用于根據(jù)浮子原理來確定流量的方法和相應(yīng)的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于根據(jù)浮子原理來確定流量的方法和相應(yīng)的裝置。具體而言，說明并示出了一種用于根據(jù)浮子原理來測量流動(dòng)的介質(zhì)的流量的方法。目的在于，建議一種根據(jù)浮子原理來測量流量的方法，其以簡化標(biāo)定數(shù)據(jù)組的確定而出眾。該目的由此來實(shí)現(xiàn)，即利用至少一個(gè)參考介質(zhì)和在至少一個(gè)參考測量條件下記錄至少一組標(biāo)定數(shù)據(jù)組。接著在不同于參考條件的測量條件下獲取了依賴于流動(dòng)的介質(zhì)的浮子(1)的位置。在此，由標(biāo)定數(shù)據(jù)組，由標(biāo)定數(shù)據(jù)組從參考測量條件到測量條件的換算，并由獲取的位置為出發(fā)點(diǎn)來確定用于介質(zhì)的流量的量度。另外，本發(fā)明涉及用于根據(jù)浮子原理來確定流量的裝置。
【專利說明】用于根據(jù)浮子原理來確定流量的方法和相應(yīng)的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于根據(jù)浮子原理(SchwebekSrperprinzip)來確定流動(dòng)的介質(zhì)的流量(Durchfluss)的方法。另外，本發(fā)明涉及一種用于根據(jù)浮子原理來確定流動(dòng)的介質(zhì)的流量的裝置，該裝置帶有至少一個(gè)浮子和至少一個(gè)可由介質(zhì)通流的測量管，其中，浮子可在測量管中沿著軸線運(yùn)動(dòng)。
【背景技術(shù)】
[0002]測量儀器(其借助于浮子方法獲取介質(zhì)尤其為流體例如液體或氣體的流量)至少具有測量管，其垂直地-即在地球重力場的方向上-來布置。測量管(其由待測量的介質(zhì)來通流)至少具有錐形的在流動(dòng)方向上擴(kuò)張的內(nèi)腔。在錐體中存在可在流動(dòng)方向上運(yùn)動(dòng)的浮子。介質(zhì)在此與地球重力場的力作用方向相反地來流動(dòng)，即從下向上。
[0003]流動(dòng)的介質(zhì)在流動(dòng)方向上施加了力到浮子上，該力依賴于浮子的流動(dòng)阻力。此外，在流動(dòng)方向上還作用了浮子的浮力。與流動(dòng)方向相反地作用有重力，從而使得總共三個(gè)力作用到浮子上:兩個(gè)在流動(dòng)方向和一個(gè)在相反的方向上。根據(jù)瞬態(tài)振蕩特性，浮子保持在這樣的高度上，即在其中三個(gè)力正好平衡。因?yàn)橛纱宋恢眉锤∽釉跍y量管中的高度位置依賴于介質(zhì)的流量，所以該值允許推斷出流量。
[0004]高度例如可由此來確定，即浮子布置在觀察玻璃(其設(shè)有相應(yīng)的刻度)中。備選地-如在專利文件DE 196 39 060 C2中描述的那樣-浮子與永磁鐵相連接。
[0005]介質(zhì)的流量由獲取的高度依賴于流量系數(shù)來產(chǎn)生。流量系數(shù)α再依賴于測量管和浮子的幾何形狀以及拉佩爾數(shù)(Ruppelzahl)Ru,其包括介質(zhì)特有的參數(shù)如粘度和密度(參見例如實(shí)用新型文件DE 83 17 576 Ul)，其然而與雷諾數(shù)不同不依賴于流量。由此對于測量原理在相應(yīng)的測量儀器中的轉(zhuǎn)化專門地為每個(gè)測量儀器類型即為結(jié)構(gòu)相同的測量儀器獲取帶有流量系數(shù)α (依賴于高度h和用于待測量的介質(zhì)或用于許多可能的介質(zhì)的拉佩爾數(shù)Ru-因此函數(shù)上的關(guān)系a=f(h，Ru))的數(shù)據(jù)組并且存儲(chǔ)數(shù)據(jù)組以用于評估。在此，每個(gè)數(shù)據(jù)組尤其地依賴于測量的介質(zhì)。
[0006]不利的是，標(biāo)定數(shù)據(jù)組的獲取是非常昂貴的和因此費(fèi)時(shí)的且成本高的，因?yàn)橛绕涞乇仨殲槊總€(gè)介質(zhì)實(shí)施一系列測量。
[0007]另外已知的是，測量管不僅垂直地而且水平地來布置，其中重力通過作用到浮子上的彈簧的彈簧力來替代。
[0008]因?yàn)閷τ跍y量所必需的標(biāo)定數(shù)據(jù)組同樣依賴于測量管的取向或作用到浮子上的力的類型，因此對于測量管的垂直的布置所必需的是，生成額外的標(biāo)定數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于，建議一種根據(jù)浮子原理來測量流量的方法，其以簡化標(biāo)定數(shù)據(jù)組的確定而出眾。
[0010]上面所呈現(xiàn)的目的根據(jù)本發(fā)明首先并且大致在提到的方法中通過以下方式來實(shí)現(xiàn)，即利用至少一個(gè)參考介質(zhì)并且在至少一種參考測量條件下記錄至少一組標(biāo)定數(shù)據(jù)組。在該準(zhǔn)備之后，在不同于參考條件的測量條件下獲取了依賴于流動(dòng)的介質(zhì)的浮子的位置。這為實(shí)際的測量，其中流動(dòng)的介質(zhì)在設(shè)計(jì)方案中大致相應(yīng)于參考介質(zhì)。在此在實(shí)際的流量測量中由標(biāo)定數(shù)據(jù)組、由標(biāo)定數(shù)據(jù)組從參考測量條件換算到測量條件上以及由獲取的位置為出發(fā)點(diǎn)來確定用于介質(zhì)的流量的量度(Mafl)。根據(jù)本發(fā)明，在應(yīng)用中標(biāo)定數(shù)據(jù)的確定和流量的實(shí)際的測量在至少一個(gè)不同的(參考)測量條件下來獲取。盡管如此為了針對實(shí)際的測量可使用標(biāo)定數(shù)據(jù)，從標(biāo)定測量條件換算到在流量的實(shí)際的測量期間的測量條件上。這允許了一次性獲得的標(biāo)定數(shù)據(jù)組同樣可應(yīng)用于不同的測量條件，只要數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換的類型是已知的。
[0011]在一種設(shè)計(jì)方案中，在浮子相對于地球重力場(即相對于地球重力場的力作用的延伸方向)以第一角度運(yùn)動(dòng)的情況下來記錄標(biāo)定數(shù)據(jù)組；因此第一角度在實(shí)踐中相應(yīng)于測量管相對于垂直線的傾斜角度。在實(shí)際的流量測量中，在浮子相對于地球重力場以第二角度運(yùn)動(dòng)的情況下來獲取浮子的位置。在此第一角度與第二角度彼此不同。浮子基于流動(dòng)的介質(zhì)和重力或其它的作用到浮子上的力(例如彈簧力)來沿著軸線運(yùn)動(dòng)，該軸線大多數(shù)情況下為包圍浮子的測量管的縱向軸線。當(dāng)前該軸線可相對于地球重力場不同地來定向。在此，在設(shè)計(jì)方案中在縱向軸線與地球重力場之間的相應(yīng)的角度彼此不同。
[0012]在前述的設(shè)計(jì)方案中的具體的轉(zhuǎn)化中，在浮子水平地運(yùn)動(dòng)情況下來記錄標(biāo)定數(shù)據(jù)組。為了標(biāo)定浮子水平地上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其中介質(zhì)尤其地向上即與地球重力場相反地流動(dòng)。從浮子可獲取作為重要的位置的高度。在實(shí)際的流量測量中，在浮子在與彈簧的彈簧力相反的方向上進(jìn)行垂直運(yùn)動(dòng)的情況下來獲取浮子的位置。由于在水平的運(yùn)動(dòng)中省去了作為可謂復(fù)位力的重力，因此設(shè)置有彈簧，其沿著流動(dòng)方向上作用到浮子上。為了同樣對于水平運(yùn)動(dòng)可使用標(biāo)定數(shù)據(jù)，通過以下方式來換算垂直地獲取的標(biāo)定數(shù)據(jù)組以獲取用于介質(zhì)的流量的量度，即注意重力通過彈簧的彈簧力來取代。因此為了該換算同樣必需的是，所使用的彈簧的特性參數(shù)是已知的。彈簧在此一般理解為一種彈性的元件或單獨(dú)的彈性元件的組件。
[0013]如果在前述的設(shè)計(jì)方案中參考測量條件和測量條件涉及到軸線(相應(yīng)的浮子沿著該軸線運(yùn)動(dòng))的定向，那么下列的設(shè)計(jì)方案供其它的條件使用。在此，視根據(jù)本發(fā)明的方法的設(shè)計(jì)方案而定，在標(biāo)定數(shù)據(jù)的記錄和實(shí)際的測量之間僅一個(gè)條件不同，或者為了獲取流量值必須涉及多個(gè)不同的條件，以便可使用一次性地所獲取的標(biāo)定數(shù)據(jù)。
[0014]在一種設(shè)計(jì)方案中，在浮子具有第一幾何尺寸的情況下來記錄標(biāo)定數(shù)據(jù)組，并且在浮子具有第二幾何尺寸的情況下來獲取浮子的位置。在此第一幾何尺寸與第二幾何尺寸彼此不同。浮子在該設(shè)計(jì)方案中相應(yīng)地設(shè)計(jì)成不同，其中，標(biāo)定數(shù)據(jù)的換算考慮了此內(nèi)容。
[0015]在一種備選的或補(bǔ)充的設(shè)計(jì)方案中，在包圍浮子的測量管具有第一幾何尺寸的情況下來記錄標(biāo)定數(shù)據(jù)組。在流量測量中，在測量管具有不同于第一幾何尺寸的第二幾何尺寸的情況下來獲取浮子的位置。在該設(shè)計(jì)方案中，尤其地考慮了測量管或?qū)ｉT地這樣的區(qū)域(即浮子在其中運(yùn)動(dòng))的設(shè)計(jì)。
[0016]之前推導(dǎo)且呈現(xiàn)的目的根據(jù)本發(fā)明的另一指導(dǎo)在之前提到的用于根據(jù)浮子原理來確定流動(dòng)的介質(zhì)的流量的裝置中由此來實(shí)現(xiàn)，即設(shè)置有至少一個(gè)評估單元，其中評估單元設(shè)計(jì)成用于轉(zhuǎn)化根據(jù)前述設(shè)計(jì)方案中任一項(xiàng)所述的方法。該評估單元在此尤其地進(jìn)行了至少一組標(biāo)定數(shù)據(jù)的換算。在此，評估單元在設(shè)計(jì)方案中在實(shí)際的測量器件的附近存在，并且由此必要時(shí)構(gòu)成了緊湊的傳感器。在一種備選的設(shè)計(jì)方案中，評估單元遠(yuǎn)離于測量管，并且必要時(shí)甚至布置在控制板(Leitwarte)中。
[0017]在一種設(shè)計(jì)方案中設(shè)置有至少一個(gè)彈簧。在此，浮子和彈簧如此地來設(shè)計(jì)、彼此相協(xié)調(diào)并相對彼此來布置，即彈簧利用可預(yù)設(shè)的彈簧力作用到浮子上。彈簧尤其地優(yōu)選地沿著軸線(浮子在該軸線上運(yùn)動(dòng))與待測量的介質(zhì)的通流方向相反地作用。在此，彈簧在一種設(shè)計(jì)方案中為單件式的彈簧元件，并且在一種備選的設(shè)計(jì)方案中由許多單個(gè)彈簧元件來組成。
[0018]在一種設(shè)計(jì)方案中，設(shè)置至少一個(gè)存儲(chǔ)單元以用于存儲(chǔ)至少一組標(biāo)定數(shù)據(jù)。優(yōu)選地評估單元存取這些數(shù)據(jù)，以便關(guān)于不同于一個(gè)或多個(gè)參考條件的一個(gè)或多個(gè)測量條件進(jìn)行換算。
[0019]在一種設(shè)計(jì)方案中設(shè)置有至少一個(gè)傾角傳感器。該傾角傳感器尤其允許了獲取浮子在流量測量期間沿著其運(yùn)動(dòng)的軸線的傾角。所獲取的角度優(yōu)選地傳遞給評估單元以用于將標(biāo)定數(shù)據(jù)換算到當(dāng)前的測量條件上。
[0020]在一種變型方案中，測量管設(shè)計(jì)成用于水平的布置。在此，在存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)至少一組利用垂直布置的測量管來獲取的標(biāo)定數(shù)據(jù)。在水平的布置中尤其地上面提到的彈簧取代了重力的作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]詳細(xì)來說當(dāng)前具有許多可能性來設(shè)計(jì)并改進(jìn)了根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的裝置。為此，一方面參考從屬于專利權(quán)利要求1和6的專利權(quán)利要求，另一方面參考下文與圖紙結(jié)合對實(shí)施例進(jìn)行的描述。在圖紙中:
圖1在截面中顯示了用于流量測量的示意性的布置的一部分，
圖2顯示了用于流量測量的另一布置的一部分，并且 圖3顯示了用于流量測量的裝置的示意性的圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0022]圖1示意性地顯示了用于根據(jù)浮子原理來測量在此未示出的介質(zhì)的流量的布置方案。為此，浮子I布置成可在部分設(shè)計(jì)成錐形的測量管2中運(yùn)動(dòng)。該定向在此為垂直的，從而尤其地浮子I執(zhí)行了沿著在地球重力場的方向上伸延的軸線3的運(yùn)動(dòng)。在此尤其地浮子I實(shí)施成旋轉(zhuǎn)對稱。介質(zhì)的流動(dòng)方向通過箭頭來標(biāo)明，并且從下向上來伸延。
[0023]介質(zhì)和浮力使浮子I向上運(yùn)動(dòng)，并且重力在相反的方向上向下作用。在浮子I的一定的高度中，力正好互相平衡，并且浮子I根據(jù)一定的瞬態(tài)振蕩階段(Einschwingungsphase)來浮動(dòng)。高度或通常地位置(在其上浮子處于靜止)在此為介質(zhì)的流量的量度。在此可注意的是，高度對于浮子的起包圍作用的測量管的幾何尺寸介質(zhì)的粘度和密度存在一些依賴性。由此，對于待測量的介質(zhì)記錄了標(biāo)定數(shù)據(jù)，其依賴于高度和拉佩爾數(shù)，其中后者說明了介質(zhì)的依賴性。
[0024]在圖2中示出了測量管2的水平的布置。在此浮子I沿著軸線3大致垂直于地球重力場地來運(yùn)動(dòng)。未示出的介質(zhì)同樣水平地(通過箭頭來標(biāo)明)運(yùn)動(dòng)。因?yàn)樵谠摱ㄏ蛑腥鄙倭巳缭趫D1中的設(shè)計(jì)中的重力，在水平的取向中彈簧4與介質(zhì)相反地來作用，直至浮子I位于這樣的位置上，即在其中起作用的力相互抵消。該位置同樣為用于流量的量度，其中同樣在此合適的標(biāo)定數(shù)據(jù)是必需的。
[0025]為了降低關(guān)于標(biāo)定數(shù)據(jù)的產(chǎn)生的費(fèi)用，根據(jù)本發(fā)明在參考測量條件下獲取標(biāo)定數(shù)據(jù)組，并且在與之不同的測量條件下來使用標(biāo)定數(shù)據(jù)組，其中進(jìn)行了從參考測量條件到測量條件上的計(jì)算(Verrechnung)。
[0026]因此例如利用根據(jù)圖1的布置和參考測量條件測量管2的垂直的布置獲取了至少一組參考數(shù)據(jù)。然后利用根據(jù)圖2的結(jié)構(gòu)在這樣的測量條件下(即浮子I水平地來運(yùn)動(dòng))來進(jìn)行實(shí)際的流量測量。標(biāo)定數(shù)據(jù)那么優(yōu)選地涉及到相同的介質(zhì)和同樣相同的幾何尺寸，然而進(jìn)行換算，因?yàn)椴皇侵亓Χ菑椈?的彈簧力在水平的定向上作用到浮子I上。
[0027]圖3顯示了一種裝置(在其中轉(zhuǎn)化了根據(jù)本發(fā)明的方法)。
[0028]在水平地取向的管中引入了主測量裝置6，其相應(yīng)于圖2的設(shè)計(jì)方案來構(gòu)造并且其通過浮子I來測量介質(zhì)的流量。主測量裝置6尤其地具有探測單元，其允許獲取浮子I的位置。這例如通過以下方式來起作用，即浮子I設(shè)有永久磁鐵，其位置在測量管的外部是可確定的。將獲取的浮子I的位置傳遞到評估單元7處，其此外還要對存儲(chǔ)單元8進(jìn)行數(shù)據(jù)存取，在存儲(chǔ)單元8中存放有至少一組來自于垂直的測量-即例如通過如在圖1中的布置-的標(biāo)定數(shù)據(jù)。
[0029]在示出的實(shí)施中在主測量裝置6處設(shè)置有傾角傳感器9，其允許獲取主測量裝置6的測量管的軸線的定向。然而視取向而定同樣可放棄傾角傳感器6。
[0030]從主測量裝置6的測量管的定向?yàn)槌霭l(fā)點(diǎn)，在評估單元7中進(jìn)行了標(biāo)定數(shù)據(jù)的換算，其中尤其地重力換算到相應(yīng)地已知的并相應(yīng)地存儲(chǔ)的彈簧力上。
[0031]由此，評估單元7以在垂直的設(shè)計(jì)中所獲取的標(biāo)定數(shù)據(jù)為出發(fā)點(diǎn)獲取了用于水平的流量的量度。
【權(quán)利要求】
1.一種用于根據(jù)浮子原理來確定流動(dòng)的介質(zhì)的流量的方法，其中，利用至少一個(gè)參考介質(zhì)且在至少一個(gè)參考測量條件下記錄至少一組標(biāo)定數(shù)據(jù)，其中，在不同于所述參考條件的測量條件下獲取了依賴于所述流動(dòng)的介質(zhì)的浮子(I)的位置，并且其中，由所述標(biāo)定數(shù)據(jù)組、由所述標(biāo)定數(shù)據(jù)組從所述參考測量條件換算到所述測量條件上以及由獲取的位置為出發(fā)點(diǎn)來獲取用于介質(zhì)的流量的量度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述浮子(I)相對于地球重力場以第一角度運(yùn)動(dòng)的情況下來記錄所述標(biāo)定數(shù)據(jù)組，在所述浮子(I)相對于地球重力場以第二角度運(yùn)動(dòng)的情況下來獲取所述浮子(I)的位置，并且第一角度和第二角度彼此不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述浮子(I)進(jìn)行水平運(yùn)動(dòng)的情況下來記錄所述標(biāo)定數(shù)據(jù)組，在所述浮子(I)在與彈簧(4)的彈簧力相反的方向上進(jìn)行垂直運(yùn)動(dòng)的情況下來獲取所述浮子(I)的位置，并且為了獲取用于所述介質(zhì)的流量的量度通過以下方式對所述標(biāo)定數(shù)據(jù)組進(jìn)行換算，即注意重力通過所述彈簧(4)的彈簧力來取代的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述浮子(I)具有第一幾何尺寸的情況下來記錄所述標(biāo)定數(shù)據(jù)組，并且在所述浮子(I)具有第二幾何尺寸的情況下來獲取所述浮子(I)的位置，其中所述第一幾何尺寸和第二尺寸彼此不同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在包圍所述浮子(I)的測量管(2)具有第一幾何尺寸的情況下來記錄所述標(biāo)定數(shù)據(jù)組，并且在所述測量管(2)具有第二幾何尺寸的情況下來獲取所述浮子(I)的位置，并且其中所述第一幾何尺寸和第二尺寸彼此不同。
6.一種用于根據(jù)浮子原理來確定流動(dòng)的介質(zhì)的流量的裝置，該裝置帶有至少一個(gè)浮子(I)和至少一個(gè)可由所述介質(zhì)通流的測量管(2)，其中所述浮子(I)可在所述測量管(2)中沿著軸線(3)運(yùn)動(dòng)， 其特征在于， 設(shè)置有至少一個(gè)評估單元(7)，并且所述評估單元(7)設(shè)計(jì)成用于轉(zhuǎn)化根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，設(shè)置有至少一個(gè)彈簧(4)，并且所述浮子(I)和所述彈簧⑷如此地來設(shè)計(jì)、彼此相協(xié)調(diào)和相對彼此來布置，即所述彈簧⑷利用可預(yù)設(shè)的彈簧力作用到所述浮子(I)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于，設(shè)置有至少一個(gè)存儲(chǔ)單元(8)以用于存儲(chǔ)至少一組標(biāo)定數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，設(shè)置有至少一個(gè)傾角傳感器(9)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述測量管(2)設(shè)計(jì)成用于水平的布置，并且在所述存儲(chǔ)單元(8)中存儲(chǔ)至少一組利用垂直布置的測量管(2)來獲取的標(biāo)定數(shù)據(jù)。
【文檔編號】G01F1/24GK103808371SQ201310536436
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月2日
【發(fā)明者】P.默特曼 申請人:克洛納測量技術(shù)有限公司