DE1262625B - Flow meter - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

GOIfGOIf

Deutsche KL: 42 e-23/10 German KL: 42 e- 23/10

Nummer: 1262 625Number: 1262 625

Aktenzeichen: S 82839IX b/42 eFile number: S 82839IX b / 42 e

Anmeldetag: 12. Dezember 1962Filing date: December 12, 1962

Auslegetag: 7. März 1968Opening day: March 7, 1968

Die Erfindung bezieht sich auf einen Durchflußmesser mit mindestens einem von der Meßflüssigkeit durchströmten dünnwandigen metallischen Meßrohr, das von außerhalb der Meßeinrichtung in eine Wheatstonesche Brückenschaltung eingeschalteten Wicklungen, deren Widerstandsänderung als Maß für die Durchflußmenge dient, umgeben und in einer isothermen Umhüllung untergebracht ist.The invention relates to a flow meter having at least one of the measuring fluid flow through thin-walled metallic measuring tube, which from outside the measuring device into a Wheatstone ash Bridge circuit switched on windings, the change in resistance as a measure of the Flow rate is used, surrounded and housed in an isothermal envelope.

Durchflußmesser dieser Art sind in den deutschen Auslegeschriften 1 065 627, 1 097 154 beschrieben. Bei diesen bekannten Durchflußmessern ist jeweils in der Mitte auf dem bzw. den metallischen Meßrohren eine Heizspirale vorgesehen, zu deren beiden Seiten die Meßwicklungen angeordnet sind. Die durch die Meßrohre strömende Meßflüssigkeit wird durch die von der Heizspirale abgegebene Wärmemenge erwärmt. Je nach der durchströmenden Flüssigkeitsmenge nehmen daher auch die beiden Meßwicklungen, von denen die eine auf der Zuströmseite und die andere auf der Abströmseite der Heizspirale liegt, unterschiedliche Temperaturen an. Der dadurch entstehende Unterschied im Widerstand beider Meßwicklungen liefert dann ein Maß für den Durchfluß. Flow meters of this type are described in German Auslegeschriften 1,065,627, 1,097,154. In these known flow meters, there is in each case in the middle on the metallic measuring tube or tubes a heating coil is provided, on both sides of which the measuring windings are arranged. The through the Measuring liquid flowing through the measuring tubes is heated by the amount of heat given off by the heating coil. Depending on the amount of liquid flowing through, the two measuring windings, one of which is on the inflow side and the other on the outflow side of the heating coil, different temperatures. The resulting difference in the resistance of the two measuring windings then provides a measure of the flow.

Ein derartiger Durchflußmesser ist jedoch mit einer Reihe von Nachteilen behaftet. Die Verwendung einer Heizspule bedeutet nicht nur einen erheblichen technischen Aufwand, sondern führt vor allem zu einer häufig unerwünschten und erheblichen thermischen Belastung des Meßrohres und der Meßflüssigkeit, in der gegebenenfalls sogar Gasentwicklung auftreten kann. Ungünstig wirkt sich schließlich auch die erhebliche Wärmeträgheit des bekannten Durchflußmessers aus.However, such a flow meter has a number of disadvantages. The usage a heating coil not only means a considerable technical effort, but above all it leads to an often undesirable and considerable thermal load on the measuring tube and the measuring liquid, in which gas evolution can possibly even occur. Ultimately, it has an unfavorable effect also the considerable thermal inertia of the known flow meter.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser Mängel einen Durchflußmesser der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er sich durch einen besonders einfachen Aufbau, eine geringe thermische Belastung von Meßrohr und Meßflüssigkeit sowie durch eine hohe Ansprechgeschwindigkeit auszeichnet.The invention is therefore based on the object of providing a flow meter while avoiding these deficiencies of the type mentioned at the outset in such a way that, through a particularly simple structure, a low thermal load on the measuring tube and measuring liquid as well as a high response speed excels.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wicklungen aus einer geraden Anzahl (2 n) von auf das bzw. auf die Meßrohre aufgewickelten Lagen aus elektrisch isoliertem Draht bestehen, die jeweils durch mittige Unterteilung in zwei auf dem bzw. auf den Meßrohren mit Abstand nebeneinanderliegende Halblagen gleichen Widerstandes unterteilt sind, und daß die insgesamt 4 η Halblagen die vier Zweige der Wheatstoneschen Brückenschaltung bilden, wobei jeweils zwei Zweige einander gleich sind und die eine Diagonale der Brückenschaltung an DurchflußmesserThis object is achieved according to the invention in that the windings consist of an even number (2 n) of layers of electrically insulated wire wound onto or onto the measuring tubes, each of which is spaced apart by central division into two on or on the measuring tubes adjacent half-layers of the same resistance are subdivided, and that the total of 4 η half-layers form the four branches of the Wheatstone bridge circuit, two branches being equal to each other and one diagonal of the bridge circuit on the flow meter

Anmelder:Applicant:

Societe d'Electro-Chimie, d'Electro-MetallurgieSociete d'Electro-Chimie, d'Electro-Metallurgie

et des Acieries Electriques d'Ugine, Pariset des Acieries Electriques d'Ugine, Paris

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. R. Beetz und Dipl.-Ing. K. Lamprecht,Dipl.-Ing. R. Beetz and Dipl.-Ing. K. Lamprecht,

Patentanwälte, 8000 München 22, Steinsdorfstr. 10Patent Attorneys, 8000 Munich 22, Steinsdorfstr. 10

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Jacques Mercier, Lyon, Rhone (Frankreich)Jacques Mercier, Lyon, Rhone (France)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Frankreich vom 13. Dezember 1961 (881 865) - -France of December 13, 1961 (881 865) - -

eine einen Heizstrom für die Wicklungen liefernde Gleichspannungsquelle angeschlossen ist.a DC voltage source supplying a heating current for the windings is connected.

Der erfindungsgemäße Durchflußmesser läßt sich auch in Differentialausführung bauen und ist dann dadurch gekennzeichnet, daß zwei dünnwandige Meßrohre vorgesehen sind, auf denen mindestens je zwei Wicklungshalblagen angeordnet sind.The flow meter according to the invention can also be built in a differential design and is then characterized in that two thin-walled measuring tubes are provided, on each of which at least two Winding half layers are arranged.

Bei dem erfindungsgemäßen Durchflußmesser werden die auf der Zuströmseite der Meßflüssigkeit angeordneten Wicklungshalblagen von der Flüssigkeit gekühlt, während die auf der Abströmseite angeordneten Halblagen durch die erwärmte Flüssigkeit Wärme zugeführt erhalten. Die dabei hervorgerufene Widerstandsänderung in den verschiedenen HaIblagen bringt die Wheatstonesche Brücke aus dem Gleichgewicht und liefert damit ein Maß für die Durchflußmenge.In the flow meter according to the invention, the on the inflow side of the measuring liquid arranged winding half-layers cooled by the liquid, while those arranged on the downstream side Half-layers received heat supplied by the heated liquid. The resulting Changes in resistance in the various halftone layers bring the Wheatstone Bridge out of the Equilibrium and thus provides a measure of the flow rate.

Dabei bietet die erfindungsgemäße Aufteilung der Meßwicklungen in einzelne Wicklungshalblagen die Möglichkeit, jeweils die gesamte Länge des Meßrohres für die Aufbringung einer Wicklung auszunutzen, und außerdem erhält man auf diese Weise auch bei Verwendung nur eines einzigen Meßrohres mindestens eine Vierzahl von einander unabhängigen Wicklungshalblagen, so daß jeder der vier Zweige der Wheatstoneschen Brückenschaltung aus aktiven Wicklungen aufgebaut werden kann, was im Vergleich zu den bekannten Durchflußmessern, auf deren Meßrohren jeweils höchstens zwei Wicklungen liegen, so daß bei einem Durchflußmesser mit nur einem einzigen Meßrohr nur zwei der vier Zweige der Wheatstoneschen Brückenschaltung aktive ZweigeThe inventive division of the measuring windings into individual winding half layers offers the Possibility of using the entire length of the measuring tube for applying a winding, and in addition one obtains in this way even when using only a single measuring tube at least four independent winding half-layers, so that each of the four branches of the Wheatstone bridge circuit can be constructed from active windings compared to what to the known flow meters, on the measuring tubes of which there are at most two windings, so that in a flow meter with only a single measuring tube only two of the four branches of the Wheatstone bridge circuit active branches

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3 4 3 4

sein können und die beiden anderen Zweige aus in- nächst die Halblage 1, dann in ihrer Verlängerung die aktiven Vergleichswiderständen aufgebaut werden Halblage 3, hierauf die Halblage 2 und schließlich in müssen, zu einer wesentlichen Steigerung der Meß- deren Verlängerung die Halblage 4 aufgespult wird, empfindlichkeit führt. Anschließend werden die aus den Halblagen 1 und 3 Weiterhin bietet die erfindungsgemäße Art der 5 bzw. 2 und 4 bestehenden Wicklungslagen jeweils in Aufbringung der einzelnen Wicklungen auf das bzw. ihrer geometrischen Mitte aufgeschnitten und die auf die Meßrohre in Verbindung mit dem Anschluß Drahtenden 5, 6, 7 und 8 derart abgewickelt, daß der einen Diagonale der Wheatstoneschen Brücken- zwischen den beiden Halblagengruppen eine Unterschaltung an eine einen Heizstrom für die verschie- brechung von 3 bis 4 mm Länge entsteht. Dann werdenen Wicklungslagen liefernde Gleichspannungs- io den auch die Drahtenden 19,11 und 12 abgewickelt quelle die Möglichkeit, auf eine gesonderte Heizspule und im Bedarfsfall so abgeschnitten, daß die Widerzu verzichten, wie sie bei den bekannten Durchfluß- stände der Halblagen 1 und 3 und 2 und 4 einander messern verwendet werden muß. Dadurch ergibt sich, gleich sind. Als letztes werden dann die Drahtenden 5 abgesehen von der Vereinfachung des Aufbaues, die und 7 an die Klemme A, die Enden 9 und 12 an die aus dem Wegfall der gesondert mit Strom zu ver- 15 Klemme B, die Enden 10 und 11 an die Klemme C sorgenden Heizspule resultiert, noch der weitere und die Enden 6 und 8 an die Klemme D anVorteil, daß die Wärmezufuhr bei dem erfindungs- geschlossen.and the other two branches are first the half-layer 1, then the active comparison resistances are built up in their extension , sensitivity leads. Subsequently, the winding layers consisting of the half-layers 1 and 3 are cut open by applying the individual windings to the geometric center and the wire ends 5, 6, 7 and 8 in such a way that one diagonal of the Wheatstone bridge between the two half-layer groups is connected to a heating current for the 3 to 4 mm length of the gap. Then the winding layers supplying DC voltage io the wire ends 19, 11 and 12 are unwound source the opportunity to use a separate heating coil and, if necessary, cut off so that the resistance can be dispensed with, as is the case with the known flow rates of the half-layers 1 and 3 and 2 and 4 knives must be used. This means that they are equal. Finally, apart from the simplification of the construction, the wire ends 5 are then connected to terminal A, ends 9 and 12 to terminal B, ends 10 and 11 to terminal B, ends 10 and 11 to the Terminal C providing heating coil results, still the other and the ends 6 and 8 to the terminal D an advantage that the heat supply is closed with the invention.

gemäßen Durchflußmesser über die gesamte Länge Die Wheatstonesche Brückenschaltung wird durchappropriate flow meter over the entire length The Wheatstone bridge circuit is through

des Meßrohres bzw. der Meßrohre verteilt erfolgt, so einen veränderlichen Widerstand 13, dessen Ohmdaß die Gefahr einer lokalen Überhitzung einzelner 20 scher Wert den der einzelnen Brückenzweige wesent-of the measuring tube or the measuring tubes takes place distributed, so a variable resistor 13, the Ohmdaß the risk of local overheating of individual 20 shear values that of the individual bridge branches

Teile des Meßrohres, die bei einer Heizung über eine lieh übersteigt, in der Weise vervollständigt, daß dieParts of the measuring tube, which exceeds a borrowed in a heater, completed in such a way that the

konzentrierte Heizspule stets gegeben ist, wegfällt, ein Enden des Widerstandes 13 an die Klemmen B und C concentrated heating coil is always given, one ends of the resistor 13 to the terminals B and C is omitted

Vorteil, der sich insbesondere dann günstig auswirkt, und sein Läufer 14 an die Klemme A angeschlossenAdvantage, which then has a particularly favorable effect, and its rotor 14 is connected to terminal A.

wenn Messungen an Strömungsmedien vorgenommen wird. Schließlich werden die Klemmen A, B, C und D werden sollen, die sich bei Temperaturerhöhung leicht 25 mit den vier Adern eines Anschlußkabels 15 verbun-when measurements are made on flow media. Finally, the terminals A, B, C and D should be, which are easily connected to the four wires of a connecting cable 15 when the temperature rises.

versetzen. Die gleichmäßige Beheizung des Meßrohres den, das durch die äußere Umhüllung 23 nach außenoffset. The uniform heating of the measuring tube that through the outer casing 23 to the outside

führt schließlich auch zu einer Verringerung des Ein- geführt wird.ultimately also leads to a reduction in the amount imported.

flusses von dessen Wärmeträgheit, so daß der erfin- In der Zeichnung sind zur Vereinfachung nicht alle dungsgemäße Durchflußmesser rascher auf Ände- Verbindungen ausgezogen dargestellt. Einige sind rungen in der Durchflußmenge anspricht. Schließlich ₃₀ vielmehr nur durch Pfeile veranschaulicht (beispielskommen auch die Justierarbeiten, wie sie bei den weise 10-10, 12-12), welche die einzelnen Verbinbekannten Durchflußmessern erforderlich sind, um düngen symbolisieren.flow of its thermal inertia, so that the invention- In the drawing, for the sake of simplicity, not all flow meters according to the invention are shown drawn out more quickly to change connections. Some are stinging in the flow rate responds. Finally, ₃₀ rather only illustrated by arrows (for example, there are also the adjustment work, as in the case of the way 10-10, 12-12), which symbolize the individual flowmeters known in the connection are required to fertilize.

die Heizspule gegenüber den Meßwicklungen zu zen- I_n der F i g. 2 ist das elektrische Schaltschema fürthe heating coil with respect to the measuring windings to cen- I _n the F i g. 2 is the electrical schematic for

trieren, bei dem erfindungsgemäßen Durchflußmesser die vier Wicklungshalblagen 1 bis 4, den Widerstandtrieren, in the flow meter according to the invention, the four winding half-layers 1 to 4, the resistance

in Wegfall. ₃₅ 13 mit seinem Läufer 14 und die Verbindungsklem-in omission. ₃₅ 13 with its runner 14 and the connecting clamp

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung, ihres Auf- men A, B, C und D dargestellt. Die Klemmen B To further explain the invention, its inclusions A, B, C and D are shown. The clamps B

baues und ihrer Vorteile werden im folgenden zwei in und C in der Brücke sind mit einer elektrischenbaues and their advantages are in the following two in and C in the bridge are with an electrical

der Zeichnung veranschaulichte Ausführungsbeispiele Speisespannungsquelle verbunden, während zwischenEmbodiments illustrated in the drawing supply voltage source connected while between

näher beschrieben. Dabei zeigt den Klemmen A und D ein Meßgerät liegt.described in more detail. A measuring device points to terminals A and D.

Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungs- 40 In der Zeichnung ist deutlich erkennbar, daß dasFig. 1 is a section through an invention 40 In the drawing it can be clearly seen that the

gemäßen Durchflußmesser in einfacher Bauart, Anschlußkabel 15 nicht in die Brücke eingeschaltetaccording to flow meter in a simple design, connecting cable 15 not switched into the bridge

F i g. 2 die elektrische Schaltung des Durchfluß- ist, dementsprechend auch nicht in das Brückenmessers nach Fig. 1, gleichgewicht eingeht und daher ohne Nachteil fürF i g. 2 the electrical circuit of the flow is, accordingly, not in the bridge meter according to Fig. 1, equilibrium and therefore without any disadvantage for

F i g. 3 einen Schnitt durch einen erfindungs- die Genauigkeit des Meßergebnisses eine beliebige gemäßen Durchflußmesser in Differentialausführung 45 Länge haben kann. Ohne Durchfluß eines Strömungsund mediums durch das Meßrohr 22 sind die WiderständeF i g. 3 shows a section through an according to the invention the accuracy of the measurement result any according to flow meter in differential design 45 length. Without a flow and mediums through the measuring tube 22 are the resistances

F i g. 4 die elektrische Schaltung des Durchfluß- der Wicklungshalblagen 1, 3 und 2, 4 mit RücksichtF i g. 4 the electrical circuit of the flow through the winding half layers 1, 3 and 2, 4 with consideration

messers nach Fig. 3. auf ihre Anordnung nahezu gleich. Die Brücke läßtknife according to Fig. 3. Almost the same in their arrangement. The bridge lets

In der Zeichnung sind lediglich die zum Verstand- sich daher durch Verschieben des Läufers 14 desIn the drawing, only those that can be understood by moving the rotor 14 of the

nis der Erfindung wesentlichen Bauelemente dar- 50 Widerstandes 13 ohne weiteres abgleichen und damitAccording to the invention essential components of the 50 resistor 13 easily adjust and thus

gestellt, wobei einander entsprechende Teile gleiche eine Signalspannung Null zwischen den Klemmendprovided, with corresponding parts equal to a signal voltage zero between the terminal ends

Bezugszeichen tragen. und D erzielen. Sobald das Meßrohr 22 von einemBear reference signs. and D achieve. As soon as the measuring tube 22 of a

Der in der F i g. 1 dargestellte Durchflußmesser Strömungsmedium durchflossen wird, gerät die besitzt ein einziges dünnwandiges metallisches Meß- Brücke durch den damit verbundenen Wärmetransrohr 22, das in gutem Wärmekontakt durch eine iso- 55 port und die daraus folgende Widerstandsänderung therme Umhüllung 21 hindurchgeführt ist. Außerdem aus dem Gleichgewicht, was einen Ausschlag des ist eine äußere Umhüllung 23 vorgesehen, die als Meßgerätes zur Folge hat, der proportional zur Wärmeisolation und zum mechanischen Schutz des Durchflußmenge ist.The one shown in FIG. 1 flow medium shown is flowing through, the device has a single thin-walled metallic measuring bridge through the heat transfer tube connected to it 22, which is in good thermal contact through an iso-55 port and the resulting change in resistance thermal sheath 21 is passed through. Also out of balance, causing a rash of the an outer casing 23 is provided, which as a measuring device has the consequence that is proportional to the Thermal insulation and mechanical protection of the flow rate is.

Durchflußmessers dient. In F i g. 3 ist ein erfindungsgemäßer Durchfluß-Auf das Meßrohr 22 sind die Meßwieklungen auf- 60 messer in Differentialausführung dargestellt, der zwei gebracht, die aus mehreren, in Halblagen 1 bis 4 Meßrohre 52 und 52', eine isotherme Umhüllung 51 gleichen Widerstandes unterteilten Lagen aus elek- und eine äußere Schutzumhüllung 53 besitzt. Die irisch voneinander isoliertem Draht bestehen. Dabei Zahl der Wicklungslagen ist dabei der Einfachheit sind der Einfachheit und Übersichtlichkeit der Zeich- halber wieder zu η = 1 gewählt. Von den vier Wicknung halber nur zwei Lagen (n = 1) und von diesen 65 lungshalblagen 31, 32, 33 und 34 liegen zwei (31 und wiederum nur die Endwindungen dargestellt. 33) auf dem Meßrohr 52 und die beiden anderen (32Flow meter is used. In Fig. 3 is an inventive flow-on the measuring tube 22 are the Meßwieklungen auf- 60 messer shown in a differential design, the two, consisting of several, in half-layers 1 to 4 measuring tubes 52 and 52 ', an isothermal envelope 51 of the same resistance subdivided layers of electrical - and has an outer protective covering 53. The Irish are made of insulated wire. The number of winding layers is here for the sake of simplicity and for the sake of simplicity and clarity, η = 1 is again chosen. Of the four winding half, only two layers (n = 1) and of these 65 half-lungs 31, 32, 33 and 34 are two (31 and again only the end windings shown. 33) on the measuring tube 52 and the other two (32

Die Aufbringung der einzelnen Wicklungen auf und 34 auf dem Meßrohr 52'. Zum Abgleich derThe application of the individual windings on and 34 on the measuring tube 52 '. To compare the

das Meßrohr 22 erfolgt dabei in der Weise, daß zu- Brückenschaltung aus den Wicklungshalblagen 31 bisthe measuring tube 22 takes place in such a way that a bridge connection from the winding half-layers 31 to

ist ein einstellbarer Widerstand 43 mit einem Schleifer 44 vorgesehen.an adjustable resistor 43 with a wiper 44 is provided.

Das Schaltschema für die Brückenschaltung aus den Wicklungshalblagen 31 bis 34 und dem regelbaren Widerstand 43 ist in der F i g. 4 dargestellt. Die Klemmen B und C der Brückenschaltung sind wieder mit der Speisespannungsquelle verbunden, während das Meßgerät zwischen den Klemmen A und D liegt.The circuit diagram for the bridge circuit consisting of the winding half-layers 31 to 34 and the controllable resistor 43 is shown in FIG. 4 shown. Terminals B and C of the bridge circuit are again connected to the supply voltage source, while the measuring device lies between terminals A and D.

Claims (1)

Patentansprüche:Patent claims: ¹ 1. Durchflußmesser mit mindestens einem von der Meßflüssigkeit durchströmten dünnwandigen metallischen Meßrohr, das von außerhalb der Meßeinrichtung in eine Wheatstonesche Brückenschaltung eingeschalteten Wicklungen, deren Widerstandsänderung als Maß für die Durchflußmenge dient, umgeben und in einer isothermen Umhüllung untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen aus einer geraden Anzahl (2 n) von auf das bzw. auf die Meßrohre (32; 52, 52') aufgewickelten Lagen aus elektrisch isoliertem Draht bestehen, die jeweils durch mittige Unterteilung in zwei auf dem bzw. auf den Meßrohren mit Abstand nebeneinander liegende Halblagen (1-4; 31-34) gleichen Widerstandes unterteilt sind, und daß die insgesamt 4 · η Halblagen die vier Zweige der Wheatstoneschen Brückenschaltung bilden, wobei jeweils zwei Zweige einander gleich sind und die eine Diagonale (B-C) an eine einen Heizstrom für die Wicklungen liefernde Gleichspannungsquelle angeschlossen ist. ¹ 1. Flowmeter with at least one thin-walled metallic measuring tube through which the measuring liquid flows, the windings connected from outside the measuring device in a Wheatstone bridge circuit, the change in resistance of which serves as a measure of the flow rate, surrounded and housed in an isothermal envelope, characterized in that the Windings consist of an even number (2 n) of layers of electrically insulated wire wound onto or onto the measuring tubes (32; 52, 52 '), each of which is spaced apart by central division into two on or on the measuring tubes lying half-layers (1-4; 31-34) of the same resistance are divided, and that the total of 4 · η half-layers form the four branches of the Wheatstone bridge circuit, two branches being equal to each other and one diagonal (BC) to a heating current for the windings supplying DC voltage source is connected. 2. Durchflußmesser nach Anspruch 1 in Differentialausführung, dadurch gekennzeichnet, daß zwei dünnwandige Meßrohre (52 und 52') vorgesehen sind, auf denen mindestens je zwei Wicklungshalblagen (31 und 33 bzw. 32 und 34) angeordnet sind.2. Flow meter according to claim 1 in differential design, characterized in that two thin-walled measuring tubes (52 and 52 ') are provided, on each of which at least two winding half-layers (31 and 33 or 32 and 34) are arranged. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 065 627,
097 154.Considered publications:
German Auslegeschrift No. 1 065 627,
097 154. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 809 517/321 2.68 © Bundesdruckerei Berlin809 517/321 2.68 © Bundesdruckerei Berlin