DE1003459B

DE1003459B - Flow meter based on the differential pressure method

Info

Publication number: DE1003459B
Application number: DEE8321A
Authority: DE
Inventors: Karl Epple; Karl Stephan
Original assignee: JC Eckardt AG
Current assignee: JC Eckardt AG
Priority date: 1953-12-23
Filing date: 1953-12-23
Publication date: 1957-02-28

Description

Durchflußmesser nach dem Differenzdruck-Verfahren Bei der Durchflußmessung nach dem Differenzdruck-Verfahren mit Hilfe von Drossel- oder Staugeräten besteht eine quadratische Abhängigkeit des Durchflusses vom ermittelten Differenzdruck und dem spezifischen Gewicht des zu messenden Stoffes. Um das Ergebnis der Messung planimetrieren oder zählen zu können, ist es von Wichtigkeit, daß die Anzeigevorrichtung des Meßgerätes eine lineare Teilung der Skala besitzt. Zu diesem Zweck wird bei den meisten für die Durchflußmessung benutzten Differenzdruckmanometern eine Radiziereinrichtung angewendet, welche aus der dem Differenzdruck entsprechenden Bewegung des Meßorgans die Wurzel bildet und auf die Anzeige-, Schreib- oder Zählvorrichtung überträgt. Flow meter according to the differential pressure method for flow measurement according to the differential pressure method with the help of throttle or storage devices a quadratic dependence of the flow rate on the determined differential pressure and the specific weight of the substance to be measured. To plan the result of the measurement or to be able to count, it is important that the display device of the measuring device has a linear division of the scale. For this purpose, most will use for the flow measurement used differential pressure manometers a square root device applied, which from the movement of the measuring element corresponding to the differential pressure forms the root and transfers it to the display, writing or counting device.

Die Radiziereinrichtungen haben den Nachteil, daß es damit nicht möglich ist, eine proportionale Teilung der Anzeigevorrichtung bis an den Nullpunkt des Meßbereiches heran durchzuführen. Im Hinblick auf die quadratische Beziehung zwischen Durchfluß und ermitteltem Differenzdruck muß das Ubersetzungsverhältnis zwischen den Bewegungen vom Meßorgan und der Anzeigevorrichtung am Anfang des Meßbereiches so groß gewählt werden, daß die auftretenden Reibungskräfte die Ausführung einer linearen Teilung der Skala bis an den Nullpunkt nicht zulassen. Die mit Radiziereinrichtungen versehenen Differenzdruckmesser besitzen daher einen unterdrückten Anfangsbereich in der Skalenteilung, d. h., die proportionale Teilung beginnt erst bei einem Meßwert, der in der Größenordnung von 1O0/o des Meßbereiches liegt. Eine bekannte Ausführungsform der Radiziereinrichtung besteht bei Differenzdruckmessern, wie Schwimmermanometern und Ringwaagen, aus einer vom Meßorgan betätigten Kurvenscheibe mit aufliegendem ß'bertragungshebel für die Anzeigevorrichtung. The root extraction devices have the disadvantage that it is not is possible, a proportional division of the display device down to the zero point of the measuring range. With regard to the quadratic relationship between the flow rate and the determined differential pressure must be the transmission ratio between the movements of the measuring element and the display device at the beginning of the measuring range be chosen so large that the frictional forces that occur the execution of a do not allow linear division of the scale down to zero. The ones with erasers provided differential pressure meters therefore have a suppressed starting area in the scale division, d. i.e., the proportional division only begins with a measured value, which is in the order of magnitude of 1O0 / o of the measuring range. A known embodiment the square rooting device exists in differential pressure gauges such as float pressure gauges and ring scales, from a cam actuated by the measuring element with an overlying Transmission lever for the display device.

Bezüglich der Abhängigkeit des mit Differenzdruckmessern bestimmten Durchflusses vom spezifischen Gewicht des Stoffes kann festgestellt werden, daß bei den meisten Geräten nicht die Möglichkeit besteht, den Meßbereich entsprechend dem Zustand des zu messenden Stoffes nach dem spezifischen Gewicht zu berichtigen. Erfahrungsgemäß sind bei der Durchflußmessung von Gasen Druckschwankungen in höherem Maße zu erwarten als Temperaturänderungen, so daß bei der Messung von Gasen im allgemeinen eine Druckberichtigung als ausreichend angesehen wird. Regarding the dependency of the determined with differential pressure gauges Flow rate of the specific gravity of the substance can be determined that with most devices it is not possible to adjust the measuring range accordingly to correct the condition of the substance to be measured according to the specific weight. Experience has shown that pressure fluctuations are greater when measuring the flow of gases Dimensions to be expected as changes in temperature, so when measuring gases in general a print correction is considered sufficient.

Bei der Messung von Dämpfen ist es jedoch meistens erforderlich, eine Berichtigung mit Hilfe eines Druck-und Temperaturmessers vorzunehmen. Es sind zwar D ifferenzdruckmesser bekanntgeworden, bei denen das Übersetzungsverhältnis zwischen dem radizierten Differenzdruck und der Anzeigevorrichtung durch die Betätigung eines Druckmessers oder eines Druck- und Temperaturmessers selbsttätig verstellt wird, so daß Schwankungen des spezifischen Gewichtes ausgeglichen werden. Die bekannten Differenzdruckmesser mit radizierender Kurvenscheibe und selbsttätiger Berichtigung der Anzeige unter dem Einfluß von Druck bzw. Druck und Temperatur gestatten jedoch nur, eine Berichtigung bei geringen Schwankungen der Zustandsgrößen vorzunehmen. So wird für eine bekanntgewordene Konstruktion dieser Art angegeben, daß nur eine Berichtigung bei Schwankungen des Druckes im Verhältnis 1:1,5 möglich ist. In dieser Tatsache darf wohl auch die Erklärung dafür zu sehen sein, daß Durchflußmesser mit selbsttätiger Berichtigung der Druck- und Temperaturschwankungen nur eine geringe Verbreiterung gefunden haben.When measuring vapors, however, it is usually necessary to have a Make correction with the help of a pressure and temperature meter. It is true Difference pressure gauges have become known where the transmission ratio is between the rooted differential pressure and the display device by the Actuation of a Pressure gauge or a pressure and temperature gauge is adjusted automatically, so that fluctuations in the specific gravity are compensated. The known Differential pressure meter with square root cam and automatic correction allow the display under the influence of pressure or pressure and temperature only to make a correction in the case of small fluctuations in the state variables. For a construction of this type that has become known, it is stated that only one Correction for fluctuations in pressure in the ratio 1: 1.5 is possible. In this Fact may also be seen as the explanation for the fact that flow meters with automatic correction of the pressure and temperature fluctuations only a small one Have found widening.

Die Ursache dafür, daß es bisher nicht gelungen ist, eine selbsttätige Berichtigung auch bei größeren Schwankungen der Zustandsgrößen durchzuführen, ist darin zu sehen, daß bei den bekannten Einrichtungen die Radizierung mittels einer einzigen Kurvenscheibe erfolgt. Die Steigung dieser Kurvenscheibe mußte im Hinblick auf das quadratische Verhältnis zwischen Differenzdruck und Durchfluß im Anfang des Meßbereiches so groß gewählt werden, daß erhebliche Reibungskräfte entstanden und daher nur die Möglichkeit bestand, eine Übertragungseinrichtung zu betätigen, deren tfbersetzungsverhältnis in geringen Grenzen verändert werden kann. The reason why it has not yet succeeded is an automatic one Correction must also be carried out in the event of major fluctuations in the state variables to see that in the known devices, the root extraction by means of a single cam. The slope of this cam had to be considered on the quadratic ratio between differential pressure and flow in the beginning of the measuring range can be chosen so large that considerable frictional forces were created and therefore there was only the possibility to operate a transmission device, whose transmission ratio can be changed within small limits.

Bei Anwendung von Differenzdruckmessern zur Bestimmung des Durchflusses wurde es bisher außerdem als Nachteil empfunden) daß es bei derartigen Geräten nicht möglich ist, den Meßbereich entsprechend den am Einbauort vorliegenden Betriebsbedingungen von Hand einstellen zu können. Bei der Planung von Neuanlagen werden-gewöhnlich auf Grund vorliegender Erfahrungen die Zustandsgrößen des zu messenden Stoffes und der zu erwartende Durchfluß angenommen. When using differential pressure meters to determine the flow rate it has been so far as well perceived as a disadvantage) that such Devices is not possible to adjust the measuring range in accordance with that available at the installation site To be able to set operating conditions by hand. When planning new systems The state variables of the to be measured are usually based on existing experience Substance and the expected flow rate assumed.

Auf Grund dieser angenommenen Werte wird der Differenzdruck des Drdsselgerätes berechnet und der Meßbereich des Durcbfiußinessers festgelegt. Wenn sich dann bei der Inbetriebnahme des Durchflußmessers herausstellt, daß die tatsächlich herrschenden Werte mit den angenommenen nicht übereinstimmen, so kann im allgemeinen eine Fehlmessung nur durch Änderung der Skalenteilung, bei größeren Abweichungen durch Austausch des Drosselgerätes oder des Meßgefäßes, am Differenzdrucltmesser vermieden werden.Based on these assumed values, the differential pressure of the Drdssel device calculated and the measuring range of the flow meter determined. If then at the commissioning of the flow meter shows that the actually prevailing If the values do not match the assumed values, this can generally result in an incorrect measurement only by changing the scale division, in the case of larger deviations by exchanging the throttle device or the measuring vessel on the differential pressure meter.

Gegenstand der Erfindung ist ein Differenzdruckmesser für die Durchflußmessung strömender Medien, bei dem eine proportionale Teilung der Skala näher an den Anfangspunkt des Meßbereiches heran ausgeführt wird, als es mit den bisher bekannten Mitteln möglich war. Außerdem ist der Durchflußmesser mit einer Einrichtung zur Verstellung des Differenzdruckbereiches versehen, die es ermöglicht, das Meßgerät mit einer bestimmten Skalenteilung für den Durchfluß den herrschenden Betriebsverhältnissen ohne Abänderung der Bauelemente des Gerätes anzupassen. Die Einrichtung zur Verstellung des Differenzdruckbereiches ermöglicht es ebenfalls unter Verwendung eines Druck- und Temperaturmessers eine selbsttätige Berichtigung der Anzeige bei schwankendem spezifischem Gewicht des zu messenden Stoffes in einem weiteren Druck- oder Temperaturbereich vorzunehmen, als es mit den bisher bekannten Geräten der Fall ist. The invention relates to a differential pressure meter for flow measurement flowing media in which a proportional division of the scale closer to the starting point of the measuring range is carried out than with the previously known means was possible. In addition, the flow meter is equipped with a device for adjustment of the differential pressure range, which makes it possible to use the measuring device with a certain graduation for the flow of the prevailing operating conditions without changing the components of the device. The device for adjustment of the differential pressure range also allows using a pressure and temperature meter an automatic correction of the display with fluctuating specific weight of the substance to be measured in a further pressure or temperature range to undertake than is the case with the previously known devices.

Die Erfindung besteht darin, daß die radizierende Übertragung der Bewegung des Meßorgans durch das Hintereinanderschalten von zwei Kurvenscheiben durchgeführt wird. Hierbei lassen sich die Neigungen der Kurvenscheiben im - Anfang des Meßbereiches so gering ausführen, daß die störenden Reibungskräfte in erträglichen Grenzen bleiben und eine proportionale Teilung der Skala näher an den Anfangspunkt geführt werden kann, als es mit Hilfe einer einzigen Kurvenscheibe möglich ist. The invention consists in that the square root transmission of the Movement of the measuring element by connecting two cams in series is carried out. The inclinations of the cams can be set at the beginning of the measuring range so small that the disturbing frictional forces are tolerable Limits remain and a proportional division of the scale closer to the starting point can be performed than is possible with the help of a single cam.

Die Erfindung besteht außerdem darin, daß durch den radizierten Differenzdruck eine Kurvenscheibe betätigt wird, auf welcher der Angriffspunkt für die Übertragungseinrichtung auf das Anzeigesystem in einem verstellbaren Abstand von dem Drehpunkt der Kurvenscheibe aufliegt. The invention also consists in that by the rooted differential pressure a cam is actuated, on which the point of application for the transmission device on the display system at an adjustable distance from the pivot point of the cam rests.

Weiterhin besteht die Erfindung darin, daß die Verstelleinrichtung für die Veränderung des Differenzdruckbereiches selbsttätig in Abhängigkeit vom spezifischen Gewicht des zu messenden Mediums erfolgen kann. Hierbei wird entsprechend dem Einfluß der veränderlichen Zustandsgrößen durch einen Druck messer oder durch einen Druckmesser und Temperaturmesser die Verstelleinrichtung für den Differenzdruckbereich vorzugsweise mittels Kurvenscheiben betätigt. Furthermore, the invention consists in that the adjusting device for changing the differential pressure range automatically depending on the specific weight of the medium to be measured. This is done accordingly the influence of the variable state variables by a pressure gauge or by a pressure gauge and temperature gauge the adjustment device for the differential pressure range preferably operated by means of cams.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens zeigt die Zeichnung, in der ein Durchflußmesser nach dem Differenzdruckverfahren dargestellt ist. Der Differenzdruck an einer Blende wird durch das Schwimmermanometer 1 bestimmt. Die Übertragung der Standhöhe des Schwimmers erfolgt über den Hebel 2 auf eine Kurvenscheibe 3. Die Bewegung dieser Kurvenscheibe wirkt über die Achse 4 und den Hebel 5 auf eine zweite Kurvenscheibe6 an einem zweiarmigen Hebel 7, der an dem Punkt 8 drehbar gelagert ist. An embodiment of the inventive concept is shown in the drawing, in which a flow meter is shown using the differential pressure method. Of the The differential pressure at an orifice is determined by the float manometer 1. the The level of the swimmer is transferred via lever 2 to a cam 3. The movement this cam acts via the axis 4 and the lever 5 on a second cam 6 on a two-armed lever 7 which is rotatably mounted at point 8 is.

Die beiden Kurvenscheiben 3 und 6 sind so ausgelegt, daß eine quadratische Beziehung zwischen der Drehbewegung des Hebels 7 und dem Hub des Schwimmermanometers erfolgt. Die Auslenkung des Hebels 7 stellt also ein Maß des zu messenden Durchflusses dar. The two cams 3 and 6 are designed so that a square Relationship between the rotation of the lever 7 and the stroke of the float pressure gauge he follows. The deflection of the lever 7 therefore represents a measure of the flow rate to be measured represent.

Durch das Hintereinanderschalten der beiden Kurventriebe 2-3 und 5-6 lassen sich die Neigungen der Kurvenscheiben geringer ausführen, als es bei Verwendung einer einzigen Kurven scheibe möglich wäre. Es wird hierdurch erreicht, daß die Reibungskräfte auch im Anfang des Meßbereiches gering bleiben und daß die Skala in proportionaler Teilung näher an den Anfangspunkt des Meßbereiches herangeführt werden kann, als es bei einer Radiziervorrichtung durch eine einzige Kurvenscheibe ausführbar ist. Während es bei normalen Geräten mit einer einzigen Kurvenscheibe als Radiziervorrichtung nur möglich ist, mit einer proportionalen Teilung der Skala bei etwa iOO/o des Meßbereiches zu beginnen, läßt sich gemäß der Erfindung bei Verwendung von zwei hintereinandergeschalteten Kurvenscheiben bereits eine proportionale Teilung von etwa S0lo des Meßbereiches an ausführen. By connecting the two cam drives 2-3 and 5-6, the inclinations of the cams can be made less than with Use of a single cam disc would be possible. It is thereby achieved that the frictional forces remain low even in the beginning of the measuring range and that the Scale in proportional division brought closer to the starting point of the measuring range can be, as it is with a square root extraction device by a single cam is executable. While it is with normal devices with a single cam as a root extractor is only possible with a proportional division of the scale starting at about 100 / o of the measuring range can be used according to the invention already a proportional division of two cam disks connected in series Carry out from about 50% of the measuring range.

Der Hebel 7 trägt auf dem der Kurvenscheibe 6 entgegengesetzt gerichteten Hebel arm eine Kurvenscheibe 9. Auf dieser Kurvenscheibe ist mit Hilfe des Verstellhebels 10 der Angriffspunkt 11 für die Anzeigevorrichtung 13 beweglich gelagert. Durch Bewegung des Hebels 10 in Pfeilrichtung wird der Abstand zwischen dem Angriffspunkt 11 für die Zeigerübertragung und dem Drehpunkt 8 der Kurvenscheibe 9 verändert und dadurch das Übersetzungsverhältnis zwischen der Drehbewegung des den Meßwert übertragenden Hebels 7 und der Anzeigevorrichtung 13 verändert. The lever 7 carries on that of the cam 6 in the opposite direction Lever arm a cam disk 9. On this cam disk is with the help of the adjusting lever 10, the point of application 11 for the display device 13 is movably supported. By Movement of the lever 10 in the direction of the arrow is the distance between the point of application 11 for the pointer transmission and the pivot point 8 of the cam 9 changed and thereby the transmission ratio between the rotary movement of the transmitting the measured value Lever 7 and the display device 13 changed.

Die Betätigung des Verstellhebels 10 erfolgt mittels der Bourdonfeder 14 eines Manometers, welches den Druck des zu messenden gasförmigen Mediums ermittelt. Hierdurch wird eine Berichtigung der Anzeige des Durchflußmessers in Abhängigkeit von dem Druck des zu messenden Mediums herbeigeführt. Die Übertragung der Auslenkung der Bourdonfeder 14 auf den Verstellhebel 10 geschieht mittels einer Kurvenscheibe 15 entsprechend der Abhängigkeit des zu messenden gasförmigen Durchflusses von dem Druck des Mediums. Durch die erfindungsgemäße Anwendung zweier hintereinandergeschalteter Kurvenscheiben in der Radiziereinrichtung ist es gelungen, eine selbsttätige Berichtigung der Anzeige bei Druckschwankungen im Bereich 1: 4 durchzuführen, ohne daß die auftretenden Reibungskräfte eine Überschreitung des zulässigen Anzeigefehlers verursachen. The actuation of the adjusting lever 10 takes place by means of the Bourdon tube 14 of a manometer, which determines the pressure of the gaseous medium to be measured. This makes a correction of the display of the flow meter dependent brought about by the pressure of the medium to be measured. The transfer of the deflection the Bourdon tube 14 on the adjusting lever 10 is done by means of a cam 15 according to the dependence of the gaseous flow to be measured on the Pressure of the medium. The inventive use of two series-connected The cam disks in the rooting device have succeeded in correcting themselves automatically the display in the event of pressure fluctuations in the range 1: 4 without the occurring Frictional forces cause the permissible display error to be exceeded.

Das dargestellte Beispiel zeigt eine Durchflußmessung für Gase, bei der erfahrungsgemäß Druckschwankungen in höherem Maße zu erwarten sind als Temperaturänderungen. Bei der Durchflußmessung von Dämpfen jedoch ist es erforderlich, daß auch eine Korrektur des Meßergebnisses in Abhängigkeit von der Temperatur vorgenommen wird. In diesem Fall wird man zweckmäßig die Betätigung der Verstelleinrichtung für den Meßbereich durch ein Manometer und ein Thermometer vornehmen, welche in geeigneter Weise über ein Differentialhebelsystem den Verstellhebel 10 betätigen. Hierbei werden zweckmäßig die den Zustand des Mediums ermittelnden Meßgeräte, wie Manometer und Thermometer, über Kurvenscheiben auf den Verstellhebel 10 einwirken. The example shown shows a flow measurement for gases at which experience shows that pressure fluctuations are to be expected to a greater extent than changes in temperature. When measuring the flow of vapors, however, a correction must also be made of the measurement result is made as a function of the temperature. In this In this case, the actuation of the adjusting device for the measuring range is expedient by means of a manometer and a thermometer which are appropriately placed over a differential lever system actuate the adjusting lever 10. This will be useful the measuring devices determining the condition of the medium, like manometer and thermometer, act on the adjusting lever 10 via cams.

PATENTANSPj{ÜC}1E 1. Durchflußmesser mit einem den Differenzdruck an einem Drossel- oder Staugerät erfassenden Meßorgan, welches mit Hilfe einer radizierenden Übertragungseinrichtung eine dem Durchfluß linear zugeordnete Anzeige ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Differenzdruck entsprechende Bewegung des Meßorgans durch die Hintereinanderschaltung zweier Kurvenscheiben (3 und 6) radiziert wird. PATENTANSPj {ÜC} 1E 1. Flow meter with a differential pressure on a throttle or storage device detecting measuring element, which with the help of a root extracting Transmission device results in a display associated with the flow linearly, thereby characterized in that the movement of the measuring element corresponding to the differential pressure is square rooted by connecting two cams (3 and 6) in series.

Claims

2. Flow meter according to the differential pressure method according to claim 1, characterized in that by the rooted differential pressure a further The cam (9) is actuated on which the point of application (11) for the tion to transfer the movement of the measuring system to the display system for the purpose of Change of the measuring range at an adjustable distance from the pivot point (8) the cam rests.

3. Flow meter according to the differential pressure method according to claim 1 and 2, characterized in that the adjusting device of the display area for the purpose of correcting the pressure of a flow meter by a pressure meter (14) is preferably actuated by means of a cam disk (15).

4. Flow meter according to the differential pressure method according to claim 1 and 2, characterized in that the adjusting device of the display area for the purpose of pressure and temperature correction by means of a manometer and a thermometer is preferably operated by means of cams.