DE2745374A1 - Vorrichtung zur messung des massendurchsatzes - Google Patents
Vorrichtung zur messung des massendurchsatzesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Messung des Massendurchsatzes vom Drehimpulstyp (Winkelmoment) mit einem
Wirbelgenerator, um der zu messenden Fluidströmung eine Wirbelbewegung zu verleihen, und mit einem Momentabgleich-Reaktionsgenerator, um die verliehene Wirbelbewegung zu beseitigen.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine derartige Vorrichtung, die ein verbessertes Auslesesystem aufweist, um
den Massendurchsatz der Fluidströmung anzuzeigen.
Massendurchsatz-Meßgeräte vom Drehimpulstyp haben sich bei Fluidströmungen, z.B. bei der Brennstoffzufuhr zu einer
Maschine durchgesetzt. Derartige Flußmeter enthalten ein Gehäuse, durch das der zu messende Fluidstrom hindurchfließt,
und in dem ein Wirbelgenerator und eine Reaktionsturbine angeordnet sind. Der Wirbelgenerator verleiht der Strömung
eine Winkelgeschwindigkeit, die durch die Reaktionsturbine entfernt wird, welche an einer freien Drehbewegung gehindert
ist. Das Fluiddrehmoment, welches in der Reaktionsturbine ausgeübt wird, ist proportional zum Produkt des Massendurchsatzes (mass rate of flow), der Strömung und der Winkelgeschwindigkeit der Strömung.
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Aus der US-PS 2 714 310 ist die Grundanordnung eines derartigen
Meßgeräts bekannt, welches einen Wirbelgenerator oder Rotor verwendet, der von einem Konstantgeschwindigkeitsmotor
angetrieben wird, verwendet wird ferner eine Turbine, die mittels einer Spiralfeder gehemmt ist. Die Winkelversetzung
der Turbine wird entweder unmittelbar optisch oder durch ein Synchronsystem abgelesen.
Aus der US-PS 3 538 767 und der US-PS 3 555 900 ist ein verbessertes
System bekannt, bei dem der Wirbelgenerator eine Vielzahl von festen Kanälen umfaßt, und bei dem die Reaktionsturbine
durch einen elektromagnetischen Drehmomentmotor gehemmt wird, und eine Geschwindigkeitsturbine wird durch den
Wirbelstrom angetrieben. Die Drehung der Geschwindigkeitsturbine erzeugt eine Impulsgruppe, deren Impulswiederholfrequenz
eine Funktion der Winkelgeschwindigkeit ist. Die Winkelversetzung der Reaktionsturbine erzeugt ein Signal,
welches eine Funktion des Massendurchsatzes ist. Die beiden Signale werden multipliziert, um den Drehmomentmotor zu
speisen.
Aus der US-PS 3 164 017 ist ein Meßgerät des schon aus der US-PS 2 714 310 bekannten Typs bekannt. Der Wirbelgenerator
wird durch einen Motor angetrieben und besitzt einen ersten Messerkantemagneten, der an der Peripherie des Wirbelgenerators
angeordnet ist, und er besitzt eine Abtastspule, die im Gehäuse angeordnet ist, um den Durchgang dieses Magneten
festzustellen. Ein zweiter Messerkantemagnet ist an dessen Peripherie angeordnet, und eine zweite Abtastspule ist an
einem Arm befestigt, der an der Reaktionsturbine fest angeordnet ist, um den Durchgang oder das Vorbeilaufen dieses
zweiten Magneten festzustellen. Die beiden Impulse, die
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während jedes Zyklus erzeugt werden, dienen dazu, Taktimpulse
über die einem Zähler zuzuführen, um eine Angabe / Versetzung der Reaktionsturbine zu liefern. Aus der US-PS 3 232 110 ist ein
Massendurchsatz-Flußmesser mit einem festen Wirbelgenerator, einer freilaufenden Geschwindigkeits- oder Drehturbine und
einer gegen Winkelversetzung unfreien Reaktionsturbine bekannt. Ein Permanentmagnet ist an der Drehtubrine befestigt. Eine
erste Abtast^spule ist am Gehäuse befestigt, um den Durchgang des Magneten während jeder Umdrehung der Drehturbine abzutasten.
Eine zweite Abtastspule ist an der Reaktionsturbine befestigt, um den Durchgang des Magneten während jeder Umdrehung
der Drehturbine abzutasten. Die Zeit zwischen den beiden Abtastvorgängen stellt eine Funktion der Versetzung
der Reaktionsturbine dar.
Die aus der US-PS 3 146 017 und der US-PS 3 232 110 bekannten
Vorrichtungen erfordern jeweils eine bewegliche Abtastspule, die auf dem Reaktionsrotor angeordnet ist, wobei flexible
Leitungen durch die fließende Strömung und durch das wasserdichte Gehäuse erforderlich sind, die eine mögliche Gelegenheit
für frühe Störungen darstellen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Auslesen der Geschwindigkeit des Rotors und der Versetzung
der Turbine in einem Flußmesser zu schaffen, bei dem alle Abtastspulen und deren Leiter außerhalb der fließenden Strömung
und stationär angeordnet sind.
Ein Merkmal dieser Erfindung ist es, einen Flußmesser mit einem Gehäuse zu schaffen, welches eine wirbelnde oder mit
Drall versehene Fluidströmung, einen von der Strömung in
Drehung versetzten Rotor und eine Turbine enthält, die durch die Strömung versetzt wird; dieser erfindungsgemäße Flußmesser
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enthält eine erste, querjverlaufende und bezüglich des Winkels diskrete Magnetflußquelle, die mit dem Rotor umläuft,
und eine erste, querjverlaufende und bezüglich des Winkels diskrete Magnetflußdetektoranordnung, die am Gehäuse
angeordnet ist und ein erstes Ausgangssignal abgibt, wenn die erste Magnetflußquelle und die erste Detektoranordnung
in Querrichtung winkelmäßig fluchten, der erfindungsgemäße Durchflußmesaer enthält eine zweite querjverlaufende und
bezüglich des Winkels diskrete Magnetflußquelle, die als zweite Quellenanordnung bezeichnet werden kann, und einen
Magnetflußleiter, der in Verbindung mit der Turbine winkelmäßig versetzt ist, und einen zweiten Magnetflußdetektor,
der am Gehäuse angeordnet ist und ein zweites Ausgangssignal liefert, wenn die zweite Quellenanordnung und der Leiter
quer winkelraäßig fluchten.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
In den Figuren zeigen:
Fig. 1 einen Längsschritt eines Massendurchsatz-Flußmessers nach der Erfindung;
Fig. 2 eine Endansicht des Flußmessers nach Fig. 1;
Fig. 3 eine Darstellung der Ausgangssignale der Abtasteinrichtungen
des Flußmessers nach Fig. 1; und
Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild eines elektrischen
Auslesekreises für den Flußmesser nach Fig. 3.
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Fig. 1 zeigt beispielsweise einen Flußmesser, der dem aus der US-PS 3 538 767 bekannten Flußmesser ähnlich ist und
ein Gehäuse mit einem Einlaßendteil 12 und einem Auslaßendteil 14 aus Nichteisenmaterial enthält, wobei diese Teile
durch eine Vielzahl von Kopfschrauben 16 zusammengehalten
sind und durch einen O-Ring 18 abgedichtet werden, wobei eine gemeinsame Längsachse 20 vorhanden ist. Eine erste
Spule 22 mit Leitern 22a und 22b, deren Längsachse mit der Achse 20 zusammenfällt, ist in einem magnetischen Schirm
befestigt, der an seiner inneren Zylinderwand 26 offen ist und an einem Arm 28 befestigt ist, der mit einem Flansch
des Teils 14 verbunden ist. Eine zweite Spule 32 mit Leitungen 32a und 32b besitzt eine Längsachse, die senkrecht
zur Achse 20 verläuft und ist an einem Schirm 34 befestigt,
der an seiner Innenwand 36 offen ist und an einer Hülle 42 befestigt ist. Die Spule 32 ist an einem Arm 38 befestigt.
Die beiden Leitungen 22a und 22b der Spule 22 und die beiden Leitungen 32a und 32b der Spule 32 sind mit entsprechenden
Kontakten eines Steckers 40 verbunden. Der Stecker 40 ist an der Hülle oder dem Mantel 42 befestigt, der am Teil 12
befestigt ist, zwei Spulen umschließt und durch zwei O-Ringe 44 und 46 dicht mit dem Teil 12 verbunden ist.
Innerhalb des Gehäuses ist durch einen Haltering 52 eine innere Anordnung umschlossen und durch zwei O-Ringe 53 und
54 zentriert. Die innere Anordnung enthält eine hintere AbstUtzanordnung, die eine stationäre, ringförmige Scheibe 56
mit mehreren radialen Streben enthält, um eine zentrale Scheibe 58 zu halten, von der sich eine Welle 60 in Längsrichtung
erstreckt. Eine vordere Abstützanordnung enthält einen stationären Ring 62 mit einer anfänglichen inneren
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AA
konischen Oberfläche 64 und einer sich daran anschließenden
inneren zylindrischen Oberfläche 66. Ein Wirbel- oder Drallgenerator
68 mit abgeschrägten Blättern ist durch eine Vielzahl von Streben 70 am Ring 62 befestigt und besitzt eine
Bohrung 72, die das vordere Ende der Welle 60 aufnimmt, die mittels einer Stiftschraube oder Stifts 74 hierin angeordnet
wird. Mehrere sich in Längsrichtung erstreckende Flügel oder Blätter 76 erstrecken sich von dem zentralen Stab 78,
der mit einer Gegenbohrung versehen ist und am Ring 62 und dem Wirbelgenerator 68 durch eine Mutter 60 auf dem Stift 64
befestigt ist. Ein mit einem Flansch versehener Ring 82 besitzt eine befestigte geschlitzte Leitung 84, die eine Vielzahl
von Federfingern aufweist, die den Wirbelgenerator umgeben; der Ring 82 paßt auf einen zweiten, mit einem Flansch
versehenen Ring 86 und wird zwischen dem Ring 62 und den Flügeln 76 befestigt.
Ein Rotor 88 ist auf der Welle 60 drehbar mittels zweier Kugellager 90 und 92 gelagert. Eine Turbine 94 ist mittels
zweier Kugellager 96 und 98 drehbar auf der Welle 60 gelagert. Drucklager 100,102 und 104
beabstanden den Rotor und die Turbine längs der Welle. Ein Arm 106 ist an der rückseitigen Fläche der Turbine befestigt.
Eine Welle 108 ist an der feststehenden Scheibe 58 befestigt. Eine Schraubenfeder 110 aus einem flachen Band ist zwischen
dem Arm und der Welle befestigt.
Der Rotor 88 enthält eine innere Nabe 112, einen äußeren Ring 114 und mehrere Röhren 116, die hierzwischen eng in
eine ringförmige Reihe gepackt sind. Ein vorderer Ring 118 ist am Ring 114 befestigt und klemmt einen ersten Permanentstabmagneten
120 in die Peripherie des Rotors. Der Magnet ist mit seiner magnetischen Nord-SUdachse derart angeordnet,
daß diese Achse in einer Ebene liegt, die eine Sehne am Umfang des Rotors darstellt und auf einer Ebene angeordnet ist,
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V-1
die quer zur Achse 20 verläuft. Ein hinterer Ring 122 ist am Ring 114 befestigt und klemmt einen zweiten Permanentmagnetstab
in den Umfang des Rotors. Dieser Magnet ist ebenfalls mit seiner magnetischen Nord-Südachse derart ausgerichtet,
daß diese Achse in einer Ebene liegt, die eine Sehne am Umfang des Rotors darstellt und in einer Ebene angeordnet
ist, die quer zur Achse 20 verläuft.
Die Turbine 94 enthält eine innere Nabe 126, einen äußeren Ring 128 und eine Vielzahl von Röhren 130, die dazwischen
dicht in einer ringförmigen Reihe angeordnet sind. Ein vorderer Ring ist am Ring 128 befestigt, es lassen sich diese Ringgewichte hinzufügen oder entfernen, um die Turbine abzugleichen.
Ein Längsschlitz 130 ist in der Peripherie der Turbine vorgesehen, und in diesem Schlitz ist ein Weicheisenstab 132 angeordnet und durch eine Schraube 134 gehalten. Die Querebene,
in der der erste Stabmagnet 120 liegt, schneidet ferner die Längsachse der radial ausgerichteten Abtastsspule 32. Jedesmal, wenn der Magnet an der Spule vorbeiläuft, entwickelt er
einen Impulszug, der in Fig. 3 dargestellt ist, wobei zuerst das Feld eines Pols vorbeiläuft und einen ersten Spannungsimpuls induziert und anschließend die Änderung des Feldes
vorbeiläuft und einen zweiten größeren Spannungsimpuls entgegengesetzter Polarität induziert, wobei schließlich das
Feld des anderen Pols einen dritten Spannungsimpuls induziert, der dem ersten Spannungsimpuls ähnlich ist. Die absolute
Spannungsdifferenz zwischen dem Scheitelwert des zweiten Im pulses und den Scheitelwerten des ersten und dritten Impulses
ist wesentlich größer als ein Impuls, der durch einen ähnlichen Magneten erzeugt wird, der radialjorientiert derart
angeordnet ist, daß ein vorbeilaufendes Feld nur durch einen Pol geliefert wird.
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Die Querebene, in der der zweite Stabmagnet 124 liegt, und der Zylinder, in dem der Weicheisenstab 132 liegt, liegen
beide innerhalb der Länge der kreisförmig umlaufenden Abtast spule 22. Wenn der Stabmagnet 124 den Eisenstab 132
passiert, wirkt der Stab als magnetischer Leiter für die Felder des Stabmagneten und erzeugt ebenfalls einen ersten,
einen zweiten und einen dritten Spannungsimpuls in der Spule 22 aufgrund des ersten Felds, der Feldänderung bzw. des
zweiten Felds, vgl. Fig. 3.
In der Ausführungsform nach Fig. 1 ist der erste und der zweite Stabmagnet in der Peripherie des Rotors um 180
gegeneinander versetzt angeordnet, und der Eisenstab ist 180 von der radialen Abtastsspule weg angeordnet, wenn die
Turbine sich in freiem oder Null-Fluidströmungszustand befindet.
Beim Zustand vernachlässigbarer Strömung treten daher die durch den ersten und den zweiten Stabmagneten in den
entsprechenden Abtastspulen erzeugten Impulsgruppen gleichzeitig auf. Wenn die Turbine winkelmäßig versetzt wird,
werden die Impulsgruppen zeitlich versetzt. Jede vollständige Umdrehung des Rotors liefert einen Ablauf der Impulsgruppe
in jeder Spule.
Der Betrieb des Massendurchsatz-Flussmessers läßt sich folgendermaßen
erläutern:
Fluidströmung fließt ein, an den Flügeln oder Blättern vorbei, über den Wirbelgenerator 68 und wird mit einer im wesentlichen
konstanten Winkelgeschwindigkeit beaufschlagt. Die rotierende Fluidströmung tritt in die Durchgänge des Rotors
ein, die durch die Röhren 116 gebildet werden und bewirkt, daß sich der ungehemmt bewegliche Rotor mit der mittleren
Geschwindigkeit der Strömung dreht. Die Winkelgeschwindigkeit des Rotors stellt genau die Winkelgeschwindigkeit der Fluid-
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Strömung dar, wenn die Fluidströmung den Rotor verläßt und in die Durchgänge der Turbine eintritt, die durch die Röhren
130 gebildet sind.
Das Winkelmoment oder Drehimpuls der Fluidströmung v^setzt
die Turbine winkelmäßig gegen die Vorspannung der Schraubenfeder 110, wobei die Turbine unter stationären Strömungsbedingungen
stationär verharrt, wobei der Drehimpuls vollständig von der Fluidströmung genommen ist.
Gemäß dem zweiten Newton1sehen Gesetz ist ein Fluiddrehmoment
Tp in der Turbine vorhanden, welches proportional zur Änderungsgeschwindigkeit
des Winkelmoments oder* Drehimpulses ist:
(1) TF OC M'Cil
wobei Tp = das in der Turbine durch die Fluidströmung erzeugte
Drehmoment,
M = Massendurchsatz der Fluidströmung, und ίϋ = Winkelgeschwindigkeit der Fluidströmung, die den
Rotor verläßt und in die Turbine eintritt.
Unter dem Einfluß des Fluidmoments Tp wird die Turbine
winkelmäßig versetzt, bis das Drehmoment der Begrenzungsfeder 110 gleich und dem Fluiddrehmoment entgegengesetzt ist und
die Turbine unter stationärer Strömung abgeglichen ist.
(2) Ts <* Θ,
wobei Tg = das von der Feder erzeugte Drehmoment
θ = Auslenkwinkel der Feder.
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4? 27A5374
Im stationären, abgeglichenen Zustand können die Gleichungen
(1) und (2) gleichgesetzt werden, woraus sich ergibt:
Sofern zu irgendeiner Zeit Tp und T3 nicht gleich sind,
wird durch diese Differenz im Drehmoment die Turbine solange bewegt, bis der Abgleich der Drehmomente wieder hergestellt
ist.
Die Abtast/Ausleseeinrichtung mißt die Zeit, die für einen Referenzpunkt auf dem Rotor erforderlich ist, um sich über
den Versetzungswinkel θ der Turbine hinwegzubewegen. Dann gilt
wobei Cu = Rotor-Winkelgeschwindigkeit, wie für Gleichung
(D
- verstrichene Zeit.
- verstrichene Zeit.
Aus den Gleichungen (3) und (4) ergibt sich: M.O! c* U)>
At ι
und (5) MOC fc
Die in Fig. 1 dargestellte Abtast/Ausleseeinrichtung enthält den Magneten 120 und dessen Abtastspule 32, und den
Magneten 124, den Eisenstab 132 und dessen Abtastspule
Andere Einrichtungen zum Nachweis oder Feststellen des Magnetflusses können anstelle der Spulen verwendet werden. Ferner
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können andere Quellen und Detektoren, Quellen, Magnetfeldleiter und Detektoren verwendet werden. Eine einzige Quelle,
die vom Rotor getragen wird, läßt sich an die Stelle der beiden dargestellten Quellen 120 und 124 bringen.
Die Winkelstellung der Turbine kann durch Verwendung des Eisenstabs 132 identifiziert werden. Die Nullablenk-Winkelstellung
der Turbine, d.h. der Eisenstab und die Winkelstellung der Abtastspule 32;besitzen eine feste, bekannte
Beziehung, und die beim Vorbeilaufen des Magneten 120 an
der Spule 32 erzeugte Impulsgruppe ergibt daher eine Anzeige bezüglich des Starts des Versetzungswinkels Θ. Der Magnet
123 und der Magnet 20 besitzen eine feste, bekannte Beziehung zueinander, und die durch das Vorbeilaufen des Magneten 124
am Eisenstab 132 erzeugte Impulsgruppe liefert daher eine Anzeige bezüglich des Endes des Versetzungswinkels Θ.
Wenn der Massendurchsatz zunimmt, nimmt der Versetzungswinkel θ zu, und die Zeitperiode zwischen den beiden Impulsgruppen
nimmt zu. Diese Zeitperiode ist proportional zum Massendurchsatz, wie durch Gleichung (5) gezeigt ist.fin
Fig. 4 ist die Ausleseschaltung dargestellt. Die Impulsgruppe von der Spule 32, die tatsächlich den Zeitsteuerzyklus-Startimpuls
darstellt, wird einem ersten Eingang 300 einer ersten Komparatorschaltung 302 zugeführt, deren zweiter Eingang 304
an einer Referenzspannungsquelle Vo^p liegt. Die Impulsgruppe
von der Spule 22, die tatsächlich den Zeitsteuerzyklus-Stopimpuls darstellt, wird einem ersten Eingang 306 einer zweiten
Komparatorschaltung 308 zugeführt, deren zweiter Eingang 310 ebenfalls an der Referenzspannungsquelle V^p liegt. Beide
Komparatoren besitzen eine 5 mV-Hysterese, und V^gp beträgt
10 mV, um durch Rauschen mögliche Fehlausgangssignale auszuschalten und ein sauberes Rechteck-Ausgangssignal zu liefern.
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Der Ausgang 312 des Komparators 303 ist an den Eingang 314
eines Spannungsteilers und Gleichrichterkreises 316 gelegt, um eine Rechteckkurve mit einer Polung zu erhalten. In
ähnlicher Weise wird der Ausgang 318 des Komparators 308 an den Eingang 320 eines Spannungsteilers und Gleichrichterkreises
322 gelegt, um einen Rechteckverlauf mit einer Polung zu erhalten, der Ausgang 318 ist ferner an den Eingang 324 eines
Koppelkondensators 326 gelegt. Der Ausgang 328 der Schaltung 316 ist mit dem Eingang 330 eines monostabilen Multivibrators
332 verbunden, der einen Impuls mit schmaler, gleichförmiger Breite liefert. Der Ausgang 334 der Schaltung 322 ist mit
dem Eingang 336 eines monostabilen Multivibrators 338, der einen Impuls mit schmaler, gleichförmiger Breite liefert,
und mit dem Takteingang 340 eines Flipflops 342 verbunden.
Der Ausgang 344 des Multivibrators 332 ist mit dem Setzeingang 346 eines Setz/Rücksetz-Flipflops 348 verbunden. Der
Ausgang 53 des Multivibrators 338 ist an den Rücksetzeingang 352 des Flipflops 348 und an den Eingang 354 einer
durch vier teilenden Schaltung 356 gelegt. Das Ausgangssignal am Ausgang 358 des Flipflops 348 wird einem ersten
Eingang 360 eines UND-Tors 362 zugeführt und stellt einen Rechteckkurvenverlauf dar, dessen Impulsbreite eine Funktion
des Versetzungswinkels θ der Turbine ist. Ein kristallgesteuerter Oszillator 364 besitzt einen Ausgang 366, der ein
400 KHz-Signal liefert und an den Eingang 368 eines durch den Wert 5 teilenden Kreises 370 gelegt ist, dessen Ausgang
372 ein 80 KHz-Signal liefert und einem zweiten Eingang 374 des UND-Tors 362 zugeführt wird. Ein dritter Eingang 376 ist
mit dem Ausgang 378 des Flipflops 342 verbunden. Das Flipflop 343 stellt einen Teil einer 60 - Komparatorschaltung
377 dar, deren Funktion darin besteht, die Auslesung der Durchflußraten unter einem gegebenen Schwellwert zu verhindern.
Das Ausgangssignal am Ausgang 380 des Tors 362, welches aus den vom Setz/Rücksetz-Flipflop 348 getorten
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Oszillatorimpulsen besteht, wird dem Eingang 382 eines
zweiten, durch den Wert 4 teilenden Schaltkreises 384 zugeführt, dessen Ausgang 386 dem Eingang 388 einer Zähler- und
Anzeigeschaltung 390 mit fünf binären Stellen zugeführt wird. Der Ausgang 392 des ersten, durch den Wert 4 teilenden
Kreises 356 wird dem Eingang 394 eines monostabilen Multivibrators 396 zugeführt, dessen Ausgang 398 dem Schiebesteuereingang
400 der Anzeigeschaltung 390 zugeführt wird, um den akkumulierten Zählerinhalt vom Zählerteil der Schaltung zum
Anzeigeteil zu verschieben. Der Ausgang 398 wird ferner dem Eingang 402 eines monostabilen Multivibrators 404 zugeführt,
dessen Ausgang 406 mit dem Rücksetzsteuereingang 408 der Anzeigeschaltung 390 verbunden ist, um den Zählerteil der
Anzeigeschaltung auf WuIl zurückzusetzen. Die Anzeigeschaltung
390 zählt den Durchschnittszählerinhalt einer Gruppe von 4 aufeinanderfolgenden Zyklen und zeigt dann diesen Zählerwert in der Zeitperiode an, die von der nächsten Gruppe aus
vier aufeinanderfolgenden Zyklen belegt ist, während der Durchschnittszählerwert dieser nächsten Gruppe gezählt wird.
Der Ü) -Komparator 377 enthält den Koppelkondensator 326,
dessen Ausgangssignal 510 durch eine Diode 412 gleichgerichtet wird und dem Basiseingang 414 eines Transistors 416
zugeführt wird, dessen Emitterausgang 418 dem Eingang 420 eines Relaxationsoszillators 422 zugeführt wird. Der Ausgang
424 des Oszillators wird dem Eingang 426 eines Inverters 428 zugeführt, dessen Ausgang 430 dem Rücksetzsteuereingang
432 des Flipflops 342 zugeführt wird. Der Relaxationsoszillator
bildet eine minimale Referenz-Impulswiderholfrequenz, die extrem kleinen Winkelversetzungen der Turbine, d.h. kleinen
Massendurchsätzen äquivalent ist, bei denen die Anzeige-
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schaltung 390 Null anzeigt. Die Turbinenimpulse vom Komparator 308 versuchen, das Flipflop 342 zu setzen, während
die Relaxationsoszillator-Impulse dieses Flipflops 432 zurücksetzen.
Der Ausgang 378 dieses Flipflops 342 wird nur gesetzt und das UND-Tor 362 dadurch ausgelöst oder erregt,
sofern und wenn die Turbinen-ImpulswLederholfrequenz die minimale Referenz-Impulswiederholfrequenz übersteigt. Der
Transistor 416 wird verwendet, um Doppeldeutigkeiten auszuschließen, wenn die Turbinen-Impulswiederholfrequenz sehr
nahe an der Referenz-Impulswiederholfrequenz liegt, wobei der Koppelkondensator teilweise entladen wird und der Oszillator
gezwungen wird, innerhalb der Turbinen-Impulswiederholfrequenz zu synchronisieren, wenn die beiden Impulswiederholfrequenzen
sich einander identisch annähern, wobei das Flipflop 342 im Rücksetzzustand gehalten wird.
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Claims (10)
1.) Vorrichtung zur Messung des Massendurchsatzes mit
einem Gehäuse und einer Einrichtung, um eine Fluidströmung zu leiten, mit einem Element - im folgenden
erstes bewegliches Element bezeichnet - das mit der mittleren Winkelgeschwindigkeit der Fluidströmung
rotiert, mit einer Einrichtung zur Aufnahme der Fluidströmung und zur Beseitigung im wesentlichen der gesamten Winkelgeschwindigkeit, wobei die Einrichtung zur
Aufnahme der Fluidströmung ein Element - im folgenden
als zweites bewegliches Element bezeichnet - mit einer gewissen Winkelausrichtung für ein bestimmtes Winkelmoment oder Drehimpuls der Fluidströmung enthält,
wobei das zweite bewegliche Element winkelmäßig von der bestimmten Winkelausrichtung versetzt werden kann und
die Versetzung eine Funktion der zeitlichen Änderung des Drehimpulses der Fluidströmung bezüglich des ersten Drehimpulses ist,
dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Magnetflußquelle (120) am ersten beweglichen Element (88) befestigt ist und sich mit dem
ersten beweglichen Element (88) dreht, daß ein erster
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Flußänderungsdetektor (32) in einer ersten radialen Ausrichtung am Gehäuse befestigt ist und das Vorbeilaufen
der ersten Magnetflußquelle (120) an der radialen Orientierungsstelle feststellt, daß ein zweiter
Flußänderungsdetektor (22) am Gehäuse (12, 14, 28) befestigt ist und eine bestimmte Ausrichtung bezüglich
der Einrichtungen ( 9A) zur Aufnahme der Fluidströmung
besitzt, wobei der zweite Flußänderungsdetektor (22) eine Änderung im Magnetfluß feststellt, daß eine zweite
Magnetflußquelle (124, 132) mit zwei magnetischen Elementen vorgesehen ist— die nachfolgend als erstes und
zweites magnetisches Element bezeichnet werden— daß das erste magnetische Element(i24) am ersten beweglichen
Element (88) befestigt ist und zusammen mit dem ersten beweglichen Element (88) umläuft, daß das zweite magnetische
Element (132) am zweiten beweglichen Element (94) befestigt ist und mit diesem winkelmäßig versetzbar
ist, wobei eine Flußänderung induziert wird, wenn das erste und das zweite magnetische Element (124, 132)
sich in einer gewissen Ausrichtung befinden,und diese
Flußänderung durch den zweiten Flußänderungsdetektor (22) festgestellt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das erste bewegliche Element (88) und das zweite
bewegliche Element (94) sich um eine gemeinsame Längsachse (20) drehen, daß die erste Magnetflußquelle
(120) als ein erster Stabmagnet ausgebildet ist, dessen magnetische Polachse in einer Ebene, die senkrecht zur
gemeinsamen Längsachse (20) verläuft, und längs einer Sehne liegt, die senkrecht zu einem Strahl verläuft,
der von der gemeinsamen Längsachse (20) herkommt.
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3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste Flußanderungsdetektor (32) als eine
erste Spule ausgebildet ist, die um eine erste Spulenachse gewickelt ist, welche längs eines Strahls verläuft,
dessen Zentrum die gemeinsame Längsache (20) ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das erste magnetische Element (124) als ein weiterer Stabmagnet (124) ausgebildet ist, dessen magnetische
Polachse in einer Ebene, die senkrecht zur gemeinsamen Längsachse (20) verläuft, und längs einer Sehne liegt,
die senkrecht zu einem Strahl oder Radius verläuft, der von der gemeinsamen Längsachse (20) herkommt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite magnetische Element (132) als Magnetflußleiter
ausgebildet ist, der im wesentlichen dieselbe radiale Entfernung von der gemeinsamen Längsachse
(20) wie die magnetische Polachse des anderen Stabmagneten (124) besitzt, wobei der Magnetflußleiter
(132) Fluß von dem anderen Stabmagneten (124) leitet, wenn der Magnetflußleiter und der andere
Magnetstab dieselbe Winkelorientierung zur gemeinsamen Längsachse (20) besitzen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5»
dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Flußanderungsdetektor (22) als eine zweite Spule (22) ausgebildet ist, die um eine zweite
dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Flußanderungsdetektor (22) als eine zweite Spule (22) ausgebildet ist, die um eine zweite
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Spulenachse gewickelt ist, welche längs der gemeinsamen Längsache (20) verläuft.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Flußänderungsdetektor (32) ein erstes Signal als Antwort auf das Vorbeilaufen der ersten
Magnetflußquelle (120) an der radialen Orientierungsstelle abgibt, daß der zweite Flußänderungsdetektor
(22) ein zweites magnetisches Signal in Abhängigkeit von einer festgestellten Flußänderung abgibt, und daß
vom ersten Signal eine Zeitmeßeinrichtung (Fig. 4) eingeschaltet und vom zweiten Signal ausgeschaltet
wird und eine Anzeige der verstrichenen Zeit liefert, die eine Funktion derjenigen Zeit ist, die erforderlich
ist, um dös erste bewegliche Element (88) über die Versetzung des zweiten beweglichen Elements (94)
hinwegzudrehen, wobei die verstrichene Zeit eine Funktion des Massendurchsatzes der Strömung ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7 in Verbindung mit Anspruch
dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Spule (22) ein zweites Signal abgibt,
wenn der Magnetflußleiter (132) Fluß leitet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,
daß jede vollständige Umdrehung des ersten beweglichen Elements (88) einen Betriebszyklus und eine Gruppe der
ersten und zweiten Signale liefert, und daß die Zeit-
609815/0856
meßeinrichtung (Fig. 4) eine Anzeige der pro Zyklus
verstrichenen Zeit abgibt, die einen Mittelwert über eine vorgegebene Anzahl aufeinanderfolgender Zyklen
darstellt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zeitmeßeinrichtung (Fig. 4) eine Anzeige der verstrichenen Zeit nur abgibt, wenn die verstrichene
Zeit größer als ein vorgegebener Wert ist.
8Q9815/D866
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