DE1773632A1

DE1773632A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines elektrischen Signals in Abhaengigkeit der Stroemung eines stroemenden Mediums

Info

Publication number: DE1773632A1
Application number: DE19681773632
Authority: DE
Inventors: Duffey Laurence Sidney
Original assignee: George Kent Ltd
Current assignee: Elster Metering Holdings Ltd
Priority date: 1967-06-16
Filing date: 1968-06-14
Publication date: 1971-08-05
Also published as: US3636767A; FR1570878A; GB1183503A

Description

DIPL.-ING. O. R. KRETZSCHMAR ₂ Hamburg ι

BEIM STROHHAUSE 34 PATENTANWALT »U* 2* 67 *3

GEOEGB KHT₁ LIMITED ,3

Biscot Road Works,
LUTOIT, Bedfordshire
E η g 1 and

Anwaltsakte: 3220

Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines elektrischen Signals in Abhängigkeit der Strömung eines . strömenden Mediums

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der englischen Patentanmeldung No. 27979/67 vom 16„ Juni 1967 in Anspruch genommen»

Die Erfindung betrifft die elektrische Feststellung der Strömung eines strömenden Mediums.

Mit der Erfindung soll eine verbesserte Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Erlangung eines elektrischen Signals in Abhängigkeit der Strömung eines strömenden Mediums geschaffen werden.

Die Erfindung sieht eine Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Signals in Abhängigkeit der Strömung eines strömenden Mediums vor, die sich dadurch auszeichnet, daß eine auf die Strömung eines strömenden Mediums entsprechende Vorrichtung vorgesehen ist, die Änderungen in einem magnetischen Feld hervor-

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KONTINl DkI(ONIR IANIC, KONTO-NK. II·» · rOITICHIO HAMIMRO NR. 19*7 66

ruft, in dem ein -JeteKtor angeordnet ist, der onr»a oder im wesentlichen ohne magnetische tie action zv.'lser_en der. Liagrie tisch en feld und dein. Detektor das elektrische Signal infolge von Änderungen des magnetischen Feldes erzeugt.

Die Erfindung sieht ebenfalls ein /erfariren zur i.rzfcu_&ang eines elejitriscnen Signals in Abhängigkeit der Strömung eines strömenden Mediums vor, das sich dadurch auszeichnet, ά&ά durch die Strömung des strömenden Mediums Änderungen in einem magnetischen Feld hervorgerufen werden, die von eines, im magnetischen j?eld angeordneten Detektor ohne oder ±m wesentlichen ohne magnetisch mit dein magnetischen ^eId zu reagieren in anspräche auf die Änderungen des magnetischen ireldes in elektrische Signale umgewandelt werden₀

Die Änderungen im magnetischen ield können dadurcä bewirkt v/erden, daß einem durch die Strömung angetriebenen I'urbinenlaufrad ein oder mehrere Magnete zugeordnet sind, um ein sich infolge der Strömung, vorzugsweise in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit, änderndes Magnetfeld zu erzeugen. Zweckmäßig sind die sich bewegenden Magnete Dauermagnete, so daß keine elektrischen Verbindungen zu ihnen hergestellt zu werden brauchen. Ss liegt jedoch im Bereich der Erfindung, einen Elektromagneten für die Bewegung vorzusehen, um das sich ändernde Magnetfeld zu erzeugen,,

Die auf die Änderungen des Magnetfeldes ansprechende Vorrichtung kann eine Hall-Platte aufweisen, die bei jeder j?eldände-

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run_K: eins ^s^aii^ ä spannung erzeugt. Diese Ausgangsspannung ist unabJbuL.ji/- vx, ier ircße dir jreldJnäeru-ij ui.-d iiann integriert ,/order;, ur: c-ti» ->i_,-.il ·_;.; ir/su^en, -aas proportional au der an-. ■^■ih'l j.^-* -3^1 lü. Ie run«: en ic -jeiteiiiiieit ist. Jer abstand avviüc.:eti ier jf-Lsi.it3 xid deui Ls piet, bawo leu l.ia_£neten, ist nioht i.ri irisch -jeI iar detektor .-rann außerhalb des iurbinengeliäuses a:; ■-oräiic't sein. J- eine nicht stetige Änderung ies r.agnetiel- ie.3 ^ο3;;ι^%ιιΐ -leräeii ,auü>, 1ώ.η:ι eine ^.erin^werti^e Hall-Platte ver.v3ü.JL^t werden ο

iuijts^ie ei^er ^aIl-Hatte können ein oder mehrere 2_ta abhängige widerstünde als Detektor ■ benutzt v;erden_o Derartige .videratäiiäe sind verii'iltiiismäiig billig und es können mehrere verwendet werden, die beispielsweise um einen rotierenden kagnet herum angeordnet sind, um mehrere Ausgangsinipulse je Umdrehung abzugeben. Darüber hinaus erfordern sie keine Brregerspannung, so daä eine Verbindung aus zwei Leitungsdrähten zum Detektor ausreichte Auch in diesem i^aile braucht der Detektor keine genaue Stellung einzunehmen,,

jis dürfte einleuchten, daia durch die Verwendung einer Hall-Platte oder magnetisch abhängiger ./iderstände als Detektor oder Abhebevorrichtung in Verbindung mit sich infolge der bewegenden Magnete ändernden !iagnetfeldeni ein vernachlässigbarer iV'iderstand ,ge^en diese Bewegung auftritt, da tatsächlich Keine magnetisciie üeaktion zwischen den sich bewegenden mad den festen teilen vorhanden ist. Die Teile weisen -laher Keine bevorzugte na^neiisehe ausrichtung auf, d_Pn., es ist keine Stel-

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lung vorhanden, in der die potentielle Energie infolge der Magnetkräfte ein Minimum aufweist₀

Mehrere'Ausführungsbeispiele des Erfindung#g€genstandes sollen nunmehr unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigen:

I¹Ig₀ 1 eine Teilseitenansicht im Schnitt einer ersten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes}

Figo 2 einen Teilschnitt teilweise schematisch nach

Linie II-II der Figo 1 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 eine der Figo 1 ähnliche Ansicht einer zweiten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes;

Figo 4 einen zum Teil schematischen Teilschnitt nach Linie IV-IV der Fig. 3 in vergoßertem Maßstab;

Figo 5 eine Seitenansicht im Schnitt einer dritten Äusführungsform des Erfindungsgegenstandes;

Fig. 6 eine Seitenansicht im Schnitt einer vierten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes}

Figo 7 eine Seitenansicht im Schnitt einer fünften Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes}

Figo 8 eine Draufsicht der Ausführungsform naoh fig. 7I

Fig. 9 ein Blockdiagramm, die elektrischen Anordnungen

zeigend, aur Verwendung mit einer eine Hall-Plattfe" benutzenden Vorrichtung}

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Fig. 10 ein Blockdiagraaim, das wahlweise anstelle des in Fig. 9 gezeigten Blockdiagramms verwendet werden kann;

Pig. 11 ein Blockdiagramm, das wahlweise anstelle des in Figo 9 gezeigten verwendet werden kannj

Mg· 12 ein Blockdiagramm zur Verwendung "bei einer Vorrichtung, die einen magnetisch abhängigen Widerstand benutzt;

Figo 15 ein Blockdiagramm, das wahlweise anstelle des in Fig« 12 gezeigten verwendbar ist}

Fig. 14 ein Blockdiagramm zur Verwendung bei einer Vorrichtung, die zwei magnetisch abhängige Widerstände benutzt;

Fig. 15 ein Blockdiagramm, das wahlweise anstelle des in Fig. 14 gezeigten verwendbar ist;

Fig. 16 eine Stromkreisanordnung mit Temperaturausgleich zur Verwendung bei einer Vorrichtung, die einen magnetisch abhängigen Widerstand verwendet; und

Fig· 17 ein Blockdiagramm zur Verwendung bei einer Vorriohtung, die mehr als zwei magnetisch abhängige Widerstände benutzt.

.Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Vorrichtung weist ein Strömungerohr 10 auf, das aur Aufnahme der Strömung eines strömenden Mediuoe mit eimer Rohrleitung verbunden »ein kann. Im Strömunge-

fe ■ ■■' ·

' . 10Ιβ3ί/θϊβθ"

rohr 10 ist ein Turbinenlaufrad 12 angeordnet, das sich'mit . einer «/eile 16 in einem Lager 14 um die Rohrachse dreht. Die Welle 16 dreht sich mit dem Turbinenlaufrad 12 um eine auf der Welle angeordnete Scheibe 18 anzutreiben» Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Scheibe entlang einem Durchmesser magnetisiert, so daß sie einen Nord- und einen Südpol aufweist, die einander diametral gegenüberliegen. Die Welle 16 trägt an jedem Ende ein konisches Strömungsrichtungsteil 20, um die Turbulenz, die durch das Turbinenlaufrad hervorgerufen wird, zu reduzieren«

Durch eine Öffnung in der Wand des Strömungsrohres 10 steht ein rohrförmiges Detektorgehäuse 22 vor, wobei das Ende des Gehäuses innerhalb des Strömungsrohres geschlossen ist. Wie schematisch in Fig. 2 gezeigt, ist im Gehäuse 22 eine Hall-Platte 24 an einer Stelle benachbart zu der magnetisierten Sehe.' ,e 18 angeordnet. Zur Erregung der Hall-Platte 24- sind elektrische Zufuhrleitungen 26 und 28 vorgesehen, wobei die A .3gangsspannung der Hall-Platte durch Leitungen 30 und 32 abgenommen wird. Die Hall-Spannung wird in einer geeigneten Stromkreisanordnung, beispielsweise : einer der in den Fig. 9, 10 und 11 gezeigten, verarbeitet· Die

ι Stromkreiskomponenten können, falls erwünscht, entfernt angeord-t·

net sein, sind jedoch zweckmäßig in einen Gehäuse 34 angeordnet) von dem das Detektorgehäuse 22 vorsteht» wobei das Gehäuse außen am Strömungsrohr 10 angebracht ist. ν.

Es ist ersichtlich, daß ein duroh das Sjtrömungirolxr 10 ** des Strömungsmedium eine Drehung des Turblnenlauiyadt·

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der Scheibe 18 bewirkt. Die Hall-Platte 24 ist infolge der Pole der Scheibe 18 innerhalb des Magnetfeldes angeordnet, wobei sich die feldstärke beim Drehen der Scheibe ändert, wodurch an der Hall-Platte eine veränderliche Spannung erzeugt wird. Die Ausgangsspannung der Hall-Platte ist somit eine wechselnde, deren frequenz von der Drehgeschwindigkeit des Turbinenlaufrades 12 und somit von der Strömungsgeschwindigkeit des durch das Kohr 10 strömenden Lediums abhängt.

Die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Ausführungsform ist in vielerlei Hinsicht ähnlich der der Fig. 1 und 2, wobei gleiche Teile mit den gleichen, zuvor benutzten Bezugsziffern versehen sind. Auch hier dreht sich ein Turbinenlaufrad 12 innerhalb eines Strömungsrohres in Ansprache auf die durch dasselbe gehenden Strömung. Anstatt jedoch auf der Turbinenwelle eine sich mit der Turbine drehende magnetisierte Scheibe vorzusehen, ist ein Itiagnet 38 am Ende einer jeden oder wenigstens einer Mehrzahl der Schaufeln 39 des Turbinenlaufrades 12 angeordnet, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Die Magnete 38 liegen alle in einer Ebene, rechtwinklig zu der gemeinsamen Achse des Turbinenlaufrades und des Strömungsrohres, wobei die Ebene ein Detektorgehäuse 40 schneidet. Das Gehäuse 40 ähnelt dem Gehäuse 22 der Fig. 1, in dem es eine Hall-Platte aufnimmt, auf die die Magnetfelder der Magnete 38 auftreffen können.

Im Vergleich mit der Ausführungsform naoh Figuren 1 und 2 hat die der Fig. 3 und 4 den Vorteil, daß das Detektorgehäuee 40 nioht so weit in das Strömungsrohr vorzustehen braucht, wie

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beim Gehäuse 22, so daß eine geringere Störung der Strömungssymmetrie innerhalb des Rohres erzielt wird· Weiterhin kann die Anzahl der von den Turbinenschaufeln getragen«» Magnete ausreichend sein, um bei jeder Umdrehung der Welle 16 jede erforderliche Anzahl von Änderungen in der Hall-Plattenauagangespannung zu erzeugen.,

Die in Fig. 5 gezeigte dritte Aueführungeform dee Erfindungegegenstandes weist ein Turbinenlaufrad mit Turbinenschaufel» fe 52 auf, das sich mit einer nichtgezeigten Welle innerhalb eines Gehäuses 56 dreht, das einen Ein- und Aualaßstuteen 58 häa· 60 aufweist, um ein Strömungsmedium tangential zum Turbinenlaufrad zu führenc Wie bei der Ausführungsform nach Pig· I trägt die Turbinenwelle 54 eine eich mit derselben drehende magnetielerte Scheibe 62. Die Scheibe ist, wie in Fig. 5 gezeigt, entlang einem Durchmesser magnetisiert. Ein rohrförmiges Detektorgehäuee 64 steht durch eine öffnung in der Wand dee Turbinengehäuseβ 56 vor, wobei sein inneres geschlossenes Ende nahe der Scheibe 62 liegt.

Innerhalb des Gehäuses 56 ist eine Hall-Platte'angeordnet) die den infolge der Drehung der Scheibe 62 mit den Turbinenlaufrad wechselnden Magnetfeldern ausgesetzt ist. Dae Detektorgehäuee erstreckt sich von einem Gehäuse 66, da« außen an öehttuee 56 angebracht ist und die erforderlichen augeordnettn Stromkreiskomponenten enthält. Es ist ereiohtlioh, daB dl« Beziehung

zwischen der Magnetscheibe und der Hall-Platte in weeentliohtn gleich der in Fig. 2 ist, wobei der Hall-Plattenauegane in

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wesentlichen der gleiche wie bei der Anordnung nach den Figo 1 und 2 ist.

Die Ausführungsform nach Fig. 6 ähnelt in gewisser Hinsicht derjenigen in Fig„ 5,^w°bei gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern wie ihre Äquivalente in den vorhergehenden Figuren bezeichnet sindo Anstelle der diametral magnetiaierten Scheibe, die sich mit dem Turbinenlaufrad dreht, trägt das Turbinenlaufrad der Fig. 6 jedoch mehrere Permanentmagnete 68, wobei jeweils ein Magnet am Ende einer jeden Turbinenschaufel 52 befestigt ist. Sin Detektorgehäuse 70 enthält wiederum eine Hall-Platte, die auf das sich ändernde Magnetfeld infolge der daran vorbeilaufenden Magnete 68 des sich drehenden Turbinenlaufrades anspricht. Die Anordnung der Magnete und der Hall-Platte ist somit gleich der der Figo 4, wobei der Hall-Plattenausgang dieselbe allgemeine Form aufweist.

£s dürfte verständlich sein, daß die in den verschiedenen Ausführungsformen der Fig. 1-8 benutzte Hall-Platte 24 durch einen magnetisch abhängigen »/iderstand ersetzt werden kann, der durch nur zwei Leitungen mib dem zugeordneten Stromkreis verbunden ist. Darüber hinaus können mehrere derartige Widerstände mit geeigneten i7inkelab3tänden um die Achse innerhalb eines den Gehäusen 22, 40, 64 und 70 entsprechenden Gehäuses angeordnet sein.

Die Au3führungaform nach den Figuren 7 und 8 weist ein u 80 auf, dae eine Kammer 82 kreisförmigen Querschnitts in Drauf •ioht umechlieüt. Ein Turbinenlaufrad mit Schaufeln 84 ist

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koaxial drehbar innerhalb der Kammer mit einer Welle 86 angeordnet ο Das Gehäuse 80 weist Ein- und Auslaufstutzen 88 bzw. 90 auf, die in die Kammer 82 münden, um ein Strömungsmittel tangential in die und aus der Kammer zu führen und eine Drehung des Turbinenlaufrades und der vYelle 86 au bewirken. Wie gezeigt, erstreckt sich die tfelle 86 aufwarte aus der Kammer 82 in eine Kammerverlangerung 92, die in einer Kopfplatte 94 gebildet ist, die das obere Ende der Kammer 82 abschließt.

Innerhalb dieser Kammerverlangerung 92 trägt die Welle 86 eine ^ sich mit ihr drehende Scheibe 95, die den Scheiben 18 und 62 insofern ähnelt, als sie diametral magnetisiert ist.

Um die Kammerverlängerung 92 herum sind drei magnetisch abhängige Widerstände 98 angeordnet, nie widerstände 98 weisen alle den gleichen Pegel auf und sind in gleichen rfinkelabständen um die Achse der tfelle 86 herum angeordnet. Wenn sich die magnetisierte Scheibe 95 mit dem Turbinenlaufrad 84 infolge der Strömung eines strömenden Mediums in die und aus der Kammer 82 dreht, b ändert sich das Magnetfeld, indem jeder ifiderstartd steht, wenn sich die Pole der Scheibe daran vorbeibewegen. Die Widerstände 98 sind natürlich mit einem geeigneten Stromkreis, wie er beispielsweise später mit Bezug auf Fig. 17 beschrieben werden wird, verbunden.

Die dargestellten und beschriebenen Vorrichtungen können aus ι jedem geeigneten Material konstruiert sein, wobei stationäres, j magnetisch durchlässiges Material innerhalb des Magnetfeldes

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vermieden oder so angeordnet wird, daß Verluste und jegliche Möglichkeit, daß die beweglichen Teile eine bevorzugte Ausrichtung haben, vermieden wird.

Jäs wird nunmehr auf die Stromkreisanordnungen zur Verwendung mit den Vorrichtungen gemäß der Erfindung Bezug genommen, wobei diejenigen der Fig. 9t 10 und 11 beispielsweise mit jeder der Ausführungsformen nach den Fig. 1-6 verwendbar sind, wenn der Detektor eine Hall-Platte aufweist.

Im Stromkreis der Fig. 9 führen die Leitungen 26, 28 der Hall-Platte 24 eine Sleichstromerregerspannung zu, während die Leitungen 30 und 32 den Hall-Ilattenausgang einem Differentialverstärker 100 zuführen. Jie zuvor erwähnt, ist der Hall-Plattenausgang tatsächlich eine sinusförmige Spannung, wobei jede Welle derselben eine vollständige Umdrehung der Magnetscheibe 18 und des Turbinenlaufrades 12 darstellt, wenn der Stromkreis in Verbindung mit der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 benutzt wird. Das differenzierte, verstärkte Signal wird einem Vollweggleichrichterkreis 102 und dessen Ausgang einem Impulsformkreis 104 zugeführt. Es ist ersichtlich, daß der Impulsformkreis 104 einen '"uegang, beispielsweise einen Rechteckwellenausgang erzeugt, in dem zwei Impulse jede Drehung des Turbinenlaufrades darstellen. Der Ausgang kann zweckmäßig einem Zähler zugeführt werden, um ein Maß der Strömungsgeschwindigkeit des die Drehung bewirkenden strömenden Mediums zu bilden.

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Wie ersichtlich, könnte der Stromkreis nach Fig. 9 durch Fortlassung des Vollweggleichrichters 104 abgeändert werden, wobei dann der impulsformende Stromkreis 104 so ausgelegt sein würde, daß bei jeder Welle des JDif ferentialverstärkerausgangs nur ein einziger Impuls erzeugt würde. Der Impulsformerausgang erzeugt somit nur einen Impuls je Umdrehung der Magnetscheibe 18»

Anstelle der Gleichstromerregerspannung kann der Hall-Platte über die Leitungen 26 und 28 eine viechseistromerregerspannung zugeführt v/erden. Die Hall-Plattenausgangsspannung kann dann, wie in Fig. 10 gezeigt, in einem Verstärker 110 verstärkt werden, um einen amplitudenmodulierten '-Vechselstromausgang zu erzeugen» Die modulierte tfelle hat die Frequenz der Wechselstromerregerquelle und die Amplitudenmodulationen haben die Frequenz der rotierenden Magnetscheibe, tfie in Fig. 10 gezeigt, kann der amplitudenmodulierte Ausgang einem Demudulator und Impulaformkreia 112 zugeführt werden, um eine Hechteckwelle mit einer Frequenz der Umdrehung der Magnetscheibe 18 zu erzeugen.

Die Stromkreisanordnung nach Fig. 11 weist einen Verstärker 120 mit einem abgestimmten Kreis auf, der durch eine einen Kondensator 122 und einen V/iderstand 124 enthaltende Schaltung gebildet wirdο Die Eall-Platte 24 ist in einer Rückkoppelungsleitung für den Verstärker 120, wie gezeigt, angeordnet, wobei'die Auslegung derart ist, daß der Verstärker einen Ausgang mit einer Frequenz erzeugt, die nur durch den abgestimmten Kreis bestimmt wird, wenn die Hall-Platte eine positive Ausgangsspannung erzeugt.

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Der an der leitung 126 erzeugte Ausgang besteht daher aus einer Keine von Entladungen der abgestimmten Kreisfrequenz, wobei jede Entladung bei Verwendung der in den Fig. 1, 2 oder 5 gezeigten Vorrichtung eine vollständige Umdrehung der Magnetscheibe oder bei Verwendung der in den Fig. 3_f 4 oder ο gezeigten Vorrichtung den Durchgang eines Magneten darstellte

Die in den Fig. 12 und 13 gezeigten Stromkreise sind mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie beispielsweise in drn Fig. 1-6 gezeigt sind, verwendbar, bei denen der Detektor aus einem magnetisch abhängigen i/iderstand, beispielsweise einem Widerstand aus einem Indium-Antimonid-Halbleiter besteht, dessen Widerstand sich ändert, wenn ein Magnetfeld über denselben erzeugt wird und zwar unabhängig von der Feldrichtung.

Der einfache, in Fig. 12 dargestellte Stromkreis wird durch Gleichstrom erregt, tfenn dieser Stromkreis beispielsweise mit der Vorrichtung nach Fig. '6 verwendet wird, werden die Änderungen des Stromflusses durch einen ifiderstand 130 mit festem »Vert, der in iieihe mit dem magnetisch abhängigen Widerstand 25 und der Gleichstromeinspeisung liegt, nutzbar gemacht, die auf das sich ändernde Magnetfeld durch den Vorbeilauf der Magneten 68 zurückzuführen sind, benutzt, um einen Kippkreis 130 zu betätigen und einen Impuls bei jeder derartigen Änderung zu erzeugen.

Bei Verwendung mit der Vorrichtung nach Fig. 5 wird der Widerstand 2i> bei jeder Umdrehung der Magnetscheibe 62 infolge der

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Annäherung und der Entfernung eines jeden der Pole zweimal geändert . Der Ausgang des Kippkreises besteht dann aus- Impulsen mit der zweifachen Frequenz, mit der die Magnetscheibe und das sie treibende Turbinenlaufrad gedreht werden.

Figo 13 zeigt einen durch Wechselstrom erregten Stromkreis, der dem magnetisch ansprechenden Widerstand 25 und einem Widerstand 143 über die Anschlüsse 140 und 141 zugeführt wird. Die Wirkung der Widerstandsänderungen im i/iderstand 25, beispielsweise infolge der durch die Drehung der Scheibe 62 in der Vorrichtung der Fig. 5 bewirkten Magnetfeldänderungen, dient zur Amplitudenmodulation der Erregerfrequeüü mit einer Frequenz, die dem zweifachen derjenigen entspricht, mit der die Scheibe sich dreht. Das am Widerstand erzeugte veränderliche Signal wird einem Verstärker 144 zugeführt, dessen Ausgang einem Demodulator- und Impulsformkreis 146 zugeführt wird, um beispielsweise einen itechteckwellenimpuls zum Zählen zu büuen.

Die Stromkreisanordnung nach Fig. 14 ist zur Verwendung mit zwei diametral gegenüberliegend angeordneten, magnetisch abhängigen Widerständen, beispielsweise bei einer Vorrichtung nach Fig. 1 und 2, geeignet, die durch Verwendung einee magnetisch abhängigen Widerstandes 25 anstelle der Hall-Platte 24 und die zusätzliche Anordnung eines zweiten magnetisch abhängigen Widerstandes 150 abgeändert ist, wobei die Widerstände ±r\ einem Detektorgehäuse um 180° versetzt, wie gezeigt, angeordnet

sind. Der Stromkreis wird mit Gleichstrom erregt, wobei die ;

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beiden widerstände 24 und 150 in einer Brückenschaltung mit zwei Widerständen IbI und 152 angeordnet sind. Der Brückenausgang wird einem Kippkreis 154 zugeführt, dessen Ausgangsimpuise, die beispielsweise ±techteckform aufweisen, eine Frequenz haben, die gleich der zweifachen Frequenz der sich drehenden Scheibe la ist. is ist ersichtlich, daß durch die Anordnung der Fig* 14 eine größere üiripfindlichkeit als bei derjenigen der Ui₆. 12 und 13, jedoch mit der gleichen Anzahl von Impulsen je Umdrehung erreicht wird.

In Fig. 15 ist eine Stromicreisanordnung zur Verwendung mit zwei magnetisch abhängigen Widerständen, beispielsweise für eine Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 gezeigt, die jedoch durch Verwendung eines magnetisch abhängigen Widerstandes 25 anstelle der Hall-Platte 24 und die zusätzliche Anordnung eines zweiten magnetisch abhängigen ,Viderstandes 160 abgeändert ist, wobei die Widerstände in einem Detektc_t ehäuse um 90° versetzt gegenüber der Darstellung angeordnet sind. Die Widerstände 24 und 160 sind wiederum mit Widerständen 161 und 162 mit festen V/erten in einem Sleichstrombrückenkreis verbunden, dessen Ausgang einem iCippkreis 164 zugeführt wird. Jeder der Widerstände 24 'und 160 beeinflußt mit seiner eigenen »Virkung den Ausgang anabhängig vom anderen, wobei vier Impulse je Umdrehung der öcheioe 18 am Kippkreisausgang erzeugt werden.

Die Stromkreisanordnung der Fig. 16 wird wiederum durch Gleichstrom erregt, nur ein einziger, magnetisch abhängiger .Vider-

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stand 25 ist in einem veränderlichen Magnetfeld, beispielsweise bei der Vorrichtung nach Fig. 6 angeordnet. Ein gleicher magnetisch abhängiger Widerstand 170 ist in iieihe mit dem widerstand 25 an die Gleichstromquelle angeschlossen, wobei der Widerstand 160 so angeordnet ist, daß er den gleichen Temperaturbedingungen wie der Widerstand 25 ausgesetzt ist- Das Spannungspotential zwischen den Widerständen wird einem Kippkreis 172 zugeführt, der einen Ausgang in Form von Impulsen mit einer Frequenz erzeugt, die der Umdrehungsfrequenz des Turbinenlaufrades multipliziert mit der Anzahl der Magneten 68 entspricht. Der zweite, magnetisch abhängige »Widerstand 170 wirkt als ein Temperaturausgleicher, so daß die Vorrichtung über einen wesentlichen Temperaturbereich arbeiten kann·

Die Stromkreisanordnung nach Fig» 17 weist drei magnetisch abhängige Widerstände 98 der Vorrichtung nach den Fig. 7 und auf, oder sie kann in Verbindung mit einer Vorrichtung nach den Figo 1-6 verwendet werden, wenn diese durch die Verwendung eines magnetisch abhängigen Widerstandes anstelle der Hall-Platte und die zusätzliche Anordnung von zwei weiteren, magnetisch abhängigen Widerständen, die in Detektorgehäusen in gleichen Winkelabständen vom dargestellten Gehäuse angeordnet sind, abgeändert wird» «Vie gezeigt, sind die Widerstände 98 parallel in einer Schaltung verbunden, die in Heihe mit einem Widerstand 183 mit festem Wert und einer Gleichstromquelle liegen. Die Spannung zwischen der Schaltung und dem Widerstand 183 wird einem Verstärker und einem Kippkreis 185 zugeführt, der eine Reihe von geeignet geformten Impulsen, beispielsweise

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eckwellen, erzeugt. v»enn die Drehfrequenz der Magnetscheibe 95 (f) Umdrehungen je Sekunde beträgt, beträgt die Impulswiederholungsgeschwindigkeit 6 je Sekunde» Wenn die Turbinenlaufradschaufeln (n) Magnete 38 oder 68 tragen, die die Scheibe 95 ersetzen, wird die Impulswiederholungsgeschwindigkeit gleich 3 nf betragene denn eine noch größere Impulszahl je Umdrehung des Turbinenlaufrades erforderlich ist, kann eine größere Anzahl von magnetisch abhängigen Widerständen in geeigneten Stellungen um die Drehachse der Scheibe herum angeordnet und parallel zu den Widerständen 98 geschaltet werden.

Es dürfte verständlich sein, daß die Erfindung weder auf eine besondere Anzahl oder Anordnung der Magneten zur Bewirkung der Magnetfeldänderung noch auf Detektoren, die auf die Änderungen ansprechen, beschränkt ist. Mit der Erfindung ist eine geeignete und wirksame Feststellung oder Messung der Strömung eines strömenden Mediums geschaffen. -Die Erfindung ist nicht auf die vorstehende Beschreibung beschränkt, sondern wird von den nachfolgenden Ansprüchen bestimmt.

ORIGINAL If-ISPECTED

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Claims

2 HAMBURG 1

■KIM BTHOHHAUBB S* KUV a* 67 *»

Biscot Road works,
LUTON, Bedfordshire"
England

Anwaltsakte: 3220

Patentansprüche

1.) Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Signale in Abhängigkeit von der Strömung eines strömenden Mediums, da- , durch gekennzeichnet, daß eine auf die Strömung eines strömenden Mediums ansprechende Vorrichtung (12,18»39,30»5^>2>52,68, 84,93) vorgesehen ist, die Änderungen in einem magnetischen Feld hervorruft, in dem ein Detektor (12,25,98) angeordnet ist, der ohne oder im wesentlichen ohne magnetische Reaktion zwischen dem magnetischen feld und dem Detektor das elektrische Signal infolge von Änderungen des magnetischen Feldes erzeugt.

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß die auf die Strömung des strömenden Mediums ansprechende Vorrichtung (12,18,39,38,52,62,52,68,84,95) magaetiiCö· Kittel (18,38,62,68,95) aufweist, die sich in Ansprache ai»f die Strömung des strömenden Mediums derart bewegen, daß sie keine be- _: vorzugte Richtung haben.

3.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

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KONTINI DKISDN(R SANK, KONTO-N*. ·β·9 · »ΟΙΤΙΟΗΚΙ NAMIUl« MB. »··? ··

ORfGINAL INSRECT^b

•lie <.u:J die ϋΐχ'οκιι^ΐ;* äec strebenden ...ediums ansprechende Vori'icntuiife-(i2_fia,5i;i33_fi>2,u2_f^2,bti_f64,93) bewegliche magnetische I\.'.ittol (18,53,62,68,93) aufweist, und daß das magnetische j'eld der hiH^netisel-en littal frei oder im wesentlichen in jeder btellung der xagiietiochen mittel frei von magnetisch durchlässigem j-.;;iteri-il ist»

4.) Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, da3 die iuagnetisciieii iviittel einen oder mehrere Permanentmagnete (lö,5ä,o2,OS,9p) aufweisen.

ii.)* Vorrich-tun^r nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Strömung des strömenden Mediums ansprechende Vorrichtung (12) eine Axialturbine ist, die koaxial in einem rohrförmigen jL*urciner^ehäuse (10) angeordnet ist, durch das das strömende «.eäium strömt.

6.) Vorrichtung nach Anspruch ij, dadurch gekennzeichnet, daß der -iin- unä Auslas für das ströcende iuedium in das i'urbinengehäuse (J0 axial fluchtend zueinander angeordnet sind.

7.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Strömung des strömenden Lediums ansprechende Vorrichtung (?2,ό2,52,68,84·,95) eine in einem Turbinengehäuse (56,80) angeordnete Tangential turbine (52,84) auf v/ei st, die sich um eine rechtwinklig zur Strömungsrichtung liegende Achse dreht.

8.) Vorrichtung nach einem der Ansprache 5-7, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß die auf die Strömung des strömenden Mediums ansprechende Vorrichtung (12,18,52,68,52,62,84,95) eine mit der Turbine (18,52,84) verbundene Scheibe (18,62,95) zur Drehung mit derselben aufweist, und daß die Scheibe in Richtung quer zur Drehachse magnetisiert ist.

9.) Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (95) entfernt von der Turbine (84) in einer Verlängerung (92) des Turbinengehäuses (80) angeordnet ist, und daß der Detektor (98) an der Außenseite der Verlängerung angeordnet ist,

₁₀ χ Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5-7» dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Strömung des strömenden Mediums ansprechende Vorrichtung (39,38,52,68) einen Magnet (38,68) aufweist, der an jeder oder wenigstens einer Hehrzahl der Schaufeln (39»52) der Turbine rechtwinklig zur Drehachse angeordnet ist.

11.) Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 10, daduroh gekennzeichnet, daß der Detektor (24) innerhalb eines rohrförmigen Gehäuses (22,40,64,7o) angeordnet ist, das im magnetischen Feld liegt und sich durch eine öffnung in der Wandung des Turbinengehäuses (10,56,80) erstreckt.

12.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11. daduroh gekennzeichnet, daß der Detektor eine Hall-Platte (24) aufweist,

13.) Vorrichtung nach Anspruoh 12, daduroh gekennzeichnet,

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daß die Hall-Platte (24) über Leitungen (26,28) von einer Gleichstromquelle erregt wird, und daß der Ausgang der Hall-Platte durch einen Differentialverstärker (100) verstärkt und einem.Impulsformkreis (104) zugeführt wird, um den Verstärkerausgang zu formen»

14.) Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vollweggleichrichter (102) zwischen den Verstärker (lOO) und den Impulsformkreis (104) geschaltet ist.

15β) Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hall-Platte (24) über Leitungen (26,28) von einer Wechselstromquelle erregt wird, und daß der Ausgang der Hall-Platte von einem Verstärker (110) einem Demodulator und Impulsformer (112) zugeführt wird, um aus dem amplitudenmodulierten Verstärk er aus gang Impulse zu erzeugen«

16.) Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hall-Platte (24) in eine Rückkopplung eines Verstärkers (120) geschaltet ist, die nur Schwingungen einer vorbestimmten Frequenz erzeugt, wenn die Hall-Platte (24) einen Ausgang abgibt.

.17.) Vorrichtung nach einem der Ansprüohe 1-11, daduroh gekennzeichnet, daß der Detektor einen magnetisch abhängigen Widerstand (25) aufweist.

18.) Vorrichtung naoh Anspruoh 17, daduroh gekennzeichnet, dad der Wideretand (25) in Keine mit einer Gleichstromquelle

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und einem zweiten ,/iderstand (98,15u,160) geschaltet ist, und • daß der zweite widerstand (98,150,160) in einem Kippkreis (154,164,185) liegt, der bei jeder Änderung des Widerstandes des magnetisch abhängigen Widerstandes (25) einen Impuls erzeugt»

19ο) Vorrichtung nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (25) in Reihe mit einer ',Vechselstromquelle (140,141) und einem zweiten Widerstand (143) geschaltet ist, und daß der zweite Widerstand (143) mit einem Verstärker (144) verbunden ist, dessen Ausgang einem Demodulator- und Impulsformkreis (146) zugeführt wird»

20«) Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, daduroh gekennzeichnet, daß der zweite Widerstand ein magnetisch abhängiger Widerstand (98) ist, der außerhalb des sich ändernden Magnetfeldes angeordnet ist, derart, daß er dieselbe Temperatur wie der erste magnetisch abhängige Widerstand (25) aufweist·

21,) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18-20, daduroh gekennzeichnet, daß in dem sich ändernden Magnetfeld ein oder mehrere zusätzliche magnetisch abhängige Widerstände (98) ange ordnet sind, die fortlaufend Änderungen des Feldes wahrnahmen·

22«) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurcty ge- ί kennzeichnet, daß der Detektor zwei magnetisch abhängig· Widerstände (25,170) aufweist, die so angeordnet sind, daß si· fortlaufend Änderungen des magnetischen Feldes wahrnehmen und dl« in den gegenüberliegenden Verbindungen eines Brückenkreiiies liegen, dessen Auegang mit einem Kippkreis (172) verbunden ist·

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23») Verfahren zur Erzeugung eines elektrischen Signals in Abhängigkeit der Strömung, eines strömenden Mediums, dadurch gekennzeichnet, dalo durch die Strömung des strömenden Mediums Änderungen in einem magnetischen PeIa hervorgerufen werden, die von einem im magnetischen Feld angeordneten Detektor in Ansprache auf die Änderungen des magnetischen Feldes ohne oder im wesentlichen ohne magnetisch mit dem magnetischen Feld zu reagieren, in elektrische Signale umgewandelt werden_e

24.) Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß M die Änderungen des magnetischen Feldes durch Drehung eines magnetisierten Teiles bewirkt werden.

25.) Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungen des magnetischen Feldes durch Drehung einer Mehrzahl von Magneten bewirkt werden.

26o) Verfahren nach einem der Ansprüche 23-25, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor eine Hall-Platte aufweist„

27.) Verfahren nach einem der Ansprüche 23-25, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor einen oder mehrere magnetisch abhängige Y/iderstände aufweist.

28.) Verfahren nach einem der Ansprüche 23-27, daduroh gekennzeichnet, daß das elektrische Signal behandelt wird, um einen oder mehrere Impulse bei jeder Änderung des Magnetfeldes zu erzeugen.

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