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DE1498425B1 - Vorrichtung zur Eichung von Durchflussmengenmessern - Google Patents

Vorrichtung zur Eichung von Durchflussmengenmessern

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Publication number
DE1498425B1
DE1498425B1 DE19651498425 DE1498425A DE1498425B1 DE 1498425 B1 DE1498425 B1 DE 1498425B1 DE 19651498425 DE19651498425 DE 19651498425 DE 1498425 A DE1498425 A DE 1498425A DE 1498425 B1 DE1498425 B1 DE 1498425B1
Authority
DE
Germany
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limit value
flow meter
chronometer
calibration
pulse
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19651498425
Other languages
English (en)
Inventor
Roger Charbonnier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rochar Electronique SA
Original Assignee
Rochar Electronique SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Rochar Electronique SA filed Critical Rochar Electronique SA
Publication of DE1498425B1 publication Critical patent/DE1498425B1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
    • G01F25/10Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters
    • G01F25/17Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters using calibrated reservoirs

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Eichung von Durchflußmengenmessern, die eine zu dem durchgeströmten Strömungsmittelvolumen proportionale Zahl von elektrischen Impulsen liefern, mit einem Eichgefäß, dem ein erster und ein zweiter Pegeldetektor zugeordnet ist, und einem Chronometer zur Messung der Zeit (T1) zwischen den Zeitpunkten des Ansprechens der beiden Pegeldetektoren beim Durchgang des Flüssigkeitspegels im Eichgefäß.
  • Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der französischen Patentschrift 1 255 974 bekannt.
  • Wenn die Eichung sehr genau sein soll, müssen Eichgefäße eingesetzt werden, deren Volumen groß genug ist, damit der Durchflußmengenmesser eine genügend große Anzahl von Impulsen liefert, um den relativen Fehler klein zu halten. Dieser rührt daher, daß keine bestimmte Beziehung zwischen dem Zeitpunkt des Ansprechens der Pegeldetektoren und der Phase der vom Durchflußmengenmesser gelieferten elektrischen Impulsfolge besteht, so daß einerseits durch den ersten Impuls zu Beginn der Eichung ein zu großes Volumen angezeigt wird, während andererseits die Durchflußmenge im Zeitraum zwischen dem letzten Impuls und dem Ansprechen des zweiten Pegeldetektors unberücksichtigt bleibt. Der dabei auftretende Mengenfehler entspricht im ungünstigsten Fall einer Impulseinheit. Die Verwendung sehr großer Eichgefäße ist andererseits aber störend und erfordert eine lange Eichdauer, so daß man versucht hat, mit einem kleineren Eichgefäß auszukommen und die »Phasenfehler« getrennt zu erfassen.
  • Gemäß der USA.-Patentschrift 3 092 991 geht man dabei so vor, daß die betreffenden Zeitintervalle elektronisch gemessen werden, indem die sie begrenzenden Impulse zum Öffnen bzw. Schließen von Gatterschaltungen verwendet werden, die den Durchlaß von Eichimpulsen zu entsprechenden Zählern steuern. Hinsichtlich der Wirkungsweise ist eine solche Vorrichtung nicht zu beanstanden, wohl aber hinsichtlich des erforderlichen Aufwands an elektronischen Schaltungsmitteln.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Eichvorrichtung der eingangs genannten Art ohne umfangreiche elektrische Schaltungseinrichtungen zu schaffen, die ein Eichgefäß von relativ- geringem Volumen aufweist und trotzdem eine sehr genaue Eichung ermöglicht, auch bei Durchflußmengenmessern, die nur eine geringe Impulszahl pro Volumeinheit der durchgeströmten Flüssigkeit erzeugen. Insbesondere soll kein zusätzlicher Eich-Frequenzgenerator erforderlich sein, der hinsichtlich seiner Konstanz neue Fehler einführen könnte.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch einen vom ersten Pegeldetektor gleichzeitig mit dem Chronometer eingeschalteten, am zu prüfenden Durchflußmengenmesser angeschlossenen Impuls-Grenzwert-Zähler und ein mit dem Impuls-Grenzwert-Zähler verbundenes zweites Chronometer zur Messung der Zeit T2, welche der Durchflußmengenmesser zur Lieferung einer Zahl N von Impulsen braucht, die nahezu gleich dem Produkt aus der zu erwartenden theoretischen Impulszahl Co pro Volumeinheit durchgeströmter Flüssigkeit und dem Volumen Y des Eichgefäßes ist.
  • Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung werden also zwei an sich voneinander unabhängige Zeiten gemessen: Einmal in bekannter Weise die Zeit T1, die für die Füllung des Eichgefäßes benötigt wird, und zum anderen die Zeit T2, die der Durchflußmengenmesser für die Abgabe gerade derjenigen Anzahl N von Impulsen benötigt, die dem Eichvolumen V entsprechen sollen.
  • Der für bestimmte Meßbedingungen geltende Eichfaktor C läßt sich dann in einfachster Weise ermitteln aus der Beziehung: N#T1 C =.
  • V#T2 Die Messung der Zeiten T1 und T2 kann mit einer Genauigkeit von 10-5 vorgenommen werden, während das Volumen des Eichgefäßes V mindestens mit einer Genauigkeit von 10-4 bestimmt werden kann. Demgemäß kann der Wert C, der die Anzahl der Signale pro Volumeinheit angibt, mit einer Genauigkeit in der Größenordnung von 10-4 bestimmt werden, auch wenn das Volumen V relativ klein ist.
  • Es versteht sich, daß man die Eichung unter verschiedenen Meßbedingungen (Druck, Temperatur usw.) vornehmen wird, wobei der gemessene Faktor C sich in Abhängigkeit von solchen Parametern ändern kann. Bei jedem einzelnen Meßpunkt arbeiten aber die beiden Teile der Eichvorrichtung gleichzeitig; die kurzen Zeitüberschneidungen zu Beginn und am Ende des Eichvorgangs lassen eine Änderung der Maßparameter nicht erwarten, da diese sich in der Regel stetig ändern.
  • Falls das Produkt Co V (mit CO als dem theoretischen Faktor C) ganzzahlig ist, - wird man den Grenzwert-Zähler auf dieses Produkt voreinstellen; andernfalls wählt man die nächstgelegene ganze Zahl.
  • Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann die Eichung völlig automatisch ablaufen; die Ermittlung des »wahren« Faktors C kann ebenfalls automatisch mittels eines - keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildenden - Rechners erfolgen.
  • Die Vorrichtung ist einfach aufgebaut, erfordert kein ausgebildetes Bedienungspersonal und besteht hinsichtlich der elektronischen Ausrüstung (Grenzwert-Zähler, Chronometer) aus handelsüblichen Geräten.
  • Eine etwaige Änderung der Meßbedingungen während des Meßvorgangs beeinflußt beide Teile der Vorrichtung im gleichen Sinne, so daß - im Gegensatz zu der aus der obengenannten USA.-Patentschrift bekannten Vorrichtung - diese Fehlerquelle ausgeschlossen ist.
  • Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden.
  • F i g. 1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Prüfstand für Durchflußmengenmesser; F i g. 2 zeigt eine Reihe von an verschiedenen Stellen des Schemas der Fig. 1 abgenommenen elektrischen Signalen.
  • In F i g. 1 ist 10 eine an einen nicht dargestellten Speisebehälter angeschlossene Leitung. In der Leitung 10 liegt eine mit einem Betätigungsorgan 14 versehene elektrische Pumpe 12. Hinter der Pumpe 12 befindet sich ein Durchflußmengenmesser 16 mit einem frei beweglichen Schraubenkörper, dessen Nabe mit einem Magneten versehen ist. Der Durchflußmengenmesser 16 besitzt ferner eine Spule 17, in welcher die Drehung des Magneten elektrische Signale in Form von Impulsen erzeugt. Der theoretische Faktor des Durchflußmengenmessers 16 sei z. B. C0 = 16 Signale je Liter Flüssigkeit. Hinter dem Durchflußmengenmesser 16 strömt die durch die Pumpe 12 in Bewegung gesetzte Flüssigkeit in ein lotrecht angeordnetes Eichgefäß 18. Der untere und der obere Abschnitt des Eichgefäßes 18 werden durch zwei Einschnürungen bildende Glasrohre 20 und 22 gebildet.
  • Gegenüber den Einschnürungen 20 und 22 sind zwei photoelektrische Pegeldetektoren 24 und 26 angeordnet, welche ein elektrisches Signal liefern, sobald die Höhe der Flüssigkeit in dem Eichgefäß 18 die Pegelmarke überschreitet, gegenüber welcher einer der Detektoren 24 oder 26 angeordnet ist. Das zwischen den beiden Pegelmarken enthaltene Flüssigkeitsvolumen (Eichvolumen) V sei z. B. sehr genau 10 1. Die Ausgangssignale der Detektoren 24 und 26 werden an die Eingänge von zwei Schaltkreisen 25 bzw. 27 zur Verstärkung und Herstellung der gewünschten Form angelegt, deren Ausgänge mit den Eingängen 28 bzw. 30 zur Steuerung der Ingangsetzung bzw. Abstellung eines elektronischen Chronometers 32 verbunden sind. Die Spule 17 des Durchflußmengenmessers 16 ist mit dem Eingang eines Verstärkers 34 verbunden, dessen Ausgang mit dem Eingang eines elektronischen Tors 36 verbunden ist.
  • Der Eingang 37 zur Steuerung der Öffnung des Tors 36 ist mit dem Ausgang des auf den photoelektrischen Pegeldetektor 24 folgenden Verstärkers 25 verbunden.
  • Die Ausgangssignale des Tors 36 werden an den Eingang eines Impuls-Grenzwert-Zählers 38 angelegt, dessen Grenzwert N = 160 beträgt. Die Ausgangssignale des Zählers 38 werden gleichzeitig an den Eingang 40 zur Steuerung der Ingangsetzung und den Eingang 42 zur Steuerung der Abstellung eines zweiten elektronischen Chronometers 44 angelegt, welches wie das Chronometer 32 ausgebildet ist. Ein Vorbestimmungsorgan 39 steht der Bedienungsperson zur Bestimmung des Anfangszustandes des Zählers 38 zur Verfügung.
  • Fig. 2 zeigt auf einer ersten Linie die von den Pegeldetektoren 24 und 26 gelieferten Impulse A bzw. B. Die zweite Linie zeigt die von dem Chronometer 32 angezeigte Dauer T1 zwischen den Augenblicken des Auftretens der Impulse A und B. Die dritte Linie zeigt die von dem Durchflußmengenmesser 16 gelieferten elektrischen Impulse. Die vierte Linie zeigt einen Impuls mit der Dauer T2, welche in dem Augenblick des ersten, von dem Durchflußmengenmesser 16 kommenden Impulses beginnt, welcher dem Auftreten des Impulses A folgt, und bei dem hundertsechzigsten Impuls nach diesem Anfangsimpuls aufhört.
  • Wenn man die Pumpe 12 mit einer bestimmten Drehzahl laufen läßt, wird die in der Leitung 10 befindliche Flüssigkeit in das Eichgefäß 18 gefördert, der Schraubenkörper des geprüften Durchflußmengenmessers dreht sich, und ein Impulszug erscheint am Ausgang der Detektorspule 17 (dritte Linie, F i g. 2).
  • Sobald die Oberfläche der Flüssigkeit in der Einschnürung 20 durch den Pegel geht, auf welchen der Detektor 24 eingestellt ist, wird ein Impuls A geliefert. Dieser Impuls setzt das Chronometer 32 in Gang und öffnet das Tor 36. Durch Benutzung des Vorbestimmungsorgans 39 richtet man es so ein, daß der erste von dem Verstärker 34 und der Spule 17 kommende, auf den Impuls A folgende Impuls den Zähler 38 auf Null zurückstellt, der dann durch einen Impuls gleichzeitig die Ingangsetzung des zweiten Chronometers 44 bewirkt. Wenn die Oberfläche der Flüssigkeit durch den zweiten dem Detektor 26 zugeordneten Pegel geht, wird ein Impuls B (F i g. 2) geliefert, welcher die Abstellung des Chronometers 32 bewirkt. Dieser zeigt dann die Zeit T1 an. Wenn 160 Impulse durch das Tor 36 gegangen sind, liefert der Zähler 38 einen zweiten Impuls, welcher die Abstellung des Chronometers 44 bewirkt. Dieser zeigt dann die Zeit T2 an.
  • Zur Ermittlung der mittleren Strömungsgeschwindigkeit in der Leitung 10 während des Zeitraumes A-B bildet man den Quotienten D = Via1, wobei V das Volumen des Eichgefäßes ist. Da V bei dem Ausführungsbeispiel 101, CO 16 Impulse pro Liter und N 160 beträgt, ist V = N/Co, d. h. T1 = N/Co D.
  • Wenn mit C der wirkliche Wert für die Impulszahl pro Liter des Durchflußmengenmessers 16 bezeichnet wird, zeigt das Chronometer 44 T2 = N/C. D an. Aus den obigen Gleichungen erhält man: T1/T2 = C/CO, was die sehr genaue Berechnung des wirklichen Wertes C des Durchflußmengenmessers 16 ermöglicht.
  • Falls N nicht genau gleich V C0 ist, arbeitet man nach der Gleichung N#T1 C = .
  • V#T2 Dies ist dann erforderlich, wenn der theoretische Wert C0 keine ganze Zahl ist, oder wenn das Produkt V C0 keine ganze Zahl ergibt.
  • Wenn die Zahl N genügend groß gewählt wird, sind die Fehler infolge der Änderungen der Phase der von dem Durchflußmengenmesser 16 gelieferten Impulse gegenüber der genauen Stellung des Schraubenkörpers in dem Durchflußmengenmesser vernachlässigbar. Da ferner die beiden Zeitintervalle T1 und T2 nicht genau synchron sind, muß die Durchflußmonge D der Flüssigkeit während der Messung während der Zeiträume tA und tB zwischen den Zeitpunkten der Ingangsetzung bzw. der Abstellung der Chronometer 32 und 44 identisch sein. Wenn die relative Änderung der Durchflußmenge zwischen den Zeiten tA und ts dD genannt wird, beträgt der größte begangene Fehler e = d D/N. Der Wert N = 160 ist groß genug, um zu verhindern, daß eine Änderung von einigen Prozent zwischen den augenblicklichen Durchflußmengen während der Zeiten tA und ts zu irgendeinem merldichen Fehler führt. Da die Zeiten T1 und T2 von den elektronischen Chronometern 32 und 44 mit sehr großer Genauigkeit gemessen werden können (hierfür genügt es, daß die Chronometer mit einer Zeitbasis mit genügend hoher Frequenz versehen sind), kann der Wert von C mit sehr großer Genauigkeit bestimmt werden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet also in Funktion der verschiedenen durch die verschiedenen Drehzahlen der Pumpe 12 erzeugten Strömungsmengen der Flüssigkeit die Eichkurve des Durchflußmengenmessers 16 zu zeichnen, d. h. die Kurve der Änderungen des Wertes C in Funktion von den verschiedenen Durchflußmengen D = Via1.
  • Die Erfindung kann natürlich abgewandelt werden.
  • So können V und CO verschiedene Werte haben, während N gewählt werden kann, und zwar immer möglichst gleich dem Produkt V C0. Man richtet es so ein, daß N wenigstens größer als 100 ist, um die von den Phasenänderungen der von dem Durchflußmengenmesser gelieferten Signale und den zeitlichen Verschiebungen der Dauern T1 und T2 herrührenden Fehler genügend klein zu halten. Ferner wird bei Durchflußmengenmessern mit mehreren Magneten oder einem Magneten mit mehreren Polen für N ein ganzes Vielfaches der Zahl der Polpaare oder der gleichwertigen Magnete gewählt, so daß die Steuerimpulse zur Ingangsetzung und zur Abstellung des Chronometers 44 von dem gleichen Magneten kommen.

Claims (5)

  1. Patentansprüche : 1. Vorrichtung zur Eichung von Durchflußmengenmessern, die eine zu dem durchgeströmten Strömungsmittelvolumen proportionale Zahl von elektrischen Impulsen liefern, mit einem Eichgefäß, dem ein erster und ein zweiter Pegeldetektor zugeordnet ist, und einem Chronometer zur Messung der Zeit (T1) zwischen den Zeitpunkten des Ansprechens der beiden Pegeldetektoren beim Durchgang des Flüssigkeitspegels im Eichgefäß, g e k e n n z e i ch n e t d u r c h einen vom ersten Pegeldetektor (24) gleichzeitig mit dem Chronometer (32) eingeschalteten, am zu prüfenden Durchflußmengenmesser (16) angeschlossenen Impuls-Grenzwert-Zähler (38) und ein mit dem Impuls-Grenzwert-Zähler verbundenes zweites Chronometer (44) zur Messung der Zeit (T2), welche der Durchflußmengenmesser zur Lieferung einer Zahl (N) von Impulsen braucht, die nahezu gleich dem Produkt aus der zu erwartenden theoretischen Impulszahl (CO) pro Volumeinheit durchgeströmter Flüssigkeit und dem Volumen (V) des Eichgefäßes ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impuls-Grenzwert-Zähler (38) auf eine Impulszahl N= C0. V eingestellt ist, falls das Produkt C0 V ganzzalllig ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Chronometer zur Messung der Zeit (T2), welche der Durchflußmengenmesser (16) zur Lieferung einer bestimmten Zahl N von elektrischen Signalen braucht, ein elektronisches Tor (36) enthält, dessen Öffnung durch das Ausgangssignal des ersten dem Eichgefäß (18) zugeordneten Pegel detektors (24) gesteuert wird, wobei der Eingang dieses Tors mit dem Ausgang des Durchflußmengenmessers (16) verbunden ist, während das Ausgangssignal des Tors (36) an den Eingang des Impuls-Grenzwert-Zählers (38) mit einem einstellbaren Zähl-Grenzwert angelegt ist, dessen Ausgang an den Eingang (4D bzw. 42) zur Steuerung der Ingangsetzung bzw. der Abstellung des zweiten Chronometers (44) angeschlossen ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähl-Grenzwert größer als 103 ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähl-Grenzwvrt ein ganzes Vielfaches der Zahl der Polpaare des Schraubenkörpers des Durchfiußmengenmessers ist.
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