DE1904435B2 - TUBULAR SWIRL FLOW METER - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen rohrförmigen Drall- nur über eine bestimmte Strecke halten kann, dieThe invention relates to a tubular twist that can only hold over a certain distance

durchflußmesser mit einer eintrittsseitigen Drallvor- Möglichkeit besteht, daß im ungünstigsten Falle dieflow meter with an inlet-side swirl before the possibility exists that in the worst case the

richtung und einer austrittsseitigen Entdrallvorrich- Sekundärrotation schon vor Erreichen des Meßfüh-direction and an exit-side Entwindervorrich- secondary rotation before reaching the measuring guide

tung für das durchströmende Medium sowie minde- lers zum Verschwinden kommt,for the medium flowing through and to a lesser extent disappears,

stens einem Meßfühler zum Erfassen der Sekundär- 5 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, denat least one sensor for detecting the secondary 5 The invention is based on the object

rotation des Wirbelkerns des Mediums. geschilderten Nachteil bei rohrförmigen Bralldurch-rotation of the vortex core of the medium. described disadvantage with tubular blast penetration

Aus der schweizerischen Patentschrift 453 732 ist flußmessern auf einfache Weise zu beseitigen undFrom the Swiss patent specification 453 732 flow meters can be eliminated in a simple manner and

ein rohrförmiger Dralldurchflußmesser mit einer ein- zumindest im Bereich des Meßfühlers eine von Ver-a tubular swirl flow meter with one at least one in the area of the sensor

trittsseitigen Drallvorrichtung und einer austritts- änderungen des Mediums unabhängige stabile Sekun-swirl device on the inlet side and a change in outlet of the medium independent stable seconds

seitigen Entdalivorrichtung für das durchströmende io därrotation des Wirbelkernes zu erzwingen.side Entdali device for the io därrotation of the vertebral core flowing through it.

Medium sowie mindestens einem Meßfühler zum Er- Die Lösung der Aufgabe gelingt nach der Erfin-Medium as well as at least one measuring sensor for the The solution of the task succeeds according to the invention

fassen der Sekundärrotation des Mediums bekannt- du,?g dadurch, daß im Meßrohr ein rotationssym-grasp the secondary rotation of the medium known,? g by the fact that a rotationally symmetrical

geworden. metrischer Widerstandskörper mit einer zur Rohr-become. metric resistance body with a pipe

Bei diesem bekanntgewordenen Dralldurchfluß- längsachse fluchtenden Symmetrieachse im BereichWith this known swirl flow longitudinal axis, the axis of symmetry is aligned in the area

messer wird das einströmende Medium durch die 15 der Sekundärrotation und des Meßfühlers angeordnetThe inflowing medium is arranged through the 15 of the secondary rotation and the sensor

als Leitrad ausgebildete Drallvorrichtung in eine ist, der eine dem strömenden Medium zugekehrtedesigned as a stator swirl device is in a one facing the flowing medium

drehende Bewegung um die Fließrichtung versetzt, Staufläche aufweist.rotating movement offset around the direction of flow, has storage area.

d. h., es wird ihr eine Drallkomponente aufgezwun- Zur Erleichterung der Entstehung der Sekundärgen, und durchfließt einen zylindrischen Teil des rotation des Wirbelkernes, d. h. des zentrisch im Gehäuses, von wo aus das Medium in einen gegen- 20 rohrförmigen Dralldurchflußmesser liegenden Beüber diesem Teil erweiterten Teil des Gehäuses, reichs des strömenden Mediums, wird vorteilhaftereinen Diffusor, tritt, der den senkrecht auf der weise die Staufläche etwas unsymmetrisch zur Sym-Geräteachse stehenden Druckgradienten vergrößert metrieachse des Widerstandskörpers angeordnet, und und eine Auslenkung des mit hoher Umfangsge- zwar durch eine Mulde oder durch einen Vorsprung, schwindigkeit rotierenden Wirbelkerns in Gebiete 25 der sich etwa nasenförmig aus der Stirnseite des geringerer Umfangsgeschwindigkeiten bewirkt, so Widerstandskörpers erhebt. Ό"τ Widerstandskörper daß eine schraubrnünienförmige Sekundärrotation wird vorteilhafterv;cise die Entdrallvorrichtung mit des Wirbelkernes um die Längsachse des rohrförmi- seinem rückwärtigen Teil, bezogen auf die Strögen Dralldurchflußmessers erfolgt, im oder vor dem mungsrichtung, durchdringen und aa der Entdrall-Diffusor ist ein Meßfühler angeordnet, der auf die 30 vorrichtung, die ein Austrittsleitrad sein kann, durch abweichenden Eigenschaften des in .üch rotierenden die Leitschaufeln gehalten. Wesentlich ist dabei, Wirbelkernes (schraubenförmige Sekundärrotation) daß die Halterung des Widerstandskörpers so erfolgt, gegenüber dem übrigen strömenden Medium reagiert daß keine die Strömung ungünstig beeinflussenden und diese Sekundärrotation des Wirbelkernes durch Streben od. dgl. vor der Entdrallvorrichtung ange-Signale anzeigt. Die Ganghöhe der Schraubenlinien- 35 ordnet sind.That is, a swirl component is forced onto it. To facilitate the formation of the secondary genes, it flows through a cylindrical part of the rotation of the vortex core, ie the center of the housing, from where the medium flows into a tubular swirl flow meter located opposite this part of the housing, area of the flowing medium, a diffuser occurs, which increases the pressure gradient, which is perpendicular to the storage area and which is somewhat asymmetrical to the symmetry axis of the device, and a deflection of the resistance body with a high circumference, although through a trough or by a protrusion, speed rotating vortex core in areas 25 which is approximately nose-shaped from the end face of the lower peripheral speeds, so resistance body rises. Ό "τ Resistance body that a helical secondary rotation is advantageous; cise the entwirling device with the vortex core around the longitudinal axis of the tubular- its rear part, based on the currents swirl flowmeter, in or in front of the direction of flow, penetrate and aa the entwirl diffuser is a measuring sensor arranged, which is held on the device, which can be an outlet stator, by differing properties of the stator blades rotating in .üch. It is essential that the vortex core (helical secondary rotation) is held in such a way that the resistance body is held in such a way that it reacts to the rest of the flowing medium no signals that have an unfavorable influence on the flow and that this secondary rotation of the vortex core is indicated by struts or the like in front of the untwisting device.

förmigen Sekundärrotation und die Winkelgeschwin- Der Gegenstand der Erfindung wird an Handshaped secondary rotation and the Winkelgeschwin- The object of the invention is on hand

digkeit des Mediums in der Nähe des Wirbelkernes einiger Ausführungsbeispiele nachfolgend näherof the medium in the vicinity of the vortex core of some exemplary embodiments in more detail below

werden durch die Ausbildung der Drallvorrichtung erläutert.are explained by the design of the swirl device.

bestimmt, so daß die Frequenz, mit der der ausge- In Fig. 1 ist ein rohiförmiger Dralldurchflußmesser lenkte Wirbelkern einen Festpunkt passiert, an dem 4° gezeigt, der an seiner dem in Richtung des Pfeiles \ sich der Meßfühler befindet, ein unmittelbares Maß strömenden Medium zugekehrten Seite eine Drallfür die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums und vorrichtung in Form eines Eintrittsleitrades 3 aufbei Kenntnis des betreffenden Querschnitts des Drall- weist, an die sich ein konisch verjüngender Teil des durchflußmessers ein unmittelbares Maß für die Meßrohres anschließt. Mit dem verengten Ende des Menge abgibt, wenn die den Volumenstrom er- 45 Teiles ist eine zylinderrohrförmige Düse 4 verbunden, fassenden Signale integriert werden über eine be- an die sich ein konisch erweiternder Diffusor S mit stimmte Zeit. einem zylindrischen Endteil anschließt, der mit einerdetermined, so that the frequency with which the out- In Fig. 1 a tubular swirl flow meter steered vortex core passes a fixed point, shown at the 4 °, which is at the one in the direction of the arrow \ the sensor, a direct measure flowing The side facing the medium has a swirl for the flow velocity of the medium and a device in the form of an inlet guide wheel 3 with knowledge of the relevant cross-section of the swirl, which is followed by a conically tapering part of the flow meter, a direct measure for the measuring tube. With the narrowed end of the volume emits, when the volume flow is connected to a cylindrical tube-shaped nozzle 4, signals capturing the volume are integrated over a certain time to which a conically widening diffuser S is used. adjoins a cylindrical end part with a

Um die Gesamtdruckverluste des strömenden Entdrallvorrichtung in Form eines Austrittsleitrades 7 Mediums nach Austritt aus dem Dralldurchfluß- versehen ist. Ein Widerstandskörper 8 ist im Ausmesser so weit wie möglich klein zu halten, wird 50 trittsleitrad 7, dieses durchdringend, gehalten, und der am Ende des Dralldurchflußmessers noch vor- zwar so, daß seine Rotationsachse mit der Längshandene Restdrall des strömenden Mediums durch achse des Meßrohres 2 zusammenfällt. An seinem eine Entdrallvorrichtung, die wiederum in Form dem einströmenden Medium zugewandten Ende 8η eines Austrittsleitrades ausgebildet sein kann, be- hat der Widerstandskörper einen dem Diffusor 5 anseitigt. 55 gepaßten verjüngenden konischen Teil 8ö, der eineTo the total pressure losses of the flowing de-twisting device in the form of an outlet stator 7 medium is provided after exiting the swirl flow. A resistance body 8 is to be kept as small as possible in size, 50 step guide wheel 7 is held, penetrating this, and the one at the end of the swirl flow meter is still in place so that its axis of rotation with the longitudinal hand of the residual swirl of the flowing medium passes through the axis of the measuring tube 2 coincides. On its one de-twisting device, which in turn can be designed in the form of the end 8η of an outlet stator facing the inflowing medium, the resistance body has a diffuser 5 attached to it. 55 fitted tapered conical part 8ö, the one

Die erwähnte Sekundärrotation des Wirbelkernes, Staufläche aufweist, Das aus dem Austrittsleitrad 7The mentioned secondary rotation of the vertebral core, which has a storage area, that emerges from the outlet stator 7

die zur einwandfreien Messung unbedingt notwendig ragende Ende Bc des Widerstandskörpers ist vor* the end Bc of the resistor body, which is absolutely necessary for correct measurement, is in front of *

ist, wird bei dem bekanntgewordenen Dralldurch- nehtnlich strömungsgünstig ausgebildet. Im Diffusor 5is, with the swirl that has become known, is designed to be streamlined throughout. In the diffuser 5

flußmesser durch rückströmendes Medium hinter ist dem konischen Teil 86 benachbart ein Meßfüh-flow meter through the medium flowing back behind the conical part 86 is adjacent a measuring sensor

dem Diffusor erzeugt und aufrechterhalten. Dabei 60 !er 6 vorgesehen, der in bekannter Weise auf Tem-generated and maintained by the diffuser. Thereby 60! Er 6 is provided, which in a known manner on tem-

ist diese Rückströmung in ihrer Stärke, ihrer Form peraturen anspricht. Auf diese Weise kann diethis backflow is appealing in terms of its strength and shape. In this way, the

und ihrer Lage zum Meßfühler von den Eigen- schraubenlinienförmig angedeutete Sekundärrotationand their position in relation to the measuring sensor, indicated by the self-helical secondary rotation

schäften des strömenden Mediums abhängig und ver» 14 des Wirbelkernes erfaßt werden, da dieser Teildependent on the flow of the medium, and the core of the vortex can be detected, since this part

ändert sich insbesondere mit dessen Viskosität und des strömenden Mediums in sich rotiert und dadurchchanges in particular with its viscosity and the flowing medium rotates in itself and thereby

Dichte, so daß die Stelle, wo die Sekundärrotation 65 beim Berühren des Meßfühlers diesen mehr kühlt alsDensity, so that the point where the secondary rotation 65 when touching the sensor cools it more than

des Wirbelkernes entsteht, eine unterschiedliche Lage die übrigen, in sich nicht rotierenden und nurof the vertebral core arises, a different position the rest, in itself not rotating and only

zum Meßfühler haben kann und auf diese Weise, mit einer Drallkomponente fließenden Teile descan have to the sensor and in this way, with a swirl component flowing parts of the

Λ* die Sekundärrotation sich durch innere Reibung Mediums. Λ * the secondary rotation is caused by internal friction of the medium.

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Zur Durchführung einer einwandfreien Messung ist es erforderlich, das Strömungsbild des Mediums vor dem Diffusor 5 mit dem Meßfühler 6, d. h. in der Düse 4, möglichst genau zu kennen und in bestimm: ter Weise auszubilden, wozu das Eintrittsleitrad 3 dient. Jedoch kanu das strömende Medium hinter dem Eintrittsleitrad vor der Düse 4 eine Änderung seiner Geschwindigkeitskomponente infolge der Querschnittsverengung erfahren, so daß unkontrollierbare und im ungünstigsten Fall stoffabhängige Veränderungen der Geschwindigkeitskomponenten nicht immer vermieden werden können.In order to carry out a perfect measurement, it is necessary to determine the flow pattern of the medium in front of the diffuser 5 with the sensor 6, d. H. in the nozzle 4, to know as exactly as possible and in certain: Train ter way, including the inlet stator 3 is used. However, the flowing medium can behind the inlet stator in front of the nozzle 4, a change in its speed component as a result of the Experienced cross-sectional narrowing, so that uncontrollable and, in the worst case, substance-dependent Changes in the speed components cannot always be avoided.

Um diese stoffabhängigen unkontrollierbaren Veränderungen der Geschwindigkeitskomponenten des strömenden Mediums in jedem Fall auszuschließen, ist es vorteilhaft, hinter dem Eintrittsleitrad 3 keinen sich verjüngenden Teil anzuordnen, sondern die Ausbildung des rohrförmigen Dralldurchflußmessers nach F i g. 2 vorzunehmen, bei der das Eintrittsleitrad 3 in einem Zylinderrohr 9 angeordnet ist, an das sich, wie im erstgenannten Ausführungsbeispiel, der Diffusor 5 mit dem Meßfühlerö anschließt. Die Anordnung des Widerstandskörpers 8 und dessen Ausbildung entspricht der des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1. Auf diese Weise kommt man zu einem Strömungsfeld, dessen Ausbildung leicht ermittelbar und unverändert nur eine Funktion der Form des Eintrittsleitrades wird.About these substance-dependent, uncontrollable changes in the speed components To exclude the flowing medium in any case, it is advantageous to be behind the inlet stator 3 to arrange no tapered part, but the formation of the tubular swirl flow meter according to FIG. 2, in which the inlet guide wheel 3 is arranged in a cylinder tube 9 is to which, as in the first-mentioned embodiment, the diffuser 5 with the measuring sensor connects. The arrangement of the resistance body 8 and its design corresponds to that of the exemplary embodiment according to Fig. 1. In this way, one arrives at a flow field, the formation of which easily ascertainable and unchanged only a function of the shape of the inlet stator becomes.

Um das Eintrittsleitrad bestmöglichst ausnutzen zu können, ist es vorteilhaft, die Strömung vor dem Eintrittsleitrad gemäß F i g. 3 durch einen Strömungsgleichrichter 10 gleichzurichten und auf diese Weise stromaufwärts vor dem Dralldurchflußmesser liegenden Störungen wirkungslos zu machen. Auf diese Weise gelingt es durch die Anordnung eines Strö-nungsgieichrichters 10 mit nachgeordneter Verengung 11 (kegelstumpfförmig ausgebildeter Zwischenteil), vor dem mit dem Eintrittsleitrad 3 versehenen Zylinderrohr 9 einen stoßfreien Eintritt des strömenden Mediums in das Eintrittsleitrad sicherzustellen. In order to make the best possible use of the inlet stator, it is advantageous to reduce the flow in front of the Inlet guide wheel according to FIG. 3 to rectify by a flow straightener 10 and on this Way to render ineffective disturbances lying upstream in front of the swirl flow meter. on this is achieved by arranging a flow rectifier 10 with a downstream constriction 11 (frustoconical intermediate part), in front of the one provided with the inlet stator 3 Cylinder tube 9 to ensure a smooth entry of the flowing medium into the inlet stator.

Um das Entstehen der Sekundärrotation des Wirbelkernes, die in F i g. 1 mit 14 bezeichnet ist, zu erleichtern, kann es vorteilhaft sein, gemäß Fig,4 und 5 im Stirnbereich des Widerstandskörpers 8 entweder eine Mulde 12 oder einen nasenartigen Vorsprung 13, und zwar unsymmetrisch zur Rotationsachse des Widerstandskörpers 8 anzubringen.In order to develop the secondary rotation of the vertebral core, which is shown in FIG. 1 is denoted by 14, too facilitate, it can be advantageous, according to FIGS. 4 and 5, either in the end region of the resistance body 8 a trough 12 or a nose-like projection 13, asymmetrically to the axis of rotation of the resistance body 8 to be attached.

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Rohrförmiger Dralldurchflußmesser mit einer eintrittsseitigen Drallvorrichtung und einer austrittsseitigen Entdrallvorrichtung für das durchströmende Medium sowie mindestens einem Meßfühler zum Erfassen der Sekundärrotation des Wirbelkerns des Mediums, dadurch gekennzeichnet, daß im Meßrohr (2) ein rotationssymmetrischer Widerstandskörper (8) mit einer zur Rohrlängsachse fluchtenden Symmetrieachse im Bereich der Sekundärrotatior. und des Meßfühlers (6) an£. ordnet ist, der eine dem strömenden Medium zvgekehrte Staufläche· (8 α) aufweist.1. Tubular swirl flow meter with an inlet-side swirl device and a exit-side untwisting device for the medium flowing through and at least one Sensor for detecting the secondary rotation of the vortex core of the medium, characterized in that, that in the measuring tube (2) a rotationally symmetrical resistance body (8) with an axis of symmetry aligned with the longitudinal axis of the pipe in the area of the secondary rotator. and des Sensor (6) to £. is arranged, the one dem flowing medium zvverse storage area · (8 α). 2. Dralldurchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Staufläche durch eine Mulde (12) und/oder einen Vorsprung (13) unsymmetrisch zur Symmetrieachse angeordnet ist.2. swirl flow meter according to claim 1, characterized in that the storage area through a trough (12) and / or a projection (13) arranged asymmetrically to the axis of symmetry is. 3. Dralldurchflußmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandskörper (8) hinter der Staufläche (8a, 12, 13) einen in Strömungsrichtung sich konisch erweiternden Teil (Sb) aufweist, dem der odei die Meßfühler (6) gegenüberliegen.3. Swirl flow meter according to claim 1 or 2, characterized in that the resistance body (8) behind the storage surface (8a, 12, 13) has a conically widening part (Sb) in the flow direction, opposite which the odei the sensors (6). 4. Dralldurchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandskörper (8) die Entdrallvorrichtung (7) durchdringt und mit dieser verbunden 1st.4. swirl flow meter according to claim 1, characterized in that the resistance body (8) penetrates the untwisting device (7) and is connected to it. 5. Dralldurchflußmesser nach Anspruch 4., dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Entdrallvorrichtung (7) ragende Ende (8 c) des WHerstandskörpers (8) stromungsgünstig ausgebildet ist.5. swirl flow meter according to claim 4, characterized in that the from the entwirl device (7) protruding end (8 c) of the resistance body (8) is designed to promote flow. 6. Dralldurchflußmesser nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Drallvorrichtung (3) ein Strömungsgleichrichter (10) vorgeordnet ist.6. swirl flow meter according to claim 1 characterized in that a flow straightener (10) is arranged upstream of the swirl device (3) is. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings