CH673892A5 - - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung bezieht sich auf eine Durchflussmesseinrichtung für strömende Medien, die ein im Weg des strömenden Mediums eingesetztes Rotameter enthält, wo die Lage eines im Messrohr des Rotameters angeordneten metallischen Schwebekörpers zum Volumen des strömenden Mediums proportional bestimmt ist und dem Messrohr ein mindestens eine Spule aufweisender Fühler und eine Messelektronik angeschlossen sind. Die erfindungsgemässe Durchflussmesseinrichtung dient in erster Reihe zum Speichern und Anzeigen der momentan gemessenen Werte.

Es ist eine weitbekannte Tatsache, dass neben den seit Jahrzehnten herrschenden mechanischen Methoden für Durchflussmessung ein immer mehr zunehmender Bedarf für moderne, eine automatische Ablesbarkeit sichernden Messwandler besteht. Zum Fühlen der Lage eines in einem Messrohr beweglich angeordneten, schwebenden Metallkörpers s sind in der Praxis mehrere Lösungen bekannt. In den kapazitiven Messwandlern verändert sich die Kapazität zwischen den an der Aussenwand eines aus einem Isoliermaterial gefertigten Messrohres ausgebildeten Kondensatorbelägen. Diese Veränderung dient als Ausgangssignal. Bei den Ultra-lo schall-Messwandlern geschieht eine Entfernungsbestimmung des Schwebekörpers von seiner unteren oder oberen Endlage durch die Laufzeitmessung der vom Schwebekörper reflektierten Ultrawellen. Eine solche Lösung ist z. B. in der HU-A162 082 beschrieben.

15 Bei den bekannten optoelektronischen Ausführungsformen ist der Schwebekörper zwischen mindestens einer Lichtquelle und einem Lichtfühler angeordnet, und die momentane Lage des Schwebekörpers kann durch die Verarbeitung der Ausgangssignale der Lichtempfänger bestimmt 20 werden. Eine solche Lösung ist in der HU-A 183 092 dargestellt.

Bei den aus der DE-A 2 719 993, GB-A 2 071 336 und der HU-A 164 769 bekannten magnetischen Ausführungen übt ein in dem Schwebekörper eingebauter Dauermagnet eine 25 Wirkung auf die ausserhalb der Messrohrwand angeordneten magnetischen Fühler aus. Eine konkrete, praktische Ausführung dieses Messprinzips stellt die Durchflussmesseinrichtung «RE-tronic» der Firma Turbo A. G., Deutschland, dar.

Bei den bekannten induktiven Ausführungsformen ist das 30 Messrohr von einer Spule umgeben, und auf den gemessenen Wert kann durch die Bestimmung der infolge der Bewegung des metallischen Schwebekörpers auftretenden Induktivitätsveränderung und des Verlustes geschlossen werden.

Die zuerst erwähnte Lösung hat den Nachteil, dass im 35 oberen Abschnitt des Messbereiches, wo die Entfernung zwischen dem Schwebekörper und den Kondensatorbelägen grösser ist, ein zunehmender Messfehler auftritt. Bei der Ultraschall-Ausführungsform verursacht die Temperaturveränderung des zu messenden Mediums einen zu beachtenden 40 Fehler und auch das Messen aggressiver Medien ist ungelöst.

In den optoelektrischen Messeinrichtungen können lichtundurchlässige Medien, z. B. Milch oder eine Hyperman-ganlösung nicht ausgewertet werden, zugleich können nur lichtdurchlässige Messrohre verwendet werden.

45 In den magnetischen Ausführungen bedeuten die Veränderung der Koerzitivkraft des im Schwebekörper eingebauten Dauermagnets ferner die schädliche Wirkung aggresiver Medien eine begrenzte Verwendung. In den herkömmlichen induktiven, elektromagnetischen Lösungen kann die so infolge des Schwebekörpers auftretende Induktivitätsveränderung nur bei einigen ferromagnetischen Materialen erfasst werden, deren Korrosionbeständigkeit schwer gesichert werden kann. Ein weiteres Problem bedeutet das Ausgleichen der verwendeten Brückenschaltungen im Falle 55 einer thermischen Drift.

Das Ziel der Erfindung ist eine Durchflussmesseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, in welcher die Verbindung eines nicht ferromagnetischen, gegen aggresive Medien beständigen metallischen Schwebekörpers und eines 60 Messwandlers innerhalb des Messbereiches genau bestimmt werden kann, ferner keine Rückwirkung auf den Schwebekörper auftritt, im breiten Messbereich verwendet werden kann, ein für Fernbedienung geeignetes Ausgangssignal liefert und die Übertragungscharakteristik an die verschie-65 denen zu messenden Medien angepasst und beliebig programmiert werden kann.

Die gestellte Aufgabe wurde bei der vorgeschlagenen Druckflussmesseinrichtung dadurch gelöst, dass diese im

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Kennzeichen des Patentanspruches 1 umschriebenen Merkmale aufweist.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung sind die Spulen des Fühlers konzentrisch übereinander am Messrohr des Rotameters angeordnet. Es ist ferner vorteilhaft, wenn im aktiven Bereich des Messrohres des Rotameters mindestens 48 Spulen angeordnet sind.

Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung sind die der Lage des Schwebekörpers des Rotameters entsprechend der Informationen in einem Adressenspeicher gespeichert, welcher in Zusammenwirkung mit dem Niederfrequenz-Oszillator am Dateneingang des Binärspeichers angeschlossen ist. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die kodierten Ausgänge des programmierbaren Speichers mit den Eingängen der Anzeigeeinheit verbunden sind.

Die durch das Ausgangssignal des Multiplexeroszillators gesteuerte Kippstufe gibt die Adresse der Lage des Schwebekörpers zyklisch erneuert in einen Speicher ein. Im Interesse der Ablesbarkeit gelangt die Adresse abgetastet in einen weiteren Speicher, dessen Ausgang den entsprechenden Bereich eines programmierbaren Speichers steuert, der den anzuzeigenden Wert kodiert enthält. Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der erfindungsgemässen Einrichtung liegt darin, dass die Einrichtung bei gleichem Messrohr und gleichem Schwebekörper von der im programmierbaren Speicher gespeicherten Information abhängig praktisch auf beliebig viele Medien geeicht werden kann.

Die Erfindung wird anhand einer ein Blockschema eines möglichen Ausführungsbeispiels der Erfindung darstellenden Zeichnung naher erläutert.

Die erfindungsgemässe Durchflussmesseinrichtung weist einen Fühler 1 auf, dessen an einem nicht dargestellten Messrohr eines Rotameters konzentrisch übereinander angeordnete Spulen la... In an einem analogen Multiplexer 2 angeschlossen sind. Die Spulen la... In des Fühlers 1 bilden die Abstimmelemente eines Oszillators 9 dessen Ausgang über einen Signalformer 10 zum Signaleingang IIa eines Kompa-rators 11 geleitet ist. Der Ausgang des Komparators 11 ist an einer retriggerbaren monostabilen Kippstufe über einen Torkreis 13 mit dem Eingang einer zweifachen monostabilen Kippstufe 14 verbunden ist. Ein Steuereingang 13a des Torkreises 13 ist mit dem Ausgang eines Multiplexer, Oszillators 15 verbunden, dessen Ausgang noch mit einem Steuereingang 8a eines zweiten Multiplexers 8 und mit einem ersten Steuereingang 3a eines Zählers 3 verbunden ist. Je ein Ausgang der zweifachen monostabilen Kippstufe 14 ist an einen zweiten Steuereingang 3b des Zählers 3 und an einen Steuereingang 4a eines Adressenspeichers 4 angeschlossen. Der Adressenspeicher 4 ist über seine Ausgänge mit den Dateneingängen eines Binärspeichers 5 verbunden, dessen Steuereingang 5a mit einem Ausgang eines Niederfrequenz-

Oszillators 16 verbunden ist. Der Binärspeicher 5 ist über seine Ausgänge an einen programmierbaren Speicher 6 angeschlossen, dessen Steuereingänge 6s mit den Steuerausgängen 8s verbunden sind. Eine Anzeigeeinheit 7 ist so mit dem pro-s grammierbaren Speicher 6 wie dem Multiplexer 8 verbunden.

Während des Betriebes der Durchflussmesseinrichtung verändert sich der Signalpegel in einer der Spulen la...In des Fühlers 1 und der Lage des Schwebekörpers abhängig infolge io des durch den metallischen Schwebekörper verursachten Verlustes, in erster Reihe Wirbelstromverlustes. Die im Ausgangssignal des Oszillators 9 erscheinende Viereckimpulsreihe steuert die retriggerbare monostabile Stufe 12 an. Das Ausgangssignal der durchgesteuerten oder rückgestellten 15 Kippstufe 12 gelangt in den Torkreis 13 und wird dort mit dem Vierecksignal des Multiplexer Oszillators 15 moduliert. Das so gesteuerte Ausgangssignal am Ausgang des Torkreises 13 zeigt das Vorhandensein des Schwebekörpers im inneren der eben angeschlossenen Spule la...In an. Dieses Signal trig-20 gert die zweifache monostabile Kippstufe 14, die für die zeitgerechte Verzögerung des Rückstellens des Zählers 3 und des Schreibens des Adressenspeichers 4 sorgt. Der Multi-plexer-Oszillator 15 modifiziert den Zählerinhalt des binären Zählers 3, der immer die Laufzahl der eben angeschlossenen 25 Spule la...In des Fühlers 1 als Adresse enthält. Diese Adresse steuert den analogen Multiplexer 2.

Die der momentanen Lage des Schwebekörpers entsprechende Adresse gelangt in Binärform und zyklisch erneuert in den Adressenspeicher 4. Im Interesse einer entspre-30 chenden Ablesbarkeit gelangt diese Adresse durch das Ausgangssignal des Niederfrequenzoszillators 16 abgetastet in den Binärspeicher 5. Die Datenausgänge des Binärspeichers 5 adressieren den aktuellen Bereich des programmierbaren Speichers 6, der die anzuzeigenden Messwerte in Siebenseg-35 ment-Kode enthält. Die Anzeigeeinheit 7 und der programmierbare Speicher 6 werden mittels dem Multiplexer 8 gesteuert.

Die erfindungsgemässe Durchflussmesseinrichtung kann 40 überall vorteilhaft verwendet werden. Ein besonders bevorzugtes Anwendungsgebiet ist das Messen und Regeln von strömenden Medien industrieller Prozesse ferner jene Anwendungen, wo Messungen an schwer zugänglichen oder aus Sicherheitsgründen abgesperrten Stellen durchgeführt 45 werden sollen. Ein besonderer Vorteil der Einrichtung liegt darin, dass im Gegensatz zu den bekannten und herkömmlichen Lösungen einen programmierbaren Speicher enthält, der eine Eichung der Einrichtung für praktisch beliebig viele, verschiedene physischen Parameter aufweisenden zu messo senden Medien bei einer gegebenen Messrohr- und Schwebekörper Geometrie ermöglicht.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

673892 PATENTANSPRÜCHE

1. Durchflussmesseinrichtung für strömende Medien, die ein in den Weg des strömenden Mediums eingesetztes Rota-meter enthält, wo die Lage eines im Messrohr des Rotameters angeordneten metallischen Schwebekörpers zum Volumen des strömenden Mediums proportional bestimmt ist und dem Messrohr ein mindestens eine Spule aufweisender Fühler und eine Messelektronik angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Messrohr des Rotameters angeschlossene Fühler (1) mehrere Spulen (la... In) aufweist, die über einer analogen Multiplexer (2) mit einem Oszillator (9) als dessen Abstimmelemente verbunden sind und ein Ausgang des Oszillators (9) über einen Signalformer (10) mit einem ersten Signaleingang (1 la) eines Komparators (11) verbunden ist, dessen Ausgang an einer retriggerbaren monostabilen Kippstufe (12) angeschlossen ist, und der Ausgang der retriggerbaren monostabilen Kippstufe (12) über einen Torkreis (13) mit einem Eingang einer zweifachen monostabilen Kippstufe (14) verbunden ist, deren Ausgänge an einem Steuereingang (4a) eines Adressenspeichers (4) und einem zweiten Steuereingang (3b) eines Zählers (3) angeschlossen sind, dessen Datenausgänge mit Dateneingängen des analogen Multiplexers (2) und des Adressenspeichers (4) verbunden sind, wobei der Adressenspeicher (4) mit einem Binärspeicher (5) verbunden ist, dessen Steuereingang (5a) am Ausgang eines Niederfrequenz-Oszillators (16) angeschlossen ist, und der Binärspeicher (5) mit Dateneingängen eines programmierbaren Speichers (6) verbunden ist, dessen Steuereingänge sowie Steuereingänge einer Anzeigeeinheit (7) mit einem Ausgang (8s) eines Multiplexers (8) verbunden sind und ein Steuereingang (8a) des Multiplexers (8), ein Steuereingang (13a) des Torkreises (13) und der erste Steuereingang (37) des Zählers (3) an einem Ausgang eines Multiplexer Oszillator (15) angeschlossen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (la...In) des Fühlers (1) konzentrisch übereinander am Messrohr des Rotameters angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im aktiven Bereich des Messrohres des Rotameters mindesters 48 Spulen (la...In) angeordnet sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der die der Lage des Schwebekörpers des Rotameters entsprechende Information enthaltende Adressenspeicher (4) in Zusammenwirkung mit dem Niederfrequenz-Oszillator (16) an Dateneingängen des Binärspeichers (5) angeschlossen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die kodierten Ausgänge des programmierbaren Speichers (6) mit den Eingängen der Anzeigeeinheit (7) verbunden sind.