DE2745609A1 - Messvorrichtung fuer die messung stroemender medien - Google Patents
Messvorrichtung fuer die messung stroemender medienInfo
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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
Die DT-AS Nr. l,8O7fOO4 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
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-
Dauermagnets registrierenden Empfängerkopf enthaltender
Impulsgeber, welcher mittels einer VerbLndungsleitung
mit einem Impulszähler verbunden ist.
des strömenden Mediums zeigenden Ableseorgan zweckmassig auch mit einem den Gesamtwert der durchgeströmten Mediummenge registrierenden Ableseorgan versehen.
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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L e
e r s e ι t e
Claims (1)
- licsuvori iohtun. für clic Tlonrmiv. r,i ν'όη<·η<\'! ,insbesondere κιιτ«ι I Vv! ti minen doi* Kon .·:; einor in oinoit Leitungssystem untor Druck strömenden VlAir-,sifkoit, ».-reiche ^ Vorrichtung, ein Moss-.ohüuso, im Innerrm dor. Iio3arjohii\xsoa eine Drall kcuranor, 3o:/ie oino auf dor in dor Drallkaranior auscebildoton konzontrischen Zwan. sbo.hn itnlaufbnxe Priif- !aT,fcol aufweistf das ströinondo Mcrliun cTtirchläuft das in das Leitun^.ssystoin ein/obautc Mer-r. oiiäitsn, '..-ihx-ond os die Prül\ku£Ol auf der Zv/anL.;sbahn uriloArfon lässt, und v/älirond des Umlaufes der Prüflcu^ol die Mcssutv. dadurch verwirklicht v/ird, dass dio Goschx/indi· koit den strörtonden Mediums mit dom Volumen des das Mess^oiiiiuso durchlauf eadon Mediums, und das Voluinon des umlaufenden I'cdiiivis mit der Drehzahl der durch das Medium in Zirkulation ; ©brachten PrüfJcusel proportional ist, dadurch ,, e ken..η zeichnet f dass im Inneren dos Kossijoliäuses /l/ in» Fortbeweguncssinn des strömonden Ilediuns vor der Drallkamnor /8/ vorzugsweise eine Vordrallkammer /2/ und nach der Dralllcammer /8/ £jegebenonfalls eine Nachdrallkammer /9/ angeordnet sind, und in den inneren Räumen der Vordrallkannaer /2/, DraI!kammer /8/ und NachdralUcammer /9/ je oine Drallspindel /5, 3» l6/ angeordnet ist, welche mit der Spurlinie des strömenden Mediums koaxial angeordnet ist, und das strömende Medium auf einer Schraubenlinionbahn in Bewegung setzt, wobei die Mantelfläche der Drallsplndoln /5, 3» l6/ mit einer schraubenlinienförmig on Verrippunß /15» l**i 17/ versehen ist, und zwischen die Vordral !kammer /2/ und Drallkanmter /8/ gegebenenfalls oine mit einer oder mehreren Durchlassöfifnungen /19/ versehene Einsatzscheibe /13/ eingeschaltet ist, wobei in der Umlauf ebene der Prüf Ιοί;·, el /k/ eine mit einem Impulszähler /21/ verbundene Fiihlereinheit angeordnet ist.809817/0695INSPECTED2. 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 denGesamtwert der durchgeströmten Mediummenge registrierendenAbleseorgan /27/ versehen ist.809817/0695
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