Rotameter ist ein Gerät, das den Durchfluss von Flüssigkeiten und Gasen messen kann.Im Allgemeinen ist ein Rotameter ein Rohr aus Kunststoff, Glas oder Metall, kombiniert mit einem Schwimmer, der linear auf den Flüssigkeitsfluss im Rohr reagiert.
Aufgrund der Verwendung verwandter Gleichungen sind OMEGA™-Laborrotameter vielseitiger.Zu den Vorteilen von Rotametern gehören: großer Messbereich, geringer Druckabfall, einfache Installation und Wartung sowie lineare Skala.
Aufgrund der oben genannten Vorteile ist das Rotameter das am weitesten verbreitete Schwebekörper-Durchflussmessgerät.Es besteht aus einem konischen Rohr;Wenn Flüssigkeit durch das Rohr fließt, hebt sie den Schwimmer an.Ein größerer Volumenstrom übt mehr Druck auf den Schwimmer aus und hebt ihn dadurch höher.In Flüssigkeiten wird die Geschwindigkeit der strömenden Flüssigkeit mit dem Auftrieb kombiniert, um den Auftrieb zu erhöhen;Bei Gas ist der Auftrieb vernachlässigbar und die Höhe des Schwimmkörpers wird hauptsächlich durch die Geschwindigkeit des Gases und den resultierenden Druck bestimmt.
Normalerweise wird das Rohr vertikal installiert.Wenn kein Durchfluss vorhanden ist, stoppt der Schwimmer am Boden, aber sobald die Flüssigkeit vom Boden des Rohrs nach oben fließt, beginnt der Schwimmer zu steigen.Im Idealfall ist die Höhe, die der Schwimmer durchquert, proportional zur Flüssigkeitsgeschwindigkeit und der Ringfläche zwischen Schwimmer und Rohrwand.Wenn der Schwimmer steigt, vergrößert sich die Ringöffnung, wodurch sich die Druckdifferenz über dem Schwimmer verringert.
Wenn die vom Flüssigkeitsstrom ausgeübte Aufwärtskraft das Gewicht des Schwimmers ausgleicht, erreicht das System das Gleichgewicht, der Schwimmer erreicht eine feste Position und der Schwimmer wird vom Flüssigkeitsstrom aufgehängt.Anschließend können Sie die Dichte und Viskosität der Durchflussrate der jeweiligen Flüssigkeit ablesen.Größe und Zusammensetzung des Rotameters hängen natürlich von der Anwendung ab.Wenn alles richtig kalibriert und dimensioniert ist, kann die Durchflussmenge anhand der Position des Schwimmers direkt auf der Skala abgelesen werden.Bei einigen Rotametern können Sie die Durchflussrate mithilfe von Ventilen manuell einstellen.In frühen Konstruktionen drehte sich der freie Schwimmer mit Änderungen des Gas- und Flüssigkeitsdrucks.Da diese Geräte rotieren, werden sie Rotameter genannt.
Rotameter liefern in der Regel Kalibrierungsdaten und direkte Ableseskalen für gängige Flüssigkeiten (Luft und Wasser).Die Bestimmung der Größe eines Rotameters für andere Flüssigkeiten erfordert die Konvertierung in eines dieser Standardformate;für Flüssigkeiten beträgt das Wasseräquivalent gpm;Bei Gasen entspricht der Luftstrom Standardkubikfuß pro Minute (scfm).Hersteller stellen in der Regel Kalibrierungstabellen für diese Standarddurchflusswerte zur Verfügung und verwenden diese in Verbindung mit Rechenschiebern, Nomogrammen oder Computersoftware, um die Größe des Rotameters zu bestimmen.
Das grundlegende Rotameter ist ein Glasrohr-Indikatortyp.Das Rohr besteht aus Borosilikatglas und der Schwimmer kann aus Metall (meist korrosionsbeständiger Edelstahl), Glas oder Kunststoff bestehen.Bojen haben normalerweise scharfe oder messbare Kanten, die auf bestimmte Messwerte auf der Skala hinweisen.Rotameter sind je nach Anwendung mit Endanschlüssen oder Anschlüssen ausgestattet.Unabhängig von der Art des Gehäuses oder der Anschlussstücke kann normalerweise eine ähnliche Kombination aus Glasrohr und Edelstahlschwimmer verwendet werden.Da die eigentliche Messung durch den Rohrschwimmer erfolgt, ist dies der wichtigste Teil der Standardisierung.
Skalen können so eingestellt werden, dass sie direkte Messwerte für Luft oder Wasser liefern – oder sie können eine kalibrierte Skala oder einen Durchfluss in Luft/Wasser-Einheiten anzeigen, der über eine Nachschlagetabelle in den Durchfluss der entsprechenden Flüssigkeit umgerechnet wird.
Die relative Rotameterskala kann mit der Korrelationstabelle von Gasen wie Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Helium, Argon und Kohlendioxid verglichen werden.Dies wird sich als genauer erweisen, auch wenn es umständlich ist, direkt von der Skala abzulesen.Die Waage ist nur für eine Flüssigkeit mit einer ganz bestimmten Temperatur und einem ganz bestimmten Druck ausgelegt, beispielsweise Luft oder Wasser.Nach Abschluss der Umrechnung kann Ihnen der entsprechende Durchflussmesser die Durchflusswerte verschiedener Flüssigkeiten unter verschiedenen Bedingungen liefern.Durch die Verwendung mehrerer Schwimmer können unterschiedliche Durchflussraten gleichzeitig gemessen werden.Im Allgemeinen kann die Installation eines Glasröhrenrotameters auf Höhe der Sichtlinie die Ablesung erleichtern.
In der Industrie ist der Sicherheitsschutzgas-Durchflussmesser der Standard zur Messung des Wasser- oder Luftdurchflusses unter normalen Bedingungen.Sie können Durchflussraten bis zu 60 GPM messen.Abhängig von den chemischen Eigenschaften der Messflüssigkeit können Endkappen aus Kunststoff oder Metall verwendet werden.
Es gibt einige Beispiele für Flüssigkeiten, bei denen Glasröhrchen nicht verwendet werden können.Wasser über 90 °C (194 °F), sein hoher pH-Wert macht das Glas weich;Nassdampf hat den gleichen Effekt.Natronlauge löst Glas auf;und Flusssäuregeätztes Glas: Für diese Anwendungen müssen unterschiedliche Rohre gesucht werden.
Messrohre aus Glas unterliegen Druck- und Temperaturbeschränkungen, die oft die Faktoren sind, die die Leistung von Glasrohr-Rotametern einschränken.Kleine 6 mm (1/4 Zoll) Rohre können bei Drücken von bis zu 500 psig betrieben werden.Das größere 51-mm-Rohr (2 Zoll) kann nur bei einem Druck von 100 psig arbeiten.Glasrotameter sind bei Temperaturen um 204 °C (400 °F) nicht mehr praktikabel. Da Temperatur und Druck jedoch normalerweise miteinander skalieren, bedeutet dies, dass Rotameter bei niedrigeren Temperaturen möglicherweise tatsächlich unbrauchbar sind.Hohe Temperaturen verringern den maximalen Arbeitsdruck des Glasrohrs.
Für die gleichzeitige Messung mehrerer Gas- oder Flüssigkeitsströme oder deren Vermischung in einem Verteiler können Glasrohr-Rotameter verwendet werden;Sie eignen sich auch für den Fall, dass eine einzelne Flüssigkeit durch mehrere verschiedene Kanäle ausfließt. In diesem Fall ermöglichen Multi-Tube-Durchflussmesser die Installation von sechs Rotametern in einem einzigen Rack-Gerät.
Metallrohre bestehen meist aus Aluminium, Messing oder Edelstahl und können für höhere Temperaturen und Drücke eingesetzt werden.Da sie nicht transparent sind, können mechanische oder magnetische Mitnehmer, die sich an der Außenseite des Rohrs befinden, zur Bestimmung der Schwimmposition verwendet werden.Dabei bestimmt die Kombination aus Feder und Kolben die Durchflussmenge.Wählen Sie Endbeschläge und andere Materialien entsprechend der Anwendung aus, um Korrosion oder Beschädigungen zu vermeiden.Im Allgemeinen können sie zum Korrodieren von Glasrohren in Situationen verwendet werden, in denen plötzliche Wasserschläge sehr wichtig sind, oder in Situationen, in denen höhere Temperaturen oder Drücke (z. B. dampfbedingter Druck oder Druck) das Glasrotameter beschädigen. Die korrosive Flüssigkeit.
Beispiele für ideale Metallrohr-Rotameterflüssigkeiten sind starke Alkalien, heiße Alkalien, Fluor, Flusssäure, heißes Wasser, Dampf, Schlamm, saure Gase, Additive und geschmolzenes Metall.Sie können bei Drücken bis zu 750 psig und Temperaturen bis zu 540 °C (1.000 °F) betrieben werden und können den Durchfluss von Wasser bis zu 4.000 gpm oder Luft bis zu 1.300 scfm messen.
Das Metallrohrrotameter kann als Durchflusstransmitter mit analoger oder digitaler Steuerung verwendet werden.Sie können die Schwimmstellung durch magnetische Kopplung erkennen.Anschließend wird der Zeiger in einer magnetischen Spirale bewegt, um die Schwebeposition nach außen hin anzuzeigen.Sender verwenden normalerweise Mikroprozessoren, um einen Alarm- und Impulsausgang zur Messung und Übertragung des Flüssigkeitsdurchflusses bereitzustellen.
Hochleistungs-/Industriedrucksensoren verfügen über elastische Beschichtungen und können unter schweren Industriebedingungen betrieben werden.Verwenden Sie in der Regel den erweiterbaren 4-20-mA-Transmitter: Er ist widerstandsfähiger gegen elektrisches Rauschen, was in Schwerindustriestandorten ein Problem darstellen kann.
Wie bereits erwähnt, gibt es viele Möglichkeiten, Materialien und Designs für Schwimmer, Füllstoffe, O-Ringe und Endstücke auszuwählen.Glasröhren sind am gebräuchlichsten, aber Metallröhren können unter Bedingungen verwendet werden, bei denen das Glas bricht.
Neben Glas, Kunststoff, Metall oder Edelstahl kann der Schwimmer auch aus Kohlenstoffstahl, Saphir und Tantal bestehen.Der Schwimmer hat an der Stelle, an der der Messwert mit einer Rohrskala beobachtet werden soll, eine scharfe Kante.
Rotameter können im Vakuum eingesetzt werden.Ein am Auslass des Messgeräts angebrachtes Ventil kann dies ermöglichen.Wenn der erwartete Durchflussbereich groß ist, kann ein Doppelkugelrotor-Durchflussmesser verwendet werden.Normalerweise gibt es eine schwarze Kugel zum Messen eines kleinen Durchflusses und eine große weiße Kugel zum Messen eines größeren Durchflusses.Lesen Sie den schwarzen Ball ab, bis er die Skala überschreitet, und verwenden Sie dann den weißen Ball zum Ablesen.Beispiele für Messbereiche sind schwarze Kugeln mit einem Geschwindigkeitsbereich von 235–2.350 ml/min und weiße Kugeln mit einem maximalen Bereich von 5.000 ml/min.
Durch den Einsatz von Kunststoffrohrrotatoren können heißes Wasser, Dampf und korrosive Flüssigkeiten kostengünstig ersetzt werden.Sie können aus PFA, Polysulfon oder Polyamid bestehen.Um Korrosion zu vermeiden, können medienberührte Teile aus Edelstahl mit FKM- oder Kalrez®-O-Ringen, PVDF oder PFA, PTFE, PCTFE gefertigt werden.
Im Bereich von 4:1 kann das Laborrotameter auf eine Genauigkeit von 0,50 % AR kalibriert werden.Die Genauigkeit industrieller Rotameter ist etwas schlechter;Normalerweise beträgt FS im Bereich von 10:1 1–2 %.Bei Purge- und Bypass-Anwendungen beträgt der Fehler etwa 5 %.
Sie können die Durchflussrate manuell einstellen, die Ventilöffnung anpassen und gleichzeitig die Skala beobachten, um die Prozessdurchflussrate zu kalibrieren.Bei der Kalibrierung für einen bestimmten Prozess unter den gleichen Betriebsbedingungen kann das Rotameter wiederholbare Messungen liefern und das Messergebnis liegt innerhalb von 0,25 % der tatsächlichen Durchflussrate.
Obwohl die Viskosität von der Konstruktion abhängt, ändert sich das Rotameter bei kleinen Änderungen der Rotorviskosität oft nicht zu stark: Das sehr kleine Rotameter, das die sphärische Messung verwendet, ist am empfindlichsten, während das größere Rotameter nicht empfindlich ist.Wenn das Rotameter seinen Viskositätsgrenzwert überschreitet, muss der Viskositätswert korrigiert werden;Normalerweise wird die Viskositätsgrenze durch das Material und die Form des Schwimmers bestimmt und vom Hersteller des Rotameters angegeben.
Rotameter hängen von der Dichte der Flüssigkeit ab.Wenn es leicht zu ändern ist, können Sie zwei Schwimmer verwenden, einer hängt vom Volumen ab und der andere dient der Korrektur der Dichte.Wenn die Dichte des Schwimmers mit der Dichte der Flüssigkeit übereinstimmt, sind im Allgemeinen die Dichteänderungen aufgrund des Auftriebs wichtiger, was zu stärkeren Änderungen der Schwimmerposition führt.Massendurchflussrotameter eignen sich am besten für Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität wie Rohzuckersaft, Benzin, Kerosin und leichte Kohlenwasserstoffe.
Die Konfiguration des vorgeschalteten Rohrs sollte keinen Einfluss auf die Durchflussgenauigkeit haben.Installieren Sie den Durchflussmesser nicht, nachdem das Winkelstück in das Rohr eingeführt wurde.Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Flüssigkeit immer durch das Rotameter strömt und daher sauber und frei von Rückständen gehalten werden sollte.Zu diesem Zweck sollte jedoch saubere Flüssigkeit verwendet werden, ohne dass die Möglichkeit besteht, dass sich Partikel bilden oder die Rohrwand beschichten, was dazu führen würde, dass das Rotameter ungenau wird und schließlich unbrauchbar wird.
Diese Informationen wurden anhand der von OMEGA Engineering Ltd. bereitgestellten Materialien ermittelt, überprüft und angepasst.
OMEGA Engineering Ltd. (29. August 2018).Einführung in die Rotametermessung.AZoM.Abgerufen von https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=15410 am 6. Dezember 2020.
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 07.12.2020
