Messprinzip Schwebekörper

Grundlagen

Schwebekörper-Durchflussmessgeräte zeichnen sich durch ein senkrecht stehendes, nach oben kontinuierlich erweitertes Messrohr aus, in dem sich ein speziell geformter Schwebekörper frei auf und ab bewegen kann.

Der Messstoff strömt von unten nach oben durch das Rohr. Dabei hebt er den Schwebekörper soweit an, bis ein Ringspalt zwischen Rohrwand und Schwebekörper entsteht und sich ein Gleichgewicht der am Körper angreifenden Kräfte gebildet hat.

Auf den Schwebekörper wirken im Wesentlichen drei Kräfte:

  • Die Auftriebskraft A, die von der Dichte des Messstoffes und dem Volumen des Schwebekörpers abhängt und konstant ist (bei konstanter Dichte).
  • Die Gewichtskraft G, die von der Masse des Schwebekörpers abhängt. Schwebekörper werden z.B. aus Edelstahl, Aluminium, Titan oder Hartgummi hergestellt.
  • Die Strömungskraft S: Die Strömungskraft ändert sich übergangsweise bei einer Änderung des Durchflusses bis zum neuen Gleichgewichtszustand.

Unterschiedliche Messbereiche werden erreicht durch Variation der

  • Konusnennweiten (z.B. DN 15, DN 25…)
  • Konusformen (Steigung, Länge etc.)
  • Schwebekörperformen (Formwiderstand)
  • Schwebekörpermaterialien (Masse)


Jedem Durchflusswert entspricht ein definierter Ringspalt, der sich aus der Konizität des Messrohres bei einer bestimmten Höhenstellung des Schwebekörpers ergibt. Bei Glaskonen kann der Durchflusswert auf Höhe der Ablesekante des Schwebekörpers an einer Skala direkt abgelesen werden. Bei metallischen Konen wird die Stellung des Schwebekörpers magnetisch auf eine Anzeige übertragen.

Die Richtlinie VDI/VDE 3513 Bl.1 beschreibt das Verfahren zur Umrechnung der Skalen von Schwebekörper- Durchflussmessern. Dabei werden alle Stoff- und Strömungsparameter, wie z.B. Dichte, Viskosität, Druck und Temperatur berücksichtigt.

Außerdem ist mit diesem Verfahren die Umrechnung vorhandener Skalen auf geänderte Betriebsbedingungen möglich.

KROHNE bietet Ihnen hierfür eigene Software an:

  • KROHNE Variable Area Selection KROVASEL
  • KROHNE Variable Area Calculation KROVACAL

Genauigkeit von Schwebekörper-Durchflussmessgeräten

In der Richtlinie VDI/VDE 3513 Blatt 2 Ausgabe 08/2008 ist die Definition der Genauigkeit für Schwebekörper-Durchflussmessgeräte überarbeitet worden. Die Genauigkeit wird nicht mehr durch die Genauigkeitsklasse, sondern durch 2 neue Parameter G und qG definiert: 

  • Fehlergrenzwert G: Konstanter, zulässiger Fehler in % vom Messwert, der oberhalb der Linearitätsgrenze qG  gültig ist.
  • Linearitätsgrenze qG : Durchflussgrenze in % vom Messbereichsendwert, oberhalb derer der zulässige, relative Fehler konstant ist.
  • Unterhalb der Linearitätsgrenze steigt der zulässige Fehler mit kleiner werdendem Messwert umgekehrt proportional an.

Mit gegebenen Parametern G und qG beträgt der maximal zulässige, relative Messfehler nach VDI/VDE 3513 Blatt 2 (08/2008):


Beispiele für verschiedene Fehlergrenzwerte G bei jeweils qG = 50 %