NL8201316A

NL8201316A - APPARATUS FOR MEASURING A FLOW BY DETERMINING THE FREQUENCY OF KARMAN VERTES.

Info

Publication number: NL8201316A
Application number: NL8201316A
Authority: NL
Original assignee: Bopp & Reutner G M B H
Priority date: 1981-06-27
Filing date: 1982-03-30
Publication date: 1983-01-17
Also published as: IT1190771B; FR2508634B3; GB2102953A; GB2102953B; DE3125381C2; FR2508634A1; DE3125381A1; IT8220721A0

Description

4"' -» * y -1-4 "'-» * y -1-

Inrichting voor het meten van een doorstroom door bepaling van de frequentie van Karman-wervels.Device for measuring a flow by determining the frequency of Karman vertebrae.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting 5 voor het meten van een doorstroom met een in de buisleiding dwars op de stroomrichting opgesteld en vervels opwekkend veerstandslichaam dat een uit versehillende aparte meetkundige vlakken samengestelde profieldoorsnede vertoont, waarbij de frequentie van de losgelaten Karman-vervels wordt hepaald door 10 middel van een aftastinrichting.The invention relates to a device 5 for measuring a flow-through with a spring-type body disposed in the pipeline transverse to the flow direction and which exhibits a profile cross-section composed of different separate geometric planes, wherein the frequency of the released Karman paints is determined by means of a scanning device.

Het is bij verveltellers bekend voor het loslaten van de Karman-wervels gebruik te maken van veerstandslichamen die hetzij een ronde, hetzij een driehoekige, hetzij een recht-hoekige, hetzij een trape.ziumvormige of een andere meetkundig 15 te beschrijven doorsnede vertonen. Gebleken is dat het loslaten van de verve Is en daarbij tevens de foutkromme van een vervel-teller kan vorden beinvloed door de geometresche vorm van de doorsnede van het weerstandslichaam. Een voor precisiemetingen voldoende lineariteit van de foutkromme van de vervelteller 20 bleek evenwel met de bekende veerstandslichaam-profielen nog niet te kunnen vorden bereikt. In het bijzonder is bij een geringe waarde van het Reynolds-getal een relatief vroegtijdig oplopen van de foutkromme te konstateren.It is known by painters to use spring resistance bodies which release either a round or a triangular, or a rectangular, or a trapezoidal or other geometrically to be described geometrically, before releasing the Karman vertebrae. It has been found that the release of the paint Is and thereby the error curve of a paint counter can be influenced by the geometric shape of the cross section of the resistance body. However, a linearity of the error curve of the boredom counter 20 sufficient for precision measurements could not yet be achieved with the known spring body profiles. In particular, with a small value of the Reynolds number, a relatively early rise of the error curve can be observed.

Ook zijn verveltellers bekend met veerstands-25 lichamen die een uit versehillende aparte meetkundige vlakken samengestelde profieldoorsnede vertonen. Zo beschrijft bijvoor-beeld DE-B 2^58901 een profiel van een veerstandsliehaam met een aan de zijde van de aanstroming liggend trapeziumvlak en in de stroomrichting daarachter gelegen rechthoekvlakken. De 30 bij dit veerstandslichaam behorende foutkromme vertoont in het gebied van de middelbare Reynolds-getallen nog een te grote kromming zodat ook met dit profiellichaam nog geen zeer nauw-keurige metingen kunnen worden uitgevoerd. Op de andere uit versehillende aparte vlakken samengestelde bekende veerstands- Λ \ 8201316 * - 2 - lichaam-profielen konden hier nog geen bevredigende nauwkeurig-heid verschaffen.Peel counters are also known with spring-resistant bodies which have a profile cross-section composed of different separate geometric surfaces. For example, DE-B 2 ^ 58901 describes a profile of a spring-loaded frame with a trapezoidal surface lying on the inflow side and rectangular surfaces behind it in the direction of flow. The error curve associated with this resilient body still shows too great a curvature in the region of the Reynolds mean numbers, so that very accurate measurements cannot yet be carried out with this profile body. On the other known spring-resistance body profiles composed of different separate surfaces, this could not yet provide satisfactory accuracy.

Het is nu het doel van de uitvinding bij een ge-ring verbruik van stromingsenergie een zo mogelijk over het 5 gehele meetbereik, in het bijzonder ook in het bereik van de ondergrens, horizontaal lopende foutkarakteristiek van de vervelteller te bereiken.It is now the object of the invention to achieve horizontal error characteristic of the paint counter, if possible over the entire measuring range, in particular also in the range of the lower limit, with a low consumption of flow energy.

Het doel wordt bereikt doordat de profieldoor-snede van het veerstandslichaam bestaat uit een deel in de 10 vorm van een rechthoek en een in de stroomrichting daarachter aansluitend met een sprong naar binnen deel in de vorm van een trapezium dat in de richting van de stroom taps toeloopt, waarbij de verhouding van de diepte van het deel in de vorm van een rechthoek tot zijn breedte van 0,3-0,6 bedraagt en de 15 breedte van de aan het rechthoekig deel aansluitende voorkant van het deel in de vorm van een trapezium zich verhoudt tot de breedte van het rechthoekdeel als ongeveer 3:^-.The object is achieved in that the profile cross-section of the spring body consists of a part in the shape of a rectangle and a part in the direction of flow afterwards with a jump inward in the form of a trapezium which tapers in the direction of the flow the ratio of the depth of the part in the form of a rectangle to its width is 0.3-0.6 and the width of the front edge of the part in the form of a trapezium adjoining the rectangular part relates to the width of the rectangle section as about 3: ^ -.

Bij de uitvinding werd uitgegaan van het inzicht dat een lichaam met rechthoekige doorsnede als weerstands-20 lichaam ten opzichte van veerstandslichamen met scherpere loslaatkanten relatief weinig energie voor de omstroming ont-leent aan de stroom en niettemin een voldoend gedefinieerde vervelloslating tot stand brengt. Welisvaar werd gevonden dat een dergelijk zuiver rechthoekig lichaam als veerstandslichaam 25 een van de richting van de aanstroming relatief sterk afhanke-lijk Strouhal-getal oplevert. De verandering van de aanstro-mingsrichting vordt hierbij veroorzaakt door de verplaatsing van het stuvpunt op het aanstromingsvlak van het veerstandslichaam, waarbij de schuine aanstroming verandert met het 30 Reynolds-getal, omdat de stroomdraden in de toestroming boven-strooms van het veerstandslichaam bij verschillende vaarden van het Reynolds-getal ook verschillende krommingen vertonen.The invention was based on the insight that a body of rectangular cross section as a resistance body, relative to spring bodies with sharper release edges, derives relatively little energy for the flow from the flow and nevertheless produces a sufficiently defined skin release. It has been found, however, that such a pure rectangular body as a spring body 25 yields a Strouhal number which is relatively strongly dependent on the direction of the flow. The change of flow direction is caused by the displacement of the stiff point on the flow surface of the spring body, the oblique flow changing by the Reynolds number, because the wires in the upstream flow of the spring body under different conditions. of the Reynolds number also exhibit different curvatures.

Qm dit bezvaar van de variatie van het Strouhal-getal te kompenseren sluit aan de rechthoekige doorsnede van 35 het veerstandslichaam een doorsnede in de vorm van een trapezium (- .In order to compensate for this objection of the variation of the Strouhal number, a cross-section in the shape of a trapezium (-.

Vc*..- ή 8201316 <£ * - 3 - aan waarvan de voorkant die grenst aan het rechthoekige deel, smaller is dan de breedte van de rechthoek, zodat aan de twee overgangsplaatsen een duidelijke sprong ontstaat. Door di't trapeziumvormig deel wordt de afhankelijkheid van de verande-5 ring van het Strouhal-getal van de aanstromingsrichting en daarmee van het Reynolds-getal aanzienlijk verminderd.Vc * ..- ή 8201316 <£ * - 3 - on which the front edge adjacent to the rectangular part is narrower than the width of the rectangle, so that there is a clear jump at the two transition places. Due to this trapezoidal part, the dependence of the change of the Strouhal number on the flow direction and thus on the Reynolds number is considerably reduced.

Door de sprong tussen het rechthoekige deel en het trapeziumvormig deel wordt om te heginnen een vergroting van het door de wervel in heweging gebrachte volume toegestaan en 10 door de schuin verlopende vlakken van het trapeziumvormig deel wordt de afsluiting van de doorsnede voor de doorstroming ge-leidelijk aan verkleind, waardoor een opstuwing van de stroming door de zich verwijderende wervels in de tijd van het passeren van het trapeziumvormig deel wordt gegarandeerd. Door deze 15 stuwwerking wordt de kromming van de stroomdraden in de toe-stroming bovenstrocans van het weerstandslichaam op een lagere en tevens op een bij benadering konstante waarde gehouden.The jump between the rectangular part and the trapezoidal part allows an increase in the volume of the volume brought in by the vertebra to start up, and the oblique planes of the trapezoidal part are gradually closed off by the oblique surfaces of the trapezoidal part. reduced, thereby guaranteeing a flow of the flow through the displacing vortices in time of passing the trapezoidal part. Due to this thrust, the curvature of the lead wires in the upstream influx of the resistive body is kept at a lower and also at an approximately constant value.

Het trapeziumvormig deel bewerkstelligt bovendien dat de alter-nerend van het weerstandslichaam losrakende wervels elkaar over 20 en weer niet kunnen verstoren.The trapezoidal part moreover ensures that the vertebrae detaching from the resistance body cannot disturb each other over and over again.

Aangezien de verhouding van de diepte d van het rechthoekig deel tot de breedte H daarvan ligt tussen 0,3 en 0,6 bestaat de garantie dat aan de wervel tijdens zijn vorming door de relatief lange rechthoekszijde zo weinig mogelijk 25 energie wordt onttrokken. Door het samenwerken van het rech-hoekig deel met het trapeziumvormig deel, dat wil zeggen door de verkleining van de variatie van het Strouhal-getal ten ge-volge van de langer durende stuwwerking door middel van het trapezium, kan een uitbreiding van het horizontale verloop van 30 de foutkarakteristiek gepaard aan een gering gebruik van stro-mingsenergie, worden verkregen. In het bijzonder werd gekon-stateerd dat in het bereik van de lage waarden van het Reynolds-getal een duidelijke uitbreiding van het lineaire bereik van de foutkarakteristiek kon worden verkregen.Since the ratio of the depth d of the rectangular part to the width H thereof is between 0.3 and 0.6, there is a guarantee that as a result of the relatively long rectangular side the vertebra is extracted as little energy as possible during its formation. By the co-operation of the rectangular part with the trapezoidal part, i.e. by reducing the variation of the Strouhal number due to the longer-lasting thrust by means of the trapezium, an extension of the horizontal gradient can of the error characteristic associated with low use of flow energy are obtained. In particular, it was found that in the range of the low values of the Reynolds number, a clear extension of the linear range of the error characteristic could be obtained.

f v 35 Als verbij zondering van de uitvindilng is een verder 8201316 ♦ -k- voorstel de twee schuin verlopende kanten van het trapeziumvormig deel onder dezelfde hellinghoek °( van 10-25° met de as van de huisleiding te stellen en de lengte van het trapezium-vormig deel in de richting van de stroom te hepalen op 0,5-0,7 5 van de totale lengte van het veerstandslichaam in die richting. Bij deze uitvoering van het trapeziumvormig deel kan door de hi j zonder weinig verlies opleverende geleiding van de wervels een optimaal verloop van de foutkarakteristiek worden verkregen.fv 35 As an addition to the invention, a further 8201316 ♦ -k- proposal is to set the two sloping sides of the trapezoidal part at the same angle of inclination ° (from 10-25 ° with the axis of the house pipe and the length of the trapezium). -shaped the shape in the direction of the current to 0.5-0.7 5 of the total length of the spring body in that direction. vertebrae an optimal course of the error characteristic can be obtained.

In de tekening wordt een uitvoeringsvoorheeld van 10 de uitvinding nader toegelicht.In the drawing an embodiment of the invention is further elucidated.

Fig. 1 vertoont een wervelteller in de doorsnede van een pijpleiding met het weerstandslichaam volgens de uitvinding.Fig. 1 shows a swirl counter in the cross section of a pipeline with the resistance body according to the invention.

Fig. 2 toont de wervelteller in de doorsnede volgens . 15 de lijn II-II in fig. 1.Fig. 2 shows the swirl counter in section according to. 15 the line II-II in fig. 1.

Het weerstandslichaam 1 is vast ingetouwd in het midden van de pijpleiding 2. Het strekt zich uit dwars over de gehele diameter van de pijpleiding 2 en bestaat in zijn pro-fieldoorsnede die in fig. 2 wordt getoond, uit een in de rich-20 ting van de stroom gezien vooraan gelegen rechthoekig deel 3 en een onmiddellijk daaraan aansluitend trapeziumvormig deel k. De aan het rechthoekig deel 3 aansluitende voorkant 5 van het trapeziumvormig deel if is smaller dan de hreedte H van het rechthoekig deel 3, zodat de sprongen 6 en 7 aan het weerstands-25 lichaam 1 ontstaan. De verhouding van de diepte d van het rechthoekig deel 3 tot zijn hreedte H bedraagt hierhij 0,3-0,6 en de hreedte H van de aan het rechthoekig deel 3 grenzende voorkant 5 van het trapeziumvormig deel k verhoudt zich tot de hreedte H van het rechthoekig deel 3 ongeveer als 3:^. Bovendien 30 vertonen de twee schuin verlopende kanten 8 en 9 van het trapeziumvormig deel 4 dezelfde hellingshoek ^ tussen 10 en 25° ten opzichte van de as van de pijpleiding en hedraagt de lengte 1 van het trapeziumvormig deel if· in de richting van de stroom 0,5-0,7 van de totale lengte L van het weerstandslichaam 1.The resistance body 1 is fixedly mounted in the center of the pipeline 2. It extends transversely across the entire diameter of the pipeline 2 and consists in its pro-field cross section shown in Fig. 2 of a direction viewed from the stream, the rectangular part 3 at the front and an immediately adjacent trapezoidal part k. The front side 5 of the trapezoidal part if connecting to the rectangular part 3 is narrower than the width H of the rectangular part 3, so that the jumps 6 and 7 are formed on the resistance body 1. The ratio of the depth d of the rectangular part 3 to its width H is 0.3-0.6 and the width H of the front side 5 of the trapezoidal part k adjacent to the rectangular part 3 is proportional to the width H of the rectangular part 3 approximately as 3: ^. In addition, the two inclined sides 8 and 9 of the trapezoidal part 4 exhibit the same angle of inclination between 10 and 25 ° with respect to the axis of the pipeline and carry the length 1 of the trapezoidal part if in the direction of the flow 0 .5-0.7 of the total length L of the resistance body 1.

35 Aan de randen 10 en 11 van het weerstandslichaam 1 Λ 8201316 - 5 - £ laten alternerend de Karman-wervels 12 en 13 los waarvan de frequentie een maat is voor de doorstroming van het medium door de pijpleiding 2. Ter hoogte van het weerstandslichaam 1 hevinden zich in de wand van de pijpleiding 2 de twee aftast-5 horingen 14 en 15 die de drukfluctuaties die worden veroorzaakt door de Karman-wervels 12 en 13» doorgegeven naar een meetka-naal 16 waarin een druk- of snelheidsgevoelige opnemer 17 is ingebouvd. Deze opnemer 17 brengt het meetsignaal, dat wil zeggen de frequentie van de losgelaten Karman-wervels 12 en 13, 10 over naar een niet verder heschreven elektronische verwerkings-inriehting.35 At the edges 10 and 11 of the resistance body 1 Λ 8201316 - 5 - £ alternately release the Karman vortices 12 and 13, the frequency of which is a measure of the flow of medium through the pipeline 2. At the level of the resistance body 1 in the wall of the pipeline 2 are the two sensing 5 horns 14 and 15 which transmit the pressure fluctuations caused by the Karman vortices 12 and 13 to a measuring channel 16 in which a pressure or velocity sensitive sensor 17 is incorporated . This sensor 17 transfers the measuring signal, i.e. the frequency of the released Karman vortices 12 and 13, 10 to an electronic writing device, which has not been further written down.

15 o 820131615 o 8201316

Claims

1. Apparatus for measuring a flow-through with a vertebral spring-generating body arranged transversely to the flow direction in the pipeline, which shows a profile cross-section composed of several separate geometric planes, the frequency of the released Kaman vertebrae being determined by means of of a sensing device, characterized in that the profile cross section of the resistance body (1) consists of a rectangular part (3) and a trapezoidal part (seen in the direction of flow behind it with a projection (6,7)). 1+) which narrows in the direction of the current, while the ratio of the depth (d) of the rectangular part (3) to its width (H) is 0.3-0.6 and the width (H) of the front (5) of the trapezoidal part (U) 15 connecting to the rectangular part (3) is proportional to the width (H) of the rectangular part (3) as approximately 3

Device according to claim 1, characterized in that the two sloping sides (8,9) of the trapezoidal part (^ +) have the same angle of inclination of 10-25 ° with respect to the axis of the pipeline and the length (l) of the trapezoidal part (¾) in the direction of flow is 0.5-0.7 of the total length (h) of the resistance body (1). 25 0 82 0 1 3