DE2426169B2

DE2426169B2 - Wirbelstroemungsmesser

Info

Publication number: DE2426169B2
Application number: DE19742426169
Authority: DE
Inventors: Thomas H Horsham Pa Burgers (VStA)
Original assignee: Fischer & Porter GmbH, 3400 Gottingen
Priority date: 1973-06-27
Filing date: 1974-05-29
Publication date: 1977-10-27
Also published as: JPS5034568A; DE2426169A1; US3874234A

Description

Die Erfindung betrifft einen Wirbelströmungsmesser nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Wirbelströmungsmesser dieser Art ist aus der US-PS 3116 639 (Fig.28) bekannt, bei dem eine Strömungsgeschwindigkeitserhöhende Venturianordnung vorgesehen ist, um die sonst bei langsamen Geschwindigkeiten unsichere Messung sicherer zu machen. Diese kavitationsfördernde und somit gefährlich Maßnahme hat zwangsläufig weder eine stabile Wirbelstraße noch eine Verkürzung des Meßrohres noch eine Beeinflussung des Strömungsprofils (Profil der Geschwindigkeitsverteilung) nach Form und Länge zur Folge, so daß es erforderlich ist, das Strömungsprofil des Mediums durch gesonderte Maßnahmen beim Eintritt in das Meßrohr weitgehend einheitlich, d. h. rotationssymmetrisch zu machen. Hierzu sind bei ein ungleichförmiges Strömungsprofil bedingenden Störungsquellen vor dem Meßrohr, wie Krümmer, Kniestücke oder/und Profilunterschiede in den Zulettungsabschnittcn platzbeanspruchende und die Installation erschwerende Beruhigungsstrecken in Form langer gerader Rohrzuleitungsabschnitte vor dem Meßrohr vorgesehen worden, die in die Rohrleitung genau eingefügt werden müssen, damit der Innendurchmesser des Meßrohrcs zur Vermeidung von Meßfehlern genau auf den Innendurchmesser des vorgeordneten Rohrzuleitungsabschnittes ausgerichtet ist.

Aus der US-PS 37 22 275 ist ein Wirbelströmungsmesser zur Messung des Luftdurchsatzes eines Filters für einen Verbrennungsmotor bekannt, der an diesen angebaut ist und aus einem einseitig in den Filter eingesteckten Meßrohrstutzen mit einem Widerstandskörper und einem vorderseitigen Einlaßtrichter besteht. Der Einlaßtrichter hat einen mit einer Dämpfungsvorrichtung bestückten rechteckförmigen Einlaß, der mittels eines konischen Teils in den Meßrohrstutzen übergeht. Somit liegen beiderseits des Wirbelströmungsmessers unterschiedliche Strömungskonfigurationen vor, wobei der Wirbelströmungsmesser auch nicht in eine Rohrleitung eingefügt ist.

Wegen des Ansaugens der Luft aus einem großen Volumen in die relativ kleine Ansaugöffnung des Filters ergibt sich ein wesentlich verlängeries Strömungsprofil. Zum Erhalt eines möglichst störungsfreien, symmetrischen langen Strömungsprofils, d. h. zur Verminderung der das Strömungsprofil beeinflussenden Störeffekte dienen rotationssymmetrische trichterförmige Venturi-Abschnitte am Einlaß des Meßrohrstutzens sowie die vorgeordnete Dämpfungsvorrichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Wirbelströmungsmessern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ohne die besagten platzbeanspruchenden und nur mit zusätzlichem Installationsaufwand anzubringenden geraden Beruhigungsstrecken und ohne genaue Ausrichtung des Meßrohres auf die Rohrleitung eine genaue Messung der Strömungsgeschwindigkeit durch Beseitigung der Asymmetrie des verkürzten Strömungsprofils ohne Dämpfungsvorrichtungen zu ermöglichen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch die Maßnahmen nach dem Kennzeichen des Patentanspruches 1.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Anhand der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Meßrohr mit kleinerem Innenquerschnitt als die Rohrleitung,

Fig. la das Strömungsprofil im Meßrohr vor dem Widerstandkörper,

Fig.2 einen Längsschnitt durch ein Meßrohr mit beiderseits des Widerstandskörpers konisch verlaufendem Innendurchmesser,

F i g. 2a das entsprechende Strömungsprofil vor dem Widerstandskörper,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch einen Meßrohreinsatz,

Fig.4 eine Vorderansicht des Gegenstandes nach F i g. 3 in Pfeilrichtung A.

Nach Fig. 1 ist ein Meßrohr 10 mit endseitigem Verbindungsflanschen 15, 16 in eine Rohrleitung eingefügt, wobei der Verbindungsflansch 15 mit einem Endflansch 17 des vorgeordneten Zuleitungsabschnittes 12 und der Verbindungsflansch 16 mit einem Endflansch 18 des nachgeordneten Ableitungsabschnittes 13 verbunden ist. Der kreisförmige Innenquerschnitt des Meßrohres 10 ist über die ganze Meßrohrlänge gleichbleibend und hat den Innendurchmesser d, der kleiner als der Innendurchmesser D des Zu- und Ableitungsabschnittes 12, 13 ist und das Verhältnis d/D = 0,5 bis 0,9 einnimmt. Etwa in dem Mittelbereich des Meßrohres 10 isi ein wirbelerzeugender Wider-

Standskörper 11 angeordnet, der mit einem nicht gezeigten Fühler einen Signalumformer 14 in bekannter Weise beeinflußt. Der Meßrohreinlaß 10a und der Meßrohrauslaß 10bsind abgerundet, um einen schroffen Übergang von den größeren Durchmessern D auf die kleineren Durchmesser d und damit das Entstehen unerwünschter Störungen in der Strömung zu vermeiden.

Die Engstelle des Meßrohres 10 erzwingt ein gleichmäßiges Strömungsprofil vor dem Widerstandskörper 11 praktisch unabhängig von den Verhältnissen im Zuleitungsabschnitt 12, wobei ein im Querschnitt mehr rechteckförmiges Strömungsprofil (F i g. 1 a) als bei einem einwandfrei arbeitenden bekannten Strömungsmesser mit gleichem Querschnitt bzw. Durchmesser D in der Rohrleitung und im Meßrohr erreicht wird. Dieses rechteckförmige Strömungsprofil verbessert die Leistung des Strömungsmessers, so daß das Verhältnis von Signal zur Störung günstiger und das Verhältnis Wirbelfrequenz zur Strömungsgeschwindigkeit noch mehr linear proportional wird.

Um eine stabile Wirbelstraße aufrechtzuerhalten, muß der verringerte Querschnitt über den Widerstandskörper hinaus auf eine bestimmte Länge beibehalten werden, so daß es vorteilhaft ist, den Widerstandskörper 11 etwa im Mittelbereich des Meßrohres 10 anzuordnen.

Eine wirkliche Verkürzung des Meßrohres selbst kann gemäß einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung nach Fig.2 erreicht werden. Das verkürzte Meßrohr 19 hat einen Einlaß 19a, dessen Innenquerschnitt sich konisch zum Mittelbereich mit dem Widerslandkörper 11 vom Durchmesser D auf den Durchmesser d verengt und sich hinter dem Widerstandskörper wieder allmählich vergrößert und am Auslaß 19b einen weichen Übergang zum Querschnitt des Ableitungsabschnittes 13 hat. Die allmähliche Zunahme des innenquerschnitts im Meßrohr 19 hinter dem Widerstandskörper 11 ist so gewählt, daß die Wirbelstraße stabil bleibt und das Ablösen von Wirbeln von der Innenwand des Meßrohres verhindert wird. Dabei ergibt sich das im Querschnitt rechteckförmig angenäherte Strömungsprofil nach F i g. 2 a.

In den Fig.3 und 4 ist ein als Einsatz ausgebildeter Strömungsmesser dargestellt, dessen Meßrohr 24 einen Halteflansch 20 aufweist, der zwischen den benachbarten Endflanschen 21,22 der Zu- und Ableilungsabschnitte 26,23 eingefügt ist und entsprechend radial größer als die Außenabmessung des Meßrohres 24 gewählt ist, die ihrerseits kleiner als die Innenquerschnitte der Zu- und Ableitungsabschnitte 26,23 bemessen ist. Am Einlaß 24a ist die Engstelle abgerundet, ihr Auslaß 24b kann abgeschrägt oder sonstwie auf den Innendurchmesser des Ableitungsabschnittes 23 erweitert sein. Dem Einlaß 24a näher als dem Auslaß angeordnet ist der Widerstandskörper 25 im Meßrohr 24 gehaltert.

Mit einem solchen Strömungsmesser lassen sich genaue und sichere Messungen bei beengten Unterbringungsverhältnissen der Rohrleitung erreichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Wirbelströmungsmesser für gasförmige oder flüssige Medien, die eine Rohrleitung mit gleichbleibendem Kreisquerschnitt durchströmen, wobei in die Rohrleitung ein Meßrohr mit Kreisquerschnitt eingefügt ist, das einen quergestellten, strömungsteilenden, wirbelerzeugenden Widerstandkörper enthält, dem ein wirbelerfassender Fühler zugeordnet ist, wobei der Widerstandskörper an einer dem Einlaß des Meßrohres näher gelegenen Engstelle mit kleinerem Durchmesser (d) als der Durchmesser (D) der Rohrleitung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßrohr (10, 19, 24) einen abgerundeten Übergang (10a, 19a, 24a) wenigstens zum Zuleitungsabschnili (12) aufweist und daß das Verhältnis d/D = 0,5 bis 0,9 gewählt ist, so daß ein rotationssymmetrisches, angenähert rechteckförmiges Strömungsprofil erreicht ist.
2. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßrohr (10) über seine ganze Länge zwischen den beidseitigen abgerundeten Übergängen (10a, iOb) einen gleichbleibenden Kreisquerschnitt aufweist.
3. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in seiner Längserstreckung verkürztes Meßrohr (19) sich vom Einlaß (\9a) her stetig auf den Kreisquerschnitt der Engstelle verengt und sich hinter der Engstelle zum Auslaß (i9b) hin stetig erweitert, wobei die stetige Erweiterung in Durchmesser und Länge im Sinne einer Stabilisierung der Wirbelstraße bemessen ist.
4. Strömungsmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßrohr (24) an seinem Einlaß (24ajmit abgerundetem Übergang einen außen angeordneten Halteflansch (20) aufweist, der zwischen Endflansche (21, 22) der Zu- und Ableitungsabschnitte (26, 23) eingespannt ist.