DE814051C - Verfahren zur Durchfuehrung von Messungen an stroemenden Medien - Google Patents

Description

• Verfahren zur Durchführung von Messungen an strömenden Medien Für die Mengenmessung strömender Medien, die unter Druck stehen, gibt es zahlreiche Meßgeräte.
• Die meisten eignen sich aber nur für Drücke bis zu etwa 25 atü. Für höhere Drücke müssen die Geräte oder wenigstens Teile derselben, in besondere Hochdruckschutzkörper eingebaut werden. Die betriebssichere Funktion hängt dann wesentlich ab von der Güte der druckfesten Durchführung in den Außenraum und von der Dichtheit der Verbindungsstellen.
• Bei größeren Meßvorhaben und höheren Drücken steigern sich die Schwierigkeiten der Abdichtung und Anbringung sehr schnell.
• Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, für die Mengenmessung von gasförmigen und flüssigen Niedien in chemischen Betrieben ebenso wie für Wasser- und Dampfmessungen an Hochdruckkesseln usw. ein Verfahren zu schaffen, das ohne irgendeine Abzweigung oder einen Anschluß an die Rohrleitung, ohne druckfeste Durchführungen und ohne jeglichen Übertragungsmechanismus arbeitet. Es bleibt handlicher als die anderen Verfahren und eignet sich besonders für Versuchs- und schnelle Vergleichsmessungen bei Hoch- und Niederdruck.
• Das erfindungsgemäße Verfahren benutzt zur Lösung dieser Aufgabe die Strahlung radioaktiver Substanzen oder Röntgenstrahlen.
• Die einfachste Ausführung eines Strömungs- und Mengenmessers arbeitet nach dem in Abb. I veranschaulichten Prinzip: Das durch die Rohrleitunga strömende Medium drückt gegen eine in dem kurzen Rohrstück b um die Achse c drehbar gelagerte Klappe d. b und d sind durch den Flansch e in die Rohrleitung eingeschoben worden. Der Oftnungswinkel der nur durch das eigene Gewicht herunterhängenden Klappe ändert sich mit der durchströmenden Menge. Die Größe des Offnungswinkels läßt sich durch besondere Profilierung der Innen- seite des Rohrstückes b, durch Verändern des Klappengewichtes und durch besondere Formgebung der Klappe, gegebenenfalls Strömungskörper, den jeweils vorliegenden Verhältnissen weitgehend anpassen. In der Nullstellung steht die Klappe über der Marke f. Das in dem abgeschirmten Gehäuse g untergebrachte radioaktive Präparat sendet ein Strahlenbündel in Richtung der Klappenebene durch die Rohrleitung und bildet die Klappe als dunklen Strich h auf dem Leuchtschirm i ab, der auf der anderen Seite der Rohrleitung dem Präparat gegenüber befestigt ist, wie Abb. Ib in der Aufsicht zeigt. Eine auf die Glasplatte des Leuchtschirmes gezeichnete oder geklebte Skala k gestattet die Ablesung des jeweiligen Offnungswinkels der Klappe oder unmittelbar der durchströmenden Menge, wenn die Anordnung geeicht wird. Abb. Ic zeigt das Leuchtschirmbild in Nullstellung der Klappe. Der große Vorteil gegenüber anderen An ordnungen liegt darin, daß auch bei Strömungsumkehr ohne weiteres richtige Werte angezeigt werden. Pendelungen der Strömungsrichtung um den Nullwert können ebenso genau erfaßt werden wie der Augenblick der Strömungsumkehr selbst.
• Für Präzisionsmessungen ist das beschriebene Verfahren nicht genau genug. Erfindungsgemäß wird dann folgender Weg beschritten: Die Strömungsgeschwindigkeiten werden mit Hilfe von Meßrad, radioaktiver Strahlung und Zählrohr derart in Frequenzen umgewandelt, daß jeder Strömungsgeschwindigkeit eindeutig eine bestimmte Frequenz zugeordnet wird. Abb 2 gibt hierzu ein schematisches Beisl3iel.
• In Abb. 2 bedeutet a wieder die Rohrleitung, in die das kurze Rohrstück b eingeschoben ist. An Stelle der Klappe ist hier ein Meßrad c mit mehreren schraubenförmigen Flügeln eingebaut, das durch das strömende Medium in Rotation gesetzt wird. An beiden Seiten des Meßrades ragt eine kleine Fahne über die Radausdehnung hinaus. Die Fahnen d und e passen sich der Zylindermantelform des Meßradumfanges an und haben eine Breite von etwa ein Viertel bis ein Achtel des Meßradkreisumfanges. Die Fahne d dient lediglich zum Massenausgleich. Die Fahne e liegt im eng begrenzten Strahlenbündel zwischen dem radioaktiven Präparat f und dem Geigerschen Zählrohr g und unterbricht es bei jeder Umdrehung des Meßrades zweimal. Das Zählrohr empfängt also je Umdrehung zwei Strahlungsimpulse. Für eine Breite derFahne e von ein Viertel des Meßradumfanges ist die Zeit für den Durchlaß und die Abblendung des Strahles gleich groß, wenn das Meßrad mit konstanter Geschwindigkeit umläuft. Es ergibt sich ein idealisiertes Impulsfrequenzbild gemäß Abb. 2b.
• Auf diese Weise erhält man im Zählrohr für jede Drehzahl eine ganz bestimmte Anzahl von Impulsen in der Zeiteinheit. Diese Impulsfrequenzen werden in 12 mit Elektronenröhren verstärkt und dem Meßgerät i zugeführt. Bei niedrigen Impulsfrequenzen kann als einfachstes Meßgerät ein Lautsprecher dienen. Die gehörten Stromstöße werden für einen bestimmten mit der Stoppuhr ermittelten Zeitintervall gezählt. Zweckentsprechender ist es, einen direktzeigenden Frequenzmesser mit Kondensatorladung, gegebenenfalls mit Schreiber, anzuschließen und ihn in der gewünschten Meßgröße zu eichen. Die Genauigkeit dieses Meßverfahrens ist sehr groß und unabhängig von der Strahlungsdichte, von Schwankungen im Verstärkungsgrad usw., weil nur die Anzahl der Strahlungsstöße zur Bestimmung der Drehzahl und damit der durchfließenden Menge bzw. Strömungsgeschwindigkeit herangezogen wird.
• Eine Umkehr der Strömungsrichtung kann mit diesem Verfahren allerdings nicht festgestellt werden. Dazu bedarf es folgender Abänderungen: Die Fahne e erhält nicht mehr die rechteckige Form, sondern läuft nach der einen Seite spitz aus, wie rAbb. 2c in der Aufsicht zeigt. Dadurch ändert sich die Impulsfrequenzkurve nach Abb. 2b b derart, daß zwar im Augenblick der Unterbrechung des Strahlenbündels ein steiler Abfall der Intensität bis auf den Nullwert einsetzt, aber der Sprung auf den Höchstwert ausbleibt und nun entsprechend der Formgebung der Fahne stetig verläuft. Diese Unsymmetrie der Impulsfrequenzkurve erlaubt die Unterscheidung von Rechts- oder Linkslauf des Meßrades, je nachdem ob die Impulsfrequenz mit dem steilen Sprung oder mit dem stetigen Anstieg einsetzt. Um das sehen zu können, wird an Stelle des Frequenzzeigers ein Kathodenstrahloszillograph angeschlossen. Wird gleichzeitig eine Normalfrequenz mit angelegt, dann kann auch die Drehzahl aus dem Leuchtschirmbild abgelesen werden. Der Kathodenstrahloszillograph bietet die beste Beobachtungsmöglichkeit, weil er Einzelheiten über den Kurvenverlauf, Anlauf, Pendelungen usw., trägheitsfrei zu erkennen gibt; darüber hinaus sind die Leuchtschirmbilder mit geeigneten Einrichtungen leicht zu photographieren, ein für genaue Untersuchungen und Kontrollen sehr wesentlicher Gesichtspunkt.
• Besonders zweckentsprechend ist das erläuterte Verfahren für Reihenmessungen. Es möge sich beispielsweise darum handeln, die gleichmäßige Beaufschlagung einer Kesselrohrheizfläche mit Speisewasser zu ermitteln. Dieses Problem ist von besonderer Wichtigkeit für die Untersuchungen von Innenkorrosionen an Kessel rohren, die meistens zu schwereren Betriebsstörungen führen. Mit den bisher üblichen Meßverfahren kann eineKlärungdieser Frage nicht erreicht werden.
• Durch die Speisewassertrommel werden vorher geeichte Meßräder in die Rohre der Heizfläche so weit eingeschoben, daß alle Meßradfahnen in einer Ebene liegen. Radioaktives Präparat und Zählrohr mit Verstärker, Frequenzzeiger oder Kathodenstrahloszillograph sind so in einem Rahmen befestigt, daß sie quer zu den Meßrädern über eine Bühne geschoben werden können. Befinden sich Präparat und Zählrohr über der Mitte eines Rohres, so wird die Anordnung durch eine Raste in dieser Stellung festgehalten und die Drehzahl abgelesen oder das Leuchtschirmbild gefilmt. Auf diese Weise ist es möglich, Augenblicksbilder von jedem Rohr der Heizfläche unter den verschiedenen Betriebsbedin- gungen sehr schnell aufzunehmen und sich ein genaues Gesamtbild über den Strömungsverlauf in der [leizfläche zu machen.
• NVelche Ausführungsform der Erfindungsgedanke im einzelnen annehmen mag, wesentlich ist für das erfinclungsgemiilJe Verfahren zur Durchführung von Messungen an strömenden Medien, daß zur Vermeidung einer druckfesten Herausführung aus dem Meßraum oder irgendeines tSbertragungsmechanismus ein von der zu erfassenden Größe beeinflußter Körper in seiner .\bhängigkeit von jener Größe mittels der Strahlung radioaktiver Präparate oder einer Röntgenröhre algelildet wird. Auf diese Weise kann man die Geschwindigkeit und Menge strömender Medien messen sowie die Strömungsrichtung anzeigen. I)ie erfindungsgemäße Vorrichtung hat besondere Bedeutung zur Messung von Drücken über 25 atü, wie dies im einzelnen einleitend angegeben ist.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Durchführung von Messungen an strömenden Medien, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung einer druckfesten Herausführung aus dem Meßraum oder irgendeines Übertragungsmechanismus die von der zu erfassenden Größe abhängige Lage eines Meßkörpers mittels Strahlung radioaktiver Präparate oder einer Röntgenröhre abgebildet wird.
2. 2. Vorrichtung zur Messung der Geschwindigkeit bzw. der Menge strömender Medien oder zur Anzeige der Strömungsrichtung unter Ausübung des Verfahrens von Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß dem strömenden Medium zur Erfassung der Größe ein Körper ausgesetzt ist, dessen Lage nach Maßgabe der Geschwindigkeit bzw. der Menge des strömenden Mediums beeinflußt wird.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine drehbar gelagerte Klappe oder ein entsprechender Strömungskörper in die Leitung eingeschoben wird und ihre Stellung durch die Strahlung auf einen mit einer Gradeinteilung versehehen Leuchtschirm projiziert wird.
4. 4. Verfahren zur Messung der Geschwindigkeit bzw. der Menge strömender Medien oder zur Anzeige der Strömungsrichtung unter Ausübung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß für Präzisionsmes'sungen die Strömungsgeschwindigkeiten mit Hilfe von Meßrad, radioaktiver Strahlung und Zählrohr derart in Frequenz umgewandelt werden, daß jeder Strömungsgeschwindigkeit eindeutig eine bestimmte Frequenz zugeordnet ist.
5. 5. Vorrichtung zur Ausüburrg des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßrad vorgesehen ist, das periodisch die Strahlung der Impulsfrequenzen unterbricht.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Meßrad eine Fahne vorgesehen ist, die in der Umlaufrichtung spitz zuläuft, und deren Impulsfrequenzen somit eine Kurvenform ergeben, die den Rechts- und Linkslauf des Meßrades, dessen Fahne den Strahl unterbricht, erkennen läßt.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur bequemen Durchführung von Reihenmessungen an Rohrsystemen in jedes Rohr ein Meßrad eingeführt wird und Präparat, Zählrohr mit Verstärker und Anzeigevorrichtung entlang der Rohrreihe verschoben werden unter gleichzeitiger Ablesung oder Filmung der Meßgrößen.