DE2621278A1

DE2621278A1 - Vorrichtung zur ableitung von durchflussmengen-pulsierungen

Info

Publication number: DE2621278A1
Application number: DE19762621278
Authority: DE
Inventors: Wilfried Baatz
Original assignee: Floscan Instrument Co Inc
Current assignee: Floscan Instrument Co Inc
Priority date: 1975-05-14
Filing date: 1976-05-13
Publication date: 1976-11-25
Also published as: US4011757A; DE2621278C2

Description

Vorrichtung zur Ableitung von Durchflußmengen-Pulsierungen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ableitung von
Durchflußmengen-Pulsierungen für einen Durchflußmengen-Wandler, welcher die Durchflußmenge bzw. Strömungsgeschwindigkeit einer Leitung mißt, wobei der Wandler einen Fluidausgang aufweist und ein Signal liefert, welches die Durchflußmenge bzw. Strömungsgeschwindigkeit anzeigt und wobei die Durchflußmengen-Pulsierungen in der Leitung in der Umgebung des Wandlers auftreten .

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf volumetrische -Strömungsmessungen und insbesondere auf die Messung einer volumetrischen Strömung mit einem Wandler, der in eine Fluidleitung

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eingesetzt ist, wobei der Wandler einen sich drehenden Rotor enthält, von dem ein Signal abgegeben wird, das der Durchflußmenge (Strömungsgeschwindigkeit) durch den Wandler proportional ist. Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Ableitung von Strömungsmengen-Pulsierungen in entgegengesetzte Richtung an dem Wandler vorbei und zur Erzeugung von bezüglich der Zeit gebildeten Durchschnittswerten bei plötzlichen Erhöhungen und Verringerungen der Durchflußmenge durch den Wandler, um die anhaftenden Ansprechbeschränkungen dieser besonderen Wandlerart zu beseitigen.

Ein wachsendes Interesse an der langfristigen Verfügbarkeit sowie die Kraftstoffkosten für Fahrzeuge haben den Bedarf an billigen Wandlern für die Kraftstoff-Durchflußmenge erhöht, der Eingangssignale für Instrumente liefert, welche die Meilenzahl je Gallon und den gesamten Kraftstoffverbrauch anzeigen. Ein Durchflußmengen-Wandler, der einen niedrigen Druckabfall hat, einen großen, linearen Ansprechbereich für die Durchflußmenge, ein digitales Ausgangssignal erzeugt und leicht in vorhandene Kraftstoff-Speisesysteme bzw. -ströme eingebaut werden kann, wird für ein derartiges Anwendungsgebiet gefordert. Wandler für die Fluid-Durchflußmenge in Form von Turbinen erfüllen insbesondere diese Erfordernisse. Ein derartiger Turbinen-Durchflußmengen-Wandler ist in der US-PS 3 867 840 beschrieben, worauf Bezug genommen wird. Ein derartiger Wandler weist einen Rotor auf, der sich mit einer Winkelgeschwindigkeit dreht, die dem stabilen Zustand der Fluid-Durchflußmenge durch den Wandler proportional ist. Ein optischer oder anderer elektronischer Sensor wird verwendet, um die Drehgeschwindigkeit des Rotors zu messen und ein elektrisches Ausgangssignal zu liefern, das der Dreh- oder Winkelgeschwindigkeit des Rotors proportional ist.

Derartige Wandler sind fähig, sehr exakte Ausgangssignale über vergleichsweise große Bereiche der Durchflußmenge bzw. Strömungsgeschwindigkeit zu liefern, wenn er einer Strömung mit stabilem

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Zustand und allmählichen Änderungen der Durchflußmenge ausgesetzt ist. Kraftstoff-Speisesysteme für Fahrzeuge unterliegen jedoch plötzlichen Änderungen der Durchflußmenge und arbeiten darüber hinaus niemals unter stabilen Zuständen. Die Pulsierungen der Durchflußmenge bzw. Strömungsgeschwindigkeit in dem Kraftstoff-Speisesystem sind ein der Strömung anhaftendes Merkmal, die von einer Membranpumpe hervorgerufen wird, welche normalerweise benützt wird, um Kraftstoff von einem Kraftstofftank zu dem Vergaser des Motors zu pumpen. Die typische Membranpumpe erzeugt Durchflußmengen-Pulsierungen in der Kraftstoffleitung zwischen der Kraftstoffpumpe und dem Vergaser, die in einer entgegengesetzten Strömung des Fluids bzw. der Flüssigkeit in der Leitung bei Zuständen niedriger Durchschnittsströmung resultiert. Plötzliche Änderungen der Durchflußmenge treten auch unter Strömungsbedingungen auf, die in Kraftstoff-Speisesystemen für Kraftfahrzeuge auftreten. Wenn beispielsweise Kraftstoff-Dampfblasen in der Kraftstoff-Speiseleitung in die Schwimmerkammer eines Vergasers abziehen, tritt eine plötzliche Zunahme der Durchflußmenge in der Speiseleitung auf, der eine plötzliche Abnahme der Durchflußmenge folgt, wenn die Dampf-Blase vollständig in die Schwimmerkammer abgezogen ist. Wenn darüber hinaus die Schwimmerkammer und das durch den Schwimmer gesteuerte Einlaßventil bei einem typischen Vergaser bewegt werden, tendiert der Kraftstoff in der Schwimmerkammer dazu, zu schwingen bzw. schwappen, wodurch das durch den Schwimmer gesteuerte Einlaßventil veranlaßt wird, sich schnell zu öffnen und zu schließen und somit wiederum plötzliche Änderungen der Durchflußmenge in der Kraftstoff-Leitung hervorgerufen werden.

Umkehrungen der Durchflußmenge bzw. Strömungsgeschwindigkeit und plötzliche Erhöhungen und Abnahmen der Durchflußmenge, die auf Grund des Schwappens des Kraftstoffes in der Schwimmerkammer des Vergasers und durch Dampf-Blasen in der Kraftstoff-Speiseleitung hervorgerufen werden, beeinträchtigen in schwerwiegender Weise die Ansprechempfindlichkeit des Turbinen-Durch-

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flußmengen-Wandlers, der in der Kraftstoff-Speiseleitung angeordnet ist. Wenn der Wandler einer kontinuierlichen Serie von Strömungsumkehrungen ausgesetzt ist, wird der durch den Wandler zurückfließende Kraftstoff zweimal in der Durchlaßrichtung gemessen, wodurch der Wandler ein Signal für die Durchflußmenge abgibt, das kontinuierlich und wesentlich grosser als die tatsächliche, durchschnittliche Durchflußmenge ist. Demzufolge gibt der Wandler kein exaktes Signal zur Anzeige der tatsächlichen Durchflußmenge oder zur Berechnung der Gesamtströmung durch den Wandler ab. Wenn der Rotor des Wandlers einer plötzlichen Zunahme der Durchflußmenge ausgesetzt ist, der eine plötzliche Abnahme der Durchflußmenge folgt, tendiert der Rotor dazu, seine Geschwindigkeit schneller auf Grund der Erhöhung der Durchflußmenge zu erhöhen als er seine Geschwindigkeit wieder reduziert, nachdem eine entsprechende Abnahme der Durchflußmenge auftritt. Demzufolge liefert die Integration des Durchflußmengen-Signals über der Zeit eine Anzeige der Gesamtströmung, die größer als die tatsächliche Strömung durch den Wandler ist.

Obgleich ein Elektronikfachmann eine Elektronikschaltung entwickeln kann, welche Signalfehler, die von einem solchen Turbinen-Wandler unter diesen Strömungsbedingungen abgegeben werden, kompensiert, wird eine solche Elektronikschaltung vergleichsweise aufwendig und teuer herzustellen sein. Bei manchen Anwendungsmöglichkeiten kann ein solcher elektronischer Versuch zur Lösung der Probleme möglich sein. Jedoch zur Verwendung in Verbindung mit Kraftfahrzeug-Kraftstoff-Speisesystemen würde eine elektronische Signal-Konditionierschaltung zur Beseitigung des Fehlers aus dem angezeigten Signal vergleichsweise teuer sein und ihre Verwendung verhindern, auch wenn eine Massenproduktion erfolgen würde.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit einem Durchfluß mengen-Wandler zu schaffen, welche eine exakte Anzeige der

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Durchflußmenge und der Gesamt-Fluidströmung liefert, ohne' daß die Notwendigkeit für eine elektronische Einstellung des Signals zur Fehlerbeseitigung besteht.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Hauptanspruches gelöst.

Die Erfindung schafft vorteilhafterweise eine vergleichsweise billige, mechanische Vorrichtung, die bei Systemen zur Strömungsmessung bei Fluids verwendet werden kann, um die Strömung durch einen turbinenartigen Wandler so einzustellen, daß das Signal des Wandlers die tatsächliche Durchschnitts-Durchflußmenge durch das Fluid-System anzeigt. Die Vorrichtung leitet vorteilhafterweise Durchflußmengen-Pulsierungen oder Strömungsgeschwindigkeits-Pulsierungen des Fluids, die in einer Strömungsumkehr resultieren, an dem Strömungs-Wandler vorbei, während jede Fluid-Strömung durch den Wandler auf einen Durchschnittswert gebracht wird. Vorteilhafterweise wird der Strömungs-Wandler gegenüber plötzlichen Zunahmen oder Abnahmen der Durchflußmenge gesperrt. Ferner wird die Strömung durch den Wandler über eine Zeitperiode gemittelt, so daß Pulsierungen der Durchflußmenge durch den Wandler beseitigt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist vorteilhafterweise einfachen Aufbau auf, läßt sich wirtschaftlich herstellen, einfach in bereits vorhandene Kraftstoff-Strömungssysteme einbauen und läßt sich einfach und billig warten. Ferner wird zur Beseitigung von Strömungs-Diskontinuierlichkeiten durch den Wandler beigetragen, die durch Dampf-Blasen hervorgerufen werden, welche ihrerseits in einer Flüssigkeit vorliegen, wenn diese durch den Wandler hindurchgeht. Ferner enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung Einrichtungen zur Kühlung des Kraftstoffes, der durch den Wandler hindurchgeht, um das Volumen der Dampf-Erzeugung in der Kraftstoffleitung zu verringern.

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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ableitung von Pulsierungen der Durchflußmenge oder Strömungsgeschwindigkeit und zur Mittelwertbildung der Durchflußmenge kann an die Fluid-Strömungsleitung neben einem turbinenartigen Wandler angeschlossen werden, so daß die Pulsierungen am Wandler vorbeigeleitet werden und verhindert wird, daß der Wandler plötzlichen Änderungen der Durchflußmenge ausgesetzt ist. Die Erfindung weist eine Einrichtung zur Festlegung einer Fluidkammer mit einer Wand, einem ersten und einem zweiten Ende, einem in der Kammer beweglich angeordneten Element zur Ausführung einer Bewegung zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung auf, wobei die erste Stellung in Richtung auf das erste Ende der Kammer und die zweite Stellung in Richtung auf das zweite Ende der Kammer vorgesehen sind; ferner ist eine Einrichtung vorgesehen, um eine Dichtung zwischen dem beweglichen Element und der Wand der Kammer zu bilden, wodurch eine bewegliche Fluid-Barriere zwischen den ersten und zweiten Enden der Kammer hervorgerufen wird. In der Kammer ist eine Einrichtung angeordnet, um mit dem beweglichen Element zusammenzuwirken und um das bewegliche Element in Richtung auf die erste Stellung vorzuspannen. Das erste Ende der Kammer wird in Fluidverbindung mit dem Einlaß zum Wandler verbracht, während das zweite Ende der Kammer in Fluidverbindung mit dem Wandler-Auslaß verbracht wird. Das bewegliche Element und die Vorspannungseinrichtung sind derart aufgebaut, daß Änderungen der Durchflußmenge und die diese begleitenden Druckimpulse eine Kraft auf das bewegliche Element ausüben, wodurch das bewegliche Element in Richtung auf die Kammer gebogen wird, in welcher der niedrigere Druck vorliegt. Da ein Durchflußmengen-Impuls an der Einlaßseite des Wandlers auftritt, wird der Impuls durch die Kammer auf Grund der Bewegung des beweglichen Elements gegen die Vorspannungseinrichtung übertragen. Da sich die Strömung nach dem Impuls umkehrt, bewegt sich das bewegliche Element in Richtung auf das erste Ende der Kammer und verbringt Fluid vom ersten Ende der Kammer in das Fluidsystem stromauf der Kammer. Auf diese Weise wirkt die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem zu messenden Fluid durch den Wandler zusammen, damit Pulsie-

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rungen der Durchflußmenge durch den Wandler hinsichtlich der Zeit gemittelt werden, so daß der Wandler einer im wesentlichen konstanten Strömung ausgesetzt ist. Darüber hinaus isoliert die erfindungsgemäße Vorrichtung den Wandler gegenüber plötzlichen Erhöhungen und Abnahmen der Durchflußmenge, indem das Pluid-Volumen auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Wandlers durch die Bewegung des beweglichen Elementes vergrößert wird und das Volumen so lange aufrechterhalten wird, bis die begleitende Abnahme der Durchflußmenge auftritt, zu welchem Zeitpunkt eine Vorspannungseinrichtung das bewegliche Element in dessen erste Stellung zurückverbringt, so daß das Volumen im ersten Ende der Kammer verkleinert wird und gleichzeitig zusätzliches Fluid durch den Wandler hindurchbewegt wird, so daß der Wandler eine allmähliche Verringerung der Durchflußmenge erfaßt.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zur Erläuterung weiterer Merkmale anhand von Zeichnungen beschrieben i Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die mit einem Wandler vom Turbinen-Typ verbunden ist, welcher sich in einer Fluid-Leitung befindet, durch welche die zu messende Durchflußmenge hindurchfließt, sowie ein Blockschaltbild der zugeordneten Elektronik,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Durchflußmenge gegenüber der Zeit zur Darstellung der Durchflußmengen-Pulsierungen, die eine Strömungsumkehr in einem. Fluid-System beispielsweise solcher Art hervorrufen, welches eine Membran-Flüssigkeitspumpe zur Speisung von Kraftstoff zu einem Vergaser enthält,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Durchflußmenge gegenüber der Zeit zur Darstellung einer größeren durchschnittlichen Durchflußmenge gegenüber der. Darstellung. nach Fig. 2,6 0 9 8 U 8 / 0 2 9 7 ~

Fig. 4 eine graphische Darstellung der tatsächlichen Durchflußmenge durch einen Wandler, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung benützt wird, unter der Annahme, daß die Strömung in der Fluidleitung ähnlich der graphischen Darstellung gemäß Fig. 2 und 3 ist,

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Durchflußmenge gegenüber der Zeit, wobei eine Stufenfunktion der Durchflußmenge in der Fluid-Leitung dargestellt ist und eine plötzliche Erhöhung der Durchflußmenge charakterisiert, auf welche eine stabile Strömung folgt, die ihrerseits wiederum von einer plötzlichen Abnahme der Durchflußmenge gefolgt wird,

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Durchflußmenge gegenüber der Zeit, wobei die Durchflußmenge eines Turbinen-Wandlers veranschaulicht ist, wenn dieser direkt einer tatsächlichen Durchflußmenge entsprechend Fig. 5 ausgesetzt ist,

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Durchflußmenge eines Fluids gegenüber der Zeit, wobei das Fluid durch einen Wandler vom Turbinen-Typ strömt, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet ist und wenn eine tatsächliche Durchflußmenge entsprechend Fig. 5 vorliegt,

Fig. 8 eine isometrische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die an einen Wandler für die Durchflußmenge angeschlossen ist,

Fig. 9, 10 und 11 Auf- und Seitenansichten eines Durchflußmengen-Wandlers und der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig.12 eine Teil-Längsschnittansicht quer zur Strömungsrichtung durch die in Fig. 9 gezeigte Vorrichtung entlang der Linie 12-12, wobei die Membran in einer ersten Stellung

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veranschaulicht ist, bevor sie dem Impuls auf Grund, einer zunehmenden Durchflußmenge ausgesetzt ist.

Fig. 13 eine Teil-Längsschnittansicht ähnlich Fig. 12 zur Veranschaulichung der Membran in einer zweiten Stellung, nachdem sie einer plötzlichen Zunahme der Durchflußmenge ausgesetzt ist,

Fig. 14 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 14-14 in Fig. 13, und

Fig. 15 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie 15-15 in Fig. 12.

Erfindungsgemäß ist ein Durchflußmengen-Wandler, der in Fig. allgemein mit 10 bezeichnet ist, an eine Fluid-Leitung 12 angeschlossen, durch welche ein Fluid gepumpt wird. Ein tangentialer Einlaß 14 zum Wandler 10 ist über eine Eingangsleitung 16 an einen stromauf der Fluid-Leitung 12 liegenden Abschnitt angeschlossen. Das Fluid oder die Flüssigkeit, die durch die Leitung 12 hindurchgepumpt wird, tritt in die Eingangsleitung 16 ein und wird tangential durch den Einlaß 14 in die Strömungs- oder Durchlaufkammer 17 des Wandlers 10 eingeführt. Das Fluid versetzt einen Rotor 18 in Drehung, der in Lagern in der Kammer 17 gelagert ist, bewegt sich spiralförmig nach innen und nach oben und wird durch einen axialen Ausgang 20 im einen Ende des Wandlers 10 herausgeführt. Der Ausgang 20 steht über eine Ausgangsleitung 22 mit einem stromab liegenden Abschnitt der Leitung 12 in Verbindung. In bekannter Weise, wie es beispielsweise auch in der US-PS 3 867 840 beschrieben ist, ist dem Wandler 10 ein Detektor 24 zugeordnet, der die Winkelgeschwindigkeit oder Drehgeschwindigkeit des Rotors 18 erfaßt. Ein geeignetes photoempfindliches Element, beispielsweise eine Licht emittierende Diode und photoempfindliche Diode können verwendet werden. Da der Detektor 24 den

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Vorbeigang der Blätter des Rotors 18 erfaßt, wird ein intermittierendes Signal vom photoempfindlichen Element über eine elektrische Leitung 26 zu einer Iinpulsformschaltung 28 üblichen Aufbaus übertragen. Der Impuls wird dann über eine elektrische Leitung 50 zu einer Konditioniereinrichtung 32 für ein angemessenes Signal übertragen, welche über eine Leitung ~$k ein Ausgangssignal abgibt. Das Ausgangssignal zeigt die Durchflußmenge durch den Wandler 10 hindurch an, weil die Drehgeschwindigkeit oder Winkelgeschwindigkeit des Rotors 18 der Durchflußmenge durch den Wandler proportional ist, und zwar wenigstens wenn eine konstante Strömungsmenge oder eine allmählich sich erhöhende oder abnehmende Strömungsmenge im Wandler hervorgerufen wird.

Wenn das Fluid durch eine Membranpumpe durch die Hauptleitung hindurchgepumpt wird, treten Schwankungen oder Pulsierungen bezüglich der Strömungsmenge in der Leitung 12 auf. Diese Strömungsschwankungen sind als Sinuswelle in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Gemäß Fig. 2 steigt die Strömungsmenge am Null-Zeitpunkt stark an und fällt dann auf einen Durchschnittswert zurück. Anschließend fällt die Strömungsmenge auf einen unter dem Durchschnittswert liegenden Wert ab; bei niedrigen Strömungsmengen ändert die Kurve ihre Richtung, wie dies durch einen Teil der Sinuskurve in der graphischen Darstellung nach Fig. 2 unterhalb der Abszisse verdeutlicht ist. Danach wird die Strömungsumkehr beendet und die Strömung wird wieder positiv und nähert sich dem Mittelwert der Srr"mungsmenge. Diese Darstellung der Schwankungen der Strömungsmenge entspricht PuI-sierungen, die bei einer Membran-Kraftstoffpumpe auftreten, welche an einen Vergaser bei einem Kraftstoff-Speisesystem für Fahrzeugmotoren angeschlossen ist, wenn diesesSpeisesystem mit vergleichsweise niedrigen Durchflußmengen arbeitet. Über eine Zeitperiode hinweg pumpen die Durchflußmengen-Schwankungen Fluid durch eine Leitung mit einer durchschnittlichen oder mittleren Durchflußmenge, die durch eine gestrichelte Linie veranschaulicht ist.

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Typische Wandler für die Durchflußmenge in Turbinen - ein derartiger Wandler ist in Fig. 1 schematisch dargestellt und vorstehend erläutert - können nicht exakt und schnell auf Schwankungen der Durchflußmenge ansprechen, die eine Strömungsumkehr hervorrufen, weil das Massenmoment des Rotors 13 den Rotor dazu veranlassen wird, seine Drehrichtung beizubehalten, auch wenn die augenblickliche Strömung in entgegengesetzter Richtung vorliegt. Unter dieser Bedingung liefert der Wandler weiterhin ein Ausgangssignal, welches eine Vorwärtsströmung durch das System anzeigt, wodurch eine kumulative Anzeige geliefert wird, die größer als die tatsächliche Strömung durch das System ist. Selbst wenn der Rotor seine Drehrichtung auf Grund der Gegenströmung umkehren könnte, würde das digitale Ausgangssignal des Wandlers weiterhin eine Anzeige für eine Strömung in Durchlaßrichtung liefern.

Wenn jedoch die mittlere Durchflußmenge zunimmt, so daß keine Strömung in entgegengesetzter Richtung auftritt, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist, vermag der Wandler-Rotor in adäquater Weise darauf anzusprechen, um eine Anzeige für die mittlere Strömung in Durchlaßrichtung durch das System zu liefern.

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung 40 zur Umleitung von Schwankungen oder Pulsierungen in eine zum Wandler parallele Fluidverbindung eingesetzt, welche Schwankungen der Durchflußmenge daran hindert, durch den Wandler hindurchzugelangen, da die Pulsierungen von der stromauf liegenden Seite zur stromab liegenden Seite des Wandlers umgeleitet und überführt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung glättet die Strömung-durch den Wandler oder bringt die Strömung auf einen Mittelwert, so daß der Wandler nur einer mittleren Strömung durch die Leitung 12 hindurch ausgesetzt ist. Die Vorrichtung 40 weist ein Gehäuse 42 auf, dessen Inneres eine Kammer 44 festlegt. Das Gehäuse 42 ist derart aufgebaut, daß eine Membran oder eine flexible, fluidundurchlässige Membran 46 über die Kammer in Abdichtung gegenüber den Wänden der Kammer 44 eingesetzt wer-

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den kann, um die Kammer 44 in einen oberen oder stromauf liegenden Raum 44a und einen unteren oder stromab liegenden Raum 44b zu teilen, die durch die bewegliche, fluiddichte Barriere getrennt sind. Die flexible Membran 46 befindet sich derart in der Kammer 44, daß sie zwischen wenigstens einer ersten Position in dem oberen Raum 44a, die gestrichelt eingezeichnet ist, und einer zweiten Position im unteren Raum 44b gebogen werden kann. Eine Vorspannungseinrichtung, beispielsweise eine Feder 48 befindet sich zwischen dem Mittelabschnitt der Membran und der unteren Wand des Gehäuses 40. Die Feder 48 übt eine Vorspannung auf die Membran in Richtung deren erster Position aus, d.h. wenn keine Strömung durch die Leitung 12 vorliegt, verlagert die Feder die Membran normalerweise in den oberen Raum 44a der Kammer 44. Die Vorspannungseinrichtung ist in der Vorrichtung zur Umleitung von Pulsierungen angeordnet, um plötzliche Erhöhungen oder Abnahmen der Strömungsgeschwindigkeit in der beschriebenen Weise zu kompensieren; die Vorspannungseinrichtung ist jedoch kein notwendiges Bauteil und kann tatsächlich weggelassen werden, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung dazu verwendet wird, eine Strömungsumkehr in der Leitung zu kompensieren. Der obere Raum 44a der Kammer 44 steht über eine Leitung 50 mit der Haupt-Fluidleitung 12 an einer Stelle in der Leitung 12 in Fluidverbindung, die sich stromab des Einlasses zum Wandler 10 befindet. In ähnlicher Weise steht der untere Raum 44b über eine Leitung 52 mit der Leitung 12 an einer Stelle in Fluidverbindung, die sich stromab des Ausgangs 20 des Wandlers 10 befindet.

Beim Auftreten eines stark zunehmenden Durchflußmengen-Impulses in Durchlaßrichtung drückt eine erhöhte Druckdifferenz an der Membrankammer, die sich auf Grund der erhöhten Durchflußmenge ergibt, auf die Membran 46 und tendiert dazu, letztere gegen die Vorspannungskraft der Feder 48 aus ihrer ersten Stellung in dem oberen Raum 44a in ihre zweite Stellung im unterem Raum 44b zu biegen. Wenn sich die Membran in Richtung auf ihre zweite Stellung bewegt, ist das Volumen des oberen Rau-

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mes 44a vergrößert. Gleichzeitig ist das Volumen des unteren oder stromab liegenden Raumes 44b verkleinert, wodurch das in dem Raum 44b vorhandene Fluid in die Leitung 12 stromab der Stelle des Wandlers 10 hineinströmt. Auf diese Weise wird der zunehmende Durchflußmengen-Impuls durch die Membrankammer von der oberen Seite des Wandlers zur unteren Seite des Wandlers übertragen. Wenn die Durchflußmengen-Pulsierung abnimmt und sich die Fluidströmung umkehrt, wird die Membran durch die Flüssigkeit - und bei der bevorzugten Ausführungsform durch die Feder 48 - zurück in ihre erste Position in den oberen Raum 44a der Kammer unter Zwang zurückverlagert. Infolgedessen fließt das Fluid von der Hauptleitung 12 stromab von der Stelle bzw. Placierung des Wandlers in den unteren Raum 44b. Gleichzeitig wird Fluid von dem oberen Raum 44a in die Hauptleitung 12 stromab der Placierung des Wandlers abgegeben. Auf diese Weise gelangt der negative Abschnitt der Strömungsratenschwankung, d.h. der Abschnitt der Schwankung, die eine Strömung in entgegengesetzte Richtung ergibt, nur durch die Membrankammer und wird nicht vom Wandler aufgenommen. Da der Wandler gegenüber jeder Strömung in entgegengesetzte Richtung, die in dem System auftreten kann, abgesichert bzw. gesperrt ist, wird der Rotor nur auf eine Strömung in Durchlaßrichtung des Systems ansprechen, um eine exakte Anzeige der mittleren Durchflußmenge von der Pumpe zum Vergaser zu liefern.

Auf diese Weise glättet die erfindungsgemäße Vorrichtung 40 die Durchflußmenge durch den Wandler hindurch, so daß der Wandler im wesentlichen nur einer mittleren Durchflußmenge ausgesetzt ist, wobei die Strömung durch die Leitung 12 hindurchgeht. Wenn die Vorrichtung 40 parallel zum Wandler 10 mit diesem in Fluidverbindung steht und wenn die Durchflußmengen-Pulsierungen, wie sie beispielsweise graphisch in Fig. 2 gezeigt sind, in der Hauptleitung 12 auftreten, dann ist der Wandler 10 einer Durchflußmenge ausgesetzt, die der in Fig. 4 gezeigten graphischen Darstellung ähnlich ist. Somit glättet die Vorrichtung 40 positive und negative Durchflußmengen-Pulsierungen und bringt

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die Strömung durch die Eingangsleitung 16, den Wandler 10 und die Ausgangsleitung 22 dazu, von der stromauf gelegenen Seite der einen Mittel- oder Durchschnittswert hervorrufenden Vorrichtung 40 in Richtung auf die stromabwärts liegende Seite dieser Vorrichtung 40 konstant zu bleiben und in einer Richtung gerichtet zu sein.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird ein anderes Anwendungsgebiet der Erfindung erläutert, wonach die Durchflußmenge in der Leitung 12 plötzlichen Sprüngen bzw. Erhöhungen ausgesetzt ist, die für eine relativ kurze Zeit andauern, bevor eine Rückkehr zum ursprünglichen stabilen Zustand der Durchflußmenge erfolgt. Eine graphische Darstellung einer solchen Erhöhung bzw. Stoßwelle ist in Fig. 5 als eine stufenförmige Erhöhung gegenüber der Geschwindigkeit im stabilen Zustand veranschaulicht, der eine stufenweise Abnahme zurück zum ursprünglichen, stabilen Zustand der Geschwindigkeit folgt. Wenn die Durchflußmenge in der Leitung 12 einer derartigen Änderung unterliegt, würde ein typischer turbinenartiger Wandler ohne die erfindungsgemäße Vorrichtung 40 eine solche Durchflußmenge anzeigen, wie sie in Fig. 6 graphisch dargestellt ist. Wenn der Wandler einem sehr steilen Anstieg der Durchflußmenge ausgesetzt ist, tendiert der Rotor des Wandlers dazu, seine Geschwindigkeit sehr schnell zu erhöhen und dann exponentiell eine Geschwindigkeit zu erreichen, die proportional der erhöhten Durchflußmenge ist. Danach wird der Rotor eine Geschwindigkeit beibehalten, die der tatsächlichen .Durchflußmenge durch den Wandler hindurch proportional ist, während die Durchflußmenge durch den Wandler sich auf einem augenblicklich erhöhten Wert befindet. Wenn jedoch die Durchflußmenge augenblicklich wieder auf ihren ursprünglichen Wert zurückfällt, hindert das Winkeldrehmoment den Rotor daran, unverzüglich seine Geschwindigkeit auf einen Geschwindigkeitswert zu reduzieren, welcher der verringerten Durchflußmenge des stabilen Zustandes proportional ist. Stattdessen wird der Rotor auslaufen und seine Geschwindigkeit allmählich auf die erforder-

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liehe, proportionale Geschwindigkeit verringern. Während derjenigen Zeit, in welcher die tatsächliche Durchflußmenge auf ihren ursprünglichen, stabilen Wert sich reduziert hat und während welcher der Rotor ausläuft, liefert der Durchflußmengen-Wandler eine Strömungsgeschwindigkeitsanzeige, die höher als die tatsächliche, wirkliche Strömungsgeschwindigkeit ist. Wenn das angezeigte Signal der Durchflußmenge vom Wandler darüber hinaus als Eingangssignal verwendet wird, um eine gesamte volumetrische Strömungsanzeige zu liefern, so ist die angezeigte Gesamtströmung höher als das tatsächliche, kumulative Volumen, welches durch den Wandler strömt.

Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 40 entsprechend Fig. 1 kann die Strömung durch den Wandler derart abgeändert werden, daß augenblickliche Stoßwellen der Durchflußmenge beseitigt werden und dadurch dem Rotor eine angemessene Zeit zur Verfügung gestellt wird, allmählich seine Geschwindigkeit zu erhöhen und zu erniedrigen, so daß dessen Ausgangssignal der tatsächlichen Durchflußmenge durch den Wandler hindurch proportional ist. Fig. 7 ist eine graphische Darstellung der tatsächlichen Strömungsgeschwindigkeit durch den Wandler, wenn letzterer mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 40 gekoppelt ist und eine augenblickliche Zunahme der Durchflußmenge und Abnahme der Durchflußmenge solcherart auftritt, wie sie graphisch in Fig. 5 gezeigt ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 40 ändert die tatsächliche Durchflußmenge so, daß die Durchflußmenge durch den Wandler als Funktion der Zeit allmählich zunimmt und abnimmt. Wenn der Wandler allmählichen Zunahmen und Abnahmen der Durchflußmenge ausgesetzt ist, kann der Rotor des Wandlers schnell genug sowohl der Geschwindigkeitserhöhung als auch der Geschwindigkeitsreduzierung nachfolgen, um ein Signal abzugeben, welches während der Stoßwelle der tatsächlichen Durchflußmenge proportional ist. Da der Wandler ein exaktes Signal liefern kann, welches den allmählichen Änderungen der Strömung durch den Wandler hindurch proportional

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ist, kann bei einer Integration des Ausgangssignals des Wandlers eine exakte Anzeige der Gesamtströmung durch die Hauptleitung 12 hindurch während der momentanen Durchflußmengen- Stoßwelle erhalten werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 40 verändert die Durchflußmenge durch den Wandler, indem die Membran 46 in Richtung auf den unteren Raum 44b der Kammer 44 gebogen werden kann, wenn die Durchflußmenge augenblicklich zunimmt. Da sich die Membran biegt, vergrößert sich das Volumen der oberen Kammer und nimmt einen Teil der erhöhten Strömung auf, wodurch die Stoßwelle durch den Wandler reduziert wird. Wenn die Durchflußmenge abnimmt, erhöht sich der Druckabfall am Wandler und die Druckdifferenz an der Membrankammer erhöht sich ebenfalls. Wenn sich die Durchflußmenge auf einen höheren Wert stabilisiert, verhindert die Feder 48, daß die Membran weiter in Richtung auf den unteren Raum 44b gebogen wird. Der erhöhte Druckabfall wird die Membran an eine Zwischenposition zwischen ihrer extremen ersten und zweiten Stellung in der oberen und unteren Kammer 44a bzw. 44b gegen die Vorspannungskraft der Feder halten. Wenn die für einen Augenblick erhöhte Durchflußmenge auf einen niedrigeren, stabilen Zustandswert zurückkehrt, biegt die Vorspannungskraft der Feder die Membran in Richtung auf ihre erste Stellung in den oberen Raum 44a der Kammer 44. Da die tatsächliche Strömungsgeschwindigkeit in der Leitung 12 augenblicklich abfällt und sich die Membran in Richtung auf ihre erste Stellung biegt, wird zusätzliches Fluid dazu veranlaßt, aus dem oberen Raum 44a durch die Eingangsleitung 16 des Wandlers und durch den Wandler 10 herauszufließen. Auf diese Weise verursacht das zusätzliche Fluid, welches durch den Wandler 10 fließt, eine allmähliche Verringerung der Durchflußmenge und stellt dem Rotor 13 des Wandlers eine angemessene Zeit zur Verfugung, seine Winkelgeschwindigkeit mit einer Geschwindigkeit zu verringern, die der Abnahme der Fluid-Durchflußmenge durch den Wandler 10 proportional ist.

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Durch eine vergleichsweise einfache, mechanische Vorrichtung, die eine flexible Membran verwendet, welche zwischen wenigstens zwei Stellungen bewegbar ist und in eine dieser Stellungen durch Einrichtungen, beispielsweise eine Feder vorgespannt ist, können mehrere Probleme*bewältigt werden, in denen eine Strömungsumkehr und starke Änderungen der Durchflußmenge auftreten. Ersichtlicherweise kann jedes beliebige bewegliche Element, welches der Membran 46 und der Vorspannungseinrichtung entsprechend der Feder 48 entspricht, verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Kolben in einem Zylinder angeordnet und durch eine oder mehrere Federn in dem Zylinder zentriert sein. Die Enden des Zylinders sollten dann mit den stromauf und stromab liegenden Einlassen zum Wandler gekoppelt sein. Darüber hinaus kann anstelle der flexiblen Membran und der Feder der vorstehend beschriebenen Ausführungsform eine sich selbst zentrierende, federnde flexible Membran eingesetzt werden.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 15 wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Umleitung von Pulsierungen in Verbindung mit einem Durchflußmengen-Wandler erläutert. Gemäß den Fig. 8 bis 11 weist die dargestellte Einheit ein Gehäuse 60 für die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Um- bzw. Ableitung von Pulsierungen und ein Gehäuse 62 für den Durchflußmengen-Wandler selbst auf. Das Gehäuse 60 für die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält einen Einlaßabschnitt 64 und einen Ausgangsabschnitt 66, die entlang gegenseitig anliegenden Flächen aneinander befestigt sind, wobei der periphere Bereich einer Membran 68 zwischen diese Flächen eingesetzt ist. Die Eingangs- und Ausgangsabschnitte 64, 66 des Gehäuses sind durch geeignete Befestigungs- oder Verbindungseinrichtungen, beispielsweise Bolzen 70 aneinander befestigt, wobei die Bolzen 70 durch geeignet ausgefluchtete Bohrungen in den Einlaß- und Auslaßabschnitten 64 und 66 geschraubt sind. In ähnlicher Weise ist das Wandler-Gehäuse 62 entlang gegeneinander anliegender Flächen an die Eingangs- und Ausgangsabschnitte 64 und 66 des Gehäuses für die Vorrichtung

*bei volumetrischer Strömungsgeschwindigkeitsmessung in Fluidsystemen 609848/0297

zur Erzeugung einer mittleren Durchflußmenge befestigt. Eine geeignete Dichtung 76 ist zwischen die aneinander anstoßenden Flächen des Wandler-Gehäuses 62 und des Gehäuses 60 für die erfindungsgemäße Vorrichtung eingesetzt. Das Gehäuse 62 ist an dem Gehäuse für die erfindungsgemäße Vorrichtung durch Befestigungsmittel, beispielsweise Bolzen 72, befestigt, die durch ausgefluchtete Bohrungen in den beiden Gehäusen hindurchgeschraubt sind. Geeignete Leitungen 74 sind in dem Wandler-Gehäuse 62 angeordnet, um die Signale von einer optischen Detektoreinrichtung, die in dem Gehäuse zur Erfassung der Winkeldrehfrequenz des Rotors angeordnet ist, wobei der gestrichelt in den Fig. 9 bis 11 eingezeichnete Rotor im Gehäuse 62 selbst montiert ist, zu übertragen.

Gemäß den Längs-Schnittansichten der Fig. 12 und 13 weist der Einlaßabschnitt 64 des Gehäuses 60 für die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Hauptkörper 80 und ein Rohrverschluß- und Kupplungsstück 84 auf. Der Hauptkörper 80 enthält einen sich in Längsrichtung erstreckenden, zylindrischen Hohlraum 82. Eine Längsbohrung oder Längsaussparung in dem Kupplungsstück definiert einen verlängerten Hohlraum 86 des Hohlraums 82 im Hauptkörper 80 des Einlaßabschnittes des Gehäuses 60. Das Kupplungsstück 84 weist eine zweite, kleinere Bohrung 88 auf, die sich axial von dem verlängerten Hohlraum 86 nach außen erstreckt und mit einer größeren, mit Innengewinde versehenen Kupplungsbohrung 90 in Verbindung steht. Die Bohrung 88 bildet einen Einlaßkanal zum Hohlraum 82 und 86. Ein geeignetes Gegenkupplungsstück wird zur Verbindung der Verbindungsbohrung 90 mit/einerFluidleitung benützt. Das Kupplungsstück 84 weist auf seinem stromab gelegenen oder unteren Ende externe Gewinde auf, die mit den Innengewinden des Hauptkörpers 30 in Eingriff gelangen, um das Kupplungsstück 84 im Hauptkörper 80 zu sichern und um den sich in Längsrichtung erstreckenden, zylindrischen Hohlraum 82 und 86 zu bilden. Ein Fluid-Filterelement 92 befindet sich in dem Hohlraum 82 und 86 und wird durch eine Feder 94 in Richtung auf das Kupplungsstück 84 vorgespannt, wobei

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letztere Feder zwischen dem stromab gelegenen, geschlossenen Ende des Filters 92 und der stromab gelegenen Querwand des Hohlraums 82 im Hauptkörper 80 eingesetzt ist. Das Filter weist üblichen Aufbau mit einem offenen, stromauf gelegenen Ende, einem Kreisring aus Filtermaterial und einem geschlossenen, stromab liegenden Ende auf. Das in den Hohlraum 82 und 86 vom Einlaßkanal fließende Fluid tritt durch die Bohrung 88 im Kupplungsstück 84 in das stromauf gelegene Ende ein, fließt durch das kreisringförmige Element, welches in Längsrichtung im Hohlraum 82 und 86 ausgerichtet ist, und fließt schließlich durch das Filtermaterial nach außen in den kreisringförmigen Hohlraum zwischen der Außenwand des Hohlraums 86 und 82 und der äußeren, zylindrischen Oberfläche .des Filterelements 92.

Der obere Abschnitt des Hauptkörpers 80 enthält eine schachtartige Bohrung 96, die mit dem Äußeren des oberen Abschnitts des Hauptkörpers 80 in Verbindung steht. Diese Bohrung 96 ist mit einem Innengewinde versehen und dient als Kupplungsstelle für eine Leitung oder einen Schlauch in einem Dampf-Rückführungssystem, welches in modernen Kraftstoffsystemen bei Fahrzeugen vorhanden ist. Dieses Dampf-Rückführungssystem führt Kraftstoff-Dämpfe von dem Fahrzeug-Kraftstoffspeisesystem zu dem Kraftstofftank des Fahrzeugs zurück. Eine kleine Öffnung 98 verbindet das Bohrloch 96 mit dem Hohlraum 82 im Hauptkörper 80. Die Öffnung ist derart dimensioniert, daß Kraftstoff-Dampf leicht hindurchgelangt, jedoch eine Strömung von flüssigem Kraftstoff im wesentlichen verhindert wird. Beispielsweise kann der Hohlraum derart ausgelegt sein, daß eine wesentliche Menge an Kraftstoff-Dampf hindurchgelangen kann, jedoch nicht mehr Kraftstoff-Dampf als in der Größenordnung von 3,8 bis 7,5 (1 bis 2 gallon) flüssigen Treibstoffs je Stunde.

Der stromabwärts liegende oder äußere Abschnitt 66 des Gehäuses ist in der stromabwärts liegenden Richtung vom oberen Abschnitt 64 des Gehäuses in Längsrichtung angeordnet und liegt entlang der Axial- oder Längsdimension des Filterhohlraums 82 und 86.

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Ein zylindrischer Hohlraum 100, der sich in seiner Axiallänge in die Längsrichtung des Gehäuses 60 erstreckt, ist im Hauptkörper 80 ausgebildet und erstreckt sich sowohl in den stromabwärts liegenden Abschnitt 66 als auch in den stromaufwärts liegenden Abschnitt 64 des Gehäuses 60. Eine flexible Membran 68 ist quer zum Hohlraum 100 angeordnet, so daß der Hohlraum in einen stromauf oder oberen Raum 100a im Hauptkörper des stromaufwärts liegenden Abschnitts des Gehäuses und einen oder stromabwärts liegenden Raum 100b im unteren Abschnitt 66 des Gehäuses 60 geteilt wird. Die flexible Membran 68 erstreckt sich zwischen und über die Wände des Hohlraums 100 hinaus. Der periphere Abschnitt der Membran ist zwischen einander gegenüberliegenden, ringförmigen Dichtungsflächen an dem unteren Abschnitt 66 des Gehäuses und dem oberen Abschnitt 64 des Gehäuses befestigt. Bolzen 70 (Fig. 8 bis 11) halten die beiden Gehäuseabschnitte 64 und 66 zusammen. Die Membran unterteilt somit die Kammer 100 in stromauf liegende bzw. obere und stromab liegende bzw. untere Räume 100a und 100b und bildet eine flexible Fluiddichtung zwischen den Räumen 100a und 100b. Die Membran 68 kann aus jedem geeigneten Material, beispielsweise einem elastischen, synthetischen Elastomer, einer Zusammensetzung aus natürlichem Gummi oder vorzugsweise einem synthetischen Stoff, der mit Gummi oder einem synthetischen Elastomer imprägniert ist, hergestellt werden.

Der obere Raum 100a der Kammer, die im Gehäuse 60 gebildet wird, wird in Fluidverbindung mit dem Filterraum 82 und 86 im Hauptkörper 80 des oberen Abschnitts 64 des Gehäuses 60 über eine Längsbohrung 102 versetzt. Die Bohrung 102 befindet sich entlang der Axialabmessung der Membrankammer 100, so daß in die Kammer eintretendes Fluid auf den mittleren Abschnitt der Membran auftreffen wird. Der Fluidstrahl von der Bohrung 102 tendiert dazu, die Trägheit der Membran sowie die auf sie bezogene, vorspannende Feder zu überwinden, wenn sie sich in Ruhestellung befindet. Der untere Raum 100b der Membrankammer 100 steht über eine Längsbchrung 104 mit einem mit Innengewinde

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versehenen Verbindungssockel 106 in Verbindung, der im unteren Ende des unteren Abschnitts 66 des Gehäuses 60 ausgebildet ist. Eine nicht gezeigte, geeignete Kupplung wird dazu benutzt;, den Sockel oder Rohrstutzen 106 mit einer Fluidleitung zu verbinden. Der obere Raum 100a der Kammer 100 steht über eine Bohrung 108 in Fluidverbindung mit dem Einlaß des Wandler-Gehäuses 62, wobei sich die Bohrung 108 durch den Hauptkörper 80 des oberen Abschnitts 64 des Gehäuses 60 hindurch nach außen erstreckt. Auf ähnliche Weise befindet sich der Raum 100b der Membrankammer in Fluidverbindung mit dem Auslaß vom Wandler-Gehäuse 62, und zwar über eine Längsbohrung 110, die sich vom Raum 100b zum Äußeren des unteren Abschnitts 66 des Gehäuses erstreckt.

Bei der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Einrichtung- zur Membranvorspannung durch eine Feder 114 gebildet, die zwischen der stromabwärts liegenden Seite der Membran 68 und der stromabwärts liegenden Querwand des Raumes 100b der Kammer 100 eingesetzt ist. Eine Haltekappe 116 bedeckt das stromaufwärts liegende Ende der Feder und dient zur Ausführung einer Dualfunktion, nämlich die Feder radial auf der Membran 68 zu zentrieren und eine Trag- oder Aufnahmeoberfläche zu schaffen, um die normalerweise zerbrechliche Natur des Materials zu schützen, aus welchem die Membran hergestellt ist.

Aus den Fig. 12 und 15 ist am besten ersichtlich, daß sich mehrere Vorsprünge 118 in einer stromaufwärts liegenden Richtung von der stromabwärts liegenden Wand des Raumes 100b nach innen in den Hohlraum 100 erstrecken. Diese drei Vorsprünge sind innerhalb der Schraubenfeder 114 angeordnet und haben eine Zweifachfunktion, nämlich die Feder 114 radial zu zentrieren, so daß sie die axiale Auslaßbohrung 104 im Raum 100b umgrenzt und zugleich als Begrenzung für die Membranbewegung in den Raum 100b (vgl. Flg.13)zvL dienen.Das innenliegende Ende der Vorsprünge 118 stößt somit gegen die Haltekappe 116, wodurch

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die Bewegung der Membran 68 begrenzt ist. Aus den Fig. 12 und 14 ist am besten ersichtlich, daß drei kleine Knoten oder Knollen 120 über der Bohrung 102 zwischen dem Filterraum 82 und 86 und dem oberen Raum 100a der Membrankammer 100 angeordnet sind. Diese Knoten dienen dazu, die Bewegung der Membran in einer stromaufwärts liegenden Richtung zu begrenzen, so daß die Membran die Einlaßbohrung 102 zur Membrankammer oder die Einlaßbohrung 108 zum Wandler nicht blockiert, wenn sie sich an der Grenze ihrer in Stromaufwärtsrichtung liegenden Biegung befindet.

Die Arbeitsweise der bevorzugten Ausführungsform und die Funktion der Membran in Beziehung zu der Umleitung von Durchflußmengen-Pulsierungen am Wandler 62 vorbei ist identisch mit der bereits in Verbindung mit der schematischen Zeichnung nach Fig. 1 erläuterten Arbeitsweise. Aus Fig. 12 ergibt sich, daß sich die Membran 68 hier in ihrer äußersten, stromauf liegenden Stellung befindet, in der sie sich in dem oberen Raum 100a der Kammer 100 befindet. Dies ist die Stellung, in welche sie von der Feder 114 normalerweise vorgespannt wird, wenn keine Strömung durch die Vorrichtung auftritt. In Fig. 13 ist die Membran in ihrer äußersten, stromabwärts gerichteten Biegestellung dargestellt, in der sie sich in dem unteren Raum 100b der Kammer 100 befindet. Dies ist diejenige Stellung, in Vielehe sich die Membran biegt, wenn ein großer Druckabfall in der Membrankammer auftritt, wobei die Feder 114 vollständig zusammengedrückt wird.

DLc bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Umleitung von Pulsierungen erfüllt alle der Erfindung obliegenden Aufgaben. Die Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Fluidverbindung mit dem Dampf--Rückführungssystem bei einem Kraftstoff-Speisesystem für ein Fahrzeug direkt stromauf des Raumes 100a der Kammer 100 bewirkt darüber hinaus eine zweifache Funktion. Zum einen wird Dampf, der im Kraftstoff vorhanden ist, entfernt, bevor der Kraftstoff in die

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Membrankammer eintritt,,wenn der Kraftstoff in die Filterkammer gelangt. Dadurch wird die Möglichkeit beseitigt, daß Dampf-Blasen den optischen Detektor im Wandler beeinträchtigen. Außerdem wird der im Abschnitt der Fluidleitung, die sich stromauf des Wandlers befindet, wesentlich reduziert oder beseitigt, wodurch einer der Gründe für Strömungsgeschwindigkeitsstöße in einem Kraftstoff-Speisesystem reduziert oder beseitigt wird. Zum anderen wurde unerwarteterweise festgestellt, daß durch die Schaffung einer vergleichsweise hohen Dampf- und Flüssigkeits-Strömungsgeschwindigkeit durch die Öffnung 93 hindurch in das Dampf-Rückführungssystem der in das Dampf-Rückführungssystem expandierende Kraftstoff Wärme von dem Kraftstoff absorbieren wird, der sich-im Gehäuse befindet, sowie vom Gehäuse selbst', so daß auf diese Weise die Temperatur des Gehäuses und - was noch wichtiger ist - die des Kraftstoffes verringert wird. Durch die Temperaturerniedrigung des Kraftstoffes wird die Tendenz des flüssigen Kraftstoffs vermindert, Dämpfe zu erzeugen. Beispielsweise beseitigen Strömungsgeschwindigkeiten oder genauer gesagt Durchflußmengen in der Größenordnung von 56,8 1 (15 gallons) je Stunde durch die Öffnung 98 hindurch in das Dampf-Rückführungssystem tatsächlich die Dampfbildung stromauf des Wandlers.

Die Erfindung schafft somit eine Vorrichtung zur Um- oder Ableitung von Pulsierungen der Strömungsgeschwindigkeit, d.h. genauer gesagt der Durchflußmenge, welche in einer Gegenströmung und in plötzlichen Strömungsgeschwindigkeitsstößen oder Durchflußmengenstößen in der Umgebung eines volumetrischen Durchflußmengen-Wandlers resultieren, wobei diese Vorrichtung ein eine Kammer festlegendes Gehäuse aufweist. Ein Ende der Kammer steht in Fluidverbindung mit der Einlaß- oder stromaufwärts gelegenen Seite des Wandlers, während die andere Seite der Kammer eine Fluidverbindung zu der Auslaß- oder stromabwärts gelegenen Seite des Wandlers aufweist. Eine flexible, fluidundurchlässige Membran ist in dem Gehäuse derart angeordnet, daß sie die Kammer in zwei Räume oder Unter-

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teilungen teilt. Die Membran ist an den Wänden der Kammer derart befestigt, daß eine Fluiddichtung zwischen den beiden Räumen der Kammer aufrechterhalten wird. Wenn eine in Durchlaßrichtung auftretende Pulsierung der Durchflußmenge vorliegt, verschiebt die sich daraus ergebende Erhöhung des Fluid-Druckunterschiedes zwischen dem oberen oder stromauf liegenden und dem unteren oder stromabwärts liegenden Raum der Kammer die Membran in Richtung auf den unteren Raum. Wenn sich die Membran bewegt, wird das Fluid aus dem unteren Raum heraus und in den Fluidstrom an der stromabwärts liegenden Seite des Wrndlers gedrückt. Wenn der Impuls sein Maximum erreicht und die Strömung beginnt, umzukehren, steuert das in entgegengesetzte Richtung strömende Fluid die Membran zurück in den Raum, der mit der stromaufwärts gelegenen Seite des Wandlers in Verbindung steht. Wenn dieser Vorgang auftritt, wird das Fluidvolumen, welches in diese Kammer während des Anstiegs der Durchflußmenge verbracht wurde, von der stromaufwärts gelegenen Seite der Kammer abgegeben und in den Fluidstrom stromauf des Wandlers geführt. Der Nutzeffekt der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Umleitung von Pulsierungen besteht darin, Pulsierungen der Strömungsgeschwindigkeit oder Durchflußmenge, die eine Strömung in entgegengesetzte Richtung ergeben, durch die Membran hindurchzulassen, wobei der Durchflußmengen-Wandler gegenüber den Pulsierungen gesperrt ist, indem die Membran gegen eine Vorspannungsfeder gebogen werden kann und die Strömung durch den Wandler bezüglich der Zeit gemittelt bzw. auf einen Durchschnitts\^ert verbracht wird. Demzufolge ist der Wandler keinen plötzlichen Erhöhungen oder Verringerungen der Durchflußmenge ausgesetzt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Membran in einer stromaufwärts liegenden Richtung durch eine Feder vorgespannt, die in der Kammer angeordnet ist. Die Feder wirkt zwischen einer Viand der Kammer und der flexiblen Membran, um letztere in Richtung auf den Raum vorzuspannen,

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der sich in Fluidverbindung mit der stromaufwärts liegenden Seite des Wandlers befindet. Nach einer stufenweisen Erhöhung der Strömung verschiebt sich die Membran gegen die Vorspannungskraft der Feder in Richtung auf den unteren Raum, wobei Fluid zu dem Fluidsystem stromab von dem Durchflußmengen-Wandler gespeist und gleichzeitig einiges an Fluid in dem vergrößerten Volumen der oberen Kammer gespeichert v/ird. Für die gleiche, stufenweise Abnahme der Durchflußmenge wird die Membran durch die Feder zurück in ihre Ursprungsstellung gezwungen und drückt dadurch Fluid von dem oberen Raum durch den Wandler. Als Ergebnis ist der Durchflußmengen-Wandler niemals einer starken Strömungsänderung ausgesetzt.

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Ableitung von Durchflußmengen-Pulsierungen für einen Durchflußmengen-Wandler, welcher die Durchflußmenge bzw. Strömungsgeschwindigkeit einer Leitung mißt, wobei der Wandler einen Fluidausgang aufweist und ein Signal liefert, welches die Durchflußmenge bzw. Strömungsgeschwindigkeit anzeigt und wobei die Durchflußmengen-Pulsierungen in der Leitung in der Umgebung des Wandlers auftreten,

dadurch gekennzeichnet, daß ein eine Fluidkammer (44; 100) festlegendes Gehäuse (42) vorgesehen ist, daß die Kammer eine Wand auf v/eist, daß die Kammer eine flexible Membran (48; 68) enthält, die mit ihrer Peripherie an dem Gehäuse in fluiddichter Beziehung befestigt ist und die Kammer in einen ersten Raum (44a; 100a) und einen zweiten Raum (44b; 100b) teilt, daß die Membran zwischen wenigstens einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegbar ist, daß die Membran in der zweiten Stellung von der ersten Stellung weg in Richtung auf den zweiten Raum der Kammer gebogen ist, daß mit dem Gehäuse eine erste Einrichtung (50; 64) verbunden ist, um den ersten Raum in Fluidverbindung mit dem Einlaß zu dem Fluid-Wandler zu verbringen und daß dem Gehäuse eine zweite Einrichtung (52; 66) zugeordnet ist, um den zweiten Raum (44b; 100b) in Fluidverbindung mit dem Auslaß (22) des Wandlers zu verbringen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (10) ein Turbinen-Wandler ist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (48; 114) vorgesehen ist, um die Membran (46; 68) in Richtung auf die erste Stellung und von der zweiten Stellung weg vorzuspannen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (46; 68) in der ersten Stellung in Richtung auf den ersten Raum (44a; 100a) zu gebogen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung (50; 64) eine Einlaßleitung (50; 64) in dem Gehäuse enthält, welche einen Fluid-Einlaß zum ersten Raum (44a; 100a) der Kammer festlegt und daß die zweite Einrichtung (52; 66) in dem Gehäuse eine Ausgangseinrichtung enthält, welche einen Fluid-Auslaß von dem zweiten Raum (44b; 100b) der Kammer (44; 100) festlegt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluid-Kammer (44; 100) im wesentlichen zylindrische Form mit einer Achse aufweist, daß die Membran (46; 68) einen Mittelabschnitt enthält und im wesentlichen quer zu der Achse innerhalb der Kammer angeordnet ist, so daß die Achse dieser Kammer den Mittelabschnitt der Membran schneidet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluid-Einlaß (64) in dem Gehäuse (60) angeordnet und axial zur Kammer ausgerichtet ist, so daß Fluid in die Kammer im wesentlichen entlang der Achse eingespritzt wird, wodurch das Fluid auf den Mittelabschnitt der Membran auftrifft.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluid-Auslaß (66) in dem Gehäuse (60) axial zur Kammer angeordnet ist, so daß sich die Membran (68) in die zweite Stellung biegt, so daß die Membran Fluid axial aus dir Kammer herausdrückt.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (60) wenigstens einen Vorsprung (118) enthält, der sich neben dem Fluid-Einlaß (64) befindet, daß sich der Vorsprung in die Kammer in eine Richtung erstreckt, die im wesentlichen parallel zur Achse der Kammer liegt, daß der Vorsprung zur Begrenzung einer weiteren Bewegung der Membran vorgesehen ist, wenn letztere sich in der ersten Stellung befindet, daß wenigstens ein zweiter Vorsprung neben dem Auslaß (66) vorgesehen ist, welcher sich in die Kammer in einer Richtung erstreckt, die im wesentlichen parallel zur Achse der Kammer liegt und daß der zweite Vorsprung dazu dient, eine weitere Bewegung der Membran zu begrenzen, wenn sich die Membran in der zweiten Stellung befindet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (48; 114) zur Vorspannung der Membran (46; 68) in Richtung auf die erste Position in dem zweiten Raum (44b; 100b) der Kammer (44; 100) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungseinrichtung (48; 114) eine Feder aufweist, die an einerWand der Kammer anliegt, daß die Feder derart expandierbar ist, daß sie die Membran (46; 68) in die erste Stellung verbringt und daß die Feder zusammengedrückt wird, wenn die Membran sich in der zweiten Stellung befindet .

12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungseinrichtung (48; 114) für die Membran (46; 68) eine in dem zweiten Raum (44b; 100b) der Kammer angeordnete Feder aufweist, daß eine Feder-Halteeinrichtung (116) an dem Mittelabschnitt der Membran befestigt ist, im wesentlichen steif ist und eine Bewegung der Feder in einer quer zur Achse der Kammer liegenden Richtung verhindert.

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13· Vorrichtung zur Ableitung von Fluid-Strömungspulsierungen,die •in einer Strömung in entgegengesetzter Richtung an dem Wandler für die Strömungsgeschwindigkeit bzw. Durchflußmenge vorbei resultiert, welcher ein Signal für die Durchflußmenge liefert, wobei der Wandler einen Einlaß und einen Auslaß aufweist, nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Einrichtung (42; 60) zur Festlegung einer Kammer vorgesehen ist, welche eine Wand, ein erstes und ein zweites Ende aufweist, daß eine zweite Einrichtung (46; 68) zur Bewegung zwischen einer ersten Stellung in Richtung auf das erste Ende der Kammer angeordnet ist, und einer zweiten Stellung, die Abstand zur ersten Stellung aufweist und sich in Richtung auf das zweite Ende der Kammer befindet, daß eine dritte Einrichtung eine Fluiddichtung zwischen der zweiten Einrichtung und der Wand der Kammer bildet, daß die zweite und dritte Einrichtung dadurch eine bewegliche Fluidbarriere zwischen dem ersten und dem zweiten Ende der Kammer bilden, daß mit der ersten Einrichtung eine vierte Einrichtung verbunden ist und einen Fluidkanal festlegt, um das erste Ende der Kammer in Fluidverbindung mit dem Einlaß zum Wandler zu verbringen, und daß eine fünfte Einrichtung der ersten Einrichtung zugeordnet ist und einen Fluidkanal festlegt, um das zweite Ende der Kammer in Fluidverbindung mit dem Auslaß von dem Wandler (10) zu verbringen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine sechste Einrichtung vorgesehen ist, die mit der ersten und zweiten Einrichtung zur Vorspannung der zweiten Einrichtung in Richtung auf die erste Stellung vorgesehen ist, wenn sich die zweite Einrichtung in der zweiten Stellung befindet.

15· Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung eine flexible, fluidundurchlässige Membran (46; 68) ist.

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16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Einrichtung einen integralen, peripheren Abschnitt der Membran (46; 68) enthält.

17. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (10) eine Fluid-Strömungskammer festlegt, daß ein Rotor in dem Wandler-Gehäuse (62) zur Ausführung einer Drehung in der Kammer angeordnet ist, daß ein Fluid-Einlaß zu der Kammer und ein Fluid-Auslaß von der Kammer in dem Wandler-Gehäuse (62) vorgesehen sind, daß an das Wandler-Gehäuse eine Einrichtung zur Lieferung eines Signals angeschlossen ist, welches die Drehgeschwindigkeit des Rotors anzeigt, wobei die Drehgeschwindigkeit im wesentlichen proportional der Strömung des Fluids durch die Kammer ist, daß an das Wandler-Gehäuse (62) ein zweites Gehäuse (60) zur Aufnahme einer zweiten Kammer angeschlossen ist, die eine Wand aufweist, daß in der zweiten Kammer ein bewegliches Element (46; 68) zur Ausführung einer Reziprokbewegung in der Kammer angeordnet ist, welches die zweite Kammer in erste und zweite Räume (44a,44b; 100a, 100b) unterteilt, daß mit dem beweglichen Element und dem Gehäuse eine Einrichtung verbunden ist, um eine Fluiddichtung zwischen dem Element und der Wand der zweiten Kammer zu schaffen, wodurch eine bewegliche Fluidbarriere zwischen dem ersten und zweiten Raum der zweiten Kammer geschaffen wird, daß eine erste Leitung (50; 16) zwischen dem ersten Raum (44a) der zweiten Kammer und dem Einlaß zum Wandler (10) vorgesehen ist, um den ersten Raum in Fluidverbindung mit dem Einlaß des Wandlers zu verbringen, daß eine zweite Leitung (52; 22) zwischen dem zweiten Raum (44b) der zweiten Kammer und dem Auslaß des Wandlers (10) vorgesehen ist, um den zweiten Raum in Fluidverbindung mit dem Auslaß des Wandlers zu verbringen, daß eine Einrichtung (48; 114) zur Vorspannung der Bewegung des beweglichen Elementes (46; 68) in

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der Kammer in Richtung auf den ersten Raum (44a; 10Oa) zu vorgesehen ist, daß eine Einlaß-Einrichtung in dem zweiten Gehäuse einen Fluid-Einlaß (64) zum ersten Raum festlegt, um den ersten Raum mit einer Leitung zu verbinden, durch welche die Strömung gemessen wird, und daß eine Auslaß-Einrichtung (66) im zweiten Gehäuse angeordnet ist, um einen Fluid-Auslaß vom zweiten Raum (44b; 100b) festzulegen, um den zweiten Raum mit einer Leitung zu verbinden, durch welche die Strömung gemessen wird.

18. Vorrichtung nach Anspruch 171 dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element (46; 68) eine flexible, fluidundurchlässige Membran ist.

19· Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entlüftungseinrichtung (98) mit dem zweiten Gehäuse (60) und dem ersten Raum (100a) verbunden ist, welche sich in Fluidverbindung mit dem ersten Raum befindet, um den Dampf eines Fluids zu entlüften, welches durch diesen Raum hindurchströmt und daß die Entlüftungseinrichtung die Strömung des Fluids begrenzt, während der Dampf frei entlüftet wird.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßeinrichtung derart ausgerichtet und um die Achse der zylindrischen Kammer derart angeordnet ist, daß das in dem ersten Raum (100a) der zweiten Kammer (100) eintretende Fluid entlang der Achse gerichtet ist, wodurch das Fluid auf den Mittelabschnitt der Membran auftrifft.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßeinrichtung (66) derart ausgerichtet und gegenüber der Achse angeordnet ist, daß bei einer Bewegung der Membran (46; 68) in die zweite Stellung die Membran Fluid aus der Kammer entlang der Achse drückt.

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22. Verfahren zur Ableitung von Pulsierungen der Strömungsmenge gegenüber einem Strömungsmengen-Wandler, wobei die Pulsierungen in einer Fluid-Leitung auftreten und der Wandler in diese Leitung eingesetzt ist und wobei der Wandler eine stromauf gelegene Seite und eine stromab gelegene Seite enthält, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fluidkammer parallel zum Wandler an-.geschlossen wird, so daß ein Ende der Kammer in Fluidverbindung mit der stromauf gelegenen Seite des Wandlers und das andere Ende der Kammer in Fluidverbxndung mit der stromab gelegenen Seite des Wandlers steht, daß eine flexible Membran in die Kammer eingesetzt wird, um eine bewegliche, fluiddichte Dichtung zwischen dem einen Ende und dem anderen Ende der Kammer zu schaffen und daß die Bewegung der Membran in Richtung auf das eine Ende der Kammer mit einer Kraft vorgespannt wird, die geringer als der maximale Druckabfall am Wandler ist.

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