AT509725A4 - Durchflussmesseinrichtung - Google Patents

Description

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Dl Herbert Hefel (bis 2006) 0+ R3lJ Hofmann Dr. Thomas Fechner 6806 Feldkirch, Austria Egelseestr 65a, Postfach 61 1

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Durchflussmesseinrichtung zur Messung eines Durchflusses zumindest einer Flüssigkeit durch eine, in einem Gehäuse der Durchftuss-messeinrichtung angeordnete Messkammer, wobei die Durchflussmesseinrichtung zumindest ein drehbar gelagertes und von durch die Messkammer hindurch fließender Flüssigkeit drehbares Drehelement und zumindest einen Drehmessfühler zur Erzeugung eines, für die Drehung des Drehelementes charakteristischen Ausgangssignals aufweist.

Gattungsgemäße Durchflussmesseinrichtungen kommen in unterschiedlichsten Bereichen zum Einsatz. Sie dienen dazu, den Durchfluss zumindest einer Flüssigkeit durch eine Messkammer der Durchflussmesseinrichtung und damit durch die Durchflussmesseinrichtung zu bestimmen. Es kann dabei darum gehen, die Durchflussmenge, die Durchflussrate oder daraus abgeleitete Größen zu bestimmen. Das drehbare Drehelement kann dabei direkt von der durch die Messkammer strömenden Flüssigkeit beaufschlagt werden. Es ist aber auch möglich, dass das Drehelement, dessen Drehbewegung von den Drehmessfühlern gemessen wird, selbst nicht in der Messkammer angeordnet ist, sondern mit dort drehbar gelagerten Zahnrädern, Spindeln oder dergleichen in Verbindung steht und von diesen gedreht wird.

Eine gattungsgemäße Durchflussmesseinrichtung ist z.B. aus der EP 2 199 757 A1 bekannt. Die dort gezeigten Pulsgeber weisen beim Stand der Technik häufig Hall-Sensoren auf, mit denen das für die Drehung des Drehelementes charakteristische Ausgangssignal erzeugt wird.

Gattungsgemäße Durchflussmesseinrichtungen müssen häufig auch in Bereichen eingesetztwerden, in denen die durch die Messkammer hindurch fließende Flüssigkeit unter hohem Druck steht.

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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Durchftussmesseinrichtung zu schaffen, welche sich durch besonders hohe Druckfestigkeit auszeichnet.

Dies wird erreicht, indem der Drehmessfühler ein TMR-Messfühler ist.

Bei einem TMR-Messfühler handelt es sich um einen, auf der Messung des magnetischen Tunnelwiderstandes basierenden Messfühler. Diese beim Stand der Technik an sich bekannten TMR-Messfühler zeichnen sich durch sehr hochohmige Widerstände, aber vor allem durch sehr große Ausgangssignale bzw. hohe Empfindlichkeiten für kleine Änderungen eines Magnetfeldes aus. Durch die vergleichsweise hohen Amplituden der von den TMR-Messfühlern erzeugten Ausgangssignale ist es möglich, diese Art der Drehmessfühler durch eine im Vergleich zum Stand der Technik sehr druckstabile Abdeckung von der in der Messkammer unter Druck stehenden Flüssigkeit abzuschirmen und trotzdem noch gut messbare Signale zu erzielen. Im Sinne der Terminologie wird dabei festgehalten, dass als ein Messfühler eine Baugruppe oder ein Bauelement bezeichnet wird, welche bzw. welches jeweils ein Ausgangssignal abgibt. Diese Baugruppe kann aus einem einzigen aber auch aus mehreren, insbesondere elektronischen, Bauteilen zur Messung des magnetischen Tunnelwiderstandes bestehen.

Bei Durchflussmesseinrichtungen, welche für Aufgaben eingesetzt werden, bei denen keine Umkehrung der Durchströmrichtung durch die Messkammer zu befürchten ist, kann ein einziger TMR-Messfühler für eine Durchflussmesseinrichtung ausreichen. Für Einsatzgebiete, bei denen es auch zur Richtungsumkehr der Durchflussrichtung durch die Messkammer kommen kann, sehen bevorzugte Ausgestaltungsformen der Erfindung vor, dass die Durchflussmesseinrichtung zumindest zwei TMR-Messfühler als Drehmessfühler zur Erzeugung jeweils eines, für die Drehung des Drehelementes charakteristischen Ausgangssignals aufweist.

Insbesondere in Fällen, in denen die Durchflussmesseinrichtung mehr als einen TMR-Messfühler aufweist, kommt ein weiterer Vorteil dieser Art von Messfühlern zum Tragen. Dieser weitere Vorteil besteht in der Kleinheit dieser Art von Messfühlern, welches es erlaubt, diese sehr nah beieinander anzuordnen, was eine hohe Auflösung, insbesondere zur Erkennung von Richtungsumkehrungen in der Durchströmrichtung, erlaubt. In besonders bevorzugten Ausgestaltungsformen liegt der Abstand zwischen zwei TMR-Messfühlern in einem Intervall von 0,2 mm bis 5 mm.

Im Sinne einer kompakten und universell einsetzbaren Anordnung sehen bevorzugte Ausgestaltungsformen der Erfindung vor, dass die zumindest zwei TMR-Messfühler auf oder an einem gemeinsamen Messfühlerträger angeordnet sind. Bei dem gemeinsamen Messfühlerträger kann es sich z.B. um eine gemeinsame Trägerplatine handeln, auf der die zwei oder mehr TMR-Messfühler angeordnet sind. Besonders kleine Bauformen ergeben sich, wenn die zumindest zwei TMR-Messfühler in einen gemeinsamen Chip integriert sind. Ein solcher gemeinsamer Chip mit zwei TMR-Messfühlern wird z.B. am Markt von dem Unternehmen NVE Corporation unter der Bezeichnung „AAT001-10E TMR Angle Sensor" vertrieben. Unter einem Chip wird dabei insbesondere ein elektronisches Bauteil bzw. ein elektronischer, integrierter Schaltkreis verstanden, bei dem auf einem gemeinsamen Substrat und meist auf sehr kleinem Raum eine oder mehrere elektronische Schaltungen untergebracht sind.

Grundsätzlich ist es denkbar, dass der oder die TMR-Messfühler direkt in das Gehäuse der Durchflussmesseinrichtung integriert sind. Es ist genauso gut denkbar, dass jeder TMR-Messfühler in einem eigenen Messfühlerträgergehäuse aufgenommen und mittels diesem im Gehäuse der Durchflussmesseinrichtung angeordnet ist. Hierdurch kann schon erreicht werden, dass der TMR-Messfühler auswechselbar am Gehäuse angeordnet ist. Besonders bevorzugte Ausgestaltungsformen sehen hier jedoch vor, dass der gemeinsame Messfühlerträger, vorzugsweise der gemeinsame Chip, auswechselbar mittels einer zerstörungsfrei lösbaren Verbindungseinrichtung am und/oder im Gehäuse der Durchflussmesseinrichtung befestigbar oder befestigt ist. Der gemeinsame Messfühlerträger bzw. der gemeinsame Chip kann dann in einem gemeinsamen Messfühlerträgergehäuse untergebracht sein, welches für eine entsprechend hohe Druckfestigkeit ausgelegt sein kann. Unter einer zerstörungsfrei lösbaren Verbindungseinrichtung wird dabei eine Einrichtung verstanden, welche für ein mehrfaches Verbinden und wieder Lösen geeignet und/oder vorgesehen ist, ohne dass dabei der Messfühlerträger oder das Gehäuse oder sie miteinander verbindende Mittel zerstört werden müssen. Beispiele für zerstörungsfrei lösbare Verbindungseinrichtungen sind Verschraubungen, Schnappverschlüsse und dergleichen. Diese können von Hand aber auch ausschließlich mit Werkzeug betätigbar sein. Nicht zerstörungsfrei lösbare Verbindungen sind z.B. Kleb-, Schweiß- oder Lötverbindungen oder dergleichen.

Die Dichte der durch die Messkammer hindurchströmenden Flüssigkeiten kann zum Teil stark temperaturabhängig sein. Um temperaturbedingte Messfehler kompensieren zu können, sehen bevorzugte Ausgestaltungsformen der Erfindung vor, dass sie zumindest einen Temperaturmessfühler, insbesondere zur Messung der Temperatur der durch die Messkammer hindurch fließenden Flüssigkeit, aufweist. Der Temperaturmessfühler kann eingekleidet in ein entsprechendes Temperaturmessfühlergehäuse direkt in die Flüssigkeit hineinreichen, um deren Temperatur direkt zu messen, Es ist aber z.B. auch denkbar, dass der Temperaturmessfühler die Temperatur der durch die Messkammer hindurchfließenden Flüssigkeit indirekt misst, indem er die Temperatur des Gehäuses der Durchflussmesseinrichtung oder dergleichen abgreift.

Durch den, günstigerweise zusätzlich auf dem Messfühlerträger angeordneten, Temperaturmessfühler ist es möglich, temperaturbedingte Dichteunterschiede - bzw. -Schwankungen der zu messenden Flüssigkeit bei der Durchflussmessung zu berücksichtigen bzw. entsprechend zu korrigieren. Hierdurch wird die Durchflussmesseinrichtung in unterschiedlichsten Temperaturbereichen bzw. auch bei wechselnden Temperaturen und damit sehr universell einsetzbar, da temperaturbedingte Dichteschwankungen kompensiert werden können. Durch eine Anordnung des Temperaturmessfühlers auf oder an dem gemeinsamen Messfühlerträger, vorzugsweise integriert in den gemeinsamen Chip, kann wiederum eine sehr kompakte Bauweise erreicht werden, was wiederum im Sinne einer hohen Druckfestigkeit günstig ist.

Das Dreheiement kann in der Messkammer direkt von der durch die Messkammer hindurch fließenden Flüssigkeit beaufschlagt werden. Alternativ ist es auch möglich, dass in der Messkammer ein anderes drehbares Element vorhanden ist, welches mit dem Drehelement verbunden ist und von der vorbeiströmenden Flüssigkeit gedreht wird. Eine mögliche Ausgestaltungsform sieht z.B. vor, dass das Drehelement mit zumindest einer, in der Messkammer drehbar gelagerten und von durch die Messkammer hindurch fließender Flüssigkeit drehbaren Messspindel verbunden ist. Anstelle der Messspindel können auch Zahnräder, Schaufelräder und dergleichen in der Messkammer angeordnet sein, um von der durchströmenden Flüssigkeit gedreht zu werden.

Mit erfindungsgemäßen Durchflussmesseinrichtungen kann die Durchflussmenge in Form eines Volumens und/oder die Durchflussrate in Form eines Volumens pro Zeiteinheit und/oder die Durchflussrichtung bestimmt werden. Darüber hinaus können auch davon abgeleitete Größen wie z.B. die Masse der hindurchströmenden Flüssigkeit bestimmt werden. Es ist also möglich, mit erfindungsgemäßen Durchflussmesseinrichtungen verschiedene, den Durchfluss der Flüssigkeit durch die Messkammer charakterisierende Größen zu bestimmen. Hierzu ist es günstig, wenn zumindest zwei Drehmessfühler die Drehge- schwindigkeit und/oder die Drehrichtung des Drehelementes messen. Die Auswertung wird vorzugsweise von einer entsprechenden Auswerteinrichtung vorgenommen, und basiert zumindest auf dem oder den Ausgangssignalen des oder derTMR-Messfühler,

Im Sinne einer einfachen Austauschbarkeit der Drehmessfühler bzw. auch des Temperaturmessfühlers ist günstigerweise vorgesehen, dass das Gehäuse der Durchflussmesseinrichtung einen Aufnahmekanal aufweist, in den der Messfühlerträger bzw. ein diesen umfassendes Messfühlerträgergehäuse in eine Einführrichtung einführbar ist und in dem der Messfühlerträger bzw. das Messfühlerträgergehäuse mittels der Verbindungseinrichtung befestigbar und vorzugsweise wieder zerstörungsfrei lösbar ist. Um Fehler beim Ein- oder Wiedereinbau eines Messfühlerträgers bzw. des Messfühlerträgergehäuses zu vermeiden, ist günstigerweise vorgesehen, dass der Messfühlerträger bzw. das Messfühlerträgergehäuse und/oder das Gehäuse der Durchflussmesseinrichtung eine Positionierungseinrichtung aufweist bzw. aufweisen, mittels der der Messfühlerträger bzw. das Messfühlerträgergehäuse ausschließlich in einer einzigen Endlage am und/oder im Gehäuse der Durchflussmesseinrichtung befestigbar ist. Damit die gewünschte Einbautiefe automatisch erreicht wird, sehen bevorzugte Ausgestaltungsformen vor, dass das Gehäuse der Durchflussmesseinrichtung und/oder der Messfühlerträger bzw. das Messfühlerträgergehäuse als Teil der Positioniereinrichtung, vorzugsweise jeweils, zumindest einen Anschlag aufweist bzw. aufweisen, der die Einführbarkeit des Messfühlerträgers in den Aufnahmekanal in Einführrichtung begrenzt. Um ein versehentliches Verdrehen zu vermeiden, sehen bevorzugte Ausgestaltungsformen des Weiteren vor, dass die Positionierungseinrichtung eine Nut- und Zapfenführung am Gehäuse der Durchflussmesseinrichtung bzw, am Messfühlerträger oder am Messfühlerträgergehäuse aufweist, welche ein Verdrehen des Messfühlerträgers im Aufnahmekanal, vorzugsweise in eine Richtung um die Einführrichtung herum, unterbindet.

Die Erkennung von Drehgeschwindigkeit und/oder Drehrichtung des Drehelementes mittels des TMR-Messfühlers beruht letztendlich darauf, dass vom TMR-Messfühler Änderungen in einem Magnetfeld bestimmt werden. Um dieses Magnetfeld bereitzustellen, kann z.B. vorgesehen sein, dass der Messfühlerträger oder das Messfühlerträgergehäuse oder das Gehäuse der Durchflussmesseinrichtung einen Magneten, vorzugsweise ein Permanentmagneten, zur Erzeugung eines Magnetfeldes aufweist. Insbesondere in diesem Fall kann es sich bei dem Drehelement um ein Zahnrad handeln, dessen Zähne beim Drehen des Dreheiementes das Magnetfeld entsprechend verändern. Das Drehelement bzw. Zahnrad ist hierzu aus einem entsprechenden, ein Magnetfeld beeinflussenden, Material zu wählen. Das Zahnrad kann z.B. aus magnetisch leitfähigem Material bestehen oder solches aufweisen. Eine alternative Ausgestaltungsform sieht jedoch vor, dass das drehbare Drehelement zumindest einen Magneten, vorzugsweise eine Abfolge von Magneten zur Erzeugung eines Magnetfeldes aufweist, wobei vorzugsweise zwei jeweils zueinander benachbarte Magneten der Abfolge relativ zueinander unterschiedlich gepolt sind. Vorzugsweise handelt es sich auch hier um Permanentmagneten. Günstig ist es jedenfalls, wenn bei mehr als einem TMR-Messfühler diese TMR-Messfühler bei Drehungen des Drehelementes um 90° plus/minus 40°, vorzugsweise um 90°, zueinander verschobene Ausgangssignale erzeugen. Diese können z.B. sinus- oder cosinusförmig aber auch rechteckförmig sein.

Auch bei der Anordnung der Drehmessfühler bzw. TMR-Messfühler relativ zum Drehelement gibt es verschiedene Möglichkeiten. So können diese TMR- Messfühler vom Drehelement bezüglich der Drehachse gesehen, um die das Drehelement drehbar ist, radial aber auch axial beabstandet sein.

Weitere Merkmale und Einzelheiten bevorzugter Ausgestaltungsformen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung weiter im Detail erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste erfindungsgemäße Durchflussmesseinrichtung in einem Längsschnitt durch das Gehäuse;

Fig. 2 eine alternative erfindungsgemäße Ausführungsform in einer Außenansicht;

Fig. 3 eine dritte erfindungsgemäße Durchflussmesseinrichtung in teilweise aufgeschnittener Darstellung;

Fig. 4 die Durchflussmesseinrichtung aus Fig. 3, jedoch ohne Anschlusskasten;

Fig. 5 ein Messfühlerträgergehäuse in teilweise aufgeschnittener Darstellung;

Fig. 6 einen Schnitt durch die Durchflussmesseinrichtung gemäß Fig. 3, den Anschlusskasten und das Messfühlerträgergehäuse;

Fig. 7 eine vereinfachte Darstellung zu einer Anordnung von gemeinsamen Messfühlerträgern, Zahnrad und Magnet;

Fig. 8 eine Alternative zu Fig. 7;

Fig. 9 eine schematisierte Darstellung zu einem Chip, in den zwei TMR-Messfühler integriert sind;

Fig. 10 eine schematisierte Darstellung zu Details der Messfühler und einiger sie unmittelbar umgebenden Bauteile; ···* t* ·· + * *·«* 4 *···»· »4 i * Φ # * · « · » » | -> ·*»·♦·* · ·» | / "····»···

Fig. 11a bis 11c Darstellungen zu den Ausgangssignalen der TMR-Messfühler und ihrer Auswertung;

Fig. 12 ein schematisiertes Ablaufschema zur Auswertung der mit den Drehmessfühlern gemessenen Ausgangssignale.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt entlang der Messspindel 13, durch das Gehäuse 2 des ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Durchflussmesseinrichtung 1. Die Messspindeln 13 befinden sich in der von der Flüssigkeit zu durchströmenden Messkammer 3 der Durchflussmesseinrichtung 1. Die Flüssigkeit kann je nach Durchströmrichtung durch die Ein- bzw, Auslässe 14 in die Messkammer 3 ein- bzw. austreten. Beim Durchströmen der Flüssigkeit, deren Durchfluss gemessen werden soll, durch die Messkammer 3 werden die Messspindeln 13 gedreht, Die Anzahl der Umdrehungen der Messspindeln 13 spiegeln die Menge der durchgeströmten Flüssigkeit wider. Die Drehrichtung der Messspindeln 13 gibt die Durchströmrichtung der Flüssigkeit wieder. Das Drehelement 4 ist mit einer der Spindeln 13 drehfest verbunden und im gezeigten Ausführungsbeispiel als Zahnrad ausgeführt. Natürlich sind auch andere Ausgestaltungsformen des Drehelementes möglich. Genausogut kann auch die Anzahl der Messspindeln 13 variieren. Anstelle von Messspindetn 13 können auch andere drehbare Messelemente wie z.B. Zahnräder oder Schaufelräder oder dergleichen in einer entsprechenden Messkammer 3 angeordnet sein. Es ist auch denkbar, die Drehbewegung direkt an den entsprechenden Messspindeln, Schaufelrädern und umströmten Zahnrädern abzugreifen. Sie bilden dann gleichzeitig das Drehelement 4, dessen Umdrehung und vorzugsweise auch Umdrehungsrichtung von den Drehmessfühlern überwacht wird. Dies gilt nicht nur für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sondern auch für alle anderen Ausführungsvarianten. Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist es jedenfalls so, dass wenn sich die Messspindeln 13 drehen, auch das Drehelement 4 gedreht wird. Somit geben Drehrichtung und Anzahl der Umdrehungen des Drehelementes 4 ebenfalls die durchströmende Menge der Flüssigkeit und die Durchströmrichtung wieder. Solche Aufbauten sind bei Durchflussmesseinrichtungen 1 gemäß des Standes der Technik in einer Vielzahl von Ausgestaltungsformen bekannt. Dies muss daher nicht weiter im Detail erläutert werden.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist im Gehäuse 2 bzw. in einem Aufnahmekanal 17 des Gehäuses 2 der Durchflussmesseinrichtung 1 ein Messfühlerträgergehäuse 12 angeordnet. Das Messfühlerträgergehäuse 12 und damit alle die in ihm angeordneten Baugruppen, sind mittels einer zerstörungsfrei lösbaren Verbindungseinrichtung 8 am bzw. im Gehäuse 2 der Durchflussmesseinrichtung befestigt. Es handelt sich um eine Art Einschub- körper, welcher für Wartungszwecke oder zum Austausch der Messfühler einfach aus dem Gehäuse 2 ausgebaut werden kann, indem die Verbindungseinrichtung 8, hier eine Verschraubung, gelöst wird. Da dies für Wartungs- und Reparaturarbeiten besonders günstig ist, handelt es sich hier auch, wie auch in den anderen Ausführungsbeispielen, um eine bevorzugte Ausgestaltungsform, Alternativ ist es aber natürlich auch genauso gut möglich, die die TMR-Messfühler 5 sowie auch den Temperaturmessfühler 9 direkt und fix ins Gehäuse zu integrieren. Bevorzugte Ausgestaltungsformen der Ausführungsvariante gemäß Fig. 1 sehen vor, dass im Messfühlerträgergehäuse 12 zumindest zwei TMR-Messfühler 5 und zusätzlich auch ein Temperaturmessfühler 9 angeordnet sind. Dies kann z.B. wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt, ausgeführt sein. Mit einer solchen Ausgestaltungsform ist es möglich, die Drehgeschwindigkeit und auch die Drehrichtung des Drehefementes 4 zu überwachen und dabei die Temperatur der durch die Messkammer 3 hindurchströmenden Flüssigkeit zu messen. Solche Ausgestaltungsformen von Durchflussmesseinrichtungen 1 sind dann einzusetzen, wenn es zur Umkehr der Durchflussrichtung durch die Messkammer 3 kommen kann und Temperaturschwankungen der Flüssigkeit zu berücksichtigen sind.

Mit zwei TMR-Messfühtern 5 und einem Temperaturmessfühler 9 kann die Durchflussmenge unter Berücksichtigung von Strömungsumkehrungen berechnet und auch temperaturkorrigiert werden. Insbesondere für Einsatzzwecke, in denen die Temperaturen der durch die Messkammer 3 hindurchströmenden Flüssigkeit konstant ist, kann der Temperaturmessfühler 9 natürlich auch entfallen. Sind keine Umkehrungen der Durchströmrichtung zu befürchten, so reicht auch ein einziger TMR-Messfühler, um die Durchflussmenge zu bestimmen. Welche Anzahl und Art von Messfühlern in das Messfühlerträgergehäuse 12 gemäß Fig, 1 integriert ist, hängt somit davon ab, wo und zu welchem Zweck die Durchflussmesseinrichtung 1 eingesetzt wird. Während es sich in Fig. 1 bei Vorhandensein mehrerer Messfühler um ein gemeinsames Messfühlerträgergehäuse 12 handelt, in denen all diese Messfühler integriert sind, ist in Fig. 2 ein ansonsten ähnliches Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem für jeden Messfühler ein eigenes Messfühlerträgergehäuse 12 bzw. Temperaturfühlergehäuse 15 vorhanden ist. Bei der Variante gemäß Fig. 2 reicht es z.B, aus, in jedem Messfühlerträgergehäuse 12 nur einen TMR-Messfühler 5 und im Temperaturfühlergehäuse 15 den Temperaturmessfühler 9 unterzubringen. Alle in Fig. 2 gezeigten Messfühlerträgergehäuse bzw, Temperaturfühlergehäuse sind wiederum mittels einer lösbaren Verbindungseinrichtung 8 lösbar am Gehäuse 2 befestigt. ··** »•ec· • * « » · ·* * *·· · • · e e *·· *·*·· * p *·«··*«**

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist bezüglich der Messspindel 13 der Ein- und Auslässe 14 und des gemeinsamen Messfühlerträgergehäuses 12 sowie dessen lösbarer Befestigung mittels Verbindungseinnchtung 8 analog zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 aufgebaut. Im Messfühlerträgergehäuse 12 können sich, wie bezüglich Fig. 1 geschildert, zwei TMR-Messfühler 5 und ein Temperaturmessfühler 9, aber auch eine andere Anzahl und Kombination von Messfühlern befinden. Außen am Gehäuse 2 der Durchflussmesseinrichtung 1 gemäß Fig. 3 ist ein Anschlusskasten 16 angeordnet. Dieser kann einerseits die Anschlüsse der Messfühler schützen. Andererseits kann der Anschlusskasten 16 auch die Auswerteeinrichtung 11 zur, weiter unten im Detail erläuterten, Auswertung der gemessenen Signale beherbergen. Darüber hinaus kann der Anschlusskasten 16 auch dazu dienen, die Anschlüsse 19 der Messfühler mit weiterführenden Kabeln zu verbinden. Fig. 4 zeigt eine Ansicht von außen auf das Gehäuse 2 des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 3, wobei allerdings der Anschlusskasten 16 abgenommen ist. Zu sehen ist das hintere, in Betriebsstellung vom Drehelement 4 abgewandte Ende des Messfühlerträgergehäuses 12 mit seinen Anschlüssen 19. Das Messfühlerträgergehäuse 12 befindet sich in der Darstellung gemäß Fig. 4 im Aufnahmekanal 11 des Gehäuses 2 der Durchflussmesseinrichtung 1. Das Messfühlerträgergehäuse 12 ist in der Einführrichtung 18 in den Aufnahmekanal 17 eingeführt und mittels der zerstörungsfrei lösbaren Verbindungseinnchtung 8 dort befestigbar. Randiich am Aufnahmekanal 17 ist auch das äußere Ende der Nut 20 zu sehen, welche einen Teil der weiter unten erläuterten Nut- und Zapfenführung bildet.

Fig. 5 zeigt das Messfühlerträgergehäuse 12 der vorab geschilderten Ausführungsbeispiele in einem Zustand, in dem es aus dem Aufnahmekanal 17 und damit dem Gehäuse 2 der Durchflussmesseinrichtung 1 entnommen ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Messfühlerträgergehäuse 12 eine annähernd zylinderförmige bzw. topfförmige Außengestaltung auf. Die Außenhaut kann z.B. aus unmagnetischem Metall, insbesondere einem solchen rostfreien Metall wie z.B. rostfreiem Stahl, oder aus Keramik und je nach gewünschter Druckfestigkeit auch aus einem geeigneten Kunststoff bestehen oder solche Materialien aufweisen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind an dieses Messfühlerträgergehäuse 12 ungefähr mittig der in diesem Ausführungsbeispiel ringförmige Anschlag 21 sowie der Zapfen bzw. Stift 22 angeformt. Sowohl Anschlag 21 als auch Zapfen 22 bilden Teile der weiter unten noch im Detail erläuterten Positioniereinrichtung, mittels der das Messfühlerträgergehäuse 12 ausschließlich in einer einzigen Endlage am und/oder im Gehäuse 2 der Durchflussmesseinrichtung 1 befestigbar ist. In Fig. 5 ist im in Einbaustellung dem Drehelement 4 zugewandten Endbereich des Messfühlerträgergehäuses 12 die Abdeckung 23 entfernt, sodass man den gemeinsamen Chip 7 und den unmittelbar dazu Μ** • * ίο ·..··..· : ί benachbart angeordneten Temperaturmessfühler 9 sehen kann. Der gemeinsame Chip 7 und der Temperaturmessfühler 9 sind auf einem gemeinsamen Messfühlerträger 6 angeordnet. Hierbei kann es sich z.B. um eine Platine oder dergleichen handeln. Bevorzugt sind in den gemeinsamen Chip 7 zumindest zwei voneinander beabstandete TMR-Messfühler 5 integriert, wie dies beispielhaft und schematisiert in den Fig. 9 und 10 dargestellt ist. Wie gesagt, kann aber auch ein einziger TMR-Messfühler 5 ausreichen, wenn keine Umkehrung der Durchströmrichtung der Flüssigkeit durch die Messkammer 3 zu befürchten ist.

Durch die gezeigte kompakte Bauweise kann eine sehr hohe Druckfestigkeit erreicht werden. Insbesondere weil es sich um TMR-Messfühler 5 im gemeinsamen Chip 7 handelt, welche eine hohe Messempfindlichkeit haben bzw. ein Ausgangssignal S, bzw. S., mit hoher Amplitude zur Verfügung stellen, kann die Abdeckung 23 entsprechend dick ausgeführt sein, wodurch eine besonders hohe Druckfestigkeit erreicht werden kann.

Bei der den gemeinsamen Messfühlerträger 6 bildenden Platine kann es sich um eine 3D-Platine handeln, welche die Leiterbahn im Inneren des Messfühlerträgergehäuses 12 nach hinten zu den elektrischen Anschlüssen 19 führt. Die Anschlüsse 19 dienen der elektrischen Kontaktierung und stellen die Schnittstellen zwischen einer vorzugsweise im Anschlusskasten 20 angeordneten Auswerteeinrichtung 11 bzw, deren Verkabelung und den Messfühlern 5 und 9 dar. Die Anschlüsse 19 sind, wie hier gezeigt, günstigerweise am, dem gemeinsamen Messfühlerträger 6 entgegegengesetzten Ende des Messfühlerträgergehäuses 12 angeordnet. Im Sinne einer möglichst hohen Druckfestigkeit kann die Abdeckung Dicken zwischen 0,2mm und 2mm aufweisen. Sie kann z.B. aus rostfreiem, vorzugsweise nicht magnetischen, Stahl bestehen. Zusätzlich zur Erhöhung der Druckfestigkeit schützt sie die Messfühler 5 und 9 sowie alle weiteren Anschlüsse auch vor negativen Einflüssen von chemisch aggressiven Flüssigkeiten und auch vor Verschmutzung.

Der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass auf dem gemeinsamen Messfühlerträger ό natürlich außer den TMR-Messfühlern 5 und dem Temperaturmessfühler 9 auch andere zusätzliche Sensoren angeordnet sein können. Es ist auch denkbar, alle Messfühler, also z.B. ein oder zwei TMR-Messfühler und den Temperaturmessfühler in einen gemeinsamen Chip 7 zu integrieren.

In den Ausführungsbeispieien, in denen die TMR-Messfühler 5 und gegebenenfalls auch der Temperaturmessfühler 9 auf einem gemeinsamen Messfühlerträger 6 angeordnet sind, wird vermieden, dass zu deren Montage verschiedene zusätzliche Bohrungen z.B. in unter- 11 » ι · · · « · • · · · · · • φ * · · schiedlichen Winkeln oder an unterschiedlichen Positionen, notwendig sind. Weiters sind Schwierigkeiten der Zusammenführung der Signale und des Schutzes der Messfühler vermieden. Darüber hinaus werden auch von vornherein Schwierigkeiten mit der Verhinderung der elektromagnetischen Beeinflussung der Messfühler durch die notwendige Verkabelung unterbunden. Fig. 6 zeigt in einem Schnitt durch das Gehäuse 2 der Durchflussmesseinrichtung 1 des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 3 im Bereich des im Gehäuse 2 bzw. im Aufnahmekanal 17 montierten Messfühlerträgergehäuses 12, Die gezeigte Schnittebene steht normal auf der Längserstreckung der in Fig. 3 sichtbaren Messspinde! 13. Das Messfühlerträgergehäuse 12 ist in Einführrichtung 18, in den im Gehäuse 2 angeordneten Aufnahmekanal 17, eingeführt. Beim Einführen bzw. Einschieben des Messfühlerträgergehäuses 12 in Einführrichtung 18 in den Aufnahmekanal 17 wird eine Endposition erreicht, wenn der Anschlag 21 des Messfühlerträgergehäuses 12 am entsprechenden Gegenanschlag des Gehäuses 2 zur Anlage kommt. Durch das Zusammenwirken dieser beiden Anschläge wird somit die Einführbarkeit des Messfühlerträgergehäuses 12 in Einführrichtung 18 begrenzt. Hierdurch wird in der Endstellung sehr einfach auch der exakte Abstand zwischen den in den Chip 7 integrierten TMR-Messfühlern 5 und dem Drehelement 4 eingestellt. Eine Fehlbedienung ist praktisch ausgeschlossen. Die beiden genannten Anschläge bilden somit Teile der Positioniereinrichtung, welche dafür sorgt, dass das Messfühlerträgergehäuse 12 ausschließlich in einer einzigen Endlage am und/oder im Gehäuse 2 der Durchflussmesseinrichtung 1 befestigbar ist. Allgemein gesprochen ist in diesem Zusammenhang somit günstigerweise vorgesehen, dass das Gehäuse 2 der Durchflussmesseinrichtung 1 und/oder das Messfühlerträgergehäuse 12 als Teil der Positionierungseinrichtung, vorzugsweise jeweils zumindest ein Anschlag aufweisen, der die Einführbarkeit des Messfühlerträgergehäuses 12 und damit auch des gemeinsamen Messfühlerträgers 6 in den Aufnahmekanal 17 in Einführrichtung 18 begrenzt.

Um auch ein versehentliches Verdrehen des Messfühlerträgergehäuses 12 und damit auch des Messfühlerträgers 6 beim Einbau in den Aufnahmekanal 17 zu vermeiden, sieht die Positioniereinrichtung günstigerweise weiters eine Nut- und Zapfenführung am Gehäuse 2 der Durchflussmesseinrichtung 1 bzw. am Messfühlerträgergehäuse 12 vor, welche ein Verdrehen des Messfühlerträgergehäuses 12 im Aufnahmekanal 17, vorzugsweise in einer Richtung um die Einführrichtung 18 herum, unterbindet. Dabei kann die Nut 20 der Nut-und Zapfenführung in das Gehäuse 2 der Durchflussmesseinrichtung 1 eingeschnitten sein und der Zapfen 22 am Messfühlerträgergehäuses 12 fixiert sein. Dies entspricht der besonders gut in Fig. 4,5 und 6 zu sehenden, im gezeigten Ausführungsbeispiel realisierten Ausgestaltungsform. Natürlich ist es auch genau so gut anders herum möglich, dass eine » I *· » f ··*#* «SS· ·»···· S* ♦ • ·« *« S * · · « • 4· s · · · ···«* · ^ o ···* Sa··· M .......... entsprechende Nut 20 sich im Messfühlertragergehäuse 12 befindet und der darin eingreifende Zapfen 22 am Gehäuse 2 der Durchflussmesseinrichtung 1 fixiert ist. Darüber hinaus sind natürlich auch andere Ausgestaltungsformen entsprechender Positionierungseinrichtungen möglich. Z.B. können die in Einführrichtung 18 vorhandenen Anschläge auch gleich in die Nut- und Zapfenführung integriert sein. Gemeinsam ist den verschiedenen Möglichkeiten entsprechende Positionierungseinrichtungen jedenfalls, dass sie den Einbau des Messfühlerträgergehäuses 12 ausschließlich in einer einzigen Endlage am und/oder im Gehäuse 2 der Durchflussmesseinrichtung 1 erlauben, womit Fehlmontagen vermieden sind und nach erfolgtem Einbau des Messfühlerträgers 6 die TMR-Messfühler 5 und der Temperaturmessfühler 9 immer für den Betrieb und eine fehlerfreie Messung exakt positioniert sind. Bei der zerstörungsfrei lösbaren Verbindungseinrichtung 8 handelt es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um eine Schraubhülse, welche, nachdem das Messfühlerträgergehäuse 12 in die gezeigte Endlage eingeführt ist, in den Aufnahmekanal 17 eingeschraubt wird und so den Anschlag 21 des Messfühlerträgergehäuses 12 am Gegenanschlag des Gehäuses 2 der Durchflussmesseinrichtung 1 fixiert. Dies ist natürlich nur eines von vielen Beispielen, wie der Messfühierträger 6 bzw. das Messfühlerträgergehäuse 12 zerstörungsfrei lösbar mittels einer Verbindungseinrichtung 8 am und/oder im Gehäuse 2 der Durchflussmesseinrichtung 1 befestigbar ist.

In Fig. 6 ist in der gezeigten Schnittdarstellung auch noch die Dichtung 32 zu sehen, welche verhindert, dass Flüssigkeit am Messfühlerträgergehäuse 12 vorbei durch den Aufnahmekanal 17 hindurch aus dem Gehäuse 2 der Durchflussmesseinrichtung 1 austreten kann.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist innerhalb des Messfühlerträgergehäuses 12 ein Magnet 10, im vorliegenden Fall ein Permanentmagnet, zur Erzeugung eines Magnetfeldes angeordnet. Es muss aber nicht zwingend vorgesehen sein, dass das Messfühlerträgergehäuse 12 den Magnet 10 aufweist. Es ist z.B. genauso gut möglich, dass das Gehäuse 2 der Durchflussmesseinrichtung 1 den Magneten 10 aufweist. Eine weitere Variante ist in Fig. 8 gezeigt. Abgesehen von der Variante gemäß Fig. 8 ist der Magnet 10 jedenfalls dazu vorgesehen, ein Magnetfeld zu erzeugen, welches beim Drehen des Drehelementes 4 von diesem bzw. gestört bzw. verändert wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 und 7 sind für diese Störungen des Magnetfeldes vor allem die Zähne 24 des als Zahnrad ausgebildeten Drehelementes 4 verantwortlich. v* *» I * ϊ * * ·*·· »«*·*· ·· * • I I I · · · · · · » # · · ··* **··· ·

Fig. 7 zeigt schematisiert, dass der Magnet 10 bei dieser Variante günstigerweise auf der dem Drehelement 4 gegenüberliegenden Seite der Messfühler 5 und 9 angeordnet ist.

Wie Fig. 7 zu entnehmen ist, ist günstigerweise vorgesehen, dass die TMR-Messfühler 5 bzw, der sie aufnehmende Chip 7 vom Drehelement 4 bezüglich seiner Drehachse 25, um die das Drehelement 4 drehbar ist, radial beabstandet ist. Es kann aber genauso gut vorgesehen sein, dass eine Anordnung gewählt wird, in der, bezüglich der Drehachse 25 gesehen, das Drehelement 4 axial - oder radial und axial - von den TMR-Messfühlern 5 beabstandet ist. Der Abstand zwischen den TMR-Messfühlern 5 ist günstigerweise so gewählt, dass die beiden TMR-Messfühler 5 beim durchflussbedingten Drehen des Drehelementes 4 ein um den gewünschten Winkel phasenverschobenes Signal erzeugen.

Fig. 8 zeigt eine alternative Variante zu Fig. 7. Während in Fig. 7 das Magnetfeld von einem einzigen Magneten 10 erzeugt und von den Zähnen 24 gestört wird, befindet sich im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 auf dem Drehelement 4 selbst eine Vielzahl von Magneten 10. Diese sind jeweils mit einem Pol radial nach außen gewandt. Die jeweils benachbart zueinander angeordneten Magneten haben eine jeweils einander entgegengesetzte Polung. Beim Drehen des Drehelements 4 um seine Drehachse 25 registrieren die in den gemeinsamen Chip 7 integrierten TMR-Messfühler 5 daher ebenfalls ein sich veränderndes Magnetfeld aus dem auf die Drehrichtung und auch die Drehgeschwindigkeit des Dreh-elementes 4 geschlossen werden kann. Auf den im Messfühlerträgergehäuse 12 oder im Gehäuse 2 angeordneten Magneten, kann dadurch verzichtet werden.

Fig. 9 zeigt schematisiert einen gemeinsamen Chip 7 in den zwei TMR-Messfühler 5 aufgenommen sind. Die beiden im Chip 7 voneinander beabstandet angeordneten TMR-Messfühler 5 sind optisch durch die gestrichelte Linie getrennt. Ihr Abstand 33 voneinander beträgt günstigerweise von 0,2 mm bis 5 mm. Der in Fig, 9 rechts dargestellte TMR-Messfühler 5 weist zwei in Reihe geschaltete magnetische Tunnelwiderstände R, und R., auf, welche von der Betriebsspannung Ub, welche gegen Masse 26 geschaltet ist, versorgt werden. Zwischen den beiden magnetischen Tunnelwiderständen R. und R., erfolgt der Abgriff des Ausgangssignals S, bzw. S.'. Der links in Fig. 9 auf dem gemeinsamen Chip 7 angeordnete TMR-Messfühler 5 ist analog aufgebaut und weist die beiden magnetischen Tunnelwiderstände R, und R_, auf, zwischen denen das zweite Ausgangssignal S, bzw. S7 abgegriffen wird.

Chips 7, wie sie in Fig. 9 dargestellt sind, sind im Handel erhältlich. Ein Beispiel wurde eingangs genannt. Durch die entsprechend beanstandeten Anordnung der beiden TMR- 14 · I * ¥ · Φ Φ * Φ · · • ft * · • · · ·

Messfühler 5 ergeben sich um den gewünschten Phasenwinkel zueinander verschobenen Ausgangssignale S. 5 ' und S, bzw. S,'. Es kann sich um sinus- bzw. cosinusförmige Ausgangssignale S. bzw. S., aber auch um rechteckförmige Ausgangssignale S.' bzw. S,' handeln. Bei Veränderung der Drehgeschwindigkeit des Drehelementes 4 um seine Drehachse 25, ändert sich die Frequenz bzw. Periodendauer der genannten Ausgangssignaie, nicht aber ihre Phasenverschiebung zueinander.

Fig. 10 zeigt noch einmal analog zu Fig. 7 schematisiert und vergrößert die Anordnung von Magnet 10, dem die beiden TMR-Messfühler 5 aufnehmenden Chip 7 und dem Temperaturmessfühler 9 in Relation zu einem daran vorbei geführten Zahn des Drehelementes 4. Be im Temperaturmessfühler 9 kann es sich, wie in Fig. 10 ebenfalls schematisiert angedeutet, günstigerweise um einen Dreileiter-Widerstandsfühler handeln. Der ohmsche Widerstand dieses Temperaturmessfühlers 9 ändert sich in Abhängigkeit von der Temperatur. Dieser Widerstand kann in Form von U. als Funktion der Temperatur ö gemessen werden. Über den dritten Leiter bzw. die Spannung U, können die Leitungswiderstände berücksichtig werden. Auf diese Art und Weise ist, wie beim Stand der Technik an sich bekannt, eine sehr genaue Temperaturmessung möglich. Die gemessene Temperatur dient, wie weiter unten erläutert, der Temperaturkompensation.

Die Fig. 11a bis 11c zeigen jeweils Diagramme, in denen eine Spannung U gegen die Zeit t aufgetragen ist. Fig. 11 a zeigt beispielhaft und schematisiert, die sinusförmigen Ausgangssignale S, und der beiden TMR-Messfühler 5. Zur weiteren Auswertung werden diese sinusförmigen Signale im gezeigten Ausführungsbeispiel mittels eines sogenannten und beim Stand der Technik bekannten Schmitt-Triggers in Rechtecksignale S,' und S/ verwandelt. Fig. 11b zeigt den zeitlichen Verlauf des mittels des Schmitt-Triggers 31 aus S, erzeugten Rechtecksignals S7. Fig. 11c zeigt die entsprechend aus S., mittels des Schmitt-Triggers 31 erzeugten Rechtecksignale S7. Auch die beiden in Fig. 11b und 11c gezeigten Rechtecksignale S,' und S,.' sind um 90° phasenverschoben. Zur Umwandlung der sinus-bzw. kosinusförmigen Signale S. und S.. in die rechteckförmigen Signale $.’ und S.,‘ bedient sich der Schmitt-Trigger 31 im vorliegenden Beispiel Spannungswerten U, und U , welche im gezeigten Beispiel symmetrisch um die Nulllage von U gewählt sind. Hierdurch wird im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Puls-Pause-Verhältnis von 1:1 in den Rechtecksignalen S/ und S,1 erzielt. Erreicht das Signal S, das erste Mal den Schaltwert U, (siehe Fig. 11a) im Punkt 27, so schaltet der Schmitt-Trigger 31 die Spannung 8/ von Null auf einen vorbestimmten Wert U.. Wird anschließend nach dem Nulldurchgang des Signals S, (siehe Fig. 11a) das erste Mal die Spannung U (im Punkt 28) erreicht, so wird S/ vom Schmitt-Trigger 31 wieder auf die Spannung Null gesetzt (siehe Fig. 11b). Dieser Vorgang wiederholt sich, sobald das Ausgangssignal S, wieder das erste Mal die Schaltspannung U , erreicht usw..

Die Generierung des Rechteckssignals S,' aus dem Ausgangssignal S, mittels des Schmitt-Triggers 31 erfolgt in analoger Weise, wobei die Umschaltpunkte von U=0 auf U, (siehe Fig, 11 c) allerdings um 90° phasenverschoben zu dem Rechtecksignal S.' sind. Die so generierten Pulse 29 und 30 repräsentieren jeweils eine definierte Durchflussmenge also ein definiertes Durchflussvolumen an Flüssigkeit durch die Messkammer 3. Die Gesamtdurchflussmenge durch die Messkammer 3 während eines gewissen Zeitintervalls ergibt sich durch Aufsummieren der Anzahl der Pulse und Umrechnung mittels eines Kalibrierfaktors, wie dies im Folgenden anhand von Fig. 12 erläutert wird.

Die bisherige Schilderung der Auswertung bezüglich der Fig. 11a bis 11c basiert darauf, dass die beiden TMR-Messfühler 5 sinus- bzw. cosinusförmige Ausgangssignale S, und S^, produzieren. Es gibt aber auch TMR-Messfühler 5, die gleich rechteckförmige Ausgangssignale S.' und S/ 2ur Verfügung stellen. In diesen Fällen kann dann die Erzeugung von rechteckförmigen Signalen mittels Schmitt-Trigger 31 entfallen. Die rechteckförmigen Signale S,' und S; der TMR-Messfühler 5 können sicherheitshalber aber auch noch einmal einem Schmitt-Trigger 31 zugeführt werden, um Störsignale zu eliminieren.

In dem Auswerteschema gemäß Fig. 12 sind beide Varianten berücksichtigt. Der Pfad von S. und S, über den Schmitt-Trigger 31 repräsentiert die Variante, bei der der Übergang von Fig, 11 a auf 11 b und 11 c, wie geschildert, durchgeführt werden muss. Unten ist als Alternative dargestellt, dass wenn die TMR-Messfühler 5 bereits rechteckförmige Signale S/ und S,' zur Verfügung stellen, diese entweder zur Endstörung noch dem Schmitt-Trigger 31 zugeführt werden (gestrichelte Linie), oder, wenn dies nicht notwendig ist, auch gleich der weiteren Auswertung zugeführt werden, wie dies im Folgenden erläutert wird. Der Schmitt-Trigger 31 kann dann entfallen.

Zur Bestimmung der Anzahl der Pulse pro Zeiteinheit reicht es zunächst einmal aus, nur eines der Signale S.' bzw. SJ heranzuziehen. Um auch die Durchflussrichtung bestimmen zu können und damit auch Durchflussrichtungsumkehrung erkennen zu können, werden beide Signale S,' und S.,' gemeinsam ausgewertet. Durch die Beobachtung der von Null auf U, ansteigenden Flanke des ersten Signals S/ und der zeitgleichen Berücksichtigung des Status des zweiten Signals S.' ist, wie beim Stand der Technik an sich bekannt, eine * · * * « * * ··»*· » · * ··**·· · * · · φ I « I «4« r ·**-

Ermittlung der Drehrichtung des Drehelementes 4 und damit der Durchflussrichtung möglich,

Fig. 12 zeigt, wie bereits erwähnt, schematisiert ein mögliches Auswerteschema welches von einer geeigneten Auswerteeinrichtung 11 ausgeführt werden kann. Unabhängig davon, nach welcher Methode die Pulse 29 und 30 bestimmt werden, wird die Anzahl Z der Pulse 29 oder 30 über einen gewissen Zeitraum gezählt. Dabei wird, angedeutet durch in Fig. 12, die Drehrichtung durch Vergleich der Signalfolgen S,' und S,' berücksichtigt. Ist die ermittelte Drehrichtung des Drehelements 4 konstant, so werden die Pulse 29 bzw. 30 aufsummiert. Kommt es zu einer Drehrichtungsumkehr des Drehelementes 4 und damit zu einer umgekehrten Durchströmungsrichtung, so werden die Pulse 29 bzw. 30 wieder abgezogen, solange diese Drehrichtungsumkehr vorherrscht. Der so ermittelte Z-Wert gibt somit die Anzahl der Pulse über einen gewissen Zeitraum unter Berücksichtigung der Drehrichtung und damit der Durchströmrichtung der Flüssigkeit durch die Messkammer 3 wieder. Um die Durchflussmenge innerhalb eines gewissen Zeitraumes zu berechnen, wird die Anzahl der so bestimmten Pulse Z durch einen Kalibrierfaktor K geteilt. Dieser Kalibrierfaktor wird in einem entsprechenden Kalibriervorgang vorab bestimmt und gibt an, welche Durchflussmenge bzw. welches Volumen einem Puls 29 bzw. 30 entspricht. Durch die Division Z:K ergibt sich die Durchflussmenge T bzw. das durch die Messkammer 3 geflossene Volumen der Flüssigkeit während desjenigen Zeitraumes, während dem die Pulse gezählt worden sind. Um die Durchflussrate Q' also die Durchflussmenge pro Zeiteinheit zu bestimmen, wird im Wesentlichen analog vorgegangen, allerdings werden hier als Eingangsgröße der Berechnung die Anzahl der Pulse pro Zeiteinheit (Z/t) verwendet. Durch Division durch den Kalibrierfaktor ergibt sich so die Durchflussrate also die Durchflussmenge pro Zeiteinheit. Bei dieser Vorgehensweise sind die Temperatur bedingten Dichtewerte bzw. deren Änderungen der durch die Messkammer 3 hindurch strömenden Flüssigkeit noch nicht berücksichtigt. Soll auch der Temperatureinfluss kompensiert werden, so kann anhand des mittels des Temperaturmessfühlers 9 im jeweiligen Zeitintervall gemessenen Temperaturwertes die Dichte der durchströmenden Flüssigkeit bei der gemessenen Temperatur bzw. dem gemessenen Temperaturverlauf bestimmt werden. Hierzu kann auf entsprechende Tabellenwerte, Eichkurven oder Berechnungsformeln, welche beim Stand der Technik bekannt sind, zurückgegriffen werden. Mittels der so bestimmten Dichte bzw. des so bestimmten Dichteverlaufs kann dann aus der, wie vorab geschildert, bestimmten Durchflussmenge T die in diesem Zeitintervall durch die Messkammer 3 hindurch geströmte Masse an Flüssigkeit bestimmt werden. Aus Q' kann mittels der temperaturabhängig bestimmten Dichte der Flüssigkeit die Durchflussmasse der Flüssigkeit pro

Zeiteinheit berechnet werden. Falls dies gewünscht ist, können aus den so berechneten Massen bzw. Massen pro Zeiteinheit mittels einer Dichte bei einer bestimmten vorgege-benen Temperatur der Flüssigkeit wiederum Durchflussmengen bzw. Durchflussraten berechnet werden, welche dem Volumen bzw, dem Volumen pro Zeiteinheit bei einer vorgegebenen Temperatur entsprechen würden. Alternativ zu dieser Vorgehensweise der Temperaturkompensation der Messergebnisse ist es auch möglich, die Kalibrierfaktoren K in Abhängigkeit der Temperatur zu bestimmen. Bei dieser Vorgehensweise könnte dann bei der Berechnung gemäß Fig. 12 jeweils ein in Abhängigkeit der vom Temperaturmessfühler 9 gemessenen Temperatur ausgewählter K-Wertzur Berechnung von Durchflussmenge T oder Durchflussrate Q' herangezogen werden. Unabhängig davon, welche der vorgeschlagenen Vorgehensweisen zur Temperaturkompensation nun herangezogen wird, erlaubt es der Temperaturmessfühler 9 die Einflüsse der Temperatur der Flüssigkeit auf seine Dichte bei der Bestimmung der Durchflussmengen bzw. Durchflussraten zu berücksichtigen. Weiters erkennt das vorgeschlagene System, wenn es zu Umkehrungen oder Änderungen der Durchflussrichtung kommt, sodass auch hierdurch keine Fehler in den berechneten Durchflussmengen bzw. Durchflussraten oder daraus abgeleiteten Parametern entstehen können.

Bei Ausführungsformen, bei denen keine Drehrichtungsumkehr zu befürchten ist und somit ein einziger TMR-Messfühler 5 mit einem einzigen Ausgangssignai S, bzw. S,' ausreicht, vereinfacht sich die geschilderte Auswertung dahingehend, dass die Pulse immer aufsummiert werden. 18 Legende zu den Hinweisziffern:

Durchflussmesseinrichtung 23 Gehäuse 24 Messkammer 25 Drehelement 26 TMR-Messfühler 27 gemeinsamer Messfühlerträger 28 gemeinsamer Chip 29 Verbindungseinrichtung 30 Temperaturmessfüh ler 31 Magnet 32 Auswerteinrichtung 33 Messfühlerträgergehäuse S, Messspindel s, Ein- bzw. Auslass s,' Temperaturfühlergehäuse s; Anschlusskasten Ua Aufnahmekanal Ub Einführrichtung Uc Anschlüsse U, Nut U, Anschlag Zapfen

Abdeckung

Zahn

Drehachse

Masse

Punkt

Punkt

Puls

Puls

Schmitt-Trigger

Dichtung

Abstand

Ausgangssignal

Ausgangssignal

Rechtecksignal

Rechtecksignal

Schaltspannung

Betriebsspannung

Schaltspannung vorgegebener Wert vorgegebener Wert

Claims (10)

1. »·»« Patentanwälte HefelScHofmann 2 3 568/34/ss 100823 M · « lt »·* * * «··*·· * · * ··**«· · · · * • «# I #it * · · # ’··* * · · VatenWnwalt« · * European Patent Attorneys European Trademark Attorneys Dl Herbert Hefel {bis 2006) Dr. Ralf Hofmann Dr Thomas Fechner 6806 Feldkirch, Austria Egelseestr 65a, Postfach 61 Patentansprüche 1. Durchflussmesseinrichtung (1) zur Messung eines Durchflusses zumindest einer Flüssigkeit durch eine, in einem Gehäuse (2) der Durchflussmesseinrichtung (1) angeordnete Messkammer (3), wobei die Durchflussmesseinrichtung (1) zumindest ein drehbar gelagertes und von durch die Messkammer (3) hindurch fließender Flüssigkeit drehbares Drehelement (4) und zumindest einen Drehmessfühler zur Erzeugung eines, für die Drehung des Drehelementes (4) charakteristischen Ausgangssignals {S,, S.) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmessfühler ein TMR- Messfühler (5) ist.
2. 2. Durchflussmesseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest zwei TMR- Messfühler (5) als Drehmessfühler zur Erzeugung jeweils eines, für die Drehung des Drehelementes (4) charakteristischen Ausgangssignals (S,, S,) aufweist, wobei vorzugsweise die Ausgangssignale (S., S,) relativ zueinander phasenverschoben sind.
3. 3. Durchflussmesseinrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei TMR Messfühler (5) auf oder an einem gemeinsamen Messfühlerträger (6) angeordnet, vorzugsweise in einen gemeinsamen Chip (7) integriert, sind.
4. 4. Durchflussmesseinrichtung (1) nach Ansprüche 3, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Messfühlerträger (6), vorzugsweise der gemeinsame Chip (7), auswechselbar mittels einer zerstörungsfrei lösbaren Verbindungseinrichtung (8) am und/oder im Gehäuse (2) der Durchflussmesseinrichtung (1) befestigbar oder befestigt ist.
5. 5. Durchflussmesseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest einen Temperaturmessfühler (9), insbesondere zur Bankverbindungen Österreichische Postsparkasse Konto Nr. 92.111.622, BLZ 60000 Swift-Code: OPSKATWW IBAN: AT55 6000 0000 9211 1622 Sparkasse der Stadt Feldkirch Konto Nr. 0400-006300, BLZ 20604 Swift-Code: SPFKAT2B IBAN: AT70 2060 4004 0000 6300 T 143 (0)5522 73 137 F -43 (0)5522 73 359 M office@vpat.at I www.vpat.at VAT ATU 65652215 • w i · ·*· » · • » · · * · » ·····* ··#···*··* 4 I · · t« · *·«·« * • « · · · * * · · 2 ........ Messung der Temperatur der durch die Messkammer (3) hindurch fließenden Flüssigkeit, aufweist.
6. 6. Durchflussmesseinrichtung (1) nach Anspruch 5 und einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturmessfühler (9) auf oder an dem gemeinsamen Messfühlerträger (6) angeordnet, vorzugsweise in den gemeinsamen Chip (7) integriert, ist.
7. 7. Durchflussmesseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Messfühlerträger (6) oder ein Messfühlerträgergehäuse (12) oder das Gehäuse (2) der Durchflussmesseinrichtung (1) einen Magneten (10), vorzugsweise ein Permanentmagneten, zur Erzeugung eines Magnetfeldes aufweist.
8. 8. Durchflussmesseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das drehbare Drehelement (4) zumindest einen Magneten (10), vorzugsweise eine Abfolge von Magneten (10), vorzugsweise von Permanentmagneten, zur Erzeugung eines Magnetfeldes aufweist, wobei vorzugsweise zwei jeweils zueinander benachbarte Magneten (10) der Abfolge relativ zueinander unterschiedlich gepolt sind.
9. 9. Durchflussmesseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei TMR- Messfühler (5) bei Drehung des Drehelementes (4) um 90° zueinander phasenverschobene und/oder sinusförmige und/oder rechteckförmige Ausgangssignale (S,, S2) erzeugen.
10. 10. Durchflussmesseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Auswerteeinrichtung (11) zur, vorzugsweise temperaturkorrigierten, Bestimmung von Durchflussmenge und/oder Durchflussrate und/oder Durchflussrichtung der Flüssigkeit und/oder davon abgeleiteter Größen aus Drehgeschwindigkeit und vorzugsweise Drehrichtung des Drehelementes (4) auf Basis des Ausgangssignals (S,, S7) des TMR- Messfühlers (5) oder der Ausgangssignale (S,, S7) der TMR- Messfühler (5) aufweist.