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DE19648601C1 - Movable effective pressure indicator of local flow meter - Google Patents

Movable effective pressure indicator of local flow meter

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DE19648601C1 DE1996148601 DE19648601A DE19648601C1 DE 19648601 C1 DE19648601 C1 DE 19648601C1 DE 1996148601 DE1996148601 DE 1996148601 DE 19648601 A DE19648601 A DE 19648601A DE 19648601 C1 DE19648601 C1 DE 19648601C1
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Abstract

The disclosed portable device for measuring active pressure is set in the path of a liquid flow. The device is comprised of a body (1) through which the flow runs, wherein said body comprises a measuring channel (2) in the form of a diffuser, a converging tube and a diffuser combined together. The cross-sectional areas at the entry (3) and exit points (4) are identical. A large differentil DELTA P is obtained between the pressure values Pmax and Pmin at the points of maximum (5) and minimum (6) sections, thereby ensuring highly accurate measurements.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Durch­ flußmessung von Fluiden, z. B. in geschlossenen Leitun­ gen großen Querschnitts. Solche Messungen werden in ge­ eigneten Anwendungsfällen durchgeführt mittels frei be­ weglicher, insbesondere tragbarer und in der Strömung an ausgewählten Stellen anzuordnender Sonden. Bekannte Son­ den dieser Art sind z. B. Prandtl-Rohre oder Gesamt­ druck-Pitot-Rohre, die die örtliche Strömungsgeschwin­ digkeit festzustellen gestatten. Bei bekannter Vertei­ lung des Geschwindigkeitsprofils der Fluidströmung über den Leitungsquerschnitt kann eine einzige Messung genü­ gen; anderenfalls führt man Netzmessungen durch, bei denen an mehreren, netzartig über den Strömungsquer­ schnitt verteilten Stellen die Strömungsgeschwindigkei­ ten gemessen werden, wobei der Durchfluß durch Integra­ tion aus der Geschwindigkeitsverteilung bestimmt wird.The present invention relates to the through flow measurement of fluids, e.g. B. in a closed conduit large cross-section. Such measurements are in ge suitable use cases carried out by means of free more mobile, especially portable and in the flow selected locations of probes to be placed. Known Son these are z. B. Prandtl pipes or total pressure pitot pipes that match the local flow rate allow determination. With known distribution development of the velocity profile of the fluid flow the cable cross-section can suffice a single measurement gene; otherwise you carry out network measurements at those on several, network-like across the flow cross cut the flow velocity at distributed points ten are measured, the flow through Integra tion is determined from the speed distribution.

Aus DE 44 17 913 C1 ist eine solche in einer Rohrströ­ mung quer zu deren Richtung verschiebliche und dadurch an verschiedenen Querschnitts stellen positionierbare Gasströmungssonde bekannt, die zwei parallele Holme auf­ weist, wobei am Ende des einen eine Druckaufnahmebohrung für den statischen Druck und am Ende des anderen ein der Strömung entgegen gerichteter pitotrohrartiger Druckauf­ nehmer für den Gesamtdruck angeordnet sind.From DE 44 17 913 C1 such is in a Rohrström Mung displaceable transversely to their direction and thereby can be positioned at different cross-sections Gas flow probe known to have two parallel spars has, at the end of a pressure receiving bore for the static pressure and at the end of the other one of the Flow against opposing pitot tube-like pressure are arranged for the total pressure.

Vorliegend geht es um eine Sonde in Form eines durch­ strömten Hohlkörpers, der schnell und ohne großen Auf­ wand in der zu messenden Strömung angeordnet werden kann, wobei die durch ihn fließende Meßströmung auf Grund entsprechenden Verlaufs der Querschnittsfläche des Meßkanals Druckänderungen erfährt, die als Wirkdruck gemessen werden können und den Durchsatz zu bestimmen gestatten. Auf diese Weise können schnell und leicht ausreichend zuverlässige Durchflußdaten gewonnen werden.This is a probe in the form of a through flowed hollow body, which quickly and without great on wall in the flow to be measured  can, with the measuring flow flowing through it Due to the corresponding course of the cross-sectional area of the Measuring channel experiences changes in pressure, known as differential pressure can be measured and determine the throughput allow. This way you can quickly and easily sufficiently reliable flow data can be obtained.

Eine fest in eine Leitung eingebaute Vorrichtung zur Messung zweier Druckdifferenzen über zwei aufeinander­ folgende Strömungsabschnitte eines Strömungskanals ist aus DE-PS 10 22 021 bekannt, wobei es um Feststoffe transportierende Gase geht und auf der ersten Meßstrecke konstanten Querschnitts eine Druckdifferenz gemessen wird, die eine Funktion der mitgeführten Feststoffmenge ist, und auf der zweiten, sich diffusorartig erweitern­ den Meßstrecke eine Druckdifferenz gemessen wird, aus der sich der Durchsatz des Fördergases ergibt. Die ge­ samte Strömung geht durch die Meßstrecken.A device built into a line for Measurement of two pressure differences over two on top of each other following flow sections of a flow channel known from DE-PS 10 22 021, which is solids transporting gases goes and on the first measurement section constant cross section measured a pressure difference is a function of the amount of solids carried is, and on the second, expand like a diffuser a pressure difference is measured from the measuring section which results in the throughput of the conveying gas. The ge The entire flow goes through the measuring sections.

Ein aus DE-AS 10 84 041 bekannter Strömungsmesser für Warmwasserleitungen in Form einer in diese einzuschrau­ benden Muffe hat eine stufenartige Durchmesserverengung, die eine Einschnürung der Strömung bewirkt. Abzweigkanä­ le münden vor und an der Stelle der eingeschnürten Strö­ mung und diese Abzweigkanäle leiten einen abgezweigten Teilstrom zu einem Meßgerät und von diesem zurück.A flow meter known from DE-AS 10 84 041 for Hot water pipes in the form of a screw into this bend sleeve has a step-like diameter narrowing, which causes the flow to constrict. Branch channel le open before and at the place of the constricted river mung and these branch channels conduct a branched Partial flow to and from a measuring device.

Die vorliegende Erfindung hat einen Wirkdruckgeber in der Art eines durchströmten und bei Bedarf an verschie­ denen Stellen des Strömungsquerschnitts positionierbaren Hohlkörpers zum Gegenstand, mit dem noch genauere Meß­ daten erhalten werden können.The present invention has a differential pressure sensor in the kind of flowed through and if necessary on different positions of the flow cross-section positionable Hollow body to the object, with the more precise measurement data can be obtained.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch die in Patentanspruch 1 angegebe­ nen Merkmale. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Der erfindungs­ gemäße Wirkdruckgeber für örtliche Durchflußmessungen erzeugt einen höheren Druckabfall zwischen den Meßquer­ schnitten, wodurch die Genauigkeit der Messungen erhöht wird.The solution of the posed Task accomplished by the specified in claim 1 characteristics. Appropriate developments of the invention are specified in the subclaims. The invention appropriate differential pressure transmitters for local flow measurements creates a higher pressure drop between the measuring cross  cut, which increases the accuracy of the measurements becomes.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Es zeigt:The invention will hereinafter be described by the description of two embodiments further explained. It shows:

Fig. 1 einen ortsbeweglichen Wirkdruckgeber zur freien Positionierung in einer zu messenden Strömung in teilweise geschnittener Seitenan­ sicht; Figure 1 is a portable pressure transmitter for free positioning in a flow to be measured in partially sectioned Seitenan view.

Fig. 2 den Schnitt 1-1 aus Fig. 1; FIG. 2 shows the section 1-1 from FIG. 1;

Fig. 3 einen Wirkdruckgeber in einer zweiten Ausbil­ dungsform in teilweise geschnittener Seiten­ ansicht; Figure 3 shows a differential pressure transducer in a second training view in partially sectioned sides.

Fig. 4 den Schnitt 1-1 aus Fig. 3. Fig. 4 shows the section 1-1 in FIG. 3.

Der Wirkdruckgeber gemäß Fig. 1, 2 besteht im wesentli­ chen aus einem Gehäuse 1 in Form eines rotationssymme­ trischen Hohlkörpers, in dem ein Meßströmungskanal 2 gebildet ist, dessen lichte Durchtrittsquerschnittsflä­ chen längs der Achse 13 vom Eintrittsquerschnitt 3 aus­ gehend zunächst zunehmen bis zu einem maximalen Quer­ schnitt 5, anschließend abnehmen bis zu einem minimalen Querschnitt 6 und danach bis hin zum Austrittsquer­ schnitt 4 wieder zunehmen. Auf diese Weise setzt sich der Meßströmungskanal 2 aufeinanderfolgend aus einem Diffusor-, einem Konfusor- und einem Diffusorabschnitt zusammen. Alle Querschnitte des Gehäuses 1 sind kreis­ förmig. Der Eintrittsrand 14 und der Austrittsrand 15 sind zur Verringerung von Druckverlusten scharf ausge­ bildet.The differential pressure sensor of FIG. 1, 2 consists wesentli surfaces of a housing 1 in the form of a rotationssymme trical hollow body in which a Meßströmungskanal 2 is formed, whose clear Durchtrittsquerschnittsflä surfaces along the axis 13 from the inlet cross-section 3 of continuous first increase to a maximum Cross section 5 , then decrease to a minimum cross section 6 and then up to the exit cross section 4 increase again. In this way, the measuring flow channel 2 is successively composed of a diffuser, a confuser and a diffuser section. All cross sections of the housing 1 are circular. The inlet edge 14 and the outlet edge 15 are sharply out to reduce pressure losses.

In den Ebenen 5, 6 des maximalen bzw. minimalen Quer­ schnitts sind Druckentnahmebohrungen 9, 10 ausgeführt, von welchen Meßdruckrohre 7, 8 ausgehen, deren Enden zum Anschluß von Meßschläuchen ausgebildet sind. Diese stel­ len die Verbindung zu einem nicht gezeigten Meßgerät, insbesondere einem Differentialmanometer her. Die Meß­ druckrohre sind umgeben von einer Tragsäule 11 stromli­ nienförmigen Querschnitts, auf der eine Einstellskala 12 angebracht ist, deren Markierungen sich auf ein Niveau beziehen, in dem die Meßkanalachse 13 liegt.In the levels 5 , 6 of the maximum or minimum cross section, pressure tapping holes 9 , 10 are made, from which measuring pressure tubes 7 , 8 extend, the ends of which are designed for connecting measuring hoses. These provide the connection to a measuring device, not shown, in particular a differential manometer. The measuring pressure tubes are surrounded by a support column 11 streamlined cross-section, on which an adjustment scale 12 is attached, the markings of which relate to a level in which the measuring channel axis 13 lies.

Der in Fig. 3, 4 gezeigte Wirkdruckgeber unterscheidet sich von der vorstehend betrachteten Ausbildung durch die Querschnittsform des Gehäuses. Das Gehäuse 1′ hat rechteckige Querschnitte, wobei der Meßströmungskanal 2′ begrenzt ist durch ebene parallele Seitenwände in einem Abstand b und hierzu rechtwinklig orientierten Begren­ zungsflächen, die einen profilierten Verlauf haben und die Diffusor-Konfusor-Diffusorabschnitte bilden. Diese Begrenzungsflächen verlaufen zueinander bezüglich der Meßkanalachse 13 spiegelbildlich symmetrisch.The differential pressure transducer shown in FIGS . 3, 4 differs from the design considered above by the cross-sectional shape of the housing. The housing 1 'has rectangular cross-sections, the measuring flow channel 2 ' is limited by flat parallel side walls at a distance b and perpendicular to this limitation surfaces, which have a profiled profile and form the diffuser-confuser-diffuser sections. These boundary surfaces are symmetrical to one another with respect to the measuring channel axis 13 .

Zum Gebrauch wird der Wirkdruckgeber in der Rohrleitung, deren Durchfluß zu messen ist, mittels der Einstellskala 12 so positioniert, daß seine Meßkanalachse 13 mit der Rohrleitungsachse zusammenfällt. Der scharfe Eintritts­ rand 14 schneidet aus der ankommenden Rohrströmung eine Teilströmung heraus, die als Meßströmung durch den Kanal 2 fließt und entsprechend dem Querschnittsverlauf Ver­ zögerungen und Beschleunigungen erfährt.For use, the differential pressure transmitter is positioned in the pipeline, the flow of which is to be measured, by means of the setting scale 12 so that its measuring channel axis 13 coincides with the pipeline axis. The sharp entry edge 14 cuts a partial flow out of the incoming pipe flow, which flows as a measuring flow through the channel 2 and experiences decelerations and accelerations according to the cross-sectional profile.

Auf dem ersten Diffusorabschnitt bis zur Ebene 5 maxima­ len Querschnitts verringert sich die Geschwindigkeit der Meßströmung, so daß der Druck ansteigt und in der Druck­ entnahmebohrung 9 und damit im Meßdruckrohr 7 ein maxi­ maler Druck Pmax ansteht. Auf dem anschließenden Konfusor­ abschnitt bis zur Ebene 6 minimalen Querschnitts wird die Meßströmung wieder beschleunigt und erreicht in der Ebene 6 ihren maximalen Wert, so daß hier der minimale Druck Pmin auftritt, welcher über die Druckentnahmebohrung 10 im Meßdruckrohr 8 ansteht. Auf der abschließenden Diffusorstrecke bis zum Austrittsquerschnitt 4 verlang­ samt sich die Meßströmung wieder auf die in der Rohrlei­ tung herrschende Geschwindigkeit, so daß der Druck auch wieder den zugehörigen Wert annimmt und die Meßströmung ohne Störungen und mit nur minimalen Verlusten wieder in die allgemeine Rohrströmung einfließt.On the first diffuser section up to level 5 maxima len cross-section, the speed of the measuring flow decreases, so that the pressure rises and in the pressure tapping hole 9 and thus in the measuring pressure tube 7 a maxi painter P max is present. On the subsequent confuser section up to level 6 minimal cross-section, the measuring flow is accelerated again and reaches its maximum value in level 6 , so that here the minimum pressure P min occurs, which is present via the pressure tapping bore 10 in the measuring pressure tube 8 . On the final diffuser section up to the outlet cross-section 4 , the measuring flow slows down again to the speed prevailing in the pipeline, so that the pressure again assumes the associated value and the measuring flow flows back into the general pipe flow without interference and with only minimal losses.

Die erzeugte Druckdifferenz ΔP zwischen Pmax und Pmin ist auf Grund des Querschnittsverlaufs des Meßkanals 2 sehr groß, so daß mit guter Genauigkeit der Meßströmungsdurch­ satz q durch den Meßkanal 2 ermittelt werden kann nach der BeziehungThe pressure difference ΔP generated between P max and P min is very large due to the cross-sectional profile of the measuring channel 2 , so that the measuring flow rate q through the measuring channel 2 can be determined with good accuracy according to the relationship

mit
α - Durchflußkoeffizient und
c - eine von der Geometrie des Wirkdruckgebers ab­ hängige und experimentell durch Kalibrierung zu ermittelnde Konstante;
f - Querschnittsfläche am Eintritt und Austritt;
ΔP - Druckdifferenz Pmax-Pmin;
γ - spezifisches Gewicht des Fluids.With
α - flow coefficient and
c - a constant which depends on the geometry of the differential pressure sensor and which can be determined experimentally by calibration;
f - cross-sectional area at the entrance and exit;
ΔP - pressure difference P max -P min ;
γ - specific weight of the fluid.

Der gesamte Rohrleitungsdurchfluß Q ergibt sich dann bei ausreichend konstanter Geschwindigkeitsverteilung über dem Rohrquerschnitt aus der BeziehungThe total pipeline flow Q is then at sufficiently constant speed distribution over the pipe cross section from the relationship

mit
F - Querschnittsfläche der Rohrleitung.With
F - cross-sectional area of the pipeline.

Auch die Ausbildung des Wirkdruckgebers mit einem Meß­ strömungskanal mit rechteckigen Querschnitten erlaubt die Ermittlung des Durchflusses mit guter Genauigkeit, wobei vorteilhaft insbesondere die größere Kompaktheit ist. Die reduzierte Breite erhöht die Anwendungsmöglich­ keiten und verringert gleichzeitig die hydrodynamischen Beanspruchungen und Belastungen.The formation of the differential pressure sensor with a measuring flow channel with rectangular cross sections allowed determining the flow with good accuracy, the greater compactness being particularly advantageous is. The reduced width increases the possible application  and at the same time reduces the hydrodynamic Stresses and strains.

Claims (6)

1. Ortsbeweglicher Wirkdruckgeber für örtliche Durch­ flußmessungen mit einem einen Meßströmungskanal (2) bil­ denden Gehäuse (1) und Druckentnahmebohrungen (9, 10), an die Meßdruckrohre (7, 8) angeschlossen sind, wobei die Flächen des Eintrittsquerschnitts (3) und des Aus­ trittsquerschnitts (4) des Meßkanals (2) einander gleich sind dadurch gekennzeichnet, daß der Meßströmungskanal (2) sich zusammensetzt aus einem ersten Diffusorabschnitt bis zu einem maximalen Querschnitt (5), der größer ist als der Eintrittsquerschnitt (3), einem anschließenden Konfusorabschnitt bis zu einem minimalen Querschnitt (6), der kleiner ist als der Eintrittsquerschnitt (3) und einem hieran anschließenden Diffusorabschnitt, des­ sen Ende der Austrittsquerschnitt (4) ist, wobei die Druckentnahmebohrungen (9, 10) in den Querschnitten ma­ ximalen bzw. minimalen Querschnitts (5, 6) liegen.1. Portable differential pressure transmitter for local flow measurements with a measuring flow channel ( 2 ) bil denden housing ( 1 ) and pressure tapping holes ( 9 , 10 ) to the measuring pressure pipes ( 7 , 8 ) are connected, the surfaces of the inlet cross-section ( 3 ) and the The cross section ( 4 ) of the measuring channel ( 2 ) is identical to one another, characterized in that the measuring flow channel ( 2 ) is composed of a first diffuser section up to a maximum cross section ( 5 ) which is larger than the inlet cross section ( 3 ) and a subsequent confusing section up to a minimum cross-section ( 6 ), which is smaller than the inlet cross-section ( 3 ) and an adjoining diffuser section, the end of which is the outlet cross-section ( 4 ), the pressure tapping holes ( 9 , 10 ) being maximum or minimum in the cross-sections Cross section ( 5 , 6 ). 2. Wirkdruckgeber nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch kreisförmige Querschnitte des Meßströmungskanals (2).2. differential pressure sensor according to claim 1, characterized by circular cross sections of the measuring flow channel ( 2 ). 3. Wirkdruckgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Querschnitte des Meßströmungskanals (2′) rechteckig sind, wobei zwei einander gegenüberliegende Wände parallel und eben sind und die beiden anderen Wän­ de symmetrisch zueinander profiliert sind.3. Differential pressure sensor according to claim 1, characterized in that the cross sections of the measuring flow channel ( 2 ') are rectangular, two opposing walls being parallel and flat and the other two walls being profiled symmetrically to one another. 4. Wirkdruckgeber nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, gekennzeichnet durch eine die Meßdruckrohre (9, 10) umgebende Tragsäule (11) vorzugsweise stromlinienförmi­ gen Querschnitts. 4. Differential pressure sensor according to one of the preceding claims, characterized by a support column ( 11 ) surrounding the measuring pressure tubes ( 9 , 10 ), preferably a cross section that is streamlined. 5. Wirkdruckgeber nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine an der Tragsäule (11) angebrachte Einstellskala (12).5. differential pressure sensor according to claim 4, characterized by an on the support column ( 11 ) attached setting scale ( 12 ). 6. Wirkdruckgeber nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäu­ se (1) einen scharfen Eintrittsrand (14), und einen schar­ fen Austrittsrand (15) aufweist.6. differential pressure sensor according to one or more of the preceding claims, characterized in that the hous se ( 1 ) has a sharp entry edge ( 14 ), and a sharp fen exit edge ( 15 ).
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