DE3816623C1

DE3816623C1 - Vortex flowmeter

Info

Publication number: DE3816623C1
Application number: DE3816623A
Authority: DE
Inventors: Hans-Martin Dr. 3400 Goettingen De Ricken
Original assignee: Fischer and Porter GmbH
Current assignee: Fischer and Porter GmbH
Priority date: 1988-05-16
Filing date: 1988-05-16
Publication date: 1989-11-23

Description

Die Erfindung betrifft einen Dralldurchflußmesser nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem nach der DE-PS 23 02 246 bekannten Dralldurch flußmesser dieser Art setzt die Auswertung voraus, daß der zweite zylindrische Abschnitt einen kleineren Durchmesser hat als der erste zylindrische Abschnitt. Der zweite zylin drische Abschnitt stellt daher einen zusätzlichen Strömungs widerstand für das Medium dar, der den Druckverlust durch den Dralldurchflußmesser heraufsetzt. Der zweite zylin drische Abschnitt ist überdies stromaufwärts des ersten zylindrischen Abschnitts als Kehle einer Düse ausgebildet, die die Bildung des präzedierenden Wirbelstroms im ersten zylindrischen Abschnitt stört und die Linearität der Meß ergebnisse beeinträchtigt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine besonders hohe Lineari tät der Meßergebnisse zu erzielen und dabei mit nur einer durch Messung zu ermittelnden Eichkonstanten auszukommen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 angegeben.

Die in Anspruch 1 angegebenen Eichkonstanten C und c hängen zusammen. Es ist daher möglich, die eine Eichkon stante in die andere Eichkonstante umzurechnen.

Der Steigungswinkel α ist konstruktiv vorgegeben und dem Konstrukteur bekannt.

Der Kalibrierfaktor K gibt die Beziehung zwischen Volumen fluß und Präzessionsfrequenz an: Q = f/K. Er wird mit Hilfe einer Kalibrierung bestimmt, indem Q von einem Master be stimmt wird und die Frequenz gemessen wird. K ist dann der Mittelwert aus den Quotienten fi/Qi.

Einen besonders geringen Druckverlust behält man durch die an sich nach der DE-AS 19 04 435 bekannte Ausbildung gemäß Anspruch 2.

Der Dralldurchflußmesser hat, wie nach der DE-AS 19 04 435 an sich bekannt, einen Stator, der den präzedierenden Wir belstrom erzeugt, und einen stromabwärts hiervon angeord neten Stator, der den Linearstrom erzeugt, in einer Anord nung nach Anspruch 3 oder nach Anspruch 4, wobei die An ordnung nach Anspruch 4 besonders lineare Meßergebnisse liefert.

Einen besonders einfachen Aufbau erhält man durch die ebenfalls nach der DE-AS 19 04 435 an sich bekannte Aus bildung nach Anspruch 5.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel unter Hinweis auf die beigefügte schematische Zeichnung eines Dralldurchflußmessers beschrieben.

Der Dralldurchflußmesser 1 nach dem Ausführungsbeispiel weist einen zentralen zylindrischen Abschnitt 4 auf, der sich stromaufwärts und stromabwärts etwas zu zylindrischen Abschnitten 5 und 7 erweitert, die in Flanschen 51 und 71 enden. In dem zylindrischen Abschnitt 5 befindet sich ein Stator 18 mit einem zentralen Kern 17, der beim Durchfluß eines Mediums in dem zylindrischen Abschnitt 4 einen prä zedierenden Wirbelstrom erzeugt. In dem Abschnitt 7 befin det sich ein Stator 20 mit einem zentralen Kern 19, der einerseits den präzedierenden Wirbelstrom im Abschnitt 4 stabilisiert und ihn andererseits stromabwärts in einen Laminarstrom umwandelt. Die Statoren 18 und 20 weisen in bekannter Weise gegensinnig gerichtete Schaufelkränze auf.

Der zylindrische Abschnitt 4 weist im vorliegenden Ausfüh rungsbeispiel zwei als Sensoren dienende Öffnungen 2, 10 auf. Die Öffnung 10 erfaßt die Präzessionsfrequenz f des prä zedierenden Wirbelstroms als Druckschwankungen oder als Tempe raturschwankungen an einem Thermistor und gibt diese Druck schwankungen bzw. Temperaturschwankungen über eine Leitung 11 an einen Wandler 14, der diese Druckschwankungen in elektrische Signale auf einer Leitung 15 umsetzt. Die Öffnung 2 erfaßt den sta tischen Druck auf den Innenumfang des zylindrischen Ab schnitts 4 p _W und leitet diesen Druck über eine Leitung 3 in einen Einlaß 13 eines Differenzdruckmessers 12.

An den Flansch 71 ist eine Leitung 22 mit einem über ihre Länge konstanten Querschnitt mittels eines Flansches 72 an gesetzt. Durch diese Leitung 22 fließt wegen des Stators 20 ein Laminarstrom. Von einer Öffnung 6 in einem Abschnitt 8, der den zweiten zylindrischen Abschnitt im Sinne der Erfin dung bildet, führt eine Leitung 24 zu einem zweiten Eingang 21 des Differenzdruckmessers 12. Die Öffnung 6 erfaßt den statischen Druck p _L des Mediums auf den Innenumfang des zweiten zylindrischen Abschnitts 8. Der Differenzdruckmes ser 12 gibt über eine Leitung 23 elektrische Signale ab, die der dem Differenzdruck Δ p = p _W - p _L entsprechen.

Die Leitungen 15, 23 führen in eine elektronische Einheit 16, die als Ausgangssignal über eine Leitung 25 ein elektri sches Signal M liefert, das dem Massenstrom des den Drall durchflußmesser 1 durchströmenden Mediums entspricht.

Wie in der DE-PS 23 02 246 angegeben, können die Öffnungen 2 und 10 übereinstimmen. Der Druck und die Drucköffnungen an dieser dann übereinstimmenden Öffnung werden nur getrennt in der beschriebenen Weise ausgewertet.

Der Durchmesser des ersten zylindrischen Abschnitts 4 ist 2 r _W und der Durchmesser des zweiten zylindrischen Ab schnitts 8 ist 2 r _L. Die Auswertung der Signale Δ p und f erfolgt so wie in An spruch 1 angegeben.

Claims

1. Dralldurchflußmesser zur Messung des Massenstroms eines fließfähigen Mediums mit einem ersten Drucksensor (2) an einem ersten zylindrischen Abschnitt (4), durch den das Medium in einem präzedierenden Wirbelstrom fließt, mit einem zweiten Drucksensor (6) an einem zweiten zylin drischen Abschnitt (8), durch den das Medium in einem Laminarstrom fließt, mit einem Präzessionsfrequenz sensor (10) am ersten zylindrischen Abschnitt (4) und mit einer von den Drucksensoren (2, 6) und dem Präzes sionsfrequenzsensor (10) gesteuerten Auswertevorrichtung (12, 14, 16), die ein den Massenstrom des Mediums kenn zeichnendes Signal abgibt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswertevorrichtung (12, 14, 16) aus der Differenz (Δ p) der von den Drucksensoren (2, 6) abgegebenen Signale (Pw, Pe) und dem von dem Präzessionsfrequenzsensor abge gebenen Signal (f) ein die Dichte des Mediums kennzeich nendes Signal (ϑ) nach der Formel ϑ = Δ p/f²Cermittelt, in der
C eine erste Eichkonstante ist
und daraus das den Massenstrom kennzeichnende Signal (M) nach der FormelM = ϑ 2π²r³_W fc/tg αermittelt, in der
r _W der Radius des ersten zylindrischen Abschnitts (4) ist, tg α der Tangens des eine Apparatekonstante darstellen den Steigungswinkels α des Wirbelstroms im ersten zylindri schen Abschnitt (4) in bezug zur Achsrichtung des ersten zylindrischen Abschnitts (4) ist und
c eine zweite Eichkonstante ist, wobei die Auswertevor richtung (12, 14, 16) die erste Eichkonstante C aus der zweiten Eichkonstanten c - oder umgekehrt - nach der FormelC = 2π²r²_W c - 1/2K²π²(1/r⁴ _W - 1/r _L⁴)ermittelt, in der K ein empirisch zu ermittelnder Kalibrierfaktor ist,
r _L der Radius des zweiten zylindrischen Abschnitts (8) ist.

2. Dralldurchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Radius (r _L) des zweiten zylindrischen Abschnitts (8) mindestens so groß ist wie der Radius (r _W) des ersten zylindrischen Abschnitts (4).

3. Dralldurchflußmesser nach einem der vorstehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite zylindri sche Abschnitt (8) in einer Leitung stromaufwärts eines den präzedierenden Wirbelstrom erzeugenden Stators (18) liegt.

4. Dralldurchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite zylindrische Ab schnitt (8) in einer Leitung (22) stromabwärts eines den Laminarstrom erzeugenden Stators (20) liegt.

5. Dralldurchflußmesser nach einem der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite zylindri sche Abschnitt (8) in einer über ihre Länge einen kon stanten Radius aufweisenden Leitung (22) liegt.