside the pipeline and Is connected to a vibration detecting unit, is a disadvantage of this design, as already indicated in DE - OS 2842559, the sliding clearance necessary for the transfer, Furthermore, such over tr a, supply elements are very vibration sensitive.

Ziel der Erfindung;Aim of the invention;

Ziel der Erfindung ist es, den Meßwertgeber und dessen funktionsbestimmende Elemente so zu gestalten, daß ein wartungsarmer und mit hoher Zuverlässigkeit arbeitender Einsatz in höheren Meßstofftemperaturen möglich ist, verbunden mit,guten meßtechnischen Eigenschaften.The aim of the invention is to make the transmitter and its function-determining elements so that a low-maintenance and high-reliability use in higher Meßstofftemperaturen is possible, coupled with good metrological properties.

Darlegung: des Wesens der ErfindungExplanation: the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kompakt ausgeführten Meßwertgeber eines Wirbeldurcjofluß- . messers für den Einsatz in flüssige und gasförmige Meßmedien zu schaffen, der sich dadurch auszeichnet, daß er für niedrige bis hohe Medientemperaturen einsetzbar ist und gleichzeitig über einen großen Geschwindigkeitsbereich ein stabiles Meßsignal guter Qualität, Linearität und Intensität liefert.The invention has for its object to provide a compact transmitter of a Wirbeldurcjofluß-. Messers for use in liquid and gaseous media to measure, which is characterized in that it can be used for low to high media temperatures and at the same time over a wide speed range provides a stable measurement signal good quality, linearity and intensity.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im. zur Wirbelerzeugung senkrecht zur Strömung angeordneten Staukörper eine innere Ausnehmung in der Form eingebracht ist, daß dessen strömungsabgewandte Rückseite ähnlich einer Biegeplatte in der Wirbelfrequenz ausgelenkt wird. Der Signalabgriff erfolgt im inneren der Ausnehmung mittels eines an der Rückseite des Staukörpers starr angebrachten Übertragungshebels. Dieser Übertragungshebel kann dabei frei in das innere der Ausnehmung ragen, anströmseitig befestigt oder rechtwinklig abgebogen axial mit der Ausnehmung bis zum Staukörperende bzw. nach außerhalb der Rohrleitung geführt und hier starr mit einem Halter befestigt sein. Der Halter selbst kann fest oder lösbar direkt oder indirekt mit der Rohrleitung verbunden sein. Aufgrund dieser Variationsmöglichkeit kann, je nach Temperatur des Meßstoffes der Meßwandler an geeigneter Stelle innerhalb der Ausnehmung im Staukörper oder außerhalb der Rohrleitung gekühlt oder ungekühlt angeordnet und frequenzproportional erregt werden. Der Übertragungshebel kann dabei als elastisches Trägermaterial für den Meßwandler dienen oder nur einseitig starr an der Rückwand des Staukörpers befestigt sein» Sein anderes freibewegliches Ende ist dann in diesem Pail indirekt über den Meßwandler mit dem Halter verbunden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, wie bereits in PS ,,. WP - G 01 P/231511/6 beschrieben, den Übertragungshebel innerhalb einer Ausnehmung der Wirbelabtastplatte beruh-The object is achieved in that in. for generating turbulence perpendicular to the flow arranged baffle an inner recess is placed in the mold, that its back facing away from the flow side is deflected similar to a bending plate in the vortex frequency. The signal pickup is carried out in the interior of the recess by means of a rigidly mounted on the back of the bluff body transmission lever. This transmission lever can protrude freely into the interior of the recess, attached on the inflow side or bent at right angles axially guided with the recess to the bluff body end or to the outside of the pipeline and fixed here rigidly with a holder. The holder itself may be fixed or detachably connected directly or indirectly to the pipeline. Due to this possibility of variation, depending on the temperature of the medium to be measured, the transducer can be cooled or uncooled at a suitable location within the recess in the bluff body or outside the pipe and can be excited in a frequency-proportional manner. The transmission lever can serve as an elastic support material for the transducer or be rigidly attached only on one side to the rear wall of the bluff body "His other freely movable end is then connected indirectly in this Pail on the transducer with the holder. Furthermore, there is the possibility, as already in PS ,,. WP - G 01 P / 231511/6 described, the transmission lever within a recess of the Wirbelabtastplatte so-

"rungsfrei weiterzuführen und an dessen freischwingendem Ende starr zu befestigen. Die äußere Kontur des Meßwertgebers ist günstig nach PS ... WP - G 01 F-/ 243651/8 als strömungstechnisch einheitlicher Formkörper auszuführen.The outer contour of the transmitter is to be designed according to PS ... WP - G 01 F- / 243651/8 as a fluidically uniform molded body.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert. 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:

Fig. 1 : Meßeinrichtung mit herausgeführtem. Meßwandler im Längsschnitt dargestellt.Fig. 1: measuring device with led out. Transducer shown in longitudinal section.

Fig. 2: Meßeinrichtung mit versetzt angeordnetem Meßwandler-Halter im Schnitt gezeigt.Fig. 2: measuring device with staggered transducer holder shown in section.

Fig. 3: Meßeinrichtung mit gegenüberliegendem Meßwandler-Halter im Schnitt sichtbar.Fig. 3: measuring device with opposite transducer holder visible in section.

Fig. 4i Mögliche Varianten der MeßwandleranOrdnung und Ausbildung der Ausnehmung im Schnitt dargestellt.Fig. 4i Possible variants of the MeßwandleranOrddnung and training of the recess shown in section.

Gemäß Fig. 1 ist in einer Rohrleitung 1 hinter einem Staukörper 2 in dessen strömungsabgewandterRückseite 3 eine Wirbelabtastplatte 4 befestigt, die mit der Wirbelfrequenz schwingt und diese auf die membranartig ausgebildete Rückseite 3 überträgt* An der Innenseite der Rückseite 3, in einer axialen Ausnehmung. 5 des Staukörpers 2, ist ein Übertragungshebel β starr mit dieser verbunden. Der Übertragungshebel 6 ist innerhalb der Ausnehmung 5 rechtwinklig abgebogen und axial nach außerhalb der Rohrleitung 1 geführt, wo er an einem Halter 7_S der über einen Verschlußdeckel 8 fest oder lösbar mit der· Rohrleitung 1 und/oder dem Staukörper 2 in Verbindung steht»1, a Wirbelabtastplatte 4 is mounted in a pipe 1 behind a bluff body 2 in the back facing away from the flow 3, which vibrates at the vortex frequency and this transmits to the membrane-like back 3 * on the inside of the back 3, in an axial recess. 5 of the bluff body 2, a transmission lever β is rigidly connected thereto. The transmission lever 6 is bent at right angles within the recess 5 and axially out to the outside of the pipe 1, where it is connected to a holder 7 _S fixed or detachably connected via a cap 8 with the • pipe 1 and / or the baffle body 2

_ C_ C

Durch diese beidseltige Befestigung .verhält sich der Übertragungshebel β relativ erschütterungsunempfindlich. Der Meßwandler 9 ist, als piezoelektrischer Biegeschwinger aasgeführt, an der Einspannstelle 10 starr mit dem Übertragungshebel β verbunden. Der Halter 7 selbst und/oder die naheliegenden Funktions- 3 0wie Befestigungselemente sollten vorteilhaft wärmeabführend gestaltet sein.Through this attachment, the transmission lever β behaves relatively insensitive to vibrations. The transducer 9 is aasgeführt as a piezoelectric bending vibrator, at the clamping point 10 rigidly connected to the transmission lever β. The holder 7 itself and / or the obvious functional 3 0wie fasteners should be designed advantageously heat dissipating.

Die Fig. 2 zeigt eine modifizierte Ausführung der Fig.1 zur Anordnung des Meßwandlers 9 innerhalb der Ausnehmung 5 des Staukörpers 2. Der Übertragungshebel β sollte, als Trägerunterlage 17 dienend, starr an einein Stutzen 11 und dieser fest oder lösbar mit einer Verschlußscheibe 12 befestigt sein. Der Meßwandler 9 kann mit oder ohne Trägerunterlage 17 zwischen dem Stutzen und dem Übertragungshebel 6 angeordnet sein.Fig. 2 shows a modified embodiment of Figure 1 for the arrangement of the transducer 9 within the recess 5 of the bluff body 2. The transmission lever β, serving as a support pad 17, rigidly attached to a nozzle 11 and this fixed or releasably secured with a closure disc 12 his. The transducer 9 may be arranged with or without support pad 17 between the nozzle and the transmission lever 6.

In Fig. 3 ist- der Meßwandler 9 senkrecht zur Staukörperachse zwischen dem gekürzten Übertragungshebel 6 und dem, axial fluchtend mit diesem gegenüberliegenden, Stutzen 11 oder mit der Verschlußscheibe 12 fest oder lose verbunden,- angeordnet. Die Verschlußscheibe 12 ist selbst fest oder lösbar mit dem Staukörper 2 verbunden.In Fig. 3 is the transducer 9 perpendicular to the bluff axis between the shortened transmission lever 6 and, axially aligned with this opposite, nozzle 11 or with the shutter disc 12 fixed or loosely connected - arranged. The closure disk 12 is itself firmly or detachably connected to the bluff body 2.

Mit den in Figo 1 bis Fig. 3 dargestellten Ausführungen wird erreicht, daß der Meßwandler 9 durch seine Anordnung einmal nicht zu hohen Temperaturen ausgesetzt ist und, wenn dieser selbst temperaturbeständig ist, mehrere technologisch günstigere Verfahren zur Einbettung oder Klebung zum Einsatz gelangen können*With the embodiments shown in Fig. 1 to Fig. 3 it is achieved that the transducer 9 is not exposed by its arrangement once too high temperatures and, if this is itself temperature resistant, several technologically more favorable method for embedding or gluing can be used *

-S--S

In Fig. 4 sind mehrere Varianten zur Ausbildung der Ausnehmung 5, der Anordnung des Meßwandlers 9 und Ausführung der elastischen Staukörperrückaeite 3 bzw. dessen Übergang zur Wirbelabt astplatte 4 im Durchbiegebereich 14 aufgezeigt. Die Rückseite 3 kann ganz oder nur teilweise über die Staukörperlänge ausgebildet sein; .In Fig. 4 are several variants for the formation of the recess 5, the arrangement of the transducer 9 and execution of the elastic Staukörperrückaeite 3 and its transition to the Wirbelabt astplatte 4 shown in the bending region 14. The back 3 may be wholly or partially formed over the bluff body length; ,

Durch eine Spaltung der Y/irbelabtastplatte 4 und symmetrisches Ausbiegen im Y/inkel cL nach außen kann der Durchbiegebereich 14 elastischer gestaltet werden, Infolge günstiger Dimensionierung der Ausnehmung 5 kann sich der Durchbiegebereich 14 auch teilweise auf die Seitenflächen 15 erstrecken. Der zur Schwingungsübertragung notwendige Hebel β und Stutzen 11 können miteinander oder über den Meßwandler 9 kraft- oder formschlüssig verbunden sein.By splitting the Y / irbelabtastplatte 4 and symmetrical bending in Y / inkel cL to the outside of the deflection region 14 can be made more elastic, Due to favorable dimensioning of the recess 5, the deflection region 14 may also partially extend to the side surfaces 15. The need for vibration transmission lever β and nozzle 11 may be positively or positively connected with each other or via the transducer 9.

Claims (8)

-T--T- Erf indungsanspruchClaim for invention 1, Meßwertgeber eines Wirbeldurohflußmessers für höhere Temperaturen, bestehend aus einem senkrecht zur Strömung angeordneten Staukörper zur Wirbelerzeugung und einer einseitig starr an diesem befestigten Wirbelabtastplatte, gekennzeichnet dadurch, daß die strömungsabgewandte Rückseite (3) des Staukörpers (2) durch eine eingebrachte Ausnehmung (5) membranartig, dünnwandig ausgebildet ist und die Wirbelabtastplatte (4) trägt, wobei innerhalb der Ausnehmung (5) und diese nicht berührend, an der Rückseite (3) ein Übertragungshebel (6) befestigt ist und vorzugsweise rechtwinklig in axialer Richtung zur Ausnehmung (5) geführt und über einen Halter (7) mit der Rohrleitung (1) oder dem Staukörper (2) fest oder lösbar verbunden und an der Einspannstelle (10) ein Meßwandler (9) angeordnet ist.1, Transducer of a vortex turbo flow meter for higher temperatures, consisting of a perpendicular to the flow arranged bluff body for vortex generation and one side rigidly attached to this Wirbelabtastplatte, characterized in that the outflow rear side (3) of the bluff body (2) by an introduced recess (5) membrane-like, thin-walled and carries the Wirbelabtastplatte (4), wherein within the recess (5) and this not touching, on the back (3) a transmission lever (6) is fixed and preferably at right angles in the axial direction to the recess (5) and via a holder (7) with the pipe (1) or the bluff body (2) fixedly or detachably connected and at the clamping point (10) a transducer (9) is arranged. Meßwertgeber nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der tibertragungshebel (6) indirekt über den Meßwandler (9) mit dem Halter (7) verbunden is teTransducer according to item 1, characterized in that the transmission lever (6) is connected indirectly via the transducer (9) to the holder (7) 3. Meßwertgeber nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch,daß der Übertragungshebel (6) senkrecht in die Ausnehmung (5) hineinragt, in der parallel versetzt und vorteilhaft gegenüberstehend ebenfalls ein Stutzen (11) angeordnet und dazwischen mit oder ohne elastische Trägerunterlage (17) der Meßwandler (9) fest oder lösbar angekoppelt ist»3. Transmitter according to item 1, characterized in that the transmission lever (6) projects perpendicularly into the recess (5), in the offset parallel and advantageously opposite also a nozzle (11) and arranged therebetween with or without elastic support pad (17) Measuring transducer (9) fixed or releasably coupled » 4. Meßwertgeber nach Punkt 1 bis 3j gekennzeichnet dadurch, daß der Stutzen (11) dem Übertragungshebel (6) axial und vorteilhaft der Wirbelabtastplatte (4) fluchtend gegenübersteht.4. Transducer according to item 1 to 3j characterized as by that the nozzle (11) the transmission lever (6) axially and advantageously the Wirbelabtastplatte (4) facing in alignment. 5. Meßwertgeber nach. Punkt 3 und 4, gekennzeichnet dadurcia, daß der Stutzen (11) starr, fest oder lösbar, mit einer Verschlußscheibe (12) und diese ebenfalls starr, fest oder lösbar, mit dem Staukörper5. Transmitter after. Points 3 and 4, dadurcia characterized in that the nozzle (11) rigid, fixed or detachable, with a closure disc (12) and this also rigid, fixed or detachable, with the bluff body (2) verbunden ist.(2) is connected. Meßwertgeber nach Punkt 1 bis 5₅ gekennzeichnet da-' durch, daß der Übertragungshebel (6) gabelartig in zwei Hebel (13) aufgespreizt und dazwischen der Meßwandler (9) angeordnet ist»Transducer according to item 1 to 5 ₅ characterized da- ' by that the transmission lever (6) like a fork in two levers (13) spread and between the transducer (9) is arranged » 7« Meßwertgeber nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Ausnehmung (5) eine Bohrung günstiger Dimensionierung sein kann, .7 «transmitter according to item 1, characterized in that the recess (5) may be a hole of favorable dimensions,. 8. Meßv/ertgeber nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch,, daß die Ausnehmung (5) eine rückwärtig eingebrachte Hut sein kann, die mittels membranartiger Rückseite8. Meßv / ertgeber according to item 1, characterized in that the recess (5) may be a rear hat introduced, the means of membrane-like back (3) starr verschlossen ist«(3) is rigidly closed « 9. Meßv/ertgeber nach Punkt 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Wirbelabtastplatte (4) ebenfalls eine innere Ausnehmung aufweist und der Übertragungshebel (6) am freibeweglichen Ende der Wirbelabtastplatte (4) starr verbunden und diese körperlich nicht berührend angeordnet ist,9. Meßv / ertgeber according to item 1 to 8, characterized in that the Wirbelabtastplatte (4) also has an inner recess and the transmission lever (6) at the freely movable end of the Wirbelabtastplatte (4) rigidly connected and this is not physically touching, 10. Meßwertgeber nach Punkt 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß die Wirbelabtastplatte (4) im Durchbiegebereich (14) mittig aufgespalten und symmetrisch unter einem Winkel ( oC ) nach außen gespreizt an die auslaufenden Seitenflächen (15) des Staukörpers (2) starr befestigt ist*10. Transmitter according to item 1 to 9, characterized as by that the Wirbelabtastplatte (4) in the bending region (14) split centrally and symmetrically at an angle ( oC ) outwardly spread to the outgoing side surfaces (15) of the bluff body (2) rigid attached is * » Meßwertgeber nach Punkt 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß zur Sign a Ige v/innung neben piezokeramischen Biegeschwingern auch ein oder mehrere piezokeramische Dicken-, Radial- oder Scherschwinger einsetzbar sind.»Transducers according to items 1 to 10, characterized in that in addition to piezoceramic bending vibrators, one or more piezoceramic thickness, radial or shear oscillators can be used for signal excitation. 12. Meßwertgeber nach Punkt 1 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß der Meßwandler (9) mittels temperaturbeständiger und vorteilhaft auch körperschalldämnaender Klebemasse schwingungsaufnehmend befestigt ist»12. Transmitter according to item 1 to 11, characterized as by that the transducer (9) by means of temperature-resistant and advantageously also Körperschalldämnaender adhesive is attached vibration absorbing » 13. Meßwertgeber nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet aadurch, daß der Halter (7) vorteilhaft direkt oder indirekt wärmeableitend ausgeführt ist.13. The transmitter of point 1 and 2, n gekennzeich et aa by that the holder (7) is advantageously carried out directly or indirectly dissipate heat. Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this 2 sheets of drawings