Luftmengenmesser bauen?

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo

Ich möchte einen Luftmengenmesser bauen, der möglichst einen großen Messbereich präzise abdeckt.
z.Zt. wird das mit sog. Rotameter gemacht. Da ist ein Kolben im Glasrohr der von der angesaugten Luft umströmt wird.
Nur ist hier der Messbereich begrenzt, da man ja sonst meterlange Rohre haben müsste.
Meine Idee ist folgende: einen Luftmengenmesser aus dem KFZ-Bereich in ein Gehäuse bauen wo er umströmt werden kann.
Dazu eine Auswerteelektronik mit digitaler Anzeige und Kalibriermöglichkeit. Was haltet ihr davon? sind die Bosch-Teile präzise genug? Der Messbereich sollte von 0,5kg/h bis 10kg/h Luft reichen.

Gruß
Dirk

#2

Hallo,

Ich möchte einen Luftmengenmesser bauen, der möglichst einen
großen Messbereich präzise abdeckt.

Das Problem der meisten Durchflussmessngen, die irgendwie auf
Staudruckmessung beruhen ist der quadratische Zusammenhang
zwischen Geschwindigkeit und Staudruck.
Umgehen kann man das z.B. durch eine Messung über umschaltbare
Messdüsen.

Alternative Meßverfahren wie zB. Turbinenradzähler, Hitzdraht-
anemometer, Ultraschalldurchflußmesser sind da günstiger.

z.Zt. wird das mit sog. Rotameter gemacht. Da ist ein Kolben
im Glasrohr der von der angesaugten Luft umströmt wird.
Nur ist hier der Messbereich begrenzt, da man ja sonst
meterlange Rohre haben müsste.

Längeres Rohr würde wegen des quadratisch zunehmenden Staudruckes
wohl nix bringen.

Meine Idee ist folgende: einen Luftmengenmesser aus dem
KFZ-Bereich in ein Gehäuse bauen wo er umströmt werden kann.
Dazu eine Auswerteelektronik mit digitaler Anzeige und
Kalibriermöglichkeit. Was haltet ihr davon? sind die
Bosch-Teile präzise genug? Der Messbereich sollte von 0,5kg/h
bis 10kg/h Luft reichen.

Wer soll dir sagen, ob die Genauigkeit reicht, wenn du es nicht mal
schaffst, deine Anforderungen formulieren ?

Im KFZ wird üblicherweise eine Dynamik von max. ca. 1:20 zwischen
Leerlauf und Vollgas benötigt. Wahrscheinlich ist die Genauigkeit
bei Leerlauf aber eher begrenzt. Es soll ja nix kosten.

Welches Budget gibt es ? Unter welchen Randbedingungen soll das
ganze funktionieren.

Ich würde trotz der Nachteile eher zu einer Messblende greifen.
Das Verfahren ist mit hochauflösenden Drucksensoren leicht und
zuverlässig zu realisieren. Den unvermeidlichen Offset der
Differenzdruckmessung kann man aber leicht messen und kompensieren.
Gruß Uwi

#3

Ich muss eine definierte Luftmenge in einen Behälter lassen.
Ohne große Dynamik. Jetzt öffne ich beim Rotameter ein Ventil soweit, bis der Kolben die gewünschte Luftmenge anzeigt.
Bei unterschiedlichen Luftmengen brauche ich verschiedene Rotameter, da deren Meßbereiche begrenzt sind. Das will ich umgehen.
Die Lösung sollte es möglich machen, 0,5 kg/h Luft durchzulassen aber eben auch 10 kg/h.
Sind die Anforderungen so klarer beschrieben?

Gruß
Dirk

#4

Hallo Uwi

z.Zt. wird das mit sog. Rotameter gemacht. Da ist ein Kolben

im Glasrohr der von der angesaugten Luft umströmt wird.
Nur ist hier der Messbereich begrenzt, da man ja sonst
meterlange Rohre haben müsste.

Längeres Rohr würde wegen des quadratisch zunehmenden
Staudruckes
wohl nix bringen.

Ohne hier auf einen Lösungsvorschlag des Fragestellers einzugehen, möchte ich darauf aufmerksam machen, ob es sich bei Deiner Aussage nicht um ein Missverständnis handelt.
Die Eigenschaft der Rotameter, wie man die Schwebekörper-Durchflussmesser auch nennt, ist ja, dass ihr Druckabfall am Schwebekörper bei jedem Durchsatz KONSTANT ist, da der Schwebekörper ja ‚schwebt‘, weil zwischen seinem unveränderlichen Gewicht und dem Druckabfall Gleichgewicht herrscht. Dieses Gleichgewicht wird hergestellt durch die Veränderung des ringförmigen Strömungsquerschnittes, dessen Zusammenhang - im linearen Bereich des kegeligen Messrohres - mit seiner achsialen Verschiebung (meist die Höhe) quadratisch ist. Eine Verdoppelung des Durchsatzes durch vierfachen Druck und gleichzeitiger Vervierfachung des Strömungsquerschnittes durch Anhebung des Schwebekörpers um zwei Einheiten stellt das Gleichgewicht wieder her. Die zwei vertikalen Messeinheiten zeigen dann den doppelten Durchsatz an. Die Anzeige ist also linear.

Es sind aber keine ‚langen‘ Rohre erforderlich, wie der Fragesteller amdeutete, es gibt für erweiterte Messbereiche auch seriell oder parallel geschaltete Rotameter mit unterschidlichen Bereichen. Diese Lösungen sind aber aufwändig, teuer und erfordern umfangreiche Kalibrier- und Eicharbeit beim Selbstbau.

Mit freundlichen Grüßen
Alexander Berresheim

#5

Hallo,

die Funktion von diesen Rotametern ist mir schon bekannt.
Meine Erklärung ist aber tatsächlich mißverständlich.

Es ist natürlich so, daß zwischen dem Schwebekörper und
dem Rohr ein Spalt ist, der als Düse wirkt und somit im
Gleichgewichtszustand von unten genau den Druck erzeugt,
welcher zum Schweben eben nötig ist. Dieser Druck ist quasi
ein statischer Druck, der wie auf einen Zylinder wirkt.

Das Prinzip funktionier nur solange, wie der Spaltquerschnitt
deutlich kleiner als die Querschnittsfläche des Schwebekörpers ist.

Mit zunehendem Durchsatz müßte man den Spalt immer größer machen,
so daß die dynamische Komponente (Staudruck) überhand nimmt.

Zu eng kann man den Spalt aber auch nicht machen, sonst klemmt es.

So ist die Dynamik des Meßbereiches recht begrenzt.
Normale Rotameter haben eben keinen großen Dynamikbereich, wie
du ja selbst festgestelt hast.

Gruß Uwi

Die Eigenschaft der Rotameter, wie man die
Schwebekörper-Durchflussmesser auch nennt, ist ja, dass ihr
Druckabfall am Schwebekörper bei jedem Durchsatz KONSTANT ist,
da der Schwebekörper ja ‚schwebt‘, weil zwischen seinem
unveränderlichen Gewicht und dem Druckabfall Gleichgewicht
herrscht. Dieses Gleichgewicht wird hergestellt durch die
Veränderung des ringförmigen Strömungsquerschnittes, dessen
Zusammenhang - im linearen Bereich des kegeligen Messrohres -
mit seiner achsialen Verschiebung (meist die Höhe) quadratisch
ist. Eine Verdoppelung des Durchsatzes durch vierfachen Druck
und gleichzeitiger Vervierfachung des Strömungsquerschnittes
durch Anhebung des Schwebekörpers um zwei Einheiten stellt das
Gleichgewicht wieder her. Die zwei vertikalen Messeinheiten
zeigen dann den doppelten Durchsatz an. Die Anzeige ist also
linear.

Es sind aber keine ‚langen‘ Rohre erforderlich, wie der
Fragesteller amdeutete, es gibt für erweiterte Messbereiche
auch seriell oder parallel geschaltete Rotameter mit
unterschidlichen Bereichen. Diese Lösungen sind aber
aufwändig, teuer und erfordern umfangreiche Kalibrier- und
Eicharbeit beim Selbstbau.

#6

Hallo,
hier wollen ja eigentlich immer alle helfen, aber ohne
Infos und Randbedingungen ist das sehr müßig.

Es kommen 10 Antworten, und dann gibt der Fragesteller wieder
einen winzigen Tropfen Information dazu, so daß alles wieder
von vorn losgeht.
Ist es denn für einen Techniker wirklich so schwer, sein
Problem einigermaßen sinnvoll darzustellen?
http://www.lugbz.org/documents/smart-questions_de.html

Ich muss eine definierte Luftmenge in einen Behälter lassen.

Das ist ja nun ganz was anders als ursprünglich gefragt !

Woher kommt die Luft (Druckluftanlage/Gebläse? Welcher Druck?

Ohne große Dynamik. Jetzt öffne ich beim Rotameter ein Ventil
soweit, bis der Kolben die gewünschte Luftmenge anzeigt.
Bei unterschiedlichen Luftmengen brauche ich verschiedene
Rotameter, da deren Meßbereiche begrenzt sind. Das will ich
umgehen.
Die Lösung sollte es möglich machen, 0,5 kg/h Luft
durchzulassen aber eben auch 10 kg/h.
Sind die Anforderungen so klarer beschrieben?

Am einfachsten wären Düsen, die man einmal einstellt.
Dazu braucht man nur einen möglichst konstanten Vordruck.
Gruß Uwi

#7

Hi

ich dachte mir schon fast, daß Einer kommt und nach dem Motto:
„So liebe Kinder gebt fein Acht…“ antwortet.
Es mag ja sein, daß Fragen manchmal simpel erscheinen und User nerven aber muß man gleich den großen Lehrmeister raushängen lassen?
Es sind nicht Alle auf der Wurstsuppe angeschwommen gekommen.

so nun zum Thema:

Die Luft ist diese Luft die uns umgibt. Auch als Atmosphäre bekannt.
Wären andere Druckverhältnisse, hätte ich Druckluft oder Vakuum geschrieben und diesen als Absolutdruck definiert.

Das mit den Düsen/Meßblenden ist nicht machbar, weil ich da eine Kiste mit Zeugs rumschleppen müsste.

Anwendungsbeispiel: eine Vakuumpumpe erzeugt einen Druck von 200mbar bei 2kg/h Leckluft. Bei 5kg/h herrscht welcher Druck? Also: Rotameter für diesen Meßbereich und ein Vakuummeßgerät mitgenommen und gemessen.
Der nächste „Patient“ hat aber nur 50mbar bei 0,5kg/h. Jetzt ist das Rotameter zu groß.

Gruß
Dirk

#8

Hallo,

ich dachte mir schon fast, daß Einer kommt und nach dem Motto:
„So liebe Kinder gebt fein Acht…“ antwortet.
Es mag ja sein, daß Fragen manchmal simpel erscheinen und User
nerven aber muß man gleich den großen Lehrmeister raushängen
lassen?
Es sind nicht Alle auf der Wurstsuppe angeschwommen gekommen.

ach, ich kann mich auch zurückhalten.
Hier beruht alles auf Freiwilligkeit.
Gruß Uwi

#9

Hallo,

ich dachte mir schon fast, daß Einer kommt und nach dem Motto:

Und recht hat er!

Die Luft ist diese Luft die uns umgibt. Auch als Atmosphäre
bekannt.
Wären andere Druckverhältnisse, hätte ich Druckluft oder
Vakuum geschrieben und diesen als Absolutdruck definiert.

Und wo genau ist jetzt das Problem? Es gibt relative und absolute Drucksensoren. Klein genug für eine Kiste zum Mitnehmen.
Also: warum kann man nicht den Druck messen und regeln statt des Volumenstroms? Zumal Du auch noch von Leckstrom redest, den Du vielleicht nichtmal messen kannst.

Merke: wenn man das eigentliche Problem schildert und nicht nur nach Einzelheiten eines vorgegebenen Lösungsweges fragt, bekommt man unter Umständen mehr und sinnvollere Antworten.

Aber vielleicht willst Du das ja gar nicht.

Gruß
loderunner

#10

Hallo Alexander,

Es sind aber keine ‚langen‘ Rohre erforderlich, wie der
Fragesteller amdeutete, es gibt für erweiterte Messbereiche
auch seriell oder parallel geschaltete Rotameter mit
unterschidlichen Bereichen. Diese Lösungen sind aber
aufwändig, teuer und erfordern umfangreiche Kalibrier- und
Eicharbeit beim Selbstbau.

genau DAS ist das Problem. Anstatt mehrere Instrumente mitzunehmen die dazu noch teilweise groß und schwer sind, sollte eine einfache Lösung her.Der Transport ist z.B. ein großes Problem (Flugzeug etc.)
Wenn ich eine Anlage in Indien testen will und habe die Daten vorliegen, kann ich nicht sicher sein das es vor Ort noch so ist.
Also wäre eine variable Lösung ideal anstatt einer festen Blende.
Gruß
Dirk