DE2732236B2 - Vorrichtung zum Bestimmen der Durchflußmenge eines Fluids - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen der Durchflußmenge eines Fluids, das als turbulente Strömung oder als Strömung mit Zylinderprofil in einer zylindrischen Leitung strömt, die einen Radius R und eine Strömungsachse aufweist, mit Meßstrecken, deren Wandler jeweils an einer stromaufwärts und stromabwärts liegenden Stelle an der Leitung angebracht sind, so daß sie zwischen sich eine durch das Fluid hindurch verlaufende chlordale Meßstrecke festlegen, und mit einer an die Wandler angeschlossenen Einrichtung, die zwischen den beiden Wandlern jeder Meßstrecke Ultraschallenergie überträgt und in Abhängigkeit von den Laufzeiten dieser Energie ein Signal hi erzeugt, das der Durchflußmenge in dem Rohr proportional ist, wobei die chordalen Meßstrecken einen radialen Abstand von der Strömungsachse

aufweisen, der zwischen etwa 0,5 R und 0,6 R liegt

Die US-Patentschrift 35 64 912 beschreibt eine Vorrichtung, in der ein numerisches Rechenverfahren zum Bestimmen der Durchflußmenge beschrieben ist, das besonders für Messungen in Rohren mit großem Durchmesser geeignet ist Hierbei werden vier Geschwindigkeitsmessungen an der Fluid-Strömung in einem Rohr durchgeführt Die Geschwindigkeitsmessungen werden mittels stromaufwärts und stromabwärts angeordneter Wandler durchgeführt die sich gegenseitig akustische Energie über vorbestimmte chordale (längs einer Sehne verlaufender) Meßstrecken zuführen. Die Meßstrecken liegen parallel zueinander in getrennten StrömungsbcTeichen oder Ebenen und in vorbestimmten Abständen von der Rohrwand oder der Mittelachse (der Strömungsachse) des Rohrs. Die einzelnen Strömungsgeschwindigkeitsmeßwerte werden in einem digitalen Rechner verarbeitet und mit einem vorbestimmten Gewichts- oder Bewertungsfaktor multipliziert Der Ort der Meßebenen und die vorbestimmten Bewertungsfaktoren werden nach einer bekannten mathematischen Beziehung ermittelt die bei der numerischen Lösung von Integralen verwendet wird und als Gaußsche Quadratur-Formel oder Gaußsches Quadratur-Verfahren bezeichnet wird Dabei können mehr als vier Meßstrecken benutzt werden, und als Variante können die Bewertungsfaktoren und Lage-Werte nach zwei anderen bekannten mathemtaischen Verfahren gewählt werden, die als Tschebyschew- oder Lobatto-Verfahren bezeichnet werden.

Obwohl die in der US-Patentschrift 35 64 912 beschriebenen Gaußschen und anderen Integrationsverfahren für nahezu alle Rohrformen sehr gut eeignet sind haben sie dennoch einige wesentliche Nachteile. Zu diesen gehört daß jede Meßstrecken-Längenmessung einen anderen Bewertungsfaktor erfordert der getrennt errechnet werden muß. Dies bedeutet daß die Recheneinrichtung zur Durchflußbestimmung unnötig kompliziert sein muß, um die zahlreichen erforderlichen mathematischen Operationen durchüifähren. Ein weiterer Nachteil ist der, daß mehrere Meßstrecken verschiedener Länge erforderlich sind Dies macht die erforderliche Recheneinrichtung noch komplizierter. Sodann haben die Meßstrecken in der Nähe der Rohrwand nicht-lineare Bewertungsfaktoren und unterliegen einer starken Streuung.

Sodann ist es dem Aufsatz »Optimierung der Lage der Meßstrecke integrierender Durchflußmeßverfahren« von B. Pfau, »Archiv für Technisches Messen«, Blatt V1246-1 (Februar 1973) bekannt daß durch Anordnung der Meßstrecke in einer exzentrischen Schnittebene bestimmte Vorteile erzielt werden. Zu diesen Vorteilen gehört daß, wenn die Meßebene mit einer Exzentrizität von 0,493 R angeordnet wird, wobei R der Radius des Rohrs ist das Meßergebnis sowohl bei laminarer als auch turbulenter Strömung unabhängig von der Reynolds-Zahl ist Nach Pfau ist die Turbulenz als Meßfehlerquelle daher weitgehend beseitigt Obwohl nach Pfau eine höhere Genauigkeit erzielbar ist treten dennoch Meßfehler auf, insbesondere bei turbulenten Strömungen, die in Rohren mit großem Durchmesser nahezu immer auftreten.

Bei der gattungsgemäßen Vorrichtung, die aus der deutschen Offenlegungsschrift 25 52 072 bekannt ist, sind maximal zwei Meßstrecken vorgesehen. Hierbei ist die Meßgenauigkeil unzureichend, insbesondere wenn die Meßimpulse über die eine Meßstrecke nur in der einen und über die andere Meßstrecke nur in der

t anderen Strömungsrichtung übertragen werden, weil

ι: die Strömungsbedingungen längs der beiden Meßstrek-

; ken aufgrund von Turbulenzen oder aus anderen

ί Gründen stark unterschiedlich sein können.

r; Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

:-i Vorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei

ö der die Meßgenauigkeit höher ist

Nach der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mehr als zwei Meßstrecken in diesem radialen Abstand angeordnet sind.

Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet

Eine so ausgebildete Vorrichtung ist verhältnismäßig einfach und ermöglicht eine genaue Messung einer Durchflußmenge bei den verschiedenartigsten Strömungsformen, einschließlich einer laminaren, einer solchen mit zylindrischem Profi} der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung und einer turbulenten Strömung (wobei die mittlere Strömungsgeschwindigkeit bis tf herunter zum 0,78fachen der maximalen Geschwindig-

2_ keit bei dennoch nur geringem Fehler, reichen kann),

ψ mitteis der Messung längs der exzentrischen chordaien

' . Meßstrecken. Die Meßgenauigkeit ist weitgehend

_r ^l unabhängig von dem Geschwindigkeitsverhältnis (Verhältnis des Mittelwerts der Geschwindigkeiten zur maximalen Geschwindigkeit) und damit auch weitgehend unabhängig von der Reynolds-Zahl. Die Wahl des Ortes der Meßstrecken ergibt eine lineare Abhängigkeit (Kennlinie) über einen wesentlichen Teil des Turbulenzbereiches. Wenn das Verhältnis des radialen Abstandes der chordaien Meßstrecken zum Radius der Leitung gleich 0,5 gewählt wird, ergibt sich für viele Strömungsformen, einschließlich einer laminaren Strömung (einer Strömung mit parabolischem Geschwindigkeitsprofil) sowie eine Zylinderprofil-Strömung, ein Fehler von nur etwa 1 bis 2% für mittlere Turbulenz-Geschwindigkeits-

- Verhältnisse. Die Messung ist nicht so genau, wie bei einer Anordnung der Meßstrecke mit einem Abstand von 0,54 R zur Strömungsachse und einer Beschränkung der Messung auf eine turbulente und eine Strömung mit zylindrischem tropfenförmigem) Geschwindigkeitspro-

- fil.

^:; Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden im

folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt einer zylindrischen Leitung mit Ultraschall-Wandlern, die an sti omaufwärts und stromabwärts gelegenen Stellen angeordnet sind, um eine Durchflußmengenmessung mittels eines UUraschall-Durchflußmengenmessers in an sich bekannter Weise durchzuführen,

Fig.2 einen Querschnitt durch ein typisches Rohr, der die Wandler-Plazierung und die chordale Meßstrek ke zusammen mit einem Blockschaltbild der elektronischen Schaltungsanordnung, die zum Berechnen der Durchflußmenge aus den Meßwerten erforderlich ist, veranschaulicht,

F i g. 3 eine schematische perspektivische Darstellung einer anderen, nicht coplanaren Plazierung bzw. Anordnung von Wandlern in einem Rohrabschnitt zur Durchflußmengenmessung,

F i g. 4 eine schematische perspektivische Darstellung einer anderen coplanaren Anordnung von Wandlern in einem Rohrabschnitt zur DurchfluBmengenmessung,

Fig. 5 ein Diagramm der Abhängigkeit der prozentualen Abweichung von einem Einheitskoeffizienten, der bei Durchflußmengenberechnungen benutzt wird, vom Verhältnis des ra iialen Abstands bzw. der Exzentrizität der chordaien Meßstrecken zum Leitungsradius für verschiedene Strömungsgeschwindigkeitsprofile, wobei grafisch die optimale Lage der Moßstrekice ermittelt wird, und

Fig.6 einen schematischen Querschnitt durch ein Rohr, bei dem drei chordale Meßstrecken verwendet werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zur Bestimmung der Durchflußmenge eines Fluids verwendet

ίο werden, da in einer zylindrischen Leitung (auch Rohr genannt) unier verschiedensten Strömungsbedingungen strömt indem einfach die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Fluids längs mehr als zwei chordaien Meßstrecken gemessen wird, die in einem vorbestimm ten radialen Abstand von der Mittellinie oder Strömungsachse der Leitung angeordnet ist Jede chordale (längs einer Sehne verlaufende) Meßstrecke ist durch einen in der Weise stromaufwäits angeordneten Wandler (auch Umformer genannt) und stromabwärts angeordneten Wandler bestimmt daß die Meßstreckenlänge größer als eine Kreis-Sehne (gr6^r:Cjr als 2^W-X¹, wobei X der radiale Abstand der Sehne vom Mittelpunkt ist) ist. die in diesem radialen Abstand liegt Dabei liegt jede Meßstrecke im selben radialen Abstand zwischen etwa 0,5 R und 0,6 R, wobei R der Radius der Leitung ist Die mittlere Strömungsgeschwindigkeit längs dieser Meßstrecke(n) wird dann mit einer Konstanten multipliziert die von der Meßstreckenlänge und der radialen Lage der Meßstrecken abhängt Das Produkt ist ein Maß für die DurchfiuPmenge in der Leitung.

Ordnet man die längs Sehnen verlaufenden Meßstrekken bei etwa 0,54 R an, ergibt sich ein nur geringer Meßfehler, unabhängig davon, ob das Geschwindig-

Vi keitsprofil der Strömung zylindrisch oder in normaler Weise turbulent ist d. h. das Verhältnis der mittleren zur maximalen Strömungsgeschwindigkeit in der Leitung oder dem Rohr zwischen 0,78 und 1,0 liegt Ein größerer oder kleinerer Bereich des Geschwindigkeitsverhältnis-

-to ses ist ebenfalls zulässig, doch nimmt der Meßfehler zu, wenn das Geschwindigkeitsverhältnis unter den angegebenen Bereich sinkt und die Messung nicht mehr im wesentlichen unabhängig von der Strömungsart ist. Bei einem Meßpunkt von 0,54 R bewirkt eine Änderung der Strömungsart einen Fehler von nicht mehr als '/» (0,05)%. Tatsächlich ist die Durchflußmengenmessung in dem Bereich von 0,50 R bis 0,6 R verhältnismäßig unabhängig von dem Verhältnis der maximalen zur minimalen Geschwindigkeit und daher verhältnismäßig

so unabhängig von der Reynolds-Zahl. In diesem Bereich bewirken Änderungen der Strömungsart einen Fehler von nicht mehr als 2%.

Wird der radiale Abstand bzw. die Exzentrizität der chordaien Meßstrecke gleich 0,5 R gewählt, also gleich dem unteren Ende des Bereiches, lassen sich Durchflußmengenmessungen mit einem minimalen Fehler bei Strömungen mit zylindrischem (stopfenförmigem) Geschwindigkeitsprofil oder turbulenten Strömungen und bei laminaren Strömungen (mit parabolischem Ge schwindigkeitsprofil) durchführen. Die zuletzt genannte Strömungsart ist von geringerem Interesse, weil in der Praxis, insbesondere in Leitungen mit großem Durchmesser, die Strömung selten laminar ist. In diesem Falle nimmt der Meßfehler jedoch bei einer Änderung der

"' Strömungsart sehr schnell zu, wenn der Abstand der chordaien Meßstreck'., zur Mittellinie kleiner als 0,5 R gewählt wird, wie anhand von F i g. 6 noch ausführlicher beschrieben wird.

Die Erfindung läßt sich vielleicht am besten mathematisch erklären. Zu diesem Zweck sei auf das in der ASME Publication PPC-18, Committee's Spring Meeting, 15-16, May 1973, beschriebene numerische Integrationsverfahren verwiesen. In dieser Veröffentlichung ist folgende Formel für die Durchflußmenge Q bei Messung längs verschiedener Meßstrecken angegeben

C)=[W₁ViL₁ + W₂V₂L₂ +■■■ + W_nV_nL_n]O.

wobei W₁, W₂ ■ ■ ■ W- die Bewertungs- oder Gewichtsfaktoren für jede Lage einer chordalen Meßstrecke, V_x, Vi-V_n die Geschwindigkeiten in jeder durch die Meßstrecke verlaufenden Ebene und Li. L₂ ■ - - L_n die Längen der chordalen Meßstrecken sind und D der Leitungsdurchmesser ist. Hierbei handelt es sich um ein herkömmliches numerisches Integrationsverfahren, das

kv I rtt r/~\r\ttr*t mn

Q - KKI.

wobei R der Leitungsradius, N die Anzahl der Meßstrecken und K ein Koeffizient ist. der von der Lage der Meßstrecken abhängt.

Nach diesem Verfahren haben alle Meßstrecken, längs denen die Geschwindigkeit gemessen wird, die gleiche Länge. Der Einfluß der Meßstreckenlage und der Strömungsart auf den Koeffizienten K ergibt sich aus dem Diagramm nach Fig. 5. In diesem Diagramm ist auf der Ordinate die prozentuale Abweichung von einem normierten Koeffizienten K= 1 und auf der

Abszisse das Verhältnis — , d. h. die radiale Lage der

Meßstrecke, aufgetragen, wobei -Yder radiale Abstand der Meßebenen von der Mittelachse ist. Wie man sieht, schneidet die Kurve des Koeffizienten K bei laminarer (parabolischer) Strömung die AL-Koeffizientenkurven für normale Bereiche turbulenter Strömung (Verhältnis von mittlerer zu maximaler Strömungsgeschwindigkeit im Bereich von 0./8 bis 1,0) und die bei Zylinder-Strömung im Bereich von 0,5 R bei Änderungen des Koeffizienten K von weniger als 2%. Die Turbulenzkurven und die Zylinderströmungskurven schneiden sich bei etwa 0,54 R, wobei die Meßstrecken ihre Lagen von 0,5 R bis 0,6 Äbei einem Fehler von weniger als 2%, der für die meisten Anwendungsfälle zulässig ist, ändern können. Wenn die Meßstrecken daher an diesen Stellen angeordnet werden, ist die Messung weitgehend unabhängig vom Geschwindigkeitsverhältnis (und mithin von der Reynolds-Zahl).

Die Anzahl der chordalen Meßstrecken kann bei 3 bis 5 liegen (vorzugsweise werden 4 verwendet), wie es in den F i g. 2,3,4 und 6 dargestellt ist Sie können alle im gleichen Meßquerschnitt der Leitung, paarweise in einer Ebene oder alle in verschiedenen Ebenen liegen.

Zur Auswertung kann ein herkömmlicher Ultraschall-Durchflußmengenmesser Verwendung finden, der ein Signal längs einer linienartigen Meßstrecke überträgt, wie es in der US-Patentschrift 37 80 577 beschrieben ist. Bei diesem bekannten Durchflußmengenmesser sind Ultraschall-Wandler 10 jeweils an stromaufwärts und stromabwärts liegenden Stellen eines Rohrs oder einer Leitung 12 angeordnet, wie es in Fig. I dargestellt ist. Die Richtung der Fluidströmung im Rohr ist durch den Pfeil 14 angedeutet. Diese Wandler 10 sind an das Durchflußmerigenmeßinstrument 16 angeschlossen, das ein digitales (oder analoges) Ausgangssignal erzeugt, das ein Maß für die Durchflußmenge in der Leitung ist.

Die Durchflußmengenmessung beruht auf der Messung des Einflusses, den das strömente Fluid auf den Durchgang oder die Laufzeiten eines Ultraschallsignals 18 hat. das periodisch in beiden Richtungen zwischen den Wandlern 10 übertragen wird. Da derartige Durchflußmengenmessungen an sich bekannt und nnrrhfliiftmpnCTpnmpßcrprätP Hipspr Art im Handel

Analysis«; Hildeband. Mc-Graw Hill 1956 angegeben ist. Wählt man den radialen Abstand aller Meßstrecken von der Mittelachse gleich groß, dann läßt sich die Durchflußmenge mit sehr hoher Genauigkeit bestimmen, und zwar weitgehend unabhängig von der Strömungsart (turbulent oder mit Zylinderprofil), wie sie normalerweise in Leitungen mit großem Durchmesser auftritt. Mit dieser Näherung läßt sich obige Formel vereinfachen zu

erhältlich sind, wird im folgenden die Wirkungsweise eines Ultraschall Durchflußmengenmessers nicht näher beschrieben. Es kann auch ein nach dem »sing-around«- Prinzip arbeitendes Durchflußmengenmeßgerät verwendet werden. Andere bekannte »Iine«-Durchflußmengenmeßgeräte können ebenfalls verwendet werden.

Nach der Erfindung werden mehr als zwei exzentrisch angeordnete chordale Meßstrecken verwendet. So werd-.n bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 vier chordale Meßstrecken 32,34,36 und 38 verwendet. |ede Meßstrecke wird durch die Lage eines Wandler-Paars 40-40, 42-42, 44-44 und 46-46 an der Leitung 48, deren Wandler jeweils stromoberhalb und stromunterhalb liegen, bestimmt. Dabei können die Meßstrecken, obwohl dies nicht dargestellt ist, alle in derselben elliptischen Ebene liegen. Die Leitung 48 hat einen Radius R, und alle chordalen Meßstrecken 32,34,36 und 38 haben den gleichen Abstand X von der Strömungsachse 24, wobei sie außerdem den gleichen Winkelabstand in der Leitung aufweisen.

Die Lage der Meßstrecke ist so gewählt, daß das

Verhältnis— im Bereich von etwa 0,50 bis 0,6 liegt. Nach

der in dem Buch von Daugherty »Fluid Mechanics With Engineering Applications«, Daugherty & Franzini, McGraw Hill 1965, angegebenen Gleichung für eine turbulente Strömung ist die optimale Lage der Meßstrecke 30 bei turbulenter und Zylinderprofil-Strömung bei— =0,54, wobei die günstigste Lage bei diesen R

Strömungen, einschließlich einer laminaren Strömung,

— =0,5 ist, wie bereits erwähnt wurde. Der Durc! Huß R

kann dann aus den Laufzeiten eines Ultraschallsignals oder mehrerer Ultraschallsignale, die das Durchflußmengenmeßgerät liefert, mittels eines analogen oder digitalen (fest verdrahteten oder programmierten) Rechners bekannter Bauart errechnet werden.

Wenn mehr als zwei Meßstrecken verwendet werden, wird dadurch die Durchflußmengenmeßgenauigkeit verbessert, und die Änderung des Koeffizienten K ist geringer, unabhängig davon, ob die Strömung turbulent (im Bereich normaler Geschwindigkeitsverhältnisse von 0,78 bis 1,0) ist oder ein zylindrisches Geschwindigkeitsprofil aufweist Alle Wandler-Paare sind an ein eigenes Durchflußmengenmeßgerät 50, 52, 54 und 56 angeschlossen. Bei den Durchflußmengenmeßgeräten kann es sich um solche der erwähnten Typen handeln, und ihre Ausgangsgröße kann ein digitales oder ein analoges Signal sein, das einem Addierer 48 zugeführt wird, der

die mittleren Strömungsmeßwerte aus den jeweiligen MeBstrecken 32, 34, 36 und 38 summiert. Das Ausgangssignal des Addierers wird einem Multiplizierer 160 zugeführt, der eine Multiplikation mit den Faktoren K und L (und /?, wenn dieser nicht durch die Eichung der Durchflußmengenmeßgeräte berücksichtigt ist) durchführt. ^tT Faktor K umfaßt eine Division durch die Anzahl Ngemäß obiger Formel, in der /Vdie Anzahl der verwendeten Meßstrecken ist, so daß das Ausgangssignal des Multiplizierers ein digitales oder analoges Signal ist, das die Durchflußmenge in der Leitung darstellt. Die Meßstrecken brauchen nicht gleiche Winkelabstände zu haben, doch wird dies zur Erhöhung der MeBgenauigkeit bevorzugt.

Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn die Meßstrekken so angeordnet sind, daß sie alle in verschiedenen Ebenen liegen, wie es z. B. in Fig.3 dargestellt ist. In Fig. 3 sind die mcßsirecken durch gcstr—"-?" ! ini<>n 80 dargestellt. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß der Einfluß von Kreisströmen verringert wird.

Ein anderes Ausführungsbeispiel ist in F i g. 4 dargestellt, bei dem jeweils zwei chordale Meßstrecken 82 und 84 in derselben Ebene liegen. Obwohl es nicht dargestellt ist, können auch alle Meßstrecken in einer einzigen gemeinsamen Ebene liegen, d. h. sie können gleichförmig über einen 45° -Schnitt des Rohrs verteilt sein.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 6 sind drei chordale Meßstrecken 60,62 und 64 vorgesehen. Diese Meßs.lecken 60, 62 und 64 werden durch die Wandler-Paare 66-66,68-68 und 70-70 bestimmt, deren Wandler jeweils an stromaufwärts und stromabwärts liegenden Stellen der Leitung 72 angebracht sind. Die Leitung hat einen Radius R, und die MeBstrecken sind im gleichen^ Abstand X von der Strömungsachse 24 angeordnet.* Darüber hinaus haben die MeBstrecken vorzugsweise gleiche Winkelabstände, und das Verhält-

nis— ist so gewählt, wie es zuvor angegeben wurde. Bei

drei Sehnen läßt sich keine allen drei Strecken gemeinsame Ebene definieren. Dies kann zur Mittelwertbildung bei einer Fehler verursachenden sekundären Strömung in der Leitung von Vorteil sein. Obwohl die Genauigkeit mit der Anzahl der chordalen Meßstrecken zunimmt, liegt die Grenze in der Praxis bei vier. Oberhalb von vier nimmt die Genauigkeit zwar weiter zu, doch ist die weitere Verbesserung so gering, daß sie die zusätzlichen Kosten selten rechtfertigt. Bei mehr als vier Meßstrecken nimmt die Genauigkeit weitgehend asymptotisch zu.

Die folgende Tabelle gibt einige typische Koeffizienten K wieder, die nach der obigen Strömungsformel für verschiedene Strömungsgeschwindigkeitsprofile bei vier Meßstrecken einmal an der Stelle X/R = 0,5 und einmal an der Stelle X//? = 0,54 ermittelt wurden:

Γι

Profil	u/umgx	X/R = 0,5	X/ff=0,54
Parabolisch		1,81380	1,98589
Zyl.-Strömung	1	i ,8 i 36ö	i ,36944
Turbulent	0,9	1,80448	1,86909
Turbulent	0,88	1,80179	1,86899
Turbulent	0,86	1,79910	1,86889
Turbulent	0,84	1,79644	1,86880
Turbulent	0,82	1,79383	1,86872
Turbulent	0,80	1,79128	1,86867
Turbulent	0,78	1,78884	1,86867

In dieser Tabelle stellt {/die mittlere Strömungsgeschwindigkeit und Umax die maximale Strömungsgeschwindigkeit dar.

Betrachtet man nur den Fall einer laminaren (parabolischen) und turbulenten (normalen) Strömung, erhält man bei Λ/Λ-0,5 für den mittleren Koeffizienten K" 1,80037. Bei X/R = 0,54 und lediglich turbulenter Strömung ist der mittlere Koeffizient K= 1,86891. Mithin kann selbst für^verhältnismäßig starke Änderungen der Turbulenz (U/Umax=0,7& bis 1,0) der mittlere Koeffizient K bei einem geringen Fehler (von etwa ±0,025%) benutzt werden, und die Messung erweist sich innerhalb praktischer Strömungsgrenzen als weitgehend turbulenzunabhängig. Turbulenzen mit U/Umax unter 0,78 treten in der Praxis nicht häufig auf.

Hierzu 2 Blatt Zeichnunsen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Bestimmen der Durchflußmenge eines Fluids, das als turbulente Strömung oder als Strömung mit Zylinderprofil in einer zylindrischen Leitung strömt, die einen Radius R und eine Strömungsachse aufweist, mit Meßstrecken, deren Wandler jeweils an einer stromaufwärts und stromabwärts liegenden Stelle an der Leitung angebracht sind, so daß sie zwischen sich eine durch das Fluid hindurch verlaufende chordale Meßstrecke festlegen, und mit einer an die Wandler angeschlossenen Einrichtung, die zwischen den beiden Wandlern jeder Meßstrecke Ultraschallenergie überträgt und in Abhängigkeit von den Laufzeiten dieser Energie ein Signal erzeugt, das der Durchflußmenge in dem Rohr proportional ist, wobei die chordalen Meßstrecken einen radialen Abstand von der Strömungsachse aufweisen, der zwischen etwa 0,5 R und 0,6ÄJivgt, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei Meßstrecken in diesem radialen Abstand angeordnet sind

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Abstände etwa 0,54 R betragen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß drei Meßstrecken vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch jo gekennzeichnet, daß Paare der chordalen Meßstrekken in zueinander und zur Strömungsachse parallelen Ebenen liegen.

5. Vorrichtung nach »inem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, laß vier Meßstrekken vorgesehen sind

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Meßstrecken in verschiedenen Ebenen liegen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- μ zeichnet, daß die Meßstrecken alle in verschiedenen zur Strömungsachse parallelen Ebenen liegen und die Ebenen in gleichmäßigen Winkelabständen urn die Strömungsachse herum angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 4> dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstreckenlänge größer als 2//P-Λ² ist, wobei A"der Meßstreckenabstand von der Strömungsachse (24) ist.