Mechanische Durchflussmesser

In diesem Kapitel werden verschiedene Arten von mechanischen Durchflussmessern behandelt, die den Durchfluss mithilfe einer Anordnung beweglicher Teile messen, entweder indem isolierte, bekannte Flüssigkeitsmengen durch eine Reihe von Zahnrädern oder Kammern geleitet werden (Verdrängungsprinzip

oder PD) oder mithilfe einer sich drehenden Turbine oder eines Rotors. Der Betrieb von Verdrängungsdurchflussmessern besteht darin, bekannte Volumina einer Flüssigkeit zu isolieren und zu zählen (Gas oder Flüssigkeit) isoliert und zählt, während diese durch den Zähler geleitet wird. Durch Zählen der Anzahl der durchgelassenen isolierten Volumina wird eine Durchflussmessung erhalten . Jedes PD-Design verwendet unterschiedliche Methoden zum Isolieren und Zählen dieser Volumina. Die Frequenz der resultierenden Impulsfolge ist ein Maß für die Durchflussrate, während die Gesamtzahl der Impulse die Größe der Charge angibt. Während PD-Messgeräte durch

die kinetische Energie der strömenden Flüssigkeit betrieben werden, bestimmen Dosierpumpen (die in diesem Artikel nur kurz beschrieben werden) die Durchflussrate und fügen der Flüssigkeit gleichzeitig kinetische Energie hinzu. Der Turbinen-Durchflussmesser besteht aus einem mehrflügeligen Rotor, der im rechten Winkel zum Durchfluss angebracht ist und auf einem frei laufenden Lager im Flüssigkeitsstrom aufgehängt ist. Der Durchmesser des Rotors entspricht nahezu dem Innendurchmesser der Messkammer, und seine

Drehzahl ist proportional zur

Volumenströmungsrate. Die Turbinenrotation

kann durch Halbleiterbauelemente oder mechanische Sensoren erfasst werden. Andere Arten von Durchflussmessern mit rotierenden Elementen sind Propeller- (Impeller), Shunt- und Schaufelradkonstruktionen. Abbildung 3-1: Zum Vergrößern auf die Abbildung klicken. Verdrängungsdurchflussmesser Verdrängungsdurchflussmesser bieten eine hohe Genauigkeit (in einigen Fällen ±0,1 % der tatsächlichen
Durchflussrate) und eine gute Wiederholbarkeit (bis zu 0,05 % des Messwerts).
Die Genauigkeit wird durch pulsierende

Strömungen nicht

beeinträchtigt, sofern diese keine Luft oder Gase in der Flüssigkeit mitreißen. Verdrängungsdurchflussmesser benötigen für ihren Betrieb keine Stromversorgung und können ohne gerade Rohrleitungen vor und hinter dem Messgerät installiert werden. Wenn Sie mehr über Verdrängungsdurchflussmesser erfahren möchten, lesen Sie diesen Artikel . Abbildung 3-2: Zum Vergrößern auf die Abbildung klicken. Flüssigkeits-Verdrängungsdurchflussmesser Nutationsscheiben-Durchflussmesser sind die gängigsten
Verdrängungsdurchflussmesser. Sie werden weltweit als Wasserzähler in Wohngebäuden eingesetzt. Wenn Wasser durch die Messkammer fließt, versetzt es eine Scheibe in Schwankungen (Nutation) und dreht eine Spindel, die einen Magneten in Rotation versetzt. Dieser Magnet ist mit einem mechanischen Zählwerk oder einem Transmitter gekoppelt. Da der Durchflussmesser bei jeder Drehung der Spindel eine feste Flüssigkeitsmenge erfasst, ist die Durchflussrate proportional zur Drehgeschwindigkeit der Spindel (Abbildung 3-1A). Da das Gehäuse des Messgeräts nicht
magnetisch sein darf, besteht es in der Regel aus Bronze, kann aber aus Gründen der Korrosionsbeständigkeit oder zur Kosteneinsparung auch aus Kunststoff gefertigt sein. Die medienberührten Teile wie Scheibe und Spindel bestehen in der Regel aus Bronze,
Gummi, Aluminium, Neopren, Buna-N oder einem Fluorelastomer wie FKM. Taumelscheiben-Durchflussmesser sind für den Einsatz mit Wasser ausgelegt, und die Materialien, aus denen sie hergestellt sind, müssen auf ihre Verträglichkeit mit anderen Flüssigkeiten geprüft werden. Durchflussmesser mit Gummischeiben bieten aufgrund ihrer besseren Abdichtung eine höhere Genauigkeit als solche mit Metallscheiben. Taumelscheiben-Durchflussmesser sind in Größen von 5/8 Zoll bis 2 Zoll erhältlich. Sie sind für Betriebsdrücke von 150 psig mit einem Überdruck von maximal 300 psig geeignet. Kaltwassergeräte sind auf eine Betriebstemperatur von 120 °F begrenzt. Warmwassergeräte sind für Betriebstemperaturen bis zu 250 °F erhältlich. Diese Zähler müssen die Standards für
Genauigkeit der American Water Works Association (AWWA) erfüllen. Die Genauigkeit dieser Messgeräte muss ±2 % der tatsächlichen Durchflussrate betragen. Eine höhere Viskosität kann zu einer höheren Genauigkeit führen, während eine niedrigere Viskosität und Verschleiß im Laufe der Zeit die Genauigkeit verringern. Die AWWA schreibt vor, dass Wasserzähler in Wohngebäuden alle 10 Jahre neu kalibriert
werden müssen. Aufgrund der
unregelmäßigen Nutzungsmuster von
Privathaushalten entspricht dies einer Kalibrierung von 5/8 x 3/4-Zoll-Wasserzählern in Wohngebäuden, nachdem diese 5 Millionen Gallonen gemessen haben. In industriellen Anwendungen erreichen diese Zähler diesen Schwellenwert jedoch wahrscheinlich viel früher. Der maximale Dauerfluss eines
Taumelscheibenzählers beträgt in der Regel etwa 60-80 % des maximalen Durchflusses im intermittierenden Betrieb. Rotationsflügelradzähler (Abbildung 3-1B) verfügen über federbelastete Flügel, die Flüssigkeitsmengen

zwischen dem

exzentrisch montierten Rotor und dem Gehäuse einschließen. Durch die Drehung der Flügel wird die Flüssigkeitsmenge vom Einlass zum Auslass und zur Ableitung befördert. Eine Genauigkeit von ±0,1 % der tatsächlichen Durchflussrate (AR) ist normal, und größere Messgeräte für Anwendungen mit höherer Viskosität können eine Genauigkeit von bis zu 0,05 % der Durchflussrate erreichen.
Rotationsflügelradzähler werden regelmäßig Abbildung 3-3: Zum Vergrößern auf die Abbildung klicken. in der Erdölindustrie eingesetzt und können feststoffhaltige Rohöle mit Durchflussraten von bis zu 17.500 gpm messen. Die Druck- und Temperaturgrenzen hängen von den Materialien der Konstruktion ab und können bis zu 350 °F und 1.000 psig betragen. Die Viskositätsgrenzen liegen zwischen 1 und 25.000 Centipoise. Im Rotationsverdrängungsmesser arbeitet ein geriffelter Zentralrotor im Betrieb in einem Sechs-Phasen-Zyklus in konstanter Beziehung zu zwei Wischerrotoren. Seine Anwendungen und Eigenschaften ähneln denen des Rotationsflügelradmessers. Kolbenzähler Oszillierende Kolben-Durchflussmesser
werden in der Regel für viskose Flüssigkeiten eingesetzt, z. B. zur Öldosierung auf Motorprüfständen, wo der Regelbereich nicht kritisch ist (Abbildung 3-2). Diese Messgeräte können auch für die Wasserversorgung in Wohngebäuden verwendet werden und lassen begrenzte Mengen an Schmutz, wie z. B. Rohrbelag und feinen Sand (d. h. -200 Mesh oder -74 Mikrometer), passieren, jedoch keine großen Partikel oder abrasive Feststoffe. Die Messkammer ist zylindrisch und verfügt über eine Trennplatte, die den Einlass vom Auslass trennt. Der Kolben ist ebenfalls zylindrisch und mit zahlreichen Öffnungen versehen, um einen freien Durchfluss auf beiden Seiten des Kolbens und des Pfostens zu ermöglichen (Abbildung 3-2A). Der Kolben wird von einer
Steuerrolle innerhalb der Messkammer geführt, und die Bewegung des Kolbens wird auf einen Nachlaufmagneten übertragen, der sich außerhalb des Durchflussstroms befindet. Der Nachlaufmagnet kann zum Antrieb eines Transmitters, eines Registers oder beider verwendet werden. Die Bewegung des Kolbens ist oszillierend (nicht rotierend), da er auf die Bewegung in einer Ebene beschränkt ist. Die Durchflussrate ist proportional zur Oszillationsrate des Kolbens. Die Innenteile dieses Durchflussmessers können entfernt werden, ohne dass der Zähler von der Rohrleitung getrennt werden

muss. Aufgrund

der engen Toleranzen, die zur Abdichtung des Kolbens und zur Verringerung des Schlupfs erforderlich sind, müssen diese Messgeräte regelmäßig zur Wartung durchgeführt werden. Oszillierende Kolben-Durchflussmesser sind in Größen von 1/2 Zoll bis 3 Zoll erhältlich und können im Allgemeinen zwischen 100 und 150 psig eingesetzt werden. Einige industrielle Ausführungen sind für 1.500 psig ausgelegt. Sie können Durchflussraten von 1 gpm bis 65 gpm im Dauerbetrieb mit zeitweiligen Ausschlägen bis zu 100 gpm messen. Die Durchflussmesser sind so dimensioniert, dass der Druckabfall bei maximaler Durchflussrate unter 35 psid liegt. Die Genauigkeit liegt im Messbereich von ±0,5 % AR für viskose
Flüssigkeiten bis ±2 % AR für nicht viskose Anwendungen. Die Obergrenze für die Viskosität liegt bei 10.000 Centipoise. Hubkolben-Durchflussmesser sind wahrscheinlich die ältesten PD-Durchflussmesserkonstruktionen. Sie sind mit mehreren Kolben, doppeltwirkenden Kolben oder Drehkolben erhältlich. Wie bei einem Hubkolbenmotor wird die Flüssigkeit in eine Kolbenkammer gesaugt, während sie aus
dem gegenüberliegenden Kolben im Messgerät
ausgestoßen wird. In der Regel wird entweder eine Kurbelwelle oder ein horizontaler Schieber verwendet, um das Öffnen und Schließen der entsprechenden Öffnungen im Messgerät zu steuern. Diese Messgeräte sind in der Regel kleiner (erhältlich in Größen bis zu einem Durchmesser von 1/10 Zoll) und werden zur Messung sehr geringer Durchflussmengen viskoser Flüssigkeiten verwendet. Zahnrad- und Flügelzellenzähler Der ovale Zahnrad-PD-Zähler verwendet zwei feinzahnige Zahnräder, von denen eines horizontal und das andere vertikal montiert ist, wobei die Zahnräder an der Spitze des vertikalen Zahnrads und in der Mitte des horizontalen Zahnrads ineinandergreifen (Abbildung 3-3A). Die beiden Rotoren drehen sich entgegengesetzt zueinander und erzeugen eine Einschließung in dem halbmondförmigen Spalt zwischen Gehäuse und Zahnrad. Diese Messgeräte
können sehr genau sein, wenn der Schlupf zwischen Gehäuse und Zahnrädern gering gehalten wird. Wenn die Viskosität der Prozessflüssigkeit größer als 10 Centipoise ist und die Durchflussrate über 20 % der Nennkapazität liegt, kann eine Genauigkeit von 0,1 % AR erreicht werden. Bei geringeren Durchflussmengen und niedrigerer
Viskosität nimmt der Schlupf zu und die Genauigkeit sinkt auf 0,5 % AR oder weniger. Die Schmiereigenschaften der Prozessflüssigkeit beeinflussen ebenfalls den Regelbereich eines Ovalradzählers. Bei Flüssigkeiten, die nicht gut schmieren, muss die maximale Rotordrehzahl reduziert werden, um den Verschleiß zu begrenzen. Eine weitere Möglichkeit, den Verschleiß zu begrenzen, besteht darin, den Druckabfall über den Zähler unter 15 psid zu halten. Daher begrenzt der Druckabfall über den Zähler den zulässigen maximalen Durchfluss bei hoher Viskosität.
Abbildung 3-4: Zum Vergrößern auf die Abbildung klicken. Rotierende Drehkolben- und Impeller-Durchflussmesser sind Varianten des ovalen Zahnrad-Durchflussmessers, die jedoch nicht dessen hohe Präzision aufweisen. Bei der rotierenden Flügelkonstruktion drehen sich zwei Laufräder in entgegengesetzte Richtungen innerhalb des eiförmigen Gehäuses (Abbildung 3-3B). Während sie sich drehen,

wird ein

festes Flüssigkeitsvolumen eingeschlossen und dann zum Auslass transportiert. Da die Flügelräder in einer festen relativen Position bleiben, muss nur die Drehgeschwindigkeit eines der beiden gemessen werden. Das Laufrad ist entweder mit einem Register verzahnt oder magnetisch mit einem Transmitter gekoppelt. Drehkolben-Durchflussmesser sind in Rohrgrößen von 2 bis 24 Zoll erhältlich. Die Durchflusskapazität beträgt 8-10 gpm bis 18.000 gpm bei den größeren Größen. Sie bieten eine gute Wiederholbarkeit (besser als 0,015 % AR) bei hohen Durchflussmengen und
können bei hohen Betriebsdrücken (bis zu 1.200 psig) und Betriebstemperaturen (bis zu 400 °F) eingesetzt werden. Der Drehkolbenzähler ist in einem breiten Messbereich von Materialien erhältlich, von Thermoplasten bis hin zu hochkorrosionsbeständigen
Metallen. Zu den Nachteilen dieser Konstruktion
gehört ein Verlust der Genauigkeit bei niedrigen Durchflussmengen. Außerdem ist der maximale Durchfluss durch diesen Zähler geringer als bei einem oszillierenden Kolben- oder Taumelscheibenzähler gleicher Größe. Beim Rotationsflügelradzähler fangen sehr grobe Zahnräder die Flüssigkeit ein und fördern bei jeder Umdrehung ein festes Flüssigkeitsvolumen (Abbildung 3-3C). Diese

Zähler haben eine

Genauigkeit von 0,5 % der Durchflussrate, wenn die Viskosität der Prozessflüssigkeit sowohl hoch als auch konstant ist oder nur innerhalb eines engen
Bereichs variiert. Diese Messgeräte können aus einer Vielzahl von Metallen, einschließlich Edelstahl, und korrosionsbeständigen Kunststoffen wie PVDF (Kynar) hergestellt werden. Diese Messgeräte werden zur Messung von Farben und, da sie in 3A- oder hygienischen Ausführungen erhältlich sind, auch von Milch, Säften und Schokolade verwendet. In diesen Geräten wird der Durchgang von Magneten, die in die Flügel der rotierenden Flügelräder eingebettet sind,
durch Näherungsschalter (in der Regel Hall-Effekt-Detektoren) erfasst, die außerhalb der Durchflusskammer angebracht sind. Der Sensor überträgt eine Impulsfolge an einen Zähler oder Durchflussregler. Diese Messgeräte sind in Größen von 1/10 Zoll bis 6 Zoll erhältlich und können Drücke bis 3.000 psig und Temperaturen bis 400 °F verarbeiten. Schneckenzähler Der Schneckenzähler ist ein Verdrängungsgerät, das zwei radial angeordnete Schneckenräder verwendet, um die Prozessflüssigkeit während des Durchflusses kontinuierlich einzufangen. Der Durchfluss zwingt die Schneckenräder, sich in der Ebene der Rohrleitung zu drehen. Optische oder magnetische Sensoren werden verwendet, um eine Impulsfolge zu codieren, die proportional zur Drehzahl
der Schneckenräder ist. Die Kräfte, die erforderlich sind, um die Schrauben in Drehung zu versetzen, sind relativ gering, sodass der Druckabfall im Vergleich zu anderen Verdrängungsmessgeräten relativ gering ist. Die bestmögliche Genauigkeit liegt bei etwa ±0,2 % oder Rate. Wie in Abbildung 3-4 dargestellt, steigt der Messfehler mit sinkender Betriebsdurchflussrate oder Viskosität der Prozessflüssigkeit. Schrägverzahnungszähler können den Durchfluss hochviskoser Flüssigkeiten (von 3 bis

300.000 cP) messen

und sind daher ideal für extrem Abbildung 3-5: Zum Vergrößern auf die Abbildung klicken. dicke Flüssigkeiten wie Klebstoffe und sehr viskose Polymere. Da der Druckabfall durch das Messgerät
bei maximalem Durchfluss 30 psid nicht überschreiten sollte, verringert sich der maximale Nenndurchfluss durch das Messgerät mit zunehmender Viskosität der Flüssigkeit. Wenn die Prozessflüssigkeit gute Schmiereigenschaften aufweist, kann das Messgerät ein Turndown-Verhältnis von bis zu 100:1 erreichen, typischer sind jedoch niedrigere Turndown-Verhältnisse (10:1). Dosierpumpen Dosierpumpen sind PD-Messgeräte, die der Prozessflüssigkeit auch kinetische Energie zuführen. Es gibt drei grundlegende Ausführungen: peristaltische, Kolben- und Membranpumpen. Peristaltikpumpen funktionieren so, dass Finger oder eine Nocke einen Kunststoffschlauch systematisch gegen das Gehäuse drücken, das auch zur Positionierung des Schlauchs dient. Diese Art
von Dosierpumpe wird in Laboren, in
einer Vielzahl von medizinischen Anwendungen, in den meisten
Umweltprobenahmesystemen und auch zur Abgabe von Hypochloritlösungen. Der Schlauch kann aus Silikonkautschuk oder, wenn ein korrosionsbeständeres Material gewünscht wird, aus PTFE bestehen. Kolbenpumpen fördern bei jedem „Ausstoßhub” ein festes Flüssigkeitsvolumen, und bei jedem „Einlasshub” gelangt ein festes Volumen in die Kammer (Abbildung 3-5A). Rückschlagventile verhindern eine Umkehrung des Flüssigkeitsstroms. Wie alle Verdrängerpumpen erzeugen

Kolbenpumpen einen

durchströmten Gasvolumina,

ähnlich wie PD-Zähler für Flüssigkeiten. Der Hauptunterschied besteht darin, dass Gase komprimierbar sind. Membrangaszähler werden meist zur Messung des Erdgasdurchflusses verwendet, insbesondere zur Verbrauchsmessung in Haushalten. Der Zähler besteht aus Aluminiumgussteilen mit Gummi-Membranen mit Gewebeverstärkung. Der Zähler besteht aus vier Kammern: den beiden Membrankammern auf der Einlass- und Auslassseite und den Einlass- und Auslasskammern des Zählergehäuses. Der
Durchfluss des Gases durch den Zähler erzeugt
einen Differenzdruck zwischen den beiden Membrankammern, indem die Kammer auf der Einlassseite komprimiert und die Kammer auf der Auslassseite ausgedehnt wird. Durch diesen Vorgang werden die vier Kammern abwechselnd
geleert und gefüllt. Die Schieberventile oben am Zähler wechseln die Funktionen der Kammern und synchronisieren die Bewegung der Membranen, wie Abbildung 3-6: Zum Vergrößern auf die Abbildung klicken. sowie den Betrieb des Kurbelmechanismus für das Zählwerk. Membranzähler werden in der Regel für Erdgas kalibriert, das ein spezifisches Gewicht von 0,6 (im Verhältnis zu Luft) hat. Daher muss die Durchflussleistung des Zählers neu kalibriert werden, wenn er zur Messung anderer Gase verwendet wird. Die Kalibrierung für die neue Durchflussrate (QN) erhält man, indem man die Durchflussrate des Zählers für Erdgas (QC) mit der Quadratwurzel aus dem Verhältnis der spezifischen

Gewichte von Erdgas (0,6)

und dem neuen Gas (SGN) multipliziert: Qn=Qc(0,6/SGn)1,5 Membranmessgeräte werden in der Regel in Kubikfuß pro Stunde angegeben und sind für einen Druckabfall von 0,5-2 in H2O ausgelegt. Die Genauigkeit
beträgt etwa ±1 % des Messwerts über einen Messbereich von 200:1. Sie behalten ihre Genauigkeit über lange Zeiträume bei, was sie zu einer guten Wahl für Anwendungen zur Erfassung von Einzelhandelsumsätzen macht. Sofern das Gas nicht ungewöhnlich verschmutzt ist (z. B. Synthesegas oder recyceltes Methan aus Kompostierung oder Vergärung), läuft der Membranzähler
ohne oder mit nur geringer Wartung auf unbestimmte Zeit. Auch Drehkolbenzähler (oder auch als Drehkolben-Durchflussmesser bekannt) werden für die Gasversorgung eingesetzt. Die Genauigkeit bei der Gasversorgung beträgt ±1 % der Durchflussrate
über einen Regelbereich von 10:1, und der typische Druckabfall beträgt 0,1 psid. Aufgrund der engen Toleranzen ist bei verschmutzten Leitungen eine vorgeschaltete Filterung erforderlich. Rotationsflügelzähler messen den Gasdurchfluss in denselben Messbereichen wie Drehkolbenzähler (bis zu 100.000 ft3/h) können jedoch über einen größeren Regelbereich von 25:1 eingesetzt werden. Sie verursachen außerdem einen geringeren Druckabfall von 0,05 in H2O bei ähnlicher Genauigkeit, und da die Toleranzen etwas großzügiger sind, ist eine vorgeschaltete Filterung nicht so kritisch. Systeme mit hoher Präzision für PD-Messungen Hochpräzise Gasmessgeräte sind in der Regel eine Kombination aus einem
Standard-PD-Messgerät und einem Motorantrieb, der den Druckabfall über das Messgerät hinweg eliminiert. Durch den Ausgleich des Einlass- und Auslassdrucks werden Schlupfströmungen, Leckagen und Blow-by. In hochpräzisen Gasdurchflussmesser-Installationen werden hochempfindliche Blätter

zur Erfassung der

Druckdifferenz und Wegaufnehmer zur Messung der Auslenkung der Blätter verwendet (Abbildung 3-6A). Ausgelegt für den Betrieb bei Abbildung 3-7: Zum Vergrößern auf die Abbildung klicken. Umgebungstemperaturen und bei Drücken von bis zu 30 psig soll dieses Messgerät eine Genauigkeit von 0,25 % des Messwerts über einen Messbereich von 50:1 und 0,5 % über einen Messbereich von 100:1 bieten. Der Messbereich reicht von 0,3 bis 1.500 scfm. Bei Flüssigkeiten gleicht ein servomotorbetriebener Ovalradzähler den Druck über den Zähler aus. Dies erhöht

die Genauigkeit bei

niedrigen Durchflüssen und unter wechselnden Viskositätsbedingungen (Abbildung 3-6B). Dieser Durchflussmesser verwendet einen sehr empfindlichen Kolben, um die Messdifferenz zu erfassen, und treibt einen Servomotor mit variabler Drehzahl an, um sie nahe Null zu halten. Diese Konstruktion soll eine Genauigkeit von 0,25 % über einen Messbereich von 50:1 bei Betriebsdrücken von bis zu 150 psig bieten. Hochpräzise Durchflussmesser werden auf Motorprüfständen zur Messung des Kraftstoffdurchflusses (Benzin, Diesel, Alkohol usw.) verwendet. Typische Messbereiche liegen zwischen 0,04 und 40 gph. In der Regel sind Dampfabscheider
enthalten, um eine Dampfblasenbildung zu verhindern. Prüfung, Kalibrierung und Prüfgeräte Alle Messgeräte mit beweglichen Teilen müssen regelmäßig geprüft, neu kalibriert und
repariert werden, da sich durch Verschleiß
die Toleranzen vergrößern. Die Neukalibrierung kann entweder in einem Labor oder online mit einem Prüfgerät durchgeführt werden. Gassysteme werden mit
einem Glockenprüfgerät neu kalibriert – einer kalibrierten zylindrischen Glocke, die mit Flüssigkeit in einem Tank versiegelt ist. Wenn die Glocke abgesenkt wird, entweicht eine bekannte Gasmenge durch das zu prüfende Messgerät. Die Volumengenauigkeit von Glockenprüfgeräten liegt in der Größenordnung von 0,1 % des Volumens, und
Prüfgeräte sind mit Durchflussmengen von 2, 5, 10 ft3 und größer erhältlich. Flüssigkeitssysteme können im Labor entweder anhand eines kalibrierten Sekundärnormals oder einer gravimetrischen Durchflussschleife kalibriert werden. Dieser Ansatz bietet eine hohe Genauigkeit (bis zu ±0,01 % der Durchflussrate), erfordert jedoch die Außerbetriebnahme des Durchflussmessers. In vielen Betrieben, insbesondere in der Erdölindustrie, ist es
schwierig oder unmöglich, einen Durchflussmesser zur Kalibrierung außer Betrieb zu nehmen. Daher wurden vor Ort montierte und Inline-Prüfgeräte entwickelt. Diese Art von Prüfgerät besteht aus einer kalibrierten Kammer, die mit einem Sperrkolben ausgestattet ist (Abbildung 3-7). Zwei Detektoren sind in einem bekannten Abstand (und damit
einem bekannten Volumen) voneinander entfernt. Wenn der Durchfluss durch die Kammer strömt, wird der Verdrängerkolben stromabwärts bewegt. Durch Division des Kammervolumens durch die Zeit, die der Verdränger benötigt, um sich von einem Detektor zum anderen zu bewegen, erhält man die kalibrierte Durchflussrate. Diese Rate wird
dann mit dem Messwert des zu prüfenden Durchflussmessers verglichen. Prüfgeräte haben eine Wiederholbarkeit von 0,02 % und können bei bis zu 3.000 psig und 165 °F/75 °C betrieben werden. Ihr Messbereich reicht von 0,001 gpm bis zu 20.000 gpm. Prüfgeräte sind für den Tischgebrauch, für die Montage auf Ladeflächen von Lkw, auf Anhängern oder für den Inline-Einsatz.
Zubehör für PD-Messgeräte Zum Zubehör für PD-Messgeräte gehören Siebe, Filter, Luft-/Dampfablassvorrichtungen, Pulsationsdämpfer, Temperaturkompensationssysteme und eine Vielzahl von Ventilen, die eine Tropfabschaltung in Dosiersystemen ermöglichen. Mechanische Zähler können mit mechanischen oder elektronischen Belegdruckern für
die Bestandskontrolle und den Verkauf am
Einsatzort ausgestattet werden. Dosier-Durchflussrechner sind ebenso wie analoge und intelligente digitale Transmitter
leicht erhältlich. Geräte zur automatischen Zählerablesung (AMR) ermöglichen das Fernabrufen der Messwerte durch das Personal des Versorgungsunternehmens. Turbinen-Durchflussmesser Der von Reinhard Woltman im 18. Jahrhundert erfundene Turbinen-Durchflussmesser ist ein genaues und zuverlässiges Messgerät für Flüssigkeiten und Gase. Er besteht aus einem mehrflügeligen Rotor, der im rechten Winkel zur Strömung angebracht ist und in einem frei laufenden Lager im Flüssigkeitsstrom aufgehängt
ist. Der Durchmesser des Rotors ist geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Messkammer, und seine Drehzahl ist proportional zur Volumenstromrate. Die Turbinenrotation kann durch Halbleiterbauelemente (Reluktanz-, Induktivitäts-, kapazitive und Hall-Effekt-Aufnehmer) oder durch mechanische Sensoren (Zahnrad- oder Magnetantriebe) erfasst werden. Beim Reluktanzaufnehmer ist die Spule ein Permanentmagnet und die Turbinenschaufeln
bestehen aus Materialien, die von Magneten angezogen werden. Wenn jede Schaufel die Spule passiert, wird

eine Spannung erzeugt Abbildung

3-8: Zum Vergrößern auf die Abbildung klicken. in der Spule (Abbildung 3-8A). Jeder Impuls steht für ein

bestimmtes Flüssigkeitsvolumen. Die Anzahl der Impulse pro Volumeneinheit wird als K-Faktor des Messgeräts bezeichnet. Beim Induktionsaufnehmer ist der Permanentmagnet in den Rotor eingebettet oder die Rotorblätter bestehen aus permanent magnetisierten Materialien (Abbildung 3-8B). Wenn jedes Blatt die Spule passiert, erzeugt es einen Spannungsimpuls. Bei einigen Konstruktionen ist nur ein Blatt magnetisch und der Impuls steht für eine vollständige Umdrehung des Rotors. Die Ausgänge der Reluktanz- und Induktionsaufnahmespulen sind kontinuierliche
Sinuswellen, deren Impulsfolgefrequenz proportional zur Durchflussrate ist. Bei geringem Durchfluss kann das Ausgangssignal (die Höhe des Spannungsimpulses) in der Größenordnung von 20 mV Spitze-Spitze liegen. Es ist nicht ratsam, ein so schwaches Signal über große Entfernungen zu übertragen. Daher muss der Abstand zwischen dem
Aufnehmer und der zugehörigen Anzeigeelektronik oder dem Vorverstärker kurz sein. Kapazitive Sensoren erzeugen eine Sinuswelle, indem sie ein HF-Signal erzeugen, das durch die Bewegung der Rotorblätter amplitudenmoduliert wird. Anstelle von Aufnahmespulen können auch Hall-Effekt-Transistoren verwendet werden. Diese Transistoren ändern ihren Zustand, wenn sie einem sehr schwachen Magnetfeld (in der Größenordnung von 25
Gauss) ausgesetzt sind. In diesen Turbinen-Durchflussmessern sind sehr kleine Magnete in die Spitzen der Rotorblätter eingebettet. Rotoren bestehen in der Regel aus nichtmagnetischen Materialien wie Polypropylen, Ryton oder PVDF (Kynar). Das Ausgangssignal eines Hall-Effekt-Sensors ist eine
Rechteckimpulsfolge mit einer Frequenz, die
proportional zum Volumenstrom ist. Da Hall-Effekt-Sensoren keinen magnetischen Widerstand haben, können sie bei niedrigeren Strömungsgeschwindigkeiten (0,2 ft/sec) betrieben werden als magnetische

Pickup-Konstruktionen (0,5-1,0

ft/sec). Darüber hinaus liefert der Hall-Effekt-Sensor ein Signal mit hoher Amplitude (typischerweise eine 10,8-V-Rechteckwelle), wodurch Entfernungen von bis zu 3.000 ft zwischen dem Sensor und der Elektronik ohne Verstärkung möglich sind. In der Wasserverteilungsbranche sind mechanisch angetriebene Woltman-Turbinen-Durchflussmesser weiterhin der Standard. Diese Turbinenzähler verwenden ein Getriebe, um die
Drehung des Rotors in die Drehung einer vertikalen Welle umzuwandeln. Die Welle verläuft zwischen dem Messrohr und dem Zählwerk durch eine mechanische Dichtung. Abbildung 3-9: Zum Vergrößern auf die Abbildung klicken. ing box, dreht eine mechanische Zahnrad-Zählwerkbaugruppe, um die Durchflussrate anzuzeigen und einen mechanischen Totalisatorzähler zu betätigen. In jüngerer Zeit hat die Wasserverteilungsindustrie einen Magnetantrieb als Verbesserung gegenüber den wartungsintensiven Turbinenzählern mit
mechanischem Antrieb eingeführt. Dieser Zählertyp verfügt über eine Dichtungsscheibe zwischen der Messkammer und dem Zählwerk. Auf der Seite der Messkammer dreht die vertikale Welle einen Magneten anstelle eines Zahnrads. Auf der Seite des Zählwerks ist ein Gegenmagnet angebracht, um das Zahnrad zu drehen. Dadurch kann ein vollständig abgedichtetes Register mit einem mechanischen Antriebsmechanismus verwendet werden. In den Vereinigten Staaten legt die AWWA die Standards für Turbinen-Durchflussmesser fest, die in Wasserverteilungssystemen verwendet werden. Die

Norm C701 sieht zwei

Klassen (Klasse I und Klasse II) von Turbinen-Durchflussmessern vor. Turbinen-Durchflussmesser der Klasse I müssen bei der Prüfung zwischen 98 und 102 % der tatsächlichen Durchflussmenge bei maximalem Durchfluss anzeigen. Turbinenmessgeräte der Klasse II müssen zwischen 98,5 und 101,5 % der tatsächlichen Durchflussmenge anzeigen. Sowohl Messgeräte der Klasse I als auch der Klasse II müssen über mechanische Zählerwe

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Füllstandsmessung

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Was ist ein Anemometer und was misst es? Verfasst von: Dan Schultz
Veröffentlicht am: 17. April 2026