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Der Durchflussmesser für die Heizung
Durchflussmesser (auch Flowmeter oder Durchflusssensoren) sind Messgeräte, die den Massen- oder Volumenstrom von Gasen und Flüssigkeiten erfassen. Sie arbeiten nach ganz unterschiedlichen Prinzipien mit oder ohne Medienkontakt und kommen in vielen Bereichen der Technik zum Einsatz. Wir informieren über den Aufbau und die Funktionsweise der Geräte. Darüber hinaus zeigen wir, worauf es bei der Auswahl der Durchflussmesser ankommt.
Die Themen im Überblick
Aufbau der Durchflussmesser im Überblick
Durchflussmesser (auch Flowmeter oder Durchflusssensoren) sind Geräte zum Erfassen von Volumen- oder Massenströmen flüssiger und gasförmiger Medien. Sie bestehen meist aus einem Messaufnehmer und einem Messumformer, die in vielen Fällen getrennt voneinander vorliegen. Eine Ausnahme sind sogenannte Kompaktgeräte, die Aufnehmer und Wandler (auch Transmitter) in einer Einheit verbinden. Während die Messaufnehmer physikalische Gesetzmäßigkeiten nutzen, um den Durchfluss von Gasen oder Flüssigkeiten zu erfassen, wandeln Messumformer die Informationen in elektronische Signale um. Eine Regelung kann diese aufnehmen, interpretieren und entsprechende Handlungen daraus ableiten.
Mechanische Durchflussmeter für die Heizung
Neben den elektronischen Apparaturen gibt es auch rein mechanische Durchflussmesser, die in Heizungen der manuellen Durchflusskontrolle des Heizungswassers dienen. Sie ermöglichen zum Beispiel das einfache Einregulieren einzelner Heizkreise, wenn ein hydraulischer Abgleich durchzuführen ist.
Flowmeter erfassen Massen- oder Volumenströme
Grundsätzlich erfassen die Messgeräte Volumenströme (zum Beispiel Liter pro Stunde). Mithilfe der Dichte lassen sich diese allerdings auch in Massenströme (zum Beispiel Kilogramm pro Stunde) umrechnen. Dazu multiplizieren Mikrocomputer den Volumenstrom mit der Dichte des strömenden Mediums. Letztere ist dabei oft auch von der Temperatur abhängig.
Arten und Einsatzbereiche der Flowmeter
Die Messaufnehmer der Durchflusssensoren nutzen verschiedenste physikalische Prinzipien, um den Durchfluss von Gasen oder Flüssigkeiten zu bestimmen. So gibt es unter anderem:
- Schwebekörper-Durchflussmesser
- Flügelraddurchflussmesser
- Ultraschalldurchflussmesser
- Magnetisch-induktive Durchflussmesser
- thermische Massedurchflussmesser
Die folgende Tabelle erklärt, wie die aufgeführten Flowmeter funktionieren.
| ART DER DURCHFLUSSMESSER | FUNKTIONSWEISE |
|---|---|
| Schwebekörper-Durchflussmesser | Die Geräte bestehen aus einem Rohr, in dem sich ein spezieller Schwebekörper befindet. Abhängig vom Volumenstrom hebt sich der Körper im Rohr. Die Messwerte lassen sich dabei manuell auf einer außen aufgedruckten Skala ablesen. Die Flowmeter sind einfach, günstig und robust. Aus diesen Gründen kommen die Durchflussmesser zum Beispiel in der Heizung zum Einsatz. Grundsätzlich ist die Technik für Gase und Flüssigkeiten geeignet. |
| Flügelraddurchflussmesser | Flügelraddurchflussmesser besitzen ein drehbar gelagertes Flügelrad, das einen Teil des Medienstroms berührt. Abhängig von der Durchflussrate dreht sich dieses Rad langsamer oder schneller. Ein Messumformer registriert die Drehzahl und schließt damit auf den Durchflusswert. Geeignet sind die Geräte für den Einsatz in Flüssigkeitsleitungen. |
| Ultraschalldurchflussmesser | Die Geräte senden akustische Signale durch die Medienleitung. Sie erfassen die Frequenzverschiebung oder die Zeit, die die Wellen durch Gase oder Flüssigkeiten benötigen und schließen so auf den aktuellen Durchfluss. Die Flowmeter arbeiten berührungslos und eignen sich vor allem für den Einsatz bei Abwasser oder aggressiven Medien. |
| Magnetisch-induktive Durchflussmesser | Die Flowmeter erzeugen ein Magnetfeld, das senkrecht zum Rohr wirkt. Dieses lenkt positive und negative Ladungsträger im Medienstrom zu unterschiedlichen Seiten ab. Infolge dessen entsteht eine Spannung an zwei Elektroden. Die Höhe der Spannung entspricht dabei der Fließgeschwindigkeit, aus der ein Messumformer den Durchfluss bestimmt. Zur Anwendung kommen die Geräte bei leitfähigen Flüssigkeiten in elektrisch nicht leitfähigen Rohrleitungen. |
| Thermische Massedurchflussmesser | Thermische oder kalorimetrische Durchflussmesser bestehen einfach beschrieben aus einem elektrischen Heizdraht und zwei Temperatursensoren. Der Heizdraht bringt dabei Wärme in einen Gasstrom ein. Abhängig vom Volumenstrom des Gases erhitzt sich dieses mehr oder weniger. Temperatursensoren erfassen die entstehende Temperaturdifferenz, aus der die Messumformer anschließend den Durchflusswert ableiten können. |
Neben den hier beschriebenen Geräten gibt es zahlreiche weitere, die sich teilweise für sehr spezielle Anwendungsbereiche eignen. Beispiele dafür sind Federdurchflussmesser, Anemometer, Turbinendurchflussmesser, Zahnraddurchflussmesser, Wirbeldurchflussmesser sowie Staudruckdurchflussmesser.
Die richtige Auswahl der Durchflussmesser
Damit ein Durchflusssensor oder -messer richtig funktioniert, sind bereits bei der Auswahl einige Punkte zu beachten. Wichtig ist dabei unter anderem das Medium, dessen Volumen- oder Massenstrom zu bestimmen ist. Die Flowmeter müssen dabei für die chemische Zusammensetzung wie Druck- und die Temperaturwerte der Medien geeignet sein. Entscheidend sind darüber hinaus aber auch Kenntnisse über die zu erwartende Durchflussrate und die Größe der medienführenden Leitungen. Auch die Tatsache, ob der Prozess eine einfache analoge Anzeige oder ein elektrisch auswertbares Signal benötigt, ist wichtig für die Auswahl der passenden Durchflusssensoren.
Fazit von Alexander Rosenkranz
Durchflussmesser oder Flowmeter sind technische Geräte zum Erfassen der Durchflussrate von Gasen und Flüssigkeiten. Sie bestehen in der Regel aus einem Messaufnehmer und einem Messumformer. Während der Messaufnehmer die Durchflussrate mit verschiedenen physikalischen Prinzipien erfasst, wandeln die Messumformer die Informationen in auswertbare Signale um. Für die ordnungsgemäße Funktion der Durchflusssensoren kommt es auf eine passgenaue Auslegung an. Wichtig sind dabei unter anderem die Beschaffenheit der Medien, die Betriebsparameter (Druck, Temperatur, erwarteter Durchfluss) und die Größe der Rohrleitungen.
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