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Dokumentenidentifikation DE102004005760B4 31.05.2007
Titel Durchfluss-Messvorrichtung
Anmelder FESTO AG & Co., 73734 Esslingen, DE
Erfinder Nestle, Volker, Dipl.-Ing., 73734 Esslingen, DE
Vertreter Patentanwälte Magenbauer & Kollegen, 73730 Esslingen
DE-Anmeldedatum 05.02.2004
DE-Aktenzeichen 102004005760
Offenlegungstag 01.09.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 31.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.05.2007
IPC-Hauptklasse G01F 15/18(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01F 1/40(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Durchfluss-Messvorrichtung, mit einem Gehäuse, in dem ein Haupt-Strömungskanal verläuft, in dem sich eine Druckänderung des hindurchströmenden Druckmediums hervorrufende Druckänderungs-Erzeugungsmittel befinden und an dessen Kanalwandung Abgriffsmündungen mehrerer Abgriffskanäle vorgesehen sind, die mit einer in oder an dem Gehäuse angeordneten Durchfluss-Erfassungseinrichtung verbunden sind, wobei in Strömungsrichtung vor den Abgriffsmündungen ein Einbauraum zum Einbau wenigstens eines Strömungsvergleichmäßigers vorgesehen ist, der zur Vergleichmäßigung der Strömung des anströmenden Druckmediums dient.

Eine derartige Durchfluss-Messvorrichtung ist beispielsweise aus der DE 202 08 716 U1 bekannt, bei der zur Strömungsvergleichmäßigung des anströmenden Druckmediums eine Siebanordnung mit mehreren in Strömungsrichtung beabstandet voneinander angeordneten Siebscheiben eingesetzt wird. In der Regel besitzen Durchfluss-Messvorrichtungen einen Einbauraum zum Einbau eines solchen Strömungsvergleichmäßigers, der seinerseits dazu benötigt wird, die Strömung des anströmenden Druckmediums zu vergleichmäßigen, insbesondere um zu bewirken, dass das Druckmedium im Bereich der Abgriffsmündungen den zur Verfügung gestellten Strömungsquerschnitt des Haupt-Strömungskanals nach außen bis zur Kanalwandung hin ausfüllt, sodass Messwertverfälschungen, wie sie beispielsweise bei unruhiger oder bei lediglich im Zentrum des Haupt-Strömungskanals stark ausgeprägter Strömung vorkommen könnten, im Wesentlichen ausgeschlossen werden. Zweckmäßigerweise ist der Strömungsvergleichmäßiger nicht bereits fester Bestandteil der Durchfluss-Messvorrichtung, da beispielsweise je nach Platzangebot für die Durchfluss-Messvorrichtung unterschiedliche Strömungsvergleichsmäßiger, mit kleiner oder großer Baulänge, eingesetzt werden können. Bei separaten Strömungsvergleichmäßigern ergibt sich das Problem, dass es vorkommen kann, dass nach Einbau der Durchfluss-Messvorrichtung in eine Anlage nicht sichergestellt ist, ob zuvor der Strömungsvergleichmäßiger eingebaut wurde. Eine Überprüfung diesbezüglich muss per Demontage der Durchfluss-Messvorrichtung durchgeführt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Durchfluss-Messvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die gegenüber herkömmlichen Durchfluss-Messvorrichtungen eine höhere Messgenauigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine Durchfluss-Messvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Die erfindungsgemäße Durchfluss-Messvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Detektionseinrichtung zur Erfassung des aktuellen Einbauzustands des Strömungsvergleichmäßigers vorgesehen ist. Es ist also möglich, im eingebauten Zustand der Durchfluss-Messvorrichtung festzustellen, ob der Strömungsvergleichmäßiger installiert ist oder nicht. Es ist beispielsweise möglich vor Inbetriebnahme einer Druckmedium führenden Anlage alle eingebauten Durchfluss-Messvorrichtungen zu überprüfen, um festzustellen ob diejenigen Durchfluss-Messvorrichtungen, die einen Strömungsvergleichmäßiger benötigen, auch einen solchen besitzen. Somit kann gewährleistet werden, dass die Durchfluss-Messvorrichtungen eine hohe Messgenauigkeit besitzen und die Anlage optimal arbeitet.

Als Druckänderungs-Erzeugungsmittel im Sinne der Anmeldung werden vorzugsweise Mittel zur Erzeugung eines definierten Druckabfalls des Druckmedium verstanden, beispielsweise in Form einer Querschnittsverjüngung des Haupt-Strömungskanals oder in Form eines eingebauten Strömungswiderstands, zweckmäßigerweise eines sogenannten Laminar-Flow-Elements oder einer Blende. Alternativ wäre es jedoch auch möglich als Druckänderungs-Erzeugungsmittel Mittel zur Erhöhung des Drucks in Strömungsrichtung einzusetzen, beispielsweise einen Diffusor.

In bevorzugter Weise besitzt die Detektionseinrichtung wenigstens einen in den Einbauraum mittels wenigstens einer Messkanalmündung mündenden, zum Abgreifen eines Druck- oder Massenstromsignals dienenden Messkanal, wobei die Messkanalmündung im Einbauraum derart angeordnet bzw. positioniert sein kann, dass sie fluiddicht abgedeckt bzw. abgedichtet ist, falls der Strömungsvergleichsmäßiger eingebaut ist, wodurch kein Druck- oder Massenstromsignal abgegriffen wird, während die Messkanalmündung offen ist, falls kein Strömungsverteiler eingebaut ist, wodurch wenigstens ein Druck- oder Massenstromsignal abgreifbar ist. Die Detektionseinrichtung besitzt ferner eine mit dem Messkanal gekoppelte Auswerteeinheit zur Auswertung des Druck- oder Massenstromsignals, um in Abhängigkeit des abgegriffenen Druck- oder Massenstromsignals eine Beurteilung des Einbauzustands des Strömungsvergleichmäßigers zu ermöglichen. Es ist also möglich, das durch den Haupt-Strömungskanal hindurchströmende Druckmedium für die Detektion des Einbauzustands des Strömungsvergleichmäßigers zu verwenden.

Wird also von der Detektionseinrichtung ein Druck- oder Massenstromsignal detektiert, kann daraus geschlossen werden, dass der Strömungsverteiler nicht eingebaut ist, weil dann Druckmedium vom Einbauraum über den Messkanal zur Detektionseinrichtung gelangen kann. Wird hingegen von der Detektionseinrichtung kein Messsignal detektiert, ist dies ein Zeichen dafür, dass der Strömungsverteiler eingebaut wurde.

Prinzipiell wäre es jedoch auch möglich, die Detektionseinrichtung elektrisch wirkend auszubilden, beispielsweise in der Weise, dass durch die Detektionseinrichtung ein elektrisches Messsignal detektiert wird, um daraus den Einbauzustand des Strömungsvergleichmäßigers abzuleiten. Beispielsweise könnte im Einbauraum ein elektrischer Kontakt vorgesehen sein, der bei Einbau des Strömungsvergleichmäßigers durch einen insbesondere am selbigen angebrachten Gegenkontakt kontaktiert wird und ein elektrisches Signal an die Detektionseinrichtung abgibt.

Prinzipiell wäre es auch möglich, mit dem Abgriff eines Druck- oder Massenstromsignals den unkorrekten Einbau eines Strömungsvergleichmäßigers festzustellen, beispielsweise dann wenn die Messkanalöffnung teilweise offen ist, sodass eine Massenströmung an Druckmedium in den Messkanal gelangen kann, die von einer Massenströmung bei vollständig offener Messkanalmündung unterscheidbar ist.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung besitzt die wenigstens eine Messkanalmündung eine Mündungsfläche, die im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung des im Hauptkanal-Strömungskanal strömenden Druckmediums verläuft. Somit herrscht an der Messkanalmündung sowohl statischer als auch dynamischer Druck. Prinzipiell wäre es jedoch auch möglich die Messkanalmündung nicht in Strömungsrichtung auszurichten, sondern derart, dass ihre Mündungsfläche parallel zur Strömungsrichtung des Druckmediums ausgerichtet ist. In diesem Fall würde an der Messkanalmündung lediglich statischer Druck herrschen.

Es ist möglich, dass die Messkanalmündung durch den Strömungsvergleichmäßiger selber abgedeckt wird. Alternativ kann die Abdeckung der Messkanalmündung durch den Strömungsvergleichmäßiger veranlasst werden, beispielsweise in der Art, dass ein gesondertes Abdeckelement beim Einbau des Strömungsvergleichmäßiger auf die Messkanalmündung gedrückt oder geschoben wird und diese abdeckt.

Bevorzugt sind über den Umfang des Haupt-Strömungskanals, insbesondere in regelmäßigen Abständen, mehrere Messkanalmündungen verteilt, die ihrerseits mit jeweils einem separaten oder bevorzugt mit einem gemeinsamen Messkanal verbunden sind. Beispielsweise könnten die Messkanalmündungen mit einem Ringkanal verbunden sein, der seinerseits in den Messkanal mündet.

Die Auswerteeinheit der Detektionseinrichtung kann sich im Messkanal befinden, beispielsweise in einer hierfür vorgesehenen Aufnahme an der Messkanalwandung. Damit lässt sich eine Massenströmung an Druckmedium direkt im Messkanal detektieren. Alternativ wäre es möglich, eine externe Auswerteeinheit zu verwenden, beispielsweise die Auswerteeinheit an das Durchfluss-Messgerät anzubauen.

In bevorzugter Weise umfasst die Detektionseinrichtung ein durch die Abgriffskanäle unter Umgehung der Druckänderungs-Erzeugungsmittel gebildetes, mit dem Messkanal gekoppeltes Umgehungskanalsystem bzw. Bypasssystem, wobei im offenen Zustand der Messkanalmündung Druckmedium vom Messkanal in das Umgehungskanalsystem strömt, während im abgedeckten Zustand der Messkanalmündung eine Umgehungs- bzw. Umgehungsströmung zwischen den Abgriffskanälen ausgebildet ist und wobei als Auswerteeinheit die im Umgehungskanalsystem angeordnete Durchfluss-Erfassungsvorrichtung vorgesehen ist, die derart im Umgehungskanalsystem angeordnet sein kann, dass ein Wechsel zwischen der Strömung vom Messkanal in das Umgehungskanalsystem und der Umgehungsströmung als Strömungsumkehr detektierbar ist. Damit lässt sich die ohnehin vorhandene, für die Durchfluss-Messung benötigte, Durchfluss-Erfassungseinrichtung auch für die Detektion des Einbauzustands des Strömungsvergleichmäßigers verwenden. Eine Strömung vom Messkanal in das Umgehungskanalsystem wird vorzugsweise derart erreicht, dass an der Messkanalmündung ein höherer Druck herrscht, als an den beiden Abgriffsmündungen. Dies wird vorzugsweise dadurch ermöglicht, dass die Messkanalmündungen in Strömungsrichtung des Druckmediums im Haupt-Strömungskanal ausgerichtet ist und in Strömungsrichtung strömendes, auf die Messkanalmündung auftretendes Fluid einen zusätzlichen dynamischen Druck erzeugt, der höher ist als die rein statischen Drücke an den Abgriffskanalmündungen.

Die Durchfluss-Erfassungseinrichtung bzw. Auswerteeinheit kann also je nach dem ob Druckmedium vom Messkanal in das Umgehungskanalsystem oder lediglich Druckmedium innerhalb des Umgehungskanalsystems strömt von verschiedenen Seiten her angeströmt werden, wobei dieser Richtungswechsel detektierbar ist und daraus eine Beurteilung des aktuellen Einbauzustands des Strömungsvergleichmäßigers möglich ist.

Es ist möglich als Strömungsvergleichmäßiger ein Einlaufelement, insbesondere Einlaufrohr, mit Einlaufstrecke für die Druckmedium-Strömung zu verwenden, wobei die Druckmedium-Strömung nach Durchströmen der Einlaufstrecke derart beruhigt ist, dass eine zuverlässige Messung des Durchflusses möglich ist. Eine Alternative zum Einlaufelement mit Einlaufstrecke ist eine Siebanordnung, insbesondere mit mehreren in Strömungsrichtung beabstandet zueinander angeordneten Siebeinsätzen, insbesondere Siebscheiben.

Die Detektionseinrichtung kann wenigstens ein von außen sichtbares Anzeigeelement aufweisen, das zur Anzeige des aktuellen Einbauzustands des Strömungsvergleichmäßigers dient. Das Anzeigeelement kann beispielsweise eine Warnlampe sein, die insbesondere ständig leuchtet, falls kein Strömungsvergleichmäßiger eingebaut ist.

Als Auswerteeinheit und/oder Durchfluss-Erfassungsmittel kann eine Massenstrom-Sensoreinrichtung vorgesehen sein, die vorzugsweise wenigstens ein Hitzdrahtanemometer aufweist. Als Alternative zur Massenstrom-Sensoreinrichtung kann eine Drucksensor-, insbesondere Differenzdrucksensoreinrichtung verwendet werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:

1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Durchfluss-Messvorrichtung im perspektivischen Längsschnitt ohne Strömungsvergleichmäßiger,

2 die Durchfluss-Messvorrichtung gemäß 1 im Längsschnitt, wobei eine erste Ausführungsform eines Strömungsvergleichmäßigers eingebaut ist,

3 die Durchfluss-Messvorrichtung gemäß 1 im Längsschnitt, wobei eine zweite Ausführungsform eines Strömungsvergleichmäßigers eingebaut ist und

4 in Bild A eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit X aus 1, wobei die dort herrschenden Strömungsverhältnisse eingezeichnet sind, und in Bild B eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit Y von 3, wobei die dort herrschenden Strömungsverhältnisse dargestellt sind.

1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Durchfluss-Messvorrichtung 11. Sie besitzt ein Gehäuse 12, das insbesondere blockähnlich gestaltet sein kann und das von einem bevorzugt kreiszylindrisch konturierten Aufnahme 13 durchsetzt ist. In die Aufnahme 13 ist gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein als Kanaleinsatz 14 bezeichnetes, außen komplementär zu der Aufnahme 13 gestaltetes, hülsenartiges Bauteil eingesetzt. Dieses definiert einen das Gehäuse 12 in einer Längsrichtung 15 durchsetzenden Haupt-Strömungskanal 16. Es ist selbstverständlich auch möglich Durchfluss-Messvorrichtungen 11 einzusetzen, die keinen Kanaleinsatz 14 aufweisen und bei denen der Haupt-Strömungskanal 16 von einer Gehäuseausnehmung gebildet wird.

Die folgenden Ausführungen beziehen sich beispielhaft auf eine Durchfluss-Messvorrichtung 11 mit integriertem Kanaleinsatz 14.

Der Haupt-Strömungskanal 16 besitzt einenends einen Einlass 17 und andernends einen Auslass 18. An dem Einlass 17 kann Druckmedium in den Haupt-Strömungskanal 16 eingespeist werden, das nach dem Hindurchströmen durch den Haupt-Strömungskanal 16 an dem Auslass 18 wieder austritt. Die Strömungsrichtung durch den Hauptströmungskanal hindurch ist durch einen Pfeil bei 19 angedeutet.

An das Gehäuse 12 sind in beiderseitiger Verlängerung des Kanaleinsatzes 14 zwei Anschlusskörper 20 angesetzt, die den Anschluss nicht näher dargestellter Fluidleitungen für die Zufuhr und Abfuhr des Druckmediums ermöglichen. Das Druckmedium kann hydraulischer oder gasförmiger Art sein. Beim Ausführungsbeispiel ist Druckluft vorgesehen.

Im Bereich des Umfangs der Aufnahme 13 ist das Gehäuse 12 mit einer Vertiefung 21 ausgestattet, in die eine Durchfluss-Erfassungseinrichtung 22 eingesetzt ist. Auf diese Weise ist die Durchfluss-Erfassungseinrichtung 22 komplett versenkt in das Gehäuse 12 eingebaut. Alternativ könnte die Durchfluss-Erfassungseinrichtung 22 auch außen an das Gehäuse 12 angebaut sein.

Im Innern des Haupt-Strömungskanals 16 befinden sich Druckänderungs-Erzeugungsmittel 23, die eine Druckänderung des durch sie hindurchströmenden Druckmediums bewirken, sodass vor den Druckänderungs-Erzeugungsmitteln 23 ein anderer statischer Druck herrscht als danach. Bevorzugt sind die Druckänderungs-Erzeugungsmittel 23 als Druckabfall-Erzeugungsmittel ausgebildet, die einen Druckabfall des hindurchströmenden Druckmediums bewirken, sodass vor den Druckabfall-Erzeugungsmitteln ein höherer statischer Druck herrscht als danach.

Die Druckänderungs-Erzeugungsmittel 23 können beispielsweise von einem sogenannten Laminar-Flow-Element gebildet sein. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind sie durch einen sich in Strömungsrichtung 19 verringernden Querschnitt des Haupt-Strömungskanals 16 definiert. Dieser Kanalabschnitt sei im Folgenden als Düsenabschnitt 24 bezeichnet. Er kann die Gestalt einer Venturi-Düse haben.

Im Bereich des Düsenabschnitts 24 münden mehrere, insbesondere zwei, Abgriffskanäle 25a, 25b mit in der Strömungsrichtung 19 und somit in der Längsrichtung 15 des Kanaleinsatzes 14 beabstandeten Abgriffsmündungen 26a, 26b ein. Sie durchsetzen jeweils die Wandung 27 des Kanaleinsatzes 14 und das Gehäuse 12, wobei sie zur Durchfluss-Erfassungseinrichtung 22 führen und diese somit mit den Abgriffsmündungen 26a, 26b verbinden. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind erste Abgriffsmündungen 26a vorgesehen, die im querschnittsgrößeren Abschnitt des Düsenabschnitts 24 liegen und stromabwärts zweite Abgriffsmündungen 26b, die im querschnittskleineren Bereich des Düsenabschnitts 24 vorgesehen sind.

Den ersten Abgriffsmündungen 26a ist ein erster Abgriffskanal 25a zugeordnet, während den zweiten Abgriffsmündungen 26b ein zweiter Abgriffskanal 25b zugeordnet ist. Die Abgriffskanäle 25a, 25b setzen sich teils aus einsatzseitigen Kanalabschnitten und teils aus gehäuseseitigen Kanalabschnitten zusammen. Der erste Abgriffskanal 25a ist mit dem zweiten Abgriffskanal 25b verbunden, sodass sich unter Umgehung der Druckänderungs-Erzeugungsmittel 23, insbesondere der Querschnittsverjüngung des Düsenabschnitts 24, ein Umgehungskanalsystem 28 ergibt. An den ersten Abgriffsmündungen 26a herrscht ein höherer statischer Druck als an den zweiten Abgriffsmündungen 26b, da die ersten Abgriffsmündungen 26a am querschnittsgrößeren Bereich des Düsenabschnitts 24 liegen. Daraus ergibt sich eine Umgehungsströmung 29 von der ersten Abgriffsmündung 26a über den ersten Abgriffskanal 25a und die Durchfluss-Erfassungseinrichtung 22 in den zweiten Abgriffskanal 25b und zur zweiten Abgriffsmündung 26b.

In bevorzugter Weise enthält die Durchfluss-Erfassungseinrichtung 22 eine auf kalorimetrischem Funktionsprinzip basierende, nicht näher dargestellte Massenstrom-Sensoreinrichtung. Diese ist in den Verlauf des Umgehungskanalsystems 28 eingeschaltet. Die Massenstrom-Sensoreinrichtung dient zur Messung des durch die, im Vergleich zum Haupt-Strömungskanal 16, relativ kleine Durchmesser aufweisende Abgriffskanäle 25a, 25b strömenden Massenstroms, der in der Durchfluss-Erfassungseinrichtung 22 ausgewertet wird und zur Strömung im Haupt-Strömungskanal 16 korreliert wird.

Die Durchfluss-Messvorrichtung 11 besitzt ferner einen Einbauraum 30 zum Einbau eines Strömungsvergleichsmäßigers 31. Der Einbauraum 30 befindet sich gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel am in Strömungsrichtung 19 vorderen Ende des Kanaleinsatzes 14. Dort ist eine Anschlagfläche 32 vorgesehen, an die beim Einbau des Strömungsvergleichmäßigers 31 eine dort befindliche Gegenanschlagfläche 33 anschlägt, womit der Strömungsvergleichmäßiger 31 axial in Strömungsrichtung 19 fixiert ist.

Die 2 und 3 zeigen zwei unterschiedliche Ausführungsformen an Strömungsvergleichsmäßigern 31 in jeweils in die Durchfluss-Messvorrichtung 11 eingebautem Zustand. Gemäß 2 kann als Strömungsvergleichmäßiger 31 eine Siebanordnung 34 mit mehreren in Strömungsrichtung beabstandet zueinander angeordneten Siebeinsätzen 35 eingesetzt werden. Eine Alternative dazu ist in 3 dargestellt, in der ein Strömungsvergleichmäßiger 31 in Form eines Einlaufelementes 36 mit Einlaufstrecke 37 dargestellt ist. Das Einlaufelement 36 ist zweckmäßigerweise als Einlaufrohr ausgebildet.

Es ist eine Detektionseinrichtung 38 vorgesehen, die eine Erfassung des Einbauzustandes des Strömungsvergleichmäßigers 31 ermöglicht. Die Detektionseinrichtung 38 ist beispielhaft anhand einer fluidisch wirkenden Detektionseinrichtung 38 dargestellt, wobei fluidische Messsignale abgreifbar sind, die durch die Detektionseinrichtung 38 ausgewertet werden, um daraus zu ermitteln, ob der Strömungsvergleichmäßiger 31 eingebaut ist oder nicht. In bevorzugter Weise ist dafür wenigstens ein, mittels wenigstens einer Messkanalmündung 39 in den Einbauraum 30 mündender Messkanal 40 vorgesehen, mit dem ein fluidisches Messsignal abgreifbar ist. Die Detektionseinrichtung 38 besitzt ferner eine Auswerteeinheit 41, die mit dem Messkanal 40 gekoppelt ist und zur Auswertung der abgegriffenen fluidischen Messsignale dient, wodurch in Abhängigkeit des oder der abgegriffenen Messsignale eine Beurteilung des Einbauzustands des Strömungsvergleichmäßigers 31 möglich ist.

Zweckmäßigerweise sind mehrere über den Umfang des Haupt-Strömungskanals 16 angeordnete Messkanalmündungen 39 vorgesehen, die sich vorzugsweise in Strömungsrichtung 19 der Strömung des Druckmediums befinden, d.h. deren Mündungsflächen sind im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung 19 ausgerichtet, sodass, falls möglich, Druckmedium über die Messkanalmündungen 39 in den Messkanal 40 gelangen kann. In bevorzugter Weise liegen die Messkanalmündungen 39 an der Anschlagfläche 32 des Kanaleinsatzes 14. Ist der Strömungsvergleichmäßiger 31 nicht eingebaut, so sind die Messkanalmündungen 39 offen, sodass Druckmedium in den Messkanal 40 strömt und folglich ein fluidisches Messsignal abgegriffen werden kann. Ist der Strömungsvergleichmäßiger 31 eingebaut, so werden die Messkanalmündungen 39 vorzugsweise durch die Gegenanschlagfläche 33 am Strömungsvergleichmäßiger 31 abgedeckt, sodass kein Druckmedium in den Messkanal 40 gelangen kann, womit dann auch kein fluidisches Messsignal abgegriffen werden kann. Wird also ein fluidisches Messsignal durch die Auswerteeinheit 41 detektiert, ist es ein Zeichen dafür, dass kein Strömungsvergleichmäßiger 31 eingebaut ist und folglich die Gefahr von Fehlmessungen der Durchfluss-Messvorrichtung 11 besteht. Kommt jedoch kein fluidisches Messsignal an, so ist das ein Zeichen dafür, dass der Strömungsvergleichmäßiger 31 eingebaut ist.

Wie in 1 mit gestrichelten Linien dargestellt, kann die Auswerteeinheit 41 im Messkanal 40 angeordnet sein, sodass ein fluidisches Messsignal direkt im Messkanal 40 detektiert werden kann.

In bevorzugter Weise ist der Messkanal 40 jedoch mit dem Umgehungskanalsystem 28 verbunden, wobei als Auswerteeinheit 41 die Durchfluss-Erfassungseinrichtung 22 verwendet wird. Es ist also möglich, die für die Durchflussmessung vorgesehene Durchfluss-Erfassungseinrichtung 22 auch zusätzlich für die Detektion des Einbauzustandes des Strömungsvergleichmäßigers 31 zu nutzen.

Die 4 zeigt im Bild A die Strömungsverhältnisse im Messkanal 40 und im Umgehungskanalsystem 28 bei nicht eingebautem Strömungsvergleichmäßiger 31. Ist dieser nicht eingebaut, liegen die Messkanalmündungen 39 an der Anschlagfläche 32 des Kanaleinsatzes 14 frei und Druckmedium kann über die Messkanalmündungen 39 in den Messkanal 40 gelangen. Da die Messkanalmündungen 39 in Strömungsrichtung des Druckmediums ausgerichtet sind, herrscht dort zusätzlich zum statischen Druck noch dynamischer Druck. Dieser kombinierte statisch und dynamischer Druck ist größer als die rein statischen Drücke an den Abgriffsmündungen 26a und 26b, sodass eine Strömung vom Messkanal 40 in das Umgehungskanalsystem 28 und von dort zu den Abgriffsmündungen 26a, 26b erzeugt wird. Die Strömungsverhältnisse bei eingebautem Strömungsvergleichmäßiger 31 sind in der 4 in Bild B dargestellt. Dort sind die Messkanalmündungen 39 durch die am Strömungsvergleichmäßiger 31 ausgebildete Gegenanschlagfläche 33 abgedeckt, sodass kein Druckmedium in den Messkanal 40 gelangen kann. Folglich gelangt auch kein Druckmedium in das Umgehungskanalsystem 28. Es ist lediglich die im Normalbetrieb des Durchflussmessers bzw. Strömungswächters vorhandene Umgehungsströmung 29 ausgebildet, die von den ersten Abgriffsmündungen 26a über die Durchfluss-Erfassungseinrichtung 22 zu den zweiten Abgriffsmündungen 26b gerichtet ist.

Die Durchfluss-Erfassungseinrichtung 22, die bei der Detektion des Einbauzustandes des Strömungsvergleichmäßigers 31 auch als Auswerteeinheit 41 fungiert, ist nun derart im Umgehungskanalsystem 28 positioniert, dass zwischen den Strömungsverhältnissen bei nicht eingebautem Strömungsvergleichmäßiger 31 und bei eingebautem Strömungsvergleichmäßiger 31 unterschieden werden kann. Dieser Unterschied ist mittels der Durchfluss-Erfassungseinrichtung 22 detektierbar und ggf. mittels eines von außen sichtbaren Anzeigeelements 42 anzeigbar. Beispielsweise kann eine Warnlampe vorgesehen sein, die vorzugsweise dauernd oder blinkend aufleuchtet, falls kein Strömungsvergleichmäßiger 31 eingebaut ist. Zweckmäßigerweise ist die Durchfluss-Erfassungseinrichtung 22 an einer Stelle im Umgehungskanalsystem 28 positioniert, dass die beiden zuvor beschriebenen Einbauzustände des Strömungsvergleichmäßigers 31 mittels einer Strömungsumkehr im Umgehungskanalsystem 28 detektierbar sind. Die Durchfluss-Erfassungseinrichtung 22 ist dem ersten Abgriffskanal 25a zugeordnet, sodass diese bei einer Strömung vom Messkanal 40 in das Umgehungskanalsystem von der einen Seite und bei einer reinen Umgehungsströmung 29 von der anderen Seite angeströmt wird. Die Strömungsumkehr ist beispielsweise mittels eines Hitzdrahtanemometers detektierbar, das zwei Temperatursensoren besitzt, denen jeweils ein Heizer zugeordnet ist. Jeder Temperatursensor besitzt ein Konvektionsfeld an abgestrahlter Wärme, sodass bei einer Strömung, das in Strömungsrichtung vordere Konvektionsfeld den dahinter angeordnete Temperatursensor beeinflusst, insbesondere heizt, wodurch der Heizer des rückwärtigen Temperatursensors weniger stark nachgeheizt werden muss, um die zuvor bei Nicht-Strömung vorhandene Temperatur wieder zu erreichen. Der in Strömungsrichtung vordere Temperatursensor muss also stärker nachgeheizt werden, sodass, je nachdem ob der linke oder der rechte Temperatursensor stärker nachgeheizt werden muss, zu erkennen ist, von welcher Seite die Durchfluss-Erfassungseinrichtung 22 angeströmt wird.


Anspruch[de]
Durchfluss-Messvorrichtung, mit einem Gehäuse (12), in dem ein Haupt-Strömungskanal (16) verläuft, in dem sich eine Druckänderung des hindurchströmenden Druckmediums hervorrufende Druckänderungs-Erzeugungsmittel (23) befinden und an dessen Kanalwandung Abgriffsmündungen (26a, 26b) mehrerer Abgriffskanäle (25a, 25b) vorgesehen sind, die mit einer in oder an dem Gehäuse (12) angeordneten Durchfluss-Erfassungseinrichtung (22) verbunden sind, wobei in Strömungsrichtung (19) vor den Abgriffsmündungen (26a, 26b) ein Einbauraum (30) zum Einbau wenigstens eines Strömungsvergleichmäßigers (31) vorgesehen ist, der zur Vergleichmäßigung der Strömung des anströmenden Druckmediums dient, dadurch gekennzeichnet, dass eine Detektionseinrichtung (38) zur Erfassung des aktuellen Einbauzustandes des Strömungsvergleichmäßigers (31) vorgesehen ist. Durchfluss-Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung (38) wenigstens einen in den Einbauraum (30) mittels wenigstens einer Messkanalmündung (39) mündenden, zum Abgreifen eines Druck- oder Massenstromsignals dienenden Messkanal (40) aufweist, wobei die Messkanalmündung (39) im Einbauraum (30) derart angeordnet ist, dass sie fluiddicht abgedeckt ist, falls der Strömungsverteiler (31) eingebaut ist, wodurch kein Druck- oder Massenstromsignal abgreifbar ist, während die Messkanalmündung (39) offen ist, falls kein Strömungsvergleichmäßiger (31) eingebaut ist, wodurch wenigstens ein Druck- oder Massenstromsignal abgreifbar ist, und wobei die Detektionseinrichtung eine mit dem Messkanal (40) gekoppelte Auswerteeinheit (41) zur Auswertung des Druck- oder Massenstromsignals besitzt, um in Abhängigkeit vom abgegriffenen Signal eine Beurteilung des Einbauzustands des Strömungsvergleichmäßigers (31) zu ermöglichen. Durchfluss-Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkanalmündung (39) eine Mündungsfläche besitzt, die im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung (19) des im Haupt-Strömungskanal (16) strömenden Druckmediums verläuft. Durchfluss-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Auswerteeinheit (41) im Messkanal (40) befindet. Durchfluss-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung (38) ein durch die Abgriffskanäle (25a, 25b) unter Umgehung der Druckänderungs-Erzeugungsmittel (23) gebildetes, mit dem Messkanal (40) gekoppeltes Umgehungskanalsystem (28) umfasst, wobei im offenen Zustand der Messkanalmündung (39) Druckmedium vom Messkanal (40) in das Umgehungskanalsystem (28) strömt, während im abgedeckten Zustand der Messkanalmündung (39) lediglich eine Umgehungsströmung (29) zwischen den Abgriffskanälen (25a, 25b) ausgebildet ist und wobei als Auswerteeinheit (41) die im Umgehungskanalsystem (28) angeordnete Durchfluss-Erfassungsvorrichtung (22) vorgesehen ist, die eine Einbauposition im Umgehungskanalsystem (28) aufweist, durch die ein Wechsel zwischen der Strömung vom Messkanal (40) in das Umgehungskanalsystem (28) und der Umgehungsströmung (29) als Strömungsumkehr detektierbar ist. Durchfluss-Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Strömungsvergleichmäßiger (31) ein Einlaufelement (36) mit Einlaufstrecke (37) für die Druckmediumströmung und/oder eine Siebanordnung (34), insbesondere mit mehreren in Strömungsrichtung (19) beabstandet zueinander angeordneten Siebeinsätzen (35), vorgesehen ist. Durchfluss-Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung (38) wenigstens ein von außen sichtbares, mit der Auswerteeinheit (41) bzw. mit der Durchfluss-Erfassungseinzichtung (22) gekoppeltes Anzeigeelement (42), insbesondere eine Warnlampe, zur Anzeige des aktuellen Einbauzustands des Strömungsvergleichmäßigers (31) aufweist. Durchfluss-Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Durchfluss-Erfassungseinrichtung (22) eine Massenstrom-Sensoreinrichtung und/oder eine Drucksensoreinrichtung vorgesehen ist. Durchfluss-Messvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Massenstrom-Sensoreinrichtung wenigstens ein Hitzdrahtanemometer aufweist.






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