METHOD AND APPARATUS TO DETERMINE THE FLOW OF ESPECIALLY A HIGHLY VISCOUS LIQUID LEAVING AN OPENING AS A FREE FALLING JET

Abstract: 1. A process for determining the flow of a liquid in particular a highly viscous liquid, issuing from an opening as a freely falling stream, characterised in that the flow Q is calculated from the continuously measured magnitudes of the force (K) exerted by the freely falling stream (9) upon a resistance body (4) and of the diameter (D) of the stream with the aid of an empirically determined flow function Q = f1 (K) . f2 (D), the functions f1 (K) and f2 (D) being determined from a number of discrete measured values.

Description: Verfahren zur Ermittlung des Durchflusses einer in frei fallendem Strahl aus einer Öffnung austretenden, insbesondere hochviskosen Flüssigkeit ¯ Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung des Durchflusses einer in frei fallendem Strahl aus einer Öffnung austretenden, insbesondere hochviskosen Flüssigkeit und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Zur Führung ton industriellen Herstellungsprozessen, in denen zähe, aus Öffnungen, wie Düsen oder dergleichen, austretende Flüssigkeiten, z. B. Öle, Leim, schmelzflüssiges Glas, verwendet werden, ist es erforderlich, ein deren Volumen- oder Massenstrom abbildendes Messsignal zur Verfügung zu haben. Bei der Herstellung von Glasfasern ist beispielsweise der Durchfluss durch die Düse(n) eines sogenannten Speisers im Hinblick auf gleichbleibende Produktqualität möglichst genau zu regeln. Dazu ist es nötig, den Durch fluss durch die Düse kontinuierlich zu messen. Bekanntlich lässt sich der Durchfluss als Produkt der mittleren Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit und der Querschnittsfläche der Durchflussöffnung bzw. der Flüssigkeitssäule darstellen. Die Gewinnung von diesen Faktoren entsprechenden Messgrössen bei einem frei fallenden Strahl einer FlUssig- keit, insbesondere hoher Temperatur und/oder hoher Viskosität, ist als Aufgabe gestellt. Eine Lösung dieser Aufgabe wird in einem Verfahren gesehen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass aus kontinuierlich gemessenen Grössen der Kraftwirkung des frei fallenden Strahls auf einen Strömungswiderstand und des Durchmessers des Strahls der Durchfluss errechnet wird. Anstelle der unter den gegebenen Messbedingungen nur schwierig zu ermittelnden mittleren Strömungsgeschwindigkeit wird also die mit ihr in funktionellem Zusammenhang stehende, mittlere Kraftwirkung gemessen, die der frei fallende Strahl auf einen körperlichen Strömungswiderstand ausübt. r Die Durchflussiunktion '1 f1 (K) . f2 (D) lässt sich mittels Regressionsrechnung aus der Kraftwirkung K und dem Strahldurchmesser D darstellen. Dabei werden die stoff- oder prozessspezifischen Xoeffizienten empirisch vermittelt und in einem Funktionsrechner hinterlegt. Bei einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Ermittlung des Durchflusses kann die Messgrösse "Kraftwirkung" mit Hilfe eines in dem frei fallenden Strahl befindlichen Körpers, der als Aufnehmer eines mechanisch-elektrischen Kraftmessumformers wirkt, ermittelt werden. Zur Messung des Strahldurchmessers kann eine optische Messeinrichtung, bevorzugt eine Diodenzeilenkamera genügend hoher Auflösung, eingesetzt werden. Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur schematisch ein Ausführungsbeispiel dargestellt und im folgenden beschrieben. In einem trogartigen Speiser 1 einer Glasverarbeitungsanlage befindet sich schmelzflüssiges Glas 2, welches aus einer düsenartigen Öffnung 3 im Boden des Speisers 1 in frei fallendem Strahl 9 zur weiteren.Verarbeitung austritt. In diesem befindet sich ein Widerstandskörper 4 in Form einer Kugel, deren Durchmesser kleiner ist als der Strahldurchmesser D. Der Widerstandskörper 4, also die Kugel, ist an einem hitzebeständigen, koaxial zur Strahlachse angeordneten Draht 5, z. B. aus Platin, befestigt, welcher mit seinem anderen Ende an dem Messglied eines mechaniscS-elektrischen Kraftmessumformers 6 oberhalb des Speisers 1 angeschlossen ist. Die von dem frei fallenden Strahl 9 des schmelzflüssigen Glases 2 auf den Körper 4 ausgeübte Kraftwirkung K wird in dem Kraftmessumformer 6 in ein proportionales elektrisches Signal, beispielsweise einen Strom iK umgewandelt und als eine Eingangsgrösse einem Funktionsrechner 7 zugeführt. Die andere Eingangsgrösse des Funktionsrechners 7 ist ein dem Strahldurchmesser D entsprechender Strom iD, welcher mit Hilfe einer Diodenzeilenkamera 8 gewonnen wird, die in genügendem Abstand von dem etwa 10000 C heissen und deshalb selbstleuchtenden Glasstrahl ange- ordnet ist und diesen in einer Radialebene abtastet. In dem Funktionsrechner 7 wird mit Hilfe der empirisch gewonnenen Durchflussfunktion aus den der auf den körper 4 ausgeUbten Kraft K und dem Strahldurchmesser D entsprechenden elektrischen Grössen iK und iD ein dem Durch flue Q entsprechendes Signal errechnet-und ausgegeben, welches beispielsweise als Regelgrösse zur Regelung des Durchflusses durch die Öffnung 3 verwendet werden kann.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur Ermittlung des Durchflusses einer in frei fallendem Strahl aus einer Öffnung austretenden, insbesondere hochviskosen Flüssigkeit, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass aus den kontinuierlich gemessenen Grössen der Kraftwirkung (K) des frei fallenden Strahls (9) auf einen Widerstandskörper (4) und des Durchmessers (D) des Strahls mit Hilfe einer empirisch ermittelten Durchflussfunktion der Durchfluss (Q) errechnet wird. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen in dem frei fallenden Strahl (9) befindlichen Widerstandskörper (4) als Messwertaufnehmer eines mechanischelektrischen Kraftmessumformers (6). 3. Einrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Widerstandskörper (4) eine Kugel ist mit einem Durchmesser kleiner als der Strahldurchmesser (D).und dass die Kugel mittels eines koaxial zur Strahlachse angeordneten Drahts (5) mit dem Messglied des Kraftmessumformers (6) verbunden ist. 4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, g e k e n n z e 1 c h n e t d u r c h eine Diodenzeilenkamera (8) zur Messung des Strahldurchmessers (D).

Inventors: WALTER, HILDEBRAND, DR. DIPL.-ING.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1980
Main classification: G01F1
IPC codes: C03B37, G01F1