DE2745609A1

DE2745609A1 - Messvorrichtung fuer die messung stroemender medien

Info

Publication number: DE2745609A1
Application number: DE19772745609
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Epitestudomanyi Intezet
Current assignee: Epitestudomanyi Intezet
Priority date: 1976-10-20
Filing date: 1977-10-11
Publication date: 1978-04-27
Also published as: CH620992A5; ATA667177A; GB1556139A; DE2745609C2; HU173849B; FR2368698B1; FR2368698A1; AT378852B

Description

MESSVORRlCHliÄiG FÜrt DIE WDSSUNG STRÖMENDER MEDIEN

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung für die Messung strömender Medien, insbesondere zum Bestimmen der Mange einer in einem Leitungssystem unter Druck strömenden Flüssigkeit, welche Vorrichtung ein Messgehäuse, im Xnnoreti des Messgehäuses eine Drallkamrner, sowie eine auf der in der Drallkammer ausgebildeten konzentrischen Zwangsbahn umlaufbare Prüfkugel aufweist, das ströniondo Modium durchläuft das

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in das Leitungssystem eingebaute Messgehäuse, während es die Prüfkugel auf der Zwangsbahn umlaufen lässt, und während des Umlaufes der Prüfkugel die Messung dadurch verwirklicht wird, dass die Geschwindigkeit des strömenden Mediums mit dem Volumen des das Mes3-gehäuse durchlaufenden Mediums, und das Volumen des umlaufenden Mediums mit der Drehzahl der durch das Medium in Zirkulation gebrachten Prüfkugel proportional ist.

Bs sind verschiedene Methoden für die Messung flüssiger und gasartiger strömender Medien bekannt* Eine dieser Methoden ist die Mengenmessung mit Hilfe der sogenannten Verdrängungsdüse, welche zur Bestimmung der Menge von In geschlossenen Rohrleitungen unter Druck strömenden Flüssigkeiten und Gasen geeignet ist. Die Charakteristik dieser Messmethode erlaubt die Anwendung derselben bloss in sehr engem Kreis.

Bin anderes bekanntes Messprinzip ist die mit Hilfe von mit Sammern versehenen Messgeräten verwirklichte Hangenmessung. Bei dieser Methode wird das unter Druck stehende Medium in eine in die Rohrleitung eingebaute Messvorrichtung geführt, wo die Mengenmessung auf Drehzahlmessung zurückgeführt wird. Die Drehzahlmessung erfolgt mit Hilfe von Messvorrichtungen mit Flügelrad, Drehtrommel, Planetenscheibe, Ovalrad usw.

Der gemeinsame Nachteil der mit Kammern versehenen Meesvorrichtungen besteht darin, dass die Lagerung der drehenden Konstruktionsteile sehr empfindlich ist und die Ausführung der Welle des Zahlgerätes aus dem Flüssigkeiträum viele Fehlerquellen ergibt. Die Anwendbarkeit der Messgeräte mit Flügelrad wird oft durch die Anwesenheit der mit der strömenden Flüssigkeit weiterbeförderten

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schwebenden Verunreinigungen verhindert oder begrenzt. Diese Verunreinigungen verringern nämlich stark die Lebensdauer der In dem Flüssigkeitsraum angebrachten Lagerungen.

Bine kleinere Gruppe der bekannten Durchflussmesser bilden die Vorrichtungen, bei trelchen das Messorgan auf einer konzentrischen Bahn zirkuliert. Der Vorteil dieser Vorrichtungen ist, dass sie auf die durch das strömende Medium beförderten Verunreinigungen

XO nicht empfindlich sind und die Drehzahl des umlaufenden Messorgane, welche Drehzahl mit der Menge des strömenden Mediums in geradem Verhältnis steht, leicht messbar let. Bine bekannte Ausführung der mit umlaufendem Mess» organ versebenen Mengenmesser ist in der österreichischen Patentschrift Nr. 295.876 beschrieben. Das unter Druck strömende Medium setzt eine in eine Mulde eingesetzte Kugel in Umlauf, deren Drehzahl auf irgendeine Weise gemessen wird. Dieser Durchflussmesser kann aufgrund seiner Konstruktion, wie es auch in der Beschreibung erwähnt ist, nur in den Fällen angewendet werden, falls die Strömungsgeschwindigkeit gering ist.

Eine mit Flügelrad versehene Messvorrichtung ist in der österreichischen Patentschrift Nr. 307.765 beschrieben. Bei dieser Vorrichtung unterbricht das Flügelrad den Weg eines Lichtstrahles mit einer der Drehzahl entsprechenden Ergiebigkeit, welche mit der Menge der strömenden Flüssigkeit proportional ist. Das Flügelrad und dessen Lagerung sind in dem strömenden Medium angebracht, deshalb ist die Lebensdauer dieser

Beetandteile gering.

Die DT-AS Nr. l,8O7_fOO4 beschreibt eine Vorrichtung, bei welcher der Durchlaufmesser Drehbewegung ausübt·

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Diese Vorrichtung wird bei geschlossenen Heiζsystemen angewendet und das Zählgerät ist mit Temperaturfühlern in Verbindung· Bei Medien, die schwebende Verunreinigungen enthalten, kann diese Vorrichtung nicht angewendet werden, da diejenigen Bestandteile, die empfindlich sind und oft bewartet werden müssen, unzugänglich sind.

Zweck der Erfindung ist die Entwicklung einer Messvorrichtung, welche die Naohteile der bekannten Vorrichtungen dadurch beseitigt, dass sie nur minimale be- wegliohe Bestandteile aufweist, wodurch die Gefahr und die Wahrscheinlichkeit der Schadhaftwerdung in grossem Kasse verringert werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Messvorrichtung zu schaffen, die auf die durch das strömende

Medium schwebend gehaltenen und schwimmend gehaltenen

Verunreinigungen unempfindlich ist, deren Herstellungskosten gering sind, die einfaoh einbaubar und inbetriebhaibar ist und bei welcher die Möglichkeit besteht, die durch die Vorrichtung gemessenen Messdaten auf grössere Entfernungen weiterleiten zu können, z. B. mit Hilfe eines elektrischen Transmitters.

Die Erfindung ruht auf der Erkenntnis, dass der einfachste und auf die Schadhaftwerdung am wenigsten empfindliche Durchflusmesser derart verwirklicht werden kann, dass das strömende Medium eine Prüfkugel auf einer konzentrischen Bahn In Umlauf setzt«Die Abmessungen der Prüfkugel und die Ausbildung der B&Un ermöglichen in ein-• fächer Weise, dass die duroh das strömende Medium beförderte Verunreinigung ohne Steckenbleiben duroh das Mess- gerät durchströme und weder eine Verstopfung, noch im Laufe einer dauerhaften Benützung eine Einfressung verursache.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgeraäss durch eine Messvorrichtung für die Messung strömender Medien, besonders zum Bestimmen der Menge einer in einem Leitungssystem unter Druck strömenden Flüssigkeit verwirklicht, welohe Vorrichtung ein Messgehäuse, im Inneren des Messgehäuses eine Drallkamraer, sowie eine auf der in der Drallkammer ausgebildeten konzentrischen Zwangsbahn umlaufbare Prtifkugel aufweist, das strömende Medium durchläuft das in das Leitungssystem eingebaute Messgehäuse, während es die Prüfkugel auf der Zwangsbahn umlaufen lässt, und während des Umlaufes der Prüfkugel die Messung daduroh verwirklicht wird, dass die Geschwindigkeit des strömenden Mediums mit dem Volumen des das Messgehäuse durchlaufenden Mediums, und das Volumen des umlaufenden Me- diums mit der Drehzahl der durch das Medium in Zirkulation gebrachten Prüfkugel proportional ist und welche derart ausgebildet ist, dass im Inneren des Messgehäuses im Fortbewegungssinn des strömenden Mediums vor der Drallkammer vorzugsweise eine Vordrallkammer und nach der Drallkammer gegebenenfalls eine Naohdrallkammer angeordnet sind, und in den inneren Räumen der Vordrallkamrner, Dra1!kammer und Nachdrallkammer je eine Drallspindel angeordnet ist, welche mit der Spurlinie des strömenden Mediums koaxial angeordnet ist und das strö mende Medium auf einer Schraubenlinienbahn in Bewegung setzt, wobei die Mantelfläche der Drallspindeln mit einer se hraube.nl inienförmigen Verrippung versehen ist, und zwischen die Vordrallkammer und Dra 1 !.kammer gegebenenfalls eine mit einer oder mehreren Durchlass- öffnungen versehene Einsatzscheibe eingeschaltet ist, wobei Ln der Umlaufebene der Prüfkugel eine mit einem Impulszähler verbundene Fühlereinheit angeordnet ist·

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Einem weiteren Kennzeichen der Erfindung nach ktfndie auf der Mantelfläche der Drallspindeln ausgebildeten echraubenlinienförmigen Verrippungen als eingängiges Gewinde oder als Mehrfachgewiride ausgebildet sein. Die in der Drallkammer ausgebildete Mess bahn ist mit einer verschleiffesten auswechselbaren Buchse, z. B. mit einer Kunststoffeinlage -versehe».

Die Fühlereinheit ist ein einen Dauermagnet und elnan die durch den Umlauf der Prüfkugel hervorge-

XO rufene Induktiv!tatsänderungszahl des Kraftfeldes des

Dauermagnets registrierenden Empfängerkopf enthaltender Impulsgeber, welcher mittels einer VerbLndungsleitung mit einem Impulszähler verbunden ist.

Der Impulszähler ist ausser einem den Momentanwert

des strömenden Mediums zeigenden Ableseorgan zweckmassig auch mit einem den Gesamtwert der durchgeströmten Mediummenge registrierenden Ableseorgan versehen.

Die erfIndungsgemässe Messvorrichtung weist viele Vorteile auf. Der wichtigste Vorteil ist, dass die

konstruktive Ausbildung sehr einfach ist, da die Vorrichtung bloss ein einziges bewegbares Element - die Prüfkugel - aufweist und deshalb die Wahrscheinlichkeit der Schadhaftwerdung minimal ist. Durch Versuohe wurde es bewiesen, dass die Messvorrichtung auoh auf die durch das strömende Medium beförderten Verunreinigungen vollkommen unempfindlich ist. Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung besteht darin, dass diese in waagerechter und senkrechter Richtung gleicherweise gut In das Leitungs system des strömenden Mediums eingebaut werden kann und die Messergebnisse der Vorrichtung für Fernregistrierung In einfacher Weise geeignet gemacht werden können. Der

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wirtschaftliche Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Herstellungskosten gering sind, die Vorrichtung nach Einbau keine spezielle Wartung beansprucht und ihre Lebensdauer lang ist,

Die Erfindung wird anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erlatert. Xn den Zeichnungen zeigen Fig« 1 den Längsschnitt des Gehäuses der erfindungs-

gemässen Messvorrichtung;

Fig. 2 die Verbindung des Durchflussmessers und des Messinstrumentes der Messvorrichtung bei

einer Impulszählung mit Magnet;

Fig. 3 die Verbindung des Durchflussmessers und des Messinstrumentes der Messvorrichtung bei einer Impulszähluns auf optischem Weg. Der in Fig. 1 dargestellte Durchflussmesser ist in einem Mess:¹ θ haus θ 1 eingebaut. Das Innere des Messgehäuses let in drei wesentliche Teile geteilt, so wie in eine Vordrallkammer Z₁ eine Drallkammer 8. und eine Nachdral!kammer 9· In der Vordral!kammer 2 ist eine Vordrallspindel 5 und in der Nachdral!kammer 9 eine Nachdrallspindel lo angeordnet.

Die Vordrallspindel 5 dient zur Erteilung einer schraubenförmigen Bewegung für die durch den - dem in der Figur nicht dargestellten Leitungssystem angeschlossenen Stutzen ankommende und mehr oder weniger laminar strömende Flüssigkeit. Die auf diese T/eise veränderte Bewegung ausübende Flüssigkeit gelangt in die Drallkammer 8, wo ihr eine zweckmässig mehrgängige Drallspindel 3 eine weitere gleiohmässige, schraubenllnienförmige Bewegung erteilt. Am Ende der Drallkammer 8 ist eine Messbahn 12 angebracht, in welcher eine Prüfkugel h angeordnet ist. Das auf einer schraube.nliriienförmigen Bahn in Bewegung gebrachte strömende Medium bringt die Prüfkugel k entlang

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der Messbahn 12 in Umlauf. Demnach strömt die Flüssigkeit weiter in Richtung der Nachdrallkammer 9» in welcher die Nachdrallspindel 16 die Flüssigkeit auch weiterhin in schraubenlinienförmiger Bewegung hält.

Die Flüssigkeit ist deshalb in der VordralUcammer 2, Drallkammer 8 und Nachdrallkammer 9 zu einer schraubenlinienf örmigen Bewegung gezwungen, weil auf den Marie 1-flachen der Vordre11spindel 5, der Drallspindel 3 und der Nachdrallspindel 16 je eine Verrippung 15» I^ und 17

XO ausgebildet ist. Die Verrippung 15 ist derart ausgebildet, dass sie die Flüssigkeit im allgemeinen nur zu einem einzigen Umlauf zwingt, wobei die Verrippungen Ik und 17 das strömende Medium um die Drallspindel 3 und die Nachdrallspindel l6 mehrfach umzulaufen zwingen.

Da die Prüfkugel k in der Messbahn 12 ständig einen Kreislauf ausübt, ist es zweckmässig, die innere Mantelfläche der Messbahn aus verschleiffestern Material auszubilden, oder mit einer z, B. aus Kunststoff hergestellten Einlage zu versehen, welche als eine auswechselbare Buchse nach Verbrauch leicht ersetzbar ist.

Aus Fig. 1 geht es hervor, dass zwischen der Vordrallkammer 2 und der Drallkammer 8 eine Einsatzscheibe angeordnet ist, welche mit Durchflussöffnungan 19 versehen ist. Durch diese DurchfIussöffnungen 19 kann das strömende Medium in den inneren Raum der Drallkammer 8 eintreten.

Es ist zweckmässig, das Messgehäuse 1 und den Stutzen trennbar auszubilden. Die trennbare Verbindung kann vorzugsweise mit Schraubengewinde verwirklicht wer den. Na tür lieh muss in diesem Falle mit Hilfe einer Dichtung 18 die Aussiokerung des strömenden Mediums bei der Verbindungsstelle beseitigt werden. Das durch das Messgehäuse 1 und dessen Drallkammern 2, 8 und 9 durchströmende Medium verlässt das

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Messgehäuse 1 .arch einen Auslasstutzen 11. Dor Auslasstutzen 11 kann ζ. B. auch mit Gewinde dom Leitungssystem angeschlossen werden.

In Fig. 1 ist auch ein Dauermagnet 6 angedeutet, welcher mit einen Eisenkernspulen 7 zusammen die Drehzahl der Prüfkugel *ί registrieren kann. Der Dauermagnet ist zur Umlaufmittelebene der Prüfkugel k symmetrisch angeordnet. So oft die Prüfkugel k vor dem Dauermagnet vorübergeht, worden die Kraftlinien des Magnets gekreuzt.

In Fig. 2 ist es dargestellt, dass ein den Dauermagnet 6 und die Eisenkernspulo 7 enthaltende Impulsgeber 20 als ein Empfankerkopf ausgebildet ist, von welchem elektrische Impulse in gleicher Zahl wie die Umlaufzahl der Prüfkugel k über eine Verbindungsleitung 22 in einen Impulszähler 21 weiterbefördert worden.

Der Impulszähler 21 ist ein Messgerät, welches mit einem den Momentanwert des strömenden Mediums zeigenden Ableseorgan 26, sowie mit einem den von irgendeinem Zeitpunkt an gemessenen Gesamtwert des durchgeströmten Mediums registrierenden Ableseorgan 27 versehen ist. Das Ableseorgan 26 kann den Momentanwert mit einem vor einer Ableseskala schwingenden Nadel registrieren, wobei da^ Ableseorgan 27 vorzugsweise mit Zahlsignal arbeitet« In Fig. 3 ist die Ausführung dargestellt, bei welcher die Drehzahl der Prüfkugel k auf optischem Weg gemessen wird. In diesem Falle sind in der Ebene der Prüfkugel k eine Lichtquelle 23» sowie ein die durch die Prüfkugel k hervorgerufenen Unterbrechungen des aus der Lichtquelle austretenden Lichtbündels Zk registrierender Impulsgeber angeordnet.

Der die Unterbrechungen des Lichtbündels Zk registrieren»

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de Impulsgeber 25 ist - ähnlicher Weise wie bei dor früheren Ausbildungsform - mit Hilfe einer Verbindungsleitung 22 mit einem Impulszähler 21 verbunden, in welchen die Zahl der Unterbrechungen weitergeleitet wird. Die Zahl der Unterbrechungen ist in direktem Verhältnis mit der Drehzahl der Prüfku,' el k und dadurch natürlich mit der Durchflussmenge des strömenden Mediums. Der Impulszähler 21 ist zweckmässig auch In diesem Fall mit den Ableseorganen 26 und 27 versehen· Die erfindungsgemässe Messvorrichtung ist für die Messung der Menge Jeder unter Druck strömenden Flüssigkeit geeignet, welche Verunreinigungen enthält. In dem Flüssigkeitsraum der Vorrichtung sind weder Lagerungen, noch Stopfbüchsen, durch welche eine WelIe aus dem Druckraum herausgeführt wird, deshalb ist die Konstruktion sehr billig und dauerhaft.

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Claims

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INSPECTED

2. Mt ssvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch χ e -kennzeichnet, daas die auf der Mantelfläche der Drallspindeln /5, 3, 16/ ausgebildeten schraubenlinionförraigen Verrippungen /15, 1**, 17/ ale eingang ig ei, Gewinde odor als Hohrfaohgewinde ausgebildet sind« 3» Messvorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , dass die in der Drallkaminer /8/ ausgebildete Messbahn /12/ mit einer verschloiff osten und vorzugsweis auswechselbaren Buchse, z. B, mit einer Kunststoffeinlage versehen ist.

**· Messvorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3i dadurch ;, β k ο η η 7. ο i c h η β t , dass die Pühleroinheit eir ■einen Dauermagnet /6/ und einen die durch den Umlauf der Prüfkugol /h/ hervorgerufene Induktivitätsanderunßszahl des Kraftfeldes des Dauermagnets /6/ registrierenden Empfängerkopf enthaltender Impulsgeber /20/ ist, welcher mittels einer Verbindungsleitung /22/ mit einem Impulszähler /21/ verbunden ist.

5. Messvorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , dass die Pühlerelnheit ein eine Lichtquelle /23/ und einen die Zahl der durch den Umlauf der Prüfkugel /k/ hervorgerufenen Unterbrechungen des aus der Lichtquelle /23/ austretenden Lichtbündels /Zk/ registrierenden Empfängerkopf enthaltender Impulsgeber /25/ ist, volcher mittels einer Verbindungsieitung /22/ mit einem Impulszähler /21/ verbunden ist.

6. Hossvorrichtung nach Ansprüchen k oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulszähler /21/ ausser einem den Momentanwert des strömenden Mediums zeigenden Ableseorgan /26/ zweckmässir auch mit einem den

Gesamtwert der durchgeströmten Mediummenge registrierenden

Ableseorgan /27/ versehen ist.

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