AT410595B - Fluid flow rate and/or speed measurement unit, comprises mechanical expansion unit, at least one expansion strip and tubular body - Google Patents
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Abstract
Description
AT 410 595 BAT 410 595 B
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit und/oder -rate eines fluiden Mediums, mit zumindest einem mechanischen Dehnkörper, dessen Dehnung dem Druckabfall des Mediums über eine Strömungseinschnürung unterworfen ist, und zumindest einem auf dem Dehnkörper angeordneten Dehnungsmeßstreifenelement.The invention relates to a device for measuring the flow speed and / or rate of a fluid medium, with at least one mechanical expansion body, the expansion of which is subject to the pressure drop of the medium via a flow restriction, and at least one strain gauge element arranged on the expansion body.
Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise bei Volumsmeßwerken von Wassermeßeinrichtungen eingesetzt, z.B. als Wärmemengenzählgeräte. Dem Stand der Technik entsprechend werden für diese Anwendung in erster Linie Ultraschall-Laufzeitmeßeinrichtungen und Geber nach dem magnetoinduktiven Prinzip verwendet. Beim Einsatz von Ultraschall-Laufzeitmeßeinrichtungen sind die besonders geringen Laufzeiten des Ultraschallimpulses und die im Betrieb mit der Zeit auftretenden Ablagerungen an den Reflektorflächen bzw. Schallsensoren, die zu einer bedeutenden Abschwächung der reflektierten Schallimpulse und Meßempfindlichkeit führen, ein Problem. Ferner führen Luftblasen und Lufttaschen zu Fehlmessungen. Auch kann die Verarbeitungselektronik Probleme hinsichtlich ihrer elektromagnetischen Verträglichkeit bereiten. Darüber hinaus sind die eingesetzten Sensoren mechanisch sensibel. Bei betriebsbedingten Eingriffen in das Rohrleitungssystem müssen oft die einzelnen Geräte entlüftet werden, was Kosten verursacht. Ein weiteres Problem ist die nach einiger Betriebszeit notwendige Reinigung von Ablagerungen.Such devices are used, for example, in volume measuring devices of water measuring devices, e.g. as heat meter. According to the state of the art, ultrasonic transit time measuring devices and sensors based on the magnetoinductive principle are primarily used for this application. When using ultrasonic transit time measuring devices, the particularly short transit times of the ultrasonic pulse and the deposits that occur over time on the reflector surfaces or sound sensors, which lead to a significant weakening of the reflected sound pulses and measuring sensitivity, are a problem. Air bubbles and air pockets also lead to incorrect measurements. The processing electronics can also cause problems with regard to their electromagnetic compatibility. In addition, the sensors used are mechanically sensitive. In the event of operational interventions in the piping system, the individual devices often have to be vented, which causes costs. Another problem is the cleaning of deposits after some operating time.
Bei Gebern nach dem magnetoinduktiven Prinzip schaffen wiederum Änderungen in der lonen-konzentration und Art der Ionen Probleme, und es müssen Nacheichungen durchgeführt werden. Auch führt das Auftreten von Luft- und Dampfblasen im Medium zu Fehlmessungen.In the case of sensors based on the magnetoinductive principle, changes in the ion concentration and type of ions in turn create problems, and readjustments have to be carried out. The occurrence of air and vapor bubbles in the medium also leads to incorrect measurements.
Ein Massenstrommesser der einleitend genannten Art ist aus der CH-PS 604 132 bekannt. Bei dieser Vorrichtung werden der Druck vor und nach der Strömungseinschnürung über Kanäle zu membranförmigen Dehnkörpern geführt. Dieser Aufbau ist aufwendig und die Empfindlichkeit ist begrenzt.A mass flow meter of the type mentioned in the introduction is known from CH-PS 604 132. In this device, the pressure before and after the flow constriction is conducted via channels to membrane-shaped expansion bodies. This structure is complex and the sensitivity is limited.
Die Erfindung setzt sich zum Ziel, eine besonders einfach aufgebaute Vorrichtung zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit und/oder Rate eines fluiden Mediums zu schaffen, welche auch im untersten Strömungsbereich eine hohe Meßempfindlichkeit erreicht.The aim of the invention is to provide a particularly simple device for measuring the flow rate and / or rate of a fluid medium, which device also has a high sensitivity in the lowest flow area.
Dieses Ziel wird mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erreicht, die sich gemäß der Erfindung dadurch auszeichnet, daß der Dehnkörper rohrförmig aufgebaut, vom Medium axial durchströmt und der Strömungseinschnürung nachgeordnet ist, wobei der Dehnkörper von einem ringförmigen Dichtkörper unter Bildung eines Ringraumes umgeben ist, und wobei der Ringraum über eine Speiseleitung vom Medium stromaufwärts der Strömungseinschnürung gespeist ist.This goal is achieved with a device of the type mentioned at the outset, which is distinguished according to the invention in that the expansion body is tubular, the medium flows axially and is arranged downstream of the flow restriction, the expansion body being surrounded by an annular sealing body with formation of an annular space, and wherein the annular space is fed via a feed line from the medium upstream of the flow restriction.
Mit dem erfindungsgemäßen Einsatz eines rohrförmigen Dehnkörpers läßt sich ein besonders strömungsgünstiges Design bei einfachstem Aufbau erreichen. Darüber hinaus ermöglicht die axiale Durchströmung eine besonders große Kontaktfläche mit dem Medium, so daß die Empfindlichkeit maximiert wird. Die Führung des Mediums auch zur Außenseite des Dehnkörpers ermöglicht eine Differenzmessung, welche Temperaturabhängigkeiten des Mediums kompensiert.With the use of a tubular expansion body according to the invention, a particularly streamlined design with the simplest construction can be achieved. In addition, the axial flow allows a particularly large contact area with the medium, so that the sensitivity is maximized. The guiding of the medium also to the outside of the expansion body enables a differential measurement, which compensates for the temperature dependencies of the medium.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Speiseleitung in den Ringraum an dessen einem Ende einmündet und von dessen anderem Ende eine Abzugleitung ausgeht, die in das Medium stromabwärts des Dehnkörpers ausmündet und einen kleineren Durchlaßquerschnitt hat als die Speiseleitung. Dadurch wird eine zumindest geringfügige Durchströmung des Ringraumes erzielt, welche auch Ablagerungen im Ringraum verhindert, die die Meßgenauigkeit beeinträchtigen könnten.A particularly advantageous embodiment of the invention is characterized in that the feed line opens into the annular space at one end and from the other end a discharge line emerges, which opens into the medium downstream of the expansion body and has a smaller passage cross section than the feed line. As a result, an at least slight flow through the annular space is achieved, which also prevents deposits in the annular space which could impair the measuring accuracy.
Besonders günstig ist es hiebei, wenn der Durchlaßquerschnitt der Abzugleitung einstellbar ist. Dadurch kann die Meßempfindlichkeit und Meßkurve der Meßvorrichtung eingestellt werden.It is particularly favorable if the passage cross section of the exhaust line is adjustable. As a result, the measuring sensitivity and measuring curve of the measuring device can be set.
Bevorzugt ist die Strömungseinschnürung durch einen Düsenkörper gebildet, an welchen der Dehnkörper anschließt, wobei die Einheit aus Dehnkörper und Düsenkörper an beiden Enden über je ein strömungsdurchlässiges Zentrierelement im wesentlichen koaxial im Dichtkörper gehalten ist, und wobei der Durchlaßquerschnitt des einlaßseitigen Zentrierelementes die Speiseleitung und der Durchlaßquerschnitt des auslaßseitigen Zentrierelementes die Abzugleitung bildet. Dies ergibt eine besonders strömungsgünstige Konstruktion, welche Ablagerungen weitgehend hintanhält.The flow restriction is preferably formed by a nozzle body to which the expansion body is connected, the unit comprising the expansion body and nozzle body being held at both ends essentially coaxially in the sealing body by means of a flow-permeable centering element, and the passage cross section of the inlet-side centering element being the feed line and the passage cross section the outlet-side centering element forms the exhaust line. This results in a particularly streamlined construction, which largely prevents deposits.
Eine besonders einfache und dennoch genaue Art der Einstellung der Abzugleitung wird erreicht, wenn dem auslaßseitigen Zentrierelement eine Ringscheibe zugewandt ist, welche in Richtung auf das Zentrierelement axial verstellbar gelagert ist.A particularly simple, yet precise type of setting of the exhaust line is achieved if an annular disk faces the outlet-side centering element and is axially adjustable in the direction of the centering element.
In jedem Fall ist es besonders günstig, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung der Dehnkörper in einen Flansch des Düsenkörpers eingesetzt ist, was eine stabile Konstruktion 2In any case, it is particularly favorable if, according to a further feature of the invention, the expansion body is inserted into a flange of the nozzle body, which is a stable construction 2
AT 410 595 B ergibt.AT 410 595 B results.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Dehnkörper zumindest einen längsverlaufenden Schlitz aufweist, der von einem dehnbaren Balg überspannt ist. Dadurch kann die Empfindlichkeit im unteren Strömungsbereich noch wesentlich erhöht werden. Alternativ kann der Dehnkörper zumindest einen längsverlaufenden Schlitz aufweisen, der von einem hochelastischen Material, bevorzugt 2-Komponenten-Siiikonkautschuk, überspannt ist.It is particularly advantageous if the expansion body has at least one longitudinal slot that is spanned by an expandable bellows. This can significantly increase the sensitivity in the lower flow range. Alternatively, the expansion body can have at least one longitudinal slot, which is spanned by a highly elastic material, preferably 2-component silicone rubber.
Ein besonderes Problem ist die Abdichtung des Balges in axialer Richtung gegenüber dem durchströmenden Fluid. Um dieses Problem zu lösen, schlägt die Erfindung eine bevorzugte Form des Balges vor, die sich dadurch auszeichnet, daß der Balg aus einem ersten V-förmigen Lamellenteil und zumindest einem zweiten V-förmigen Lamellenteil zusammengesetzt ist, wobei die Endkanten der V-Schenkel des ersten Lamellenteiles mit den Rändern des Schlitzes verbunden sind und der V-Scheitel des ersten Lamellenteiles in das Innere des Dehnkörpers weist, die jeweils einen Seitenkanten der V-Schenkel des zweiten Lamellenteiles mit den jeweils einen Seitenkanten der V-Schenkel des ersten Lamellenteiles verbunden sind und der V-Scheitel des zweiten Lamellenteiles in das Innere des ersten Lamellenteiles weist, und die jeweils anderen Seitenkanten der V-Schenkel des zweiten Lamellenteiles untereinander verbunden sind. In Durchströmrichtung des rohrförmigen Dehnkörpers gesehen bilden somit die in das Innere des rohrförmigen Dehnkörpers weisenden Teile des Balges keine eigenen durchlässigen Kanäle, so daß der gesamte Dehnkörper durch eine Einhüllende besonders einfach abgedichtet werden kann.A particular problem is the sealing of the bellows in the axial direction against the fluid flowing through. To solve this problem, the invention proposes a preferred shape of the bellows, which is characterized in that the bellows is composed of a first V-shaped plate part and at least a second V-shaped plate part, the end edges of the V-legs of the first slat part are connected to the edges of the slot and the V-apex of the first slat part points into the interior of the expansion body, each of which has a side edge of the V-leg of the second slat part connected to the one side edge of the V-leg of the first slat part and the V-apex of the second lamellar part points into the interior of the first lamellar part, and the respective other side edges of the V-leg of the second lamellar part are connected to one another. Seen in the flow direction of the tubular expansion body, the parts of the bellows pointing into the interior of the tubular expansion body therefore do not form their own permeable channels, so that the entire expansion body can be sealed particularly easily by an envelope.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß auf die dem Schlitz abgewandte Außenseite des Dehnkörpers zusätzliche, gebogene Dehnbleche in Umfangsrichtung aufgeschweißt sind. Dadurch wird die Widerstandsfähigkeit des Dehnkörpers gegenüber hohen Druckdifferenzen erhöht, während seine Empfindlichkeit bei kleinen Kräften erhalten bleibt.Another preferred embodiment of the invention is characterized in that additional, curved expansion plates are welded in the circumferential direction on the outside of the expansion body facing away from the slot. This increases the resistance of the expansion body to high pressure differences, while maintaining its sensitivity with small forces.
Bevorzugt ist der Dehnkörper von einem rohrförmigen druckfesten Dichtkörper unter Bildung eines Ringraumes umgeben, wobei dieser Ringraum ebenfalls vom gleichen Medium durchströmt wird.The expansion body is preferably surrounded by a tubular, pressure-resistant sealing body to form an annular space, the same medium also flowing through this annular space.
Damit ist die Gefahr von Temperaturunterschieden ausgesprochen klein. Das in die Vorrichtung einströmende Medium wird mittels eines rotationsförmigen Düsenkörpers in das Innere des Dehnkörpers strömungsmäßig fokussiert, sodaß eine hohe Strömungsgeschwindigkeit auftreten kann. Hiermit entsteht in diesem Bereich eine Unterdruckzone. Dieser rotationsförmige Düsenkörper ist an drei oder mehreren Stellen mit dem rohrförmigen Dichtkörper verschraubt. Wichtig für die Funktionsweise ist die Tatsache, daß der rotationsförmige Düsenkörper den rohrförmigen Dichtkörper (Halterohr) nicht abschließt. Durch radiale Aussparungen am Umfang des rotationsförmigen Düsenkörpers ist dies gewährleistet. Damit kann sich ein Teil der Mediumströmung in den Ringraum verlagern, wobei die Strömungsgeschwindigkeit bedeutend geringer ist.The risk of temperature differences is therefore extremely small. The medium flowing into the device is focused in terms of flow into the interior of the expansion body by means of a rotating nozzle body, so that a high flow rate can occur. This creates a vacuum zone in this area. This rotary nozzle body is screwed to the tubular sealing body at three or more locations. What is important for the mode of operation is the fact that the rotationally shaped nozzle body does not close off the tubular sealing body (holding tube). This is ensured by radial recesses on the circumference of the rotary nozzle body. This means that part of the medium flow can shift into the annular space, the flow speed being significantly lower.
Demnach entsteht im Ringraum zur Strömung im Dehnkörperinneren eine Druckdifferenz, welche auf den Dehnkörper mit negativer Dehnung (Stauchung) wirkt. Die dabei auftretende mechanische Verformung stellt eine Funktion der Strömungsgeschwindigkeit dar. Am Ende des Ringraumes befindet sich ebenfalls eine sternförmige Halterung mit Ausnehmungen in radialer Richtung und dient gleichzeitig als Halterung für den Dehnkörper.Accordingly, a pressure difference arises in the annular space to the flow inside the expansion body, which acts on the expansion body with negative expansion (compression). The mechanical deformation that occurs represents a function of the flow velocity. At the end of the annular space there is also a star-shaped holder with recesses in the radial direction and at the same time serves as a holder for the expansion body.
Mittels einer in axialer Richtung einstellbaren Stahlscheibe mit Feingewinde ist es nach dieser Erfindung möglich, die strömenden Mediummengen einzustellen. Dies hat eine direkte Konsequenz auf die Druckverteilung. Es ist damit möglich, die Charakteristik der Meßvorrichtung zu justieren.By means of a steel disc with a fine thread that can be adjusted in the axial direction, it is possible according to this invention to set the flowing medium quantities. This has a direct consequence on the pressure distribution. It is thus possible to adjust the characteristics of the measuring device.
Ein besonders hervorzuhebender Vorzug dieser Vorrichtung ist, daß nach Einbau der Vorrichtung das System sofort betriebsbereit ist. Darüberhinaus werden Verunreinigungen sofort ausgespült. Dies betrifft auch Luft und Dampfblasen. Eine Entlüftung der Vorrichtung ist demnach nicht notwendig.A particularly noteworthy advantage of this device is that the system is immediately ready for operation after installation of the device. In addition, impurities are rinsed out immediately. This also affects air and steam bubbles. It is therefore not necessary to vent the device.
Da sich der Dehnkörper im Mediumwasser befindet, werden bereits am Markt erhältliche feuchtefeste Dehnungsmeßstreifenelemente eingesetzt, die zusätzlich mit Polyurethan umschlossen werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung der Dehnkörper zumindest einen längsverlaufenden Schlitz aufweist, der von einem dehnbaren Balg überspannt ist. Dadurch kann die Meßempfindlichkeit im unteren Strömungsbereich noch wesentlich erhöht werden. 3Since the expansion body is in the medium water, moisture-proof strain gauge elements already available on the market are used, which are additionally enclosed with polyurethane. It is particularly advantageous if, according to a further feature of the invention, the expansion body has at least one longitudinal slot that is spanned by an expandable bellows. As a result, the measurement sensitivity in the lower flow range can be increased significantly. 3
AT 410 595 BAT 410 595 B
Ein besonderes Problem ist die Abdichtung des Balges in axialer Richtung gegenüber dem durchströmenden Fluid. Um dieses Problem zu lösen, schlägt die Erfindung eine bevorzugte Form des Balges gemäß Anspruch 9 vor. Bevorzugt ist der Balg aus einem ersten und zwei weiteren Lamellenteilen zusammengesetzt, wobei die zweiten Lamellenteile mit ihren untereinander verbundenen V-Schenkel -Seitenkanten einander zugekehrt liegen, was einen symmetrischen, sich auch symmetrisch ausdehnenden Aufbau gewährleistet.A particular problem is the sealing of the bellows in the axial direction against the fluid flowing through. To solve this problem, the invention proposes a preferred form of bellows according to claim 9. The bellows is preferably composed of a first and two further lamella parts, the second lamella parts with their interconnected V-leg side edges facing each other, which ensures a symmetrical, also symmetrically expanding structure.
Zwecks Hitze und Korrosionsbeständigkeit sind bevorzugt die Lamellenteile aus lasergeschweißten Einzelteilen aus hochwertigem Federstahl gefertigt.For heat and corrosion resistance, the lamella parts are preferably made of laser-welded individual parts made of high-quality spring steel.
Es ist aus Kostengründen in der Serienfertigung möglich, über einen geeigneten Materialzuschnitt des Federstahles, vorzugsweise 1.4301-Stahl, die komplette Form zu pressen und gleichzeitig den rohrförmigen Dehnkörper zu rollen (Automatenfertigung) und nur an zwei Stellen Verbindungen durch Laserschweißung zu schaffen. In jedem Fall ist es besonders günstig, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung mehrere Dehnungsmeßstreifenelemente auf der Außenoberfläche des Dehnkörpers angeordnet sind, welche zu mindest einer Wheatstone'schen Meßbrücke verschaltet sind, was die Meßgenauigkeit erhöht. Um die Meßempfindlichkeit noch weiter zu steigern, werden bevorzugt mehrere Wheatstone’sche Brücken vorgesehen, welche die Materialdehnung in tangentialer und/oder axialer Richtung erfassen.For cost reasons in series production, it is possible to press the appropriate shape of the spring steel, preferably 1.4301 steel, to press the complete shape and at the same time to roll the tubular expansion body (automatic production) and to create connections by laser welding only at two points. In any case, it is particularly advantageous if, according to a further feature of the invention, a plurality of strain gauge elements are arranged on the outer surface of the expansion body, which are connected to at least one Wheatstone measuring bridge, which increases the measuring accuracy. In order to increase the sensitivity even further, several Wheatstone bridges are preferably provided, which measure the material expansion in the tangential and / or axial direction.
Eine besonders einfache Montage ergibt sich, wenn bevorzugt die Wheatstone'schen Meßbrücken in Dünnfilmtechnik verschaltet auf einer Trägerfolie gefertigt sind, welche auf den Dehnkörper aufgebracht ist. Ferner kann durch Aufbringen von Halbleiterdehnsensoren, einschließlich einer piezoelektrischen Version, der Meßsignalpegel bedeutend angehoben werden.A particularly simple assembly results if the Wheatstone measuring bridges are preferably connected in thin-film technology and manufactured on a carrier film which is applied to the expansion body. Furthermore, by applying semiconductor strain sensors, including a piezoelectric version, the measurement signal level can be significantly increased.
Um die Wandlerkurve der Dehnungsmeßstreifen bzw. Meßbrücken zu kompensieren, kann bevorzugt die Wandstärke des Dehnkörpers in Durchströmrichtung linear zunehmen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Wandstärke des Dehnkörpers in Durchströmrichtung derart nichtlinear zunimmt, daß das Ausgangssignal des Dehnungsmeßstreifenelementes bzw. der Meßbrücke einen linearen Verlauf zur Strömungsgeschwindigkeit einnimmt.In order to compensate for the transducer curve of the strain gauges or measuring bridges, the wall thickness of the expansion body can preferably increase linearly in the flow direction. It is particularly advantageous if the wall thickness of the expansion body increases in a non-linear manner in the throughflow direction in such a way that the output signal of the strain gauge element or of the measuring bridge assumes a linear profile with the flow velocity.
Aufgrund des quadratischen Zusammenhanges zwischen Wirkdruck und Meßsignal könnte andererseits, um im untersten Strömungsbereich gute Ergebnisse zu erlangen, der Weg beschritten werden, Dehnbleche gemäß Anspruch 10 vorzusehen. Diese haben bevorzugt eine nichtkonstant verlaufende Wandstärke, so daß sie im Bereich kleinster Dehnungen, also bei kleinsten Mediumdurchsätzen, eine sehr untergeordnete Wirkung haben. Findet eine stärkere mechanische Dehnung statt, bewirken sie eine stetige Verringerung der tatsächlichen mechanischen Dehnung des rohrförmigen Dehnkörpers und das System wird unempfindlicher, sodaß sie Meßempfindlichkeit im untersten Strömungsbereich stark angehoben wird. Darüberhinaus ist diese Maßnahme ein Schutz gegen oft in Leitungssystemen auftretende schlagartige Druckstöße.Due to the quadratic relationship between differential pressure and measurement signal, on the other hand, in order to obtain good results in the lowest flow range, the way could be taken to provide expansion plates according to claim 10. These preferably have a non-constant wall thickness, so that they have a very subordinate effect in the area of the smallest expansions, that is to say with the smallest medium throughputs. If there is a greater mechanical expansion, they bring about a steady reduction in the actual mechanical expansion of the tubular expansion body and the system becomes less sensitive, so that the sensitivity to measurement in the lowest flow range is greatly increased. In addition, this measure is a protection against sudden pressure surges often occurring in line systems.
Da die mittlere Verlustleistung der Dehnungsmeßstreifenelemente wegen der notwendigen Wärmeabgabe begrenzt ist, aber nach der Beziehung AR/R0= k.s (k-Faktor ist die Dehnungsempfindlichkeit) das Meßbrückensignal mit der Größe der Brückenspeisespannung linear ansteigt, und um die Meßempfindlichkeit voll zu nutzen, ist es besonders vorteilhaft, die Brückenspeisespannung mit kurzen Nadelimpulse mit höherem Spannungsniveau zu beaufschlagen. Dies bringt nicht nur ein hohes Meßsignal, sondern einen kleinen Energieverbrauch, womit ein möglicher Batteriebetrieb der Vorrichtung möglich wird. Die Meßbrückendiagonaisignale werden über Analogspeicher auf Ladekondensatoren gespeichert und dann weiterverarbeitet. Wenn mehrere Dehnungsmeßstreifenbrücken eingesetzt werden, kann so über Pufferkondensatoren eine Kaskade aufgebaut werden. Damit erreicht man ein außerordentlich empfindliches Meßsystem.Since the average power loss of the strain gauge elements is limited due to the necessary heat dissipation, but according to the relationship AR / R0 = ks (k factor is the strain sensitivity), the measuring bridge signal increases linearly with the magnitude of the bridge supply voltage, and in order to make full use of the measuring sensitivity, it is It is particularly advantageous to apply short needle pulses with a higher voltage level to the bridge supply voltage. This brings not only a high measurement signal, but also a low energy consumption, which makes possible battery operation of the device possible. The measuring bridge diagonal signals are stored in analog capacitors on charging capacitors and then processed further. If several strain gauge bridges are used, a cascade can be built up via buffer capacitors. An extremely sensitive measuring system is thus achieved.
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.Further objects, features and advantages of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment in conjunction with the accompanying drawings.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Längsschnitt, Fig. 2 zeigt den Schnitt „A“ von Fig. 1, Fig. 3 den Schnitt „B“ von Fig. 1,Fig. 1 shows an embodiment of the device according to the invention in longitudinal section, Fig. 2 shows the section "A" of Fig. 1, Fig. 3 shows the section "B" of Fig. 1,
Fig. 4 veranschaulicht den Dehnkörper in einer schematischen Perspektivansicht, Fig. 5 zeigt eine Stimansicht des Dehnkörpers von Fig. 4,4 illustrates the expansion body in a schematic perspective view, FIG. 5 shows a front view of the expansion body from FIG. 4,
Fig. 6 zeigt die erfindungsgemäße Maßnahme zur Anhebung kleinster und Abschwächung großer Meßwerte in ebenfalls schematischer Ansicht (Perspektivansicht), und6 shows the measure according to the invention for raising the smallest and weakening large measured values in a likewise schematic view (perspective view), and
Fig. 7 stellt ein Blockschaltbild der Beschaltung der Dehnungsmeßstreifenelemente des Dehn- 47 shows a block diagram of the wiring of the strain gauge elements of the strain gauge 4
AT 410 595 B körpers dar.AT 410 595 B body.
Gemäß Fig. 1 hat die Vorrichtung zum Messen von Strömungsgeschwindigkeiten und/oder -raten eines Fluidmediums einen Dichtkörper 1, welcher an seinen Stirnseiten mit Stirnplatten 2, 4 abgeschlossen ist. Die Stirnplatten 2, 4 sind von zentralen Öffnungen durchsetzt und an ihrer Außenseite mit Abschlußflanschen 3, 5 versehen, um die gesamte Vorrichtung in eine (nicht dargestellte) Rohrleitung einzubinden, welche das zu messenden Fluid transportiert. Auf ihrer Innenseite ist jede Stirnplatte 2, 4 mit einem Innenflansch 6, 7 ausgestattet. Der Dichtkörper 1 enthält die Kabelanschlußverschraubung 8.According to FIG. 1, the device for measuring flow velocities and / or rates of a fluid medium has a sealing body 1, which is closed at its end faces with end plates 2, 4. The end plates 2, 4 are penetrated by central openings and provided on the outside with end flanges 3, 5 in order to integrate the entire device into a pipe (not shown) which transports the fluid to be measured. Each end plate 2, 4 is equipped with an inner flange 6, 7 on its inside. The sealing body 1 contains the cable connection screw connection 8.
Im Inneren rechts des Dichtkörpers 1 ist ein rotationsförmiger Düsenkörper 9 (siehe Fig. 2) mit radialen Aussparungen 10 über Befestigungsschrauben 11 mit dem Dichtkörper 1 verbunden. Die zwischen den Aussparungen 10 verbleibenden Stege bilden Zentrierelemente für den zentralen Düsenteil des Dichtkörpers. Eine Dichtmanschette 12 ist im Düsenkörper 9 verklebt. Diese trägt einen Dehnkörper 13 mit Dehnungsmeßstreifenelementen. Über weitere Zentrierelemente in Form einer Haltevorrichtung 14 (siehe Fig. 3) und eine Gummimanschette 15 wird die dichte Verbindung zum Dehnkörper 13 hergestellt.In the interior on the right of the sealing body 1, a rotationally shaped nozzle body 9 (see FIG. 2) with radial recesses 10 is connected to the sealing body 1 via fastening screws 11. The webs remaining between the cutouts 10 form centering elements for the central nozzle part of the sealing body. A sealing sleeve 12 is glued in the nozzle body 9. This carries an expansion body 13 with strain gauge elements. The tight connection to the expansion body 13 is established via further centering elements in the form of a holding device 14 (see FIG. 3) and a rubber sleeve 15.
Die Haltevorrichtung 14 hat ebenfalls radiale Aussparungen 16 und wird mit Verbindungsschrauben 17 mit dem Dichtkörper 1 verbunden. Demnach liegt ein Ringraum 18 vor. Der Ringraum 18 wird in der Zeichnung rechts über eine Ringscheibe 19, welche in axialer Richtung über Justierschrauben 20 je nach gewünschter Strömungsaufteilung verstellbar ist, abgedeckt. Der größte Teil der Fluidströmung des Mediums gelangt über die zentrale Öffnung 21 des Düsenkörpers 9 in das Innere des Dehnkörpers 13, was im Inneren des Dehnkörpers 13 eine Unterdruckzone erzeugt. Das Fluid tritt dann über die kreisförmige Öffnung 22 der Ringscheibe wieder in den Strömungspfad. Ein Teil der Fluidströmung gelangt in den Ringraum 18 und wird aufgrund der größeren Durchtrittsfläche im Ringraum 18 und über die Ringscheibe 19 abgebremst.The holding device 14 also has radial recesses 16 and is connected to the sealing body 1 by means of connecting screws 17. Accordingly, there is an annular space 18. The annular space 18 is covered in the drawing on the right by an annular disk 19 which can be adjusted in the axial direction by means of adjusting screws 20 depending on the desired flow distribution. Most of the fluid flow of the medium reaches the interior of the expansion body 13 through the central opening 21 of the nozzle body 9, which creates a vacuum zone in the interior of the expansion body 13. The fluid then re-enters the flow path via the circular opening 22 of the ring disk. Part of the fluid flow enters the annular space 18 and is braked due to the larger passage area in the annular space 18 and via the annular disc 19.
Die Geschwindigkeitsverminderung des fluiden Mediums im Ringraum 18 kann aufgrund des justierbaren Abstandes zwischen Ringscheibe 19 und Haltevorrichtung 14 in axialer Richtung eingestellt werden. Damit ändert sich auch die Strömungsverteilung zwischen Dehnkörper 13 und Ringraum 18. Im Ringraum 18 kommt die statische Strömungskomponente zu tragen. Deshalb liegt im Ringraum 18 bei Fluidströmung immer eine Überdruckzone vor und der Dehnkörper 13 erfährt eine negative Dehnung (Stauchung).The speed reduction of the fluid medium in the annular space 18 can be adjusted in the axial direction due to the adjustable distance between the annular disc 19 and the holding device 14. This also changes the flow distribution between the expansion body 13 and the annular space 18. The static flow component comes into play in the annular space 18. Therefore, there is always an overpressure zone in the annular space 18 in the case of fluid flow and the expansion body 13 experiences a negative expansion (compression).
Fig. 2 zeigt die Zentrierelemente des Düsenkörpers 9. Mit 23 sind Befestigungsgewinde dargestellt. Fig. 3 veranschaulicht die Halterung 14 des Dehnkörpers 13 über die Gummimanschette 15, welche ebenfalls eingeklebt ist. Mit 24 sind Befestigungsgewinde für die Schrauben 17 dargestellt. Der Aufbau des Dehnkörpers 13 wird anhand der Fig. 4 und Fig. 5 erläutert. Der Dehnkörper 13 besteht im wesentlichen aus einem dünnwandigen Rohr 25 aus hochelastischem hochwertigem Federstahl, das einen längsverlaufenden Schlitz 26 aufweist, welcher von einem dehnbaren Balg 27 überspannt ist. Der Balg 27 könnte ein einfacher Faltenbalg sein, dessen Faltlinien in Axialrichtung verlaufen.Fig. 2 shows the centering elements of the nozzle body 9. With 23 fastening threads are shown. Fig. 3 illustrates the bracket 14 of the expansion body 13 via the rubber sleeve 15, which is also glued. With 24 fastening threads for the screws 17 are shown. The structure of the expansion body 13 is explained with reference to FIGS. 4 and 5. The expansion body 13 consists essentially of a thin-walled tube 25 made of highly elastic, high-quality spring steel, which has a longitudinal slot 26 which is spanned by an expandable bellows 27. The bellows 27 could be a simple bellows, the fold lines of which run in the axial direction.
Bevorzugt setzt sich der Balg 27 wie dargestellt aus einem ersten V-förmigen Lamellenteil 28 und zwei zweiten V-förmigen Lamellenteilen 29,30 in der folgenden Weise zusammen:As illustrated, the bellows 27 is preferably composed of a first V-shaped lamellar part 28 and two second V-shaped lamellar parts 29,30 in the following manner:
Alle Endkanten der V-Schenkel sind mit Falzen 31, 32 versehen. Die Endkanten 33 der V-Schenkel des ersten Lamellenteils 28 sind zunächst einmal mit den Rändern des Schlitzes 26 verbunden, wobei der V-Scheitel 34 des ersten Lamellenteiles 28 in das Innere des Dehnkörpers 13 weist. Ferner sind jeweils die einen Seitenkanten 35 der V-Schenkel eines zweiten Lamellenteiles 29, 30 mit den jeweils einen Seitenkanten 36 (in der Zeichnung kongruent) der V-Schenkel des ersten Lamellenteiles 28 verbunden. Dabei weisen die V-Schenkel 37 der zweiten Lamellenteile 29, 30 in das Innere des ersten Lamellenteiles 28. Die jeweils anderen Seitenkanten 38 der V-Schenkel eines zweiten Lamellenteiles 29, 30 sind verbunden. Die Dichtmanschetten 12, 15 werden am Dehnkörperrand innen eingeklebt und damit abdichtend verbunden. Der zwischen den Lamellenteilen 29, 30 verbleibende V-förmige Spalt wird an seiner Oberseite mit hochwertigem 2-Komponenten-Silikonkautschuk ausgegossen. Der zwischen den Lamellenteilen 29, 30 verbleibende kleine Spalt wird an den Lamellenenden ebenfalls mit Silikonkautschuk abgedichtet, und das Silikonmaterial zur Abdeckung der V-förmigen Spalte bei den Lamellenteilen 29, 30 wird jeweils vorgezogen und mit den Dichtmanschetten 12,15 an ihrer Oberseite verklebt.All end edges of the V-legs are provided with folds 31, 32. The end edges 33 of the V-legs of the first lamellar part 28 are initially connected to the edges of the slot 26, the V-apex 34 of the first lamellar part 28 pointing into the interior of the expansion body 13. Furthermore, one side edge 35 of the V-leg of a second lamella part 29, 30 is connected to one side edge 36 (congruent in the drawing) of the V-leg of the first lamella part 28. The V-legs 37 of the second lamella parts 29, 30 point into the interior of the first lamella part 28. The respective other side edges 38 of the V-legs of a second lamella part 29, 30 are connected. The sealing sleeves 12, 15 are glued inside on the edge of the expansion body and thus connected in a sealing manner. The V-shaped gap remaining between the lamella parts 29, 30 is filled with high-quality 2-component silicone rubber on its top. The small gap remaining between the lamella parts 29, 30 is likewise sealed at the lamella ends with silicone rubber, and the silicone material for covering the V-shaped gaps in the lamella parts 29, 30 is in each case preferred and glued to the top with the sealing sleeves 12, 15.
Der Dehnkörper 13 ist aus hochwertigem Federstahl, vorzugsweise 1.4301-Stahl, gefertigt. Es 5The expansion body 13 is made of high quality spring steel, preferably 1.4301 steel. It 5
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT199899A AT410595B (en) | 1998-12-11 | 1999-11-25 | Fluid flow rate and/or speed measurement unit, comprises mechanical expansion unit, at least one expansion strip and tubular body |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT207898 | 1998-12-11 | ||
| AT166599A AT410594B (en) | 1998-12-11 | 1999-09-29 | DEVICE FOR MEASURING THE FLOW SPEED AND / OR RATE AND STRETCHER FOR MEASURING THE PRESSURE OF A FLUID MEDIUM |
| AT199899A AT410595B (en) | 1998-12-11 | 1999-11-25 | Fluid flow rate and/or speed measurement unit, comprises mechanical expansion unit, at least one expansion strip and tubular body |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ATA199899A ATA199899A (en) | 2002-10-15 |
| AT410595B true AT410595B (en) | 2003-06-25 |
Family
ID=27147759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| AT199899A AT410595B (en) | 1998-12-11 | 1999-11-25 | Fluid flow rate and/or speed measurement unit, comprises mechanical expansion unit, at least one expansion strip and tubular body |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| AT (1) | AT410595B (en) |
-
1999
- 1999-11-25 AT AT199899A patent/AT410595B/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ATA199899A (en) | 2002-10-15 |
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