DE10058815C2

DE10058815C2 - Switching device in calibration devices for hydrodynamic flowmeters

Info

Publication number: DE10058815C2
Application number: DE10058815A
Authority: DE
Inventors: Juergen Baetge; Erdmann Kurras; Norbert Weist
Original assignee: Otto Von Guericke Universitaet Magdeburg
Current assignee: Otto Von Guericke Universitaet Magdeburg
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2000-11-27
Publication date: 2003-10-09
Anticipated expiration: 2020-11-28
Also published as: DE10058815A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Umschalteinrichtung in Eicheinrichtungen für hydrodynamische Durchflussmessgeräte.The invention relates to a switching device in calibration devices for hydrodynamic Flowmeters.

Der Gesetzgeber schreibt vor, dass Messgeräte zum Erfassen von Durchflussmengen fluider Medien, z. B. Wasser, Öl, Benzin, in bestimmten Zeitabständen geeicht werden müssen. Dazu benutzt man Einrichtungen, bei denen unter konstantem Druck ein Fluidstrom während einer definierten Zeiteinheit über eine Düse durch das zu eichende Gerät geleitet wird. Durch Betätigen einer der Düse nachgeschalteten Umschalteinrichtung wird der Fluidstrom dann für die analoge Zeiteinheit in eine Wägeeinrichtung geleitet und über das Gewicht die durchgeflossene Menge bestimmt. So kann die tatsächlich geförderte Fluidmenge mit der angezeigten verglichen werden und eine Kalibrierung des Messgerätes erfolgen. Außerhalb der Messungen strömt das Fluid in einen Bypass. Ein nach diesem Prinzip arbeitendes Verfahren zum Prüfen von Flüssigkeits-Volumenmessern ist z. B. in der DE 43 42 567 beschrieben. Eine wesentliche Vorausetzung für niedrige Messunsicherheiten bei Anwendung dieses Prinzips ist, dass das Fluid möglichst laminar und blasenfrei die Düse durchströmt.Legislators mandate that measuring devices to measure flow rates are more fluid Media, e.g. B. water, oil, gasoline, must be calibrated at certain intervals. To devices are used in which a fluid flow during a constant pressure defined time unit is passed through a nozzle through the device to be calibrated. By Actuating one of the switching devices downstream of the nozzle then turns the fluid flow for the analog time unit is fed into a weighing device and the weight flow rate determined. So the amount of fluid actually pumped with the are compared and the measuring device is calibrated. Except for The fluid flows into a bypass during measurements. A process based on this principle for testing liquid volume meters is e.g. B. described in DE 43 42 567. An essential requirement for low measurement uncertainties when using this The principle is that the fluid flows through the nozzle as laminar and bubble-free as possible.

Durch Verändern der Düsengeometrie kann die Durchflussmenge variiert werden. Eine Eichung unterschiedlicher Durchflussmengenmesser unter variablen Verhältnissen ist somit möglich.The flow rate can be varied by changing the nozzle geometry. A calibration different flow meters under variable conditions are possible.

Üblicherweise besteht eine Umschalteinrichtung aus einem um eine horizontale Achse schwenkbaren Rohrstutzen, der in der Mitte durch einen Steg in zwei Hälften getrennt ist, so dass ein Hosenrohr entsteht. Die Oberseite des Steges bildet eine Trennkante. Zunächst strömt das Fluid aus einer Düse in eine Hälfte des Hosenrohres und wird in den Bypass geleitet. Sobald ein stabiler Fluidstrom eingestellt ist, erfolgt das Umschalten, d. h. Schwenken des Rohres, so dass das Fluid nun in die Wägeeinrichtung fließt. Das Umschalten erfolgt mittels eines Hydraulik- oder Pneumatikzylinders, der mit seiner Kolbenstange den Rohrstutzen um eine Achse schwenkt.A switchover device usually consists of a around a horizontal axis swiveling pipe socket, which is separated in half by a web in two halves, so that a downpipe is created. The top of the web forms a separating edge. Flows first the fluid from a nozzle into one half of the downpipe and is directed into the bypass. As soon as a stable fluid flow is set, the switching takes place, i. H. Panning the Tube, so that the fluid now flows into the weighing device. Switching takes place using a hydraulic or pneumatic cylinder, which with its piston rod around the pipe socket an axis pivots.

In Abhängigkeit von den in der betreffenden Eicheinrichtung verwendeten Durchflussmengen wirken auf die Umschalteinrichtung während des Umschaltvorganges unterschiedliche dynamische Kräfte ein. Mit den bekannten Umschalteinrichtung ist es daher nicht möglich, für einen größeren Variationsbereich der Durchflussmenge einen reproduzierbaren Übergang der hydrodynamischen Verhältnisse während des Umschaltvorganges zu gewährleisten. Daher ist mit Abweichungen der jeweiligen Fluidmenge zu rechnen, die in das zu eichende Messgerät und die Wägeeinrichtung gelangen, so dass Fehler bei der Eichung entstehen.Depending on the flow rates used in the relevant calibration device act different on the switching device during the switching process dynamic forces. With the known switching device, it is therefore not possible for a larger variation range of the flow rate a reproducible transition of the To ensure hydrodynamic conditions during the switching process. thats why deviations in the respective amount of fluid to be expected in the measuring device to be calibrated and the weighing device arrive, so that errors occur during the calibration.

Zwar sind auch Umschalteinrichtungen bekannt, die im Prinzip an den o. a. Einsatzzweck konstruktiv angepasst werden könnten und bei denen das den Fluidstrom umlenkende Glied um eine vertikale Achse schwenkt (z. B. DE 80 17 445, DE 34 28 055). Jedoch weisen derartige Umschalteinrichtungen den vorstehend genannten Mangel im wesentlichen ebenfalls auf. Es ist auch bekannt, den Volumenstrom, der von einer mittels Servomotor angetriebenen Pumpe erzeugt wird, auf einen konstanten Wert zu regeln. Z. B. offenbart die US 4 858 172 einen geschlossenen Regelkreis mit einem Computer, der Steuersignale für die Geschwindigkeit des Pumpenkolbens in Abhängigkeit vom gemessenen Volumenstrom erzeugt. Weil diese Volumenstromregelung eine Volumenstrommessung voraussetzt, ist sie in einer Einrichtung zum Eichen von Volumenstrommeßgeräten nicht einsetzbar.Switching devices are also known which, in principle, are connected to the above. application could be adapted constructively and in which the link deflecting the fluid flow a vertical axis pivots (e.g. DE 80 17 445, DE 34 28 055). However, such Switching devices essentially also have the above-mentioned defect. It is also known the volume flow that is driven by a servo motor Pump is generated to regulate to a constant value. For example, U.S. 4,858,172 discloses a closed loop with a computer that provides control signals for the Speed of the pump piston depending on the measured volume flow generated. Because this volume flow control requires a volume flow measurement they cannot be used in a facility for calibrating volume flow meters.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Umschalteinrichtung in Einrichtungen zur Eichung von hydrodynamischen Durchflussmessgeräten zu schaffen, die einen reproduzierbaren Übergang der hydrodynamischen Verhältnisse während des Umschaltvorganges gewährleistet und insbesondere bei hohen Durchflussmengen Fluidverluste durch Versprühen oder Spritzen auf ein Minimum reduziert.The invention has for its object a switching device in devices for Calibration of hydrodynamic flowmeters to create a reproducible transition of the hydrodynamic conditions during the Switching process ensures fluid loss, especially with high flow rates reduced to a minimum by spraying or spraying.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gemäß Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst.According to the invention the object is achieved in accordance with the characteristics of the main claim.

Die erfindungsgemäße Lösung weist folgende Vorteile auf:
The solution according to the invention has the following advantages:

1. The angular velocity of the downpipe with the separating edge is over the entire Swivel range controllable in a reproducible way. This allows the movement sequence be influenced so that the separating edge is preferred in both directions cuts the fluid jet at a constant speed. The start and end time the measurement can be arbitrary across the beam width, e.g. B. selected in the center of the beam. This significantly reduces calibration errors.
2. Due to the arrangement of the surfaces and edges according to the invention, the fluid jet is at Switching is only slightly distracted, so that fluid loss through spraying or Spraying that negatively affect the measurement accuracy can be avoided.

Die erfindungsgemäße Lösung wird einschließlich ihrer Funktionsweise anhand eines Ausführungbeispieles näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen The solution according to the invention including its mode of operation is based on a Execution example explained in more detail. Show in the accompanying drawing

Fig. 1 das Prinzip der Umschalteinrichtung mit dem Hosenrohr, Fig. 1 shows the principle of the switching device with the down pipe,

Fig. 2 das Schema der Steuereinrichtung für die Umschalteinrichtung, Fig. 2 shows the scheme of the control device for the switching device,

Fig. 3 die eingebaute Umschaltenrichtung, Fig. 3, the built-in switching direction,

Fig. 4 das Geschwindigkeitsprofil der Trennkante. Fig. 4 shows the speed profile of the separating edge.

Das Hosenrohr hat, wie Fig. 1 zeigt, die Form eines Doppelkegels, der durch Zusammenfügen zweier Kegelstümpfe an ihren Schmalseiten gebildet wird. In der Mitte wird das Rohr durch einen Steg in zwei Häften geteilt, so dass zwei Kammern entstehen. Die obere Kante dieses Steges stellt die Trennkante dar. Indem das Rohr mit Steg um einen festen Drehpunkt geschwenkt wird, strömt das Fluid in die linke oder rechte Kammer und wird so entweder in den Bypass oder die Wägeeinrichtung geleitet.The Y-tube has, as FIG. 1, showing the shape of a double cone, the two by joining truncated cones is formed on their narrow sides. In the middle, the tube is divided into two parts by a web, so that two chambers are created. The upper edge of this web represents the separating edge. By pivoting the tube with the web around a fixed pivot point, the fluid flows into the left or right chamber and is thus directed either into the bypass or into the weighing device.

Aus Fig. 2 geht das Prinzip der Steuereinrichtung für die Umschalteinrichtung hervor. Anhand der konkreten Einsatzbedingungen wird die erforderliche Geschwindigkeitsvorgabe festgelegt und in den Steuerrechner eingeben. Sinnvoll ist eine konstante Geschwindigkeit über den Strahlquerschnitt. Daraus ermittelt der Steuerrechner die notwendigen Daten für die Ansteuerung des Servomotors. Die Energieversorgung erfolgt in der Regel aus dem Netz. Der Servomotor arbeitet auf Linearantriebe, die den Schwenkvorgang realisieren. Die jeweilige Position des Hosenrohres wird kontinuierlich durch einen Encoder erfasst und zur Auswertung an den Steuerrechner übergeben, so dass sich ein geschlossener Regelkreis ergibt.From Fig. 2 shows the principle of the controller shows for the changeover. The required speed specification is determined on the basis of the specific operating conditions and entered into the control computer. It makes sense to have a constant speed across the beam cross-section. The control computer uses this to determine the data required to control the servo motor. The energy supply is usually from the network. The servo motor works on linear drives that realize the swiveling process. The respective position of the downpipe is continuously recorded by an encoder and transferred to the control computer for evaluation, so that a closed control loop is obtained.

Fig. 3 stellt die installierte Umschalteinrichtung dar. Das Hosenrohr 1 und alle anderen mechanischen Bauelemente werden durch eine Stützkonstruktion 2 aufgenommen. Die Symmetrieachse des Düsenkörpers 3 deckt sich in der Nullstellung mit der Symmetrieachse des Hosenrohres. Das Hosenrohr ist um den Lagerbock 4 schwenkbar, der unterhalb der Trennkante des Hosenrohres angeordnet ist. Die Schwenkbewegung wird durch zwei parallel angeordnete, mechanisch gekoppelte handelsübliche Linearantriebe 5 realisiert, die durch einen Servomotor (nicht dargestellt) angetrieben werden. Die Linearantriebe bewegen die auf beiden Seiten des Hosenrohres angeordneten Verstellböcke 6. In eine Aussparung der Verstellböcke 6 greift ein Zapfen 7 ein, der die Linearbewegung der Verstellböcke in eine Schwenkbewegung des Hosenrohres umsetzt. Im Drehpunkt des Hosenrohres ist ein Encoder 8 spielfrei mit der Schwenkachse verbunden und stellt die jeweilige Istposition dem Steuerrechner zur Verfügung. Fig. 3 shows the installed switching device. The downpipe 1 and all other mechanical components are accommodated by a support structure 2 . The axis of symmetry of the nozzle body 3 coincides with the axis of symmetry of the downpipe in the zero position. The downpipe is pivotable about the bearing block 4 , which is arranged below the separating edge of the downpipe. The pivoting movement is realized by two parallel, mechanically coupled commercially available linear drives 5 , which are driven by a servo motor (not shown). The linear drives move the adjusting blocks 6 arranged on both sides of the downpipe. A pin 7 engages in a recess in the adjustment blocks 6 and converts the linear movement of the adjustment blocks into a pivoting movement of the downpipe. At the center of rotation of the downpipe, an encoder 8 is connected to the swivel axis without play and provides the respective actual position to the control computer.

Das für einen Eichvorgang sinnvolle Geschwindigkeitsprofil ist in Fig. 4 dargestellt. Die Geschwindigkeit steigt bei maximaler Beschleunigung auf einen vorgegebenen Wert an, der erreicht wird, bevor die Trennkante in den Fluidstrahl eintritt und bleibt dann bis zum Austritt konstant. Das Abbremsen geschieht bei maximal möglicher Verzögerung. Insgesamt ist ein trapezförmiger Geschwindigkeitsverlauf gegeben.The speed profile useful for a calibration process is shown in FIG. 4. The speed increases at maximum acceleration to a predetermined value that is reached before the separating edge enters the fluid jet and then remains constant until it exits. Braking occurs with the maximum possible deceleration. Overall, there is a trapezoidal speed profile.

Claims

1. Switching device in calibration devices for hydrodynamic flowmeters, consisting of a pivotable downpipe and electromechanical adjustment device, characterized in that
the geometric shape of the downpipe ( 1 ) is formed from two stacked truncated cones or pyramids, the base of which faces away from one another and in which a web is symmetrically arranged, the upper edge of which is designed as a sharp separating edge for the fluid jet,
the adjusting device has a transmission mechanism driven by a servo motor for pivoting the downpipe around a pivot point ( 4 ),
the switching device contains a position transmitter ( 8 ) for detecting the position of the downpipe and a control computer connected to the position transmitter, which converts a predetermined speed curve of the downpipe with the separating edge into control variables for the servo motor during the switching process.

2. Switching device in calibration devices according to claim 1, characterized in that that the separating edge coincides with both the outward and return movement constant, adaptable to the set flow rate Angular velocity moves within the fluid jet.