DEVICE FOR MEASURING DIFFERENTIAL PRESSURE

Abstract: 1. Apparatus for measuring the differential pressure in a tube (18, 18') through which flows a medium, with two elongated probe bodies (12, 14; 12', 14') having an identical outer contour, which are successively arranged and extend into the tube, whilst being connected to a measuring device by means of a channel (28) in the particular probe body, one probe body having the openings counter to the flow direction for measuring the dynamic pressure and the other probe body has the openings in the flow direction for measuring the static pressure, characterized in that the probe bodies (12, 14; 12', 14') have the same cross-section of a hexagon, that the openings (24, 26; 24', 26') of each probe body are in each case arranged on a longitudinal edge thereof and that the longitudinal edges of the probe bodies which are directed to one another have a spacing at least corresponding to the transverse diameter of the probe bodies.

Description: Vorrichtung zum Messen des Differenzdruckes Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des Differenzdruckes in einem ein strömendes Medium führenden Rohr, mit mindestens einem sich in das Rohr hinein erstreckenden, länglichen Sondenkörper mit der Querschnittform eines Vielecks, mit einer Stausonde und einer Sonde für den statischen Druck. Eine derartige Sonden-Messvorrichtung ist in der Praxis bekant geworden. Diese bekannt gewordene Sonden-Messvorrichtung ist im wesentlichen derart aufgebaut, dass Differenzialdruck Stromungssonden nach der DE-PS 19 35 998 (vgl.dort insbesondere Figur 1) angeordnetrsind. Bei den Messsonden nach der DE-PS 19 35 998 handelt es sich zum einen um eine Stausonde, die mit mehreren stromaufwärts ausgerichteten Öffnungen versehen ist und sich über den gesamten Durchmesser des Rohres erstreckt, wobei dieser Stausondenkörper bei der aus der Praxis bekannt gewordenen Weiterentwicklung den quadratischen Körper darstellt. In dieser Stausonde ist eine sogenannte Interpoliersonde angeordnet, die eine einzige, im Mittelpunkt des Strömungsquerschnittes im Rohr liegende Druckaufnahmeöffnung aufweist.Der statische Druck wird in der Rohrmitte über eine Bohrung in quadratischen Körper oder in einem separat in der Rohrmitte angeordneten kleineren quadratischen Körper aufgenommen. Die bekannte Vorrichtung weist wesentliche Nachteile auf. Zunächst einmal ist sie recht aufwendig aufgrund der Tatsache, dass im Sondenkörper für den gesamten Druck ein separat es Interpolations-Sondenrohr vorgesehen sein muss. Diese Ausgestaltung bedingt darüber hinaus, dass die Aussenabmessungen des Sondenkörpers nicht ausreichend klein gewählt werden können, sondern vielmehr noch recht gross sind, so dass der Druckabfall hinter der Vorrichtung noch unbefriedigend hoch ist. Diese bekannten Sonden sind nicht mit Nennweiten kleiner als 50mm baubar. Auch wird das statische Drucksignal nur an einer Stelle - nämlich in der Rohrmitte - erfasst. Die komplizierte Ausgestaltung verursacht recht hohe Kosten. Darüber hinaus ist auch der Messbereich der aus der Praxis bekannt gewordenen Vorrichtung noch nicht zufriedenstellend, obwohl er besser als der der in der DE-PS 19 35 998 beschriebenen Vorrichtung ist. Die genannten Nachteile wurden zum Teil mit einer Vorrichtung nach der DE-OS 28 42 414 verbessert, bei der in einem gemeinsamen Sondenkörper die Offnungen für den statischen Druck senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnet sind. Die Vorrichtung arbeitet weitgehend zufriedenstellend. Der Mess- bereich ist aber grundsätzlich noch verbesserbar. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ein besserer linearer Messbereich unabhängig von der Temperatur des Mediums erzielt wird und Druckverluste im strömenden Medium durch die Sonde vermindert werden, wobei Messungen unabhängig von der Strömungsrichtung des Mediums möglich sein sollen. Erfindungsgemäss wird die genannte Aufgabe bei einer Vorrichtung zum Messen des Differenzdruckes in einem ein strömendes Medium führenden Rohr der eingangs genanrten Art dadurch gelöst, dass zwei identische Sondenkörper vorgesehen sind; dass die Sondenkörper einen Querschnitt eines Sechsoder Mehrecks aufweisen; dass die Sondenöffnungen direkt über einen Innenhohlraum jedes Sondenkörpers mit einer Messapparatur verbunden sind; und dass die Sondenkörper in Durchflussrichtung hintereinander angeordnet sind. Die Kombination der erfindungsgemässen Merkmale gewährleistet eine grundsätzliche Verbesserung bekannter Vorrichtungen. Durch die Ausgestaltung mit sechs oder mehr Kanten und die Ausrichtung der Sondenkörper wird die Strömung der Sondengrenzschicht gezielt gestört. Dadurch ist es möglich, eine unterkritische Sondenumströmung bei unveränderter Reynoldszahl der Grundströmung überkritisch ablaufen zu lassen. Es ist damit möglich auch bei niedrigeren Reynoldszahlen der Grundströmung eine überkritische Umströmung zu erhalten als bei ungestörter Grenzschichtströmung. Daraus ergibt sich ein grösserer Linearitätsbereich, folglich auch ein grösserer Messbereich. Weiter werden folglich durch diesen Eingriff in die Sondengrenzschicht Viskositätseinflüsse und Temperaturabhängigkeiten stark abgeschwächt. Weiterhin wird durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung der Vorrichtung eine Reduzierung der Druckverluste auf der im Rohr angeordneten Messvorrichtung bewirkt. Sechs und mehr Kanten ermöglichen den beschriebenen Eingriff in die Sondengrenzschicht bei geringeren Sondendurchmessern und somit bei geringeren verbleibenden Druckverlusten. Hierzu trägt auch weiter bei, dass durch Verzicht auf ein inneres Interpolationsrohr ein geringerer Durchmesser der Sondenkörper erreicht werden konnte. Schliesslich werden auch durch den Verzicht auf die komplizierte Ausgestaltung, wie diese bei der aus der Praxis bekannten Sonde gegeben ist, eine Reduzierung der Kosten erreicht. Hierzu trägt die grundsätzliche, symmetrische bzw. identische Ausgestaltung der einzelnen Sondenkörper der erfindungsgemässen Vorrichtung bei. Durch die separate Anordnung der einzelnen Sondenkörper der erfindungsgemässen Vorrichtung wird eine wechselseitige Beeinflussung vermieden. Darüber hinaus liegt ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung in der Mòglichkeit zum Messeinsatz bei variablen Durchflussrichtungen in einem Rohr, da mit symmetrischen Sonden gearbeitet wird. Gemäss einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass in jedem Sondenkörper zwei, über die Breite des Rohres symmetrisch angeordnete Sondenöffnungen vorgesehen sind. Bei geringen Durchmessern eines flüssigkeitsführenden Rohres von Nennweiten von bis etwa 40mm ist es vorteilhaft, dass die Sondenkörper in einer gemeinsamen Längsebene des Rohres angeordnet sind. Obwohl grundsätzlich die Sondenöffnungen auch voneinander fort ausgerichtet sein können, ist es insbesondere bei kleineren Nennweiten vorteilhaft, vorzusehen, dass die Sondenkörper mit aufeinander zugerichteten Sondenöffnungen angeordnet sind. Bei dieser Anordnung ist dann nämlich der Einfluss der in Strömungsrichtung ersten Sonde auf die zweite Sonde kleiner als bei der erstgenannten Anordnung. Demgegenüber ist es bei Rohren mit Nennweiten von mehr als 4Omm zu bevorzugen, dass die Sondenkörper im Rohr zueinander gekreuzt angeordnet sind. Hierbei ist es dann im übrigen vorteilhaft, dass die Sondenkörper mit voneinander abgewandt ausgerichteten Sondenöffnungen angeordnet sind. Diese Ausse- staltung ermöglicht insbesondere Vierpunkt-Messungen im Gesamtquerschnitt des Rohres. Hierdurch werden kürzere Einlaufstrecken und genauere Messungen bedingt. Da gegenüber den bekannten Vorrichtungen nach dem Stand der Technik erfindungsgemäss mindestens eine zusätzliche Messstelle vorgesehen ist, erhält man bei gekreuzten Sonden zusätzliche Informationen, so dass ein Verzicht auf das Interpolationsrohr der bekannten Vorrichtungen möglich ist. Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Sondenkörper beide an einem vom unteren Scheitelpunkt des Rohres abweichenden Punkt durch die Rohrwand treten. Durch diese Ausgestaltung wird vermieden, dass Verunreinigungen oder Ablagerungen im Rohr, die sich im wesentlichen um den unteren Scheitelpunkt des Rohres konzentrieren, die Messungen beeinflussen. Weiterhin kann gemäss einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Sondenkörper zueinander einen mindestens ihrem Querdurchmesser entsprechenden Abstand haben. Hierdurch wird die Gefahr einer gegenseitigen Beeinflussung der Messdrücke an den beiden Sonden durch die jeweils andere Sonde praktisch ausgeschaltet. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt bzw. zeigen: Figur 1 einen Sondenkörper der erfindungsgemässen Vor richtung (a) in Seitenansicht und (b) in einer Sicht in Richtung des Pfeiles B; Figur 2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung mit in einer gemeinsamen Längs ebene des Rohres parallel zueinander angeordneten Sondenkörpern, teilweise im Schnitt; und Figur 3 eine Vorrichtung mit gekreuzt angeordneten Sonden körpern in der Sicht der Durchflussrichtung. Die erfindungsgemässe Vorrichtung 10 bzw. 10' weist zwei identische Sondenkörper 12 und 14 bzw. 12' und 14' auf. Die Sondenkörper werden im folgenden anhand des in der Figur 1 dargestellten Sondenkörpers 12 beschrieben. Der Sondenkörper 12 hat eine längliche Gestalt. Er besteht aus einem Sondenteil 16, mit dem der Sondenkörper im inneren eines Rohres 18 bzw. 18' angeordnet wird und einem Verbindungsansatz 20, mit dem der Sondenkörper 12 aus einem Rohr herausgeführt wird. Der Sondenkörper 12 und dabei insbesondere sein im Rohr 18 bzw. 18' anzuordnender Sondenteil 16 eist im Schnitt bzw. in der Sicht des Pfeiles B (Figur 1) die Gestalt eines gleichmässigen Sechsecks auf. Bei der Anordnung im Rohr 18 bzw. 18' wird dabei eine Kante 22 der Strömung - die in der Figur 2 durch die Pfeile A symbolisiert ist - entgegen gerichtet. Im Rohrkörper 12 sind an dieser Kante 22 zwei Sondenöffnungen 24 und 26 vorgesehen, die mit einem sich in Längsrichtung des Sondenkörpers 12 erstreckenden Leitungshohlraum 28 in Verbindung stehen. Diese Leitungshohlräume 28 führen direkt zur Messapparatur (nicht gezeigt) bzw. sind mit dieser verbunden. Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung 10, die insbesondere bei Rohren mit engerem Querschnitt eingesetzt wird, ist in Figur 2 dargestellt. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, weist die erfindungsgemässe Vorrichtung 10 zwei Sondenkörper 12, 14 auf 1 die im Rohr in einer gemeinsamen Längsmittelebene des Rohres 18 mit Abstand zueinander angeordnet sind. Die Öffnung 24 des stromaufliegenden Sondenkörpers 12 der beiden Sondenkörper 12 und 14 ist dabei der Strömung A entgegen gerichtet. Die Sondenöffnung 24 des Sondenkörpers 14, der stromab liegt, ist mit der Strömung A ausgerichtet. Durch den stromaufliegenden Sondenkörper 12 wird über die Sondenöffnungen 24, 26 der gesamte Strömungsdruck aufge- nommen, während die Aufnahme des statischen Druckes in Strömungsrichtung liegt. Durch Differenzdruckbildung im einer herkömmlichen Apparatur kann der dynamische Druck und aus diesem durch Radizierung die Geschwindigkeit der Strömung bestimmt werden. In Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung 10' dargestellt, bei der die Sondenkörper 12', 14' gekreuzt zueinander angeorndet sind. Eine solche Ausführungsform der Vorrichtung wird insbesondere bei Rohren 18' mit grossem Durchmesser oder grosser enn- weite eingesetzt. Die Blickrichtung bei Figur 3 ist entlang der Strömungsrichtung. Es ergibt sich, dass die Sonden öffnungen 24', 26' der Sonde 12' der Strömung entgegengerichtet sind, während die entsprechenden Sondenöffnungen des Sondenkörpers 14' in Strömungsrichtung ausgerichtet sind. Durch die aufgenommenen Drücke kann wieder in bekannter Weise der dynamische- oder Staudruck bestimmt werden. Weiterhin ist der Figur 3 zu entnehmen, dass keiner der beiden Sondenkörper senkrecht steht. Die beiden Sondenkörper sind vielmehr in der Figur 3 dargestellten Sicht unter einem endlichen Winkel zur Vertikalen angeordnet. So wird verhindert, dass Verunreinigungen, die in Figur 3 mit 32 bezeichnet sind, das Messergebnis verfälschen können. Die obige Beschreibung setzte eine Strömungsrichtung in Richtung der Pfeile A voraus. Es ist aber ohne weiteres einsichtig, dass aufgrund der symmetrischen Ausgestaltung der Sondenkörper 12 und 14 bzw. 12' und 14' die Strömungsrichtung auch umgekehrt werden kann und in der Figur 2 entlang des Pfeiles C und in der Figur 3 dem Betrachter entgegengerichtet sein kann, ohne dass dies an den Nessmöglichkeiten irgend etwas ändert. Aufgrund der symmetrischen Ausgestaltung der erfindungsgemässen Vorrichtung kann diese im Gegensatz zu Vorrichtungen nach dem Stand der Technik bei variablen Durchflussrichtungen, aleo Umkehr der Durchflussrichtungen gleichermassen eingesetzt werden. Die in der vorstehenden Beschreibung, irfl der Zeichnung so wie in den Ansprüchen offenbarten Merkmalen der Erfindung, können sowohl einzeln, als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims: Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Messen des Differenzdruckes in einem ein strömendes Medium führenden Rohr, mit mindestens einem sich in das Rohr hinein erstreckenden, länglichen Sondenkörper mit der Querschnittform eines Vielecks, mit einer Stausonde und einer Sonde für den statischen Druck, dadurch gekennzeichnet, dass zwei indentische Sondenkörper (12, 14; 12' 14') vor gesehen sind; dass die Sondenkörper (12, 14; 12', 14') einen Querschnitt eines Sechs- oder Mehrecks aufweisen; dass Sondenöffnungen (24, 26; 24', 26') direkt über einen Innenhohlraum (28) jedes Sondenkörpers (12, 14;2', 14') mit einer Messapparatur verbunden sind; und dass die Sonden körper (12, 14; 12', 14') in Durchflussrichtung hinterein ander angeordnet sind. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Sondenkörper (12, 14; 12', 14') zwei, über die Breite des Rohres (18, 18') symmetrisch an geordnete Sondenöffnungen (24, 26; 24', 26') vorge sehen sind. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Sondenkörper (12, 14; 12', 14') mit voneinander abgewandt ausgerichteten Sondenöffnungen (24, 26; 24', 26') angeordnet sind. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Sondenkörper (12, 14 12', 14') mit aufeinander zugerichteten Sondenöffnungen (24, 26; 24', 26') angeordnet sind. 5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sondenkörper (12, 14) in einer gemeinsamen Längsebene des Rohres (18) ange ordnet sind. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4 in Verbindung mit Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonden körper (12, 14) an ihren den Sondenöffnungen (24, 26) gegenüberliegenden Seiten miteinander verbunden sind bzw. ineinander übergehen. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die Sondenkörper (12', 14') im Rohr (18) zueinander gekreuzt angeordnet sind. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sondenkörper (12', 14') unter einem Winkel von 0 90 gekreuzt sind. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sondenkörper (12', 14') beide an einem vom unteren Scheitelpunkt des Rohres (18') abweichenden Punkt durch die Rohrwand (30) treten. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5 und 7 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sondenkörper (12, 14; 12', 14') zueinander einen mindestens ihrem Ouerdurch- messer entsprechenden Abstand haben. 11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass zur Integration jeweils gleich sinnig ausgerichtete Sondenöffnungen (24, 26; 24', 26') durch ein parallel zur Sondenerstreckung liegenden Kanal miteinander verbunden sind und dass dieser Kanal etwa von seiner Mitte aus durch einen Durchbruch mit einer aus dem Rohr (18, 18') herausführenden Leitung (28) verbunden ist. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, insbesondere auch in Ver bindung mit Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Rohr (18) herausführende Leitungen (28)und/oder die Kanäle Åam Sondenkörper (12, 14) versetzt zur gemeinsamen Längsebene angeordnet sind.

Inventors: FEHLER, DIETER, DR., DIPL.-PHYS.
Applicants: IWK REGLER UND KOMPENSATOREN GMBH
Application year: 1981
Main classification: G01F1
IPC codes: G01F1