DE1648089C - Stromungsmittel Meßvorrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Strömungsmittel-Meßvorrichtung, die einen um eine vertikale Achse drehbaren rotationssymmetrischen Rotor aufweist, der an seinem unteren Ende gewölbt ist und in einer daran angepaßten Mulde liegt, die mit Düsen versehen ist, durch welche das Strömungsmittel in den Zwischenraum zwischen Mulde und Rotor mit einer tangential zum Rotor gerichteten Strömungskomponente eintritt, wodurch der Rotor angehoben wird und entsprechend der Strömungsgeschwindigkeit rotiert, wobei das Strömungsmittel aus dem sich beim Anheben des Rotors bildenden Ringspalt zwischen Rotor und oberen Rand der Mulde austritt.

Bei derartigen Meßvorrichtungen, wie sie beispielsweise aus der USA.-Patentschrift 2 052 794 bekannt sind, ist der Rotor mittels einer Achse gelagert, wobei eine gewisse axiale Bewegbarkeit zugelassen ist. Die Umdrehungen des Rotors werden mechanisch auf ein Zählwerk übertragen. Die dabei auftretende mechanische Reibung beeinflußt die Meßgenauigkeit ungünstig. Außerdem kann an der Lagerung Verschleiß auftreten, wodurch die Zuverlässigkeit der Arbeitsweise und die Meßgenauigkeit herabgesetzt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Meßvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der der Rotor völlig frei, d. h. ohne mechanische Führung im Strömungsmittel gehalten wird und sich selbst in seiner Gleichgewichtslage stabilisiert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gelöst, daß der untere Abschnitt des Rotors von einer Halbkugelfläche gebildet wird die sich nachι oben in einen zylindrischen Abschnitt fortsei daß das Massenzentrum des Rotors mit dem Krummungszentrum der Halbkugelfläche zusammenfallt, daß der obere Rand der Mulde zum Rotor hin vorspringt und daß eine berührungsfreie Abtastung des Rotors zur Drehzahlmessung erfolgt. .

Durch den Verzicht auf jegliche mechanische Fuhrung oder Abtastung werden mechanische Reibung und Verschleiß vermieden. Der zylindrische Abschnitt des Rotors wirkt bei Kippbewegungen durch die auftretende Zentrifugalkraft stabilisierend auf den Rotor da das Massenzentrum und das Krummungszentrum zusammenfallen, verlagert sich der Rotor auch bei Störungseinflüssen, wie beispielsweise Erschütterungen, in der Mulde nicht seitlich; der vorspringende Rand der Mulde stabilisiert den Rotor und verhindert Schwingungen. Es ist anzunehmen, daß ein lokaler Druckanstieg in dem dem Rand der Mulde benachbarten Gaspolster auftritt, sobald sich die halbkugelige Oberfläche dem Rand durch eine Bewegung des Rotors nach der Seite nähert; dieser lokale Druckanstieg versucht den Rotor zurück zum Zentrum der öffnung zu drücken. Somit dient dieser Vorgang der Stabilisierung des Rotors gegen horizontale Bewegung in der Muldenöffnung.

Das berührungslose Abtasten eines sich drehenden Körpers zur Drehzahlmessung ist an sich bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 086 302).

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Rotor als Hohlkörper ausgebildet ist und die Wand des zylindrischen Abschnitts dicker ist als die der Halbkugel. Dadurch läßt sich die Masse des Rotors und damit die Trägheit der Meßvorrichtung sehr herabsetzen. Die Masse des Rotors ist zu einem erheblichen Teil in die verdickte Wand des zylindrischen Abschnitts verlagert, so daß sich das Zusammenfallen von Massenzentrum und Krummungszentrum besonders einfach erreichen läßt.

In noch weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß in der Halbkugelfläche des Rotors öffnungen vorgesehen sind, die zum Inneren des an seiner Oberseite offenen Rotors führen. Damit erreicht man, daß ein Teil des durchfließenden Strömungsmediums, Flüssigkeit, Gas oder Dampf, durch diese öffnungen strömt und daher der Ringspalt zwischen Rotor und vorspringendem Rand der Mulde auch bei größerem Durchsatz verhältnismäßig klein bleibt, wodurch die Stabilisierungswirkung verbesserl ist. Zugleich wird dadurch die Meßgenauigkeit dei Meßvorrichtung erhöht.

Die Erfindung läßt sich vorteilhaft bei allen strömungsfähigen Medien anwenden. Ein bevorzugtei Anwendungsbereich liegt bei Erdgasleitungen, wc derartige Meßvorrichtungen für die durchfließender Erdgasmengen in abgelegenen Gebieten eingesetzt werden müssen.

Die Erfindung wird mit der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine vertikale Schnittansicht entlang dei Achse einer Meßvorrichtung für Erdgas,

F i g. 2 eine horizontale Schnittansicht durch die Vorrichtung entlang der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig.3 eine horizontale Draufsicht auf den Rotor und ein Düsenplattenteil der Vorrichtung entlang der Linie 3-3 der Fig. 1, wobei die Teile für die Anzeige der Rotorbewegung fortgelassen wurden,

Fig.4 eine horizontale Schnittansicht durch den Rotor und durch die Düsenplatte, entlang der Linie 4-4 der Fig. 1, wobei einige Teile fortgelassen wurden,

Fig.5 nine vergrößerte Ansicht einer Halteplatte und eines Gehäuses für verschiedene Teile einer zur Übersetzung der Rotorbewegung in ein elektrisches Signal benutzten Schaltung, wobei die Halteplatte zum Teil im Schnitt entlang der Linie 5-5 der Fig.2 gezeigt ist und einige Teile des Gehäuses weggebrochen oder fortgelassen wurden, ' is

F i g. 6 ein Schaltbild, das einen Übersetzungsstromkreis zeigt mit einem am Ausgang der Schaltung angeordneten Zähler,

F ϊ g. 7 den Boden der in F i g. 1 dargestellten Halteplatte mit Stromkreiseleinenten, die auf die Platte gedruckt sind, wobei man erkennt, daß die Halteteile für die Platte als Elemente der in F i g. 6 gezeigten elektrischen Schaltung funktionieren,

F i g. 8 eine vergrößerte vertikale Schnittansicht entlang der Achse des Rotors und der Rotorplatte,

F i g. 9 in noch stärkerer Vergrößerung ein Teil des Rotors und der Düsenplatte aus F i g. 8 und

Fig. 10 schematisch eine typische Erdgasleüung-Installation mit Duj •hfluß-Meßvorrichtung und in der Anwendung als ein proportionaler, in einen Kreis gelegten Gasflußmesser, der einen Teil des Gasflusses in der Hauptleitung um eine Drosselstelle herumleitet.

Die Gasfluß-Meßvorrichtung, mit 10 bezeichnet, stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Sie hat ein Gehäuse 11, das mit einer Einlaßöffnung 12 und einer Auslaßöffnung 13 versehen ist, so daß das zu der Vorrichtung geförderte Gas durch das Gehäuse hindurchtreten kann, wenn das Meßgerät in Benutzung ist. Das Innere 14 des Gehäuses ist in zwei Kammern, die mit 15 und 16 bezeichnet sind, geteilt. Der Rotor 17 befindet sich in der Kammer 16, und die Kammer 15 nimmt das durch die öffnung 12 in die Vorrichtung strömende Gas auf. Diese Kammer 15 dient als Sammelkammer und verteilt das Gas auf ein Paar Düsen 18, die als Einlaß zu der Rotorkammer für das Gas dienen.

Die Kammer 16 ist in zwei Gaszonen geteilt. Der Rotor wird, wie in der Zeichnung gezeigt, auf einem Gaspolster 22 gehalten, wenn die Vorrichtung ausgerichtet ist. Das Gas wird in diesem Polster 22 dadurch gehalten, daß es aus den Düsen 18 strömt und kontinuierlich durch einen Ringspalt 23 entweicht, welcher gebildet wird, sobald sich der Rotor von seinem Sitz während dem Aufbau des Gaspolsters 22 anhebt. Die Anordnung in der angrenzend an den Rotor 17 liegenden Kammer ist derart, daß sich das Gaspolster um die Achse 25 einer Mulde 26 dreht, die in der Wand der Kammer gebildet wird. Diese Mulde 26 liegt in einer Düsenplalte 27 der Meßvorrichtung, und der durch das Gas gehaltene Rotor 17 wird durch den Kontakt mit dem Gaspolster in der Mulde 26 durch das Gas um dieselbe Achse zur Drehung angetrieben. Die Düse 18 und öffnung 13 gestatten, daß das zu der Vorrichtung geförderte Gas die Kammer 16 passiert und deshalb in antreibenden Kontakt mit dem Rotor 17 kommt. Das Gas entweicht von der Kammer 16 durch die Austrittsöffnung 13 nach außerhalb.

Die Drehbewegung des Rotors 17 wird mittels einer Schaltung 39 in ein elektrisches Signal übersetzt, das der Winkelgeschwindigkeit des Rotors entspricht. Diese Schaltung 39 schließt einen Transistor 28 ein, zwei Kondensatoren 29 und 30 und einen Widerstand 31, die alle auf einer dreieckigen Platte 32 montiert sind, welche ihrerseits über dem Rotor 17 in der Kammer 16 gehalten wird. Die Platte 32 trägt Elemente 33 des Schaltkreises 39, die, wie in Fig.7 gezeigt, auf den Boden gedruckt sind; die erwähnten Schaltungsbauteile sind in einem hohlzylindrischen Gehäuse 58 untergebracht, das auf dieser Platte 32 ruht. Das Gehäuse 58 ist mit einem geeigneten Kunststoff gefüllt. Dieser Kunststoff dient zum Schutz und zur elektrischen Isolation der Bauteile von direktem Kontakt mit dem Gas in der Kammer 16. Die Schaltung 39 weist auch Spulen 34 und 35 auf, die induktiv gekoppelt sind und zur Anzeige der Drehbewegung des Rotors durch Abtasten einer Metallscheibe 36 benutzt werden. Letztere ist an dem Rotor 17 befestigt und im Innenraum 37 des Rotors angeordnet. Jedesmal wenn der Rotor eine volle Umdrehung vollführt, läuft die Scheibe 36 zwischen die im Abstand angeordneten Spulen 34 und 35 und unterbricht die Induktionsbindung der Spulen. Auf diese Weise wird die Drehbewegung des Rotors in dem dargestellten Stromkreis angezeigt. Die Spule 34 ist am Ende einer Metallsonde 38 befestigt, die von der Platte 32 herunterhängt und sich in den Hohlraum des Rotors erstreckt. Die andere Spule 35 ist in einer Ausnehmung der Düsenplatte befestigt.

Das Gehäuse 11 weist zwei rechteckige Metallplatten 41 und 42 auf, die im Abstand durch eine hohlzylindrische Metallhülse 43 gehalten werden. Das obere Ende der Hülse 43 ist an die Unterseite der Platte 41 angeschweißt, während das untere Ende der Hülse 43 genau in eine ringförmige Ausnehmung 44 in der oberen Fläche der Platte 42 paßt. Eine ringförmige Dichtung 45 liegt in der Ausnehmung 44; die Teile des Gehäuses 11 sind mittels vier Schrauben 46 zusammengehalten. Diese Schrauben sind außerhalb der Hülse angebracht. Die Platte 41 hat eine Auslaßöffnung 13, die mit einer Auslaßöffnung 59 verschraubt ist und den Gasabfluß von der Kammer 16 bildet. Die Platte 42 auf der anderen Seite trägt die zentrale Einlaßöffnung 12; hier wird das Gas durch eine eingeschraubte Leitung 40 zugeführt.

Die Zuleitungskammer 15 wird zum Teil durch eine hohlzylindrische Hülse 47 gebildet, die im Inneren des Gehäuses 11 angeordnet ist und aufrecht auf die Platte 42 koaxial zur äußeren Hülse 43 angeschweißt ist. Das obere Ende der Hülse 47 ist mit einem seitlich herausstehenden Flansch 48 versehen, und die Düsenplatte 27 ruht über einer dazwischenliegenden ringförmigen Dichtung 49 auf dem Flansch, während sie im Abstand von dem Flansch mittels Schrauben 50 gehalten wird.

Die Düsenplatte 27 bildet die obere Wand der Kammer 15 und dient auch als Wandteil für die Rotorkammer 16. Das Zentralteil 51 der Platte 27 ist als nach oben geöffnete Mulde 26 ausgebildet. Das zurückspringende Zentralteil ermöglicht auch eine horizontale Anordnung der Düsen 18 in der Platte.

Die Mulde 26 wird durch eine Oberfläche 52 gebildet, die einen ringförmigen Rand 55 hat, der dort überhängend über die Mulde angeordnet ist, um eine Lippe an der öffnung der Mulde 26 zu bilden. Der Rand 55 begrenzt die öffnung der Mulde. Im übrigen ist die Oberfläche der Mulde eine Kugelfläche.

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Der am besten in F i g. 8 dargestellte Rotor 17 ragt Zone 20 ab, wie durch den Pfeil 68 dargestellt. Damit einem Basisabschnitt 60 in die Öffnung der Mulde nach wird der Rotor auf dem Gaspolster in der Zone 26. Er hat einen ringförmigen zylindrischen Abschnitt 19 frei von mechanischem Kontakt mit anderen Tei-61, der sich oberhalb der Basis und der öffnung der len der Vorrichtung getragen und durch den Kontakt Mulde befindet, wie aus der Zeichnung zu sehen ist. 5 mit dem Gas in der Zone in Richtung des Pfeiles 67 Der Innenraum 37 des Rotors wird durch die zylin- zur Drehung angetrieben.

drische innere Oberfläche 53 des Abschnittes 61 und In F i g. 8 sieht man, daß der Muldenraum durch

die innere Oberfläche 56 der Basis gebildet. Diese Ab- die Muldenoberfläche 52 und die gegenüberliegende schnitte 60 und 61 werden bei der Herstellung des Ro- Halbkugelfläche 63 gebildet wird. Es versteht sich tors aus einem Stück gebildet; der Rotor ist Vorzugs- io auch, daß das Gaspolster 22 bezüglich der Dicke nach weise aus leichtem Material hergestellt, um die Wir- der Seite der Achse 25 hin fortschreitend abnimmt, bis kungen der Trägheit auf die Rotorbewegung beim man auf das Lippen- oder Randteil 55 an der Abfluß-Wechsel der Gasgeschwindigkeit herabzumindern und öffnung in der Zone 19 trifft. Dieser Rand 55 sieht auch um den Energiebetrag, der zur Halterung des ein Zusammenziehen der Strömung im Ringspalt 23 Rotors aufgebracht wird, herunterzudrücken. In dem 15 vor, wie in F i g. 9 durch den Pfeil 68 gezeigt ist. Diegezeigten Ausführungsbeispiel wird ein Kunststoff, ser Einfluß auf die Strömung bewirkt eine Stabilisiewie z. B. Acrylharz, benutzt, um eine Beeinflussung rung des Rotors in der Muldenöffnung. Ohne den vorder Induktion der Spulen 34 und 35 zu vermeiden. springenden Rand 55 beginnt der Rotor in der öff-Der Basisabschnitt 60 des Rotors 17 hat eine halb- nung zu oszillieren, wie Experimente gezeigt haben, kugelförmige Bodenfläche 63. Diese Halbkugelfläche 20 und trifft unter Reibungswirkung auf die Mulden-63 ragt in die Mulde 26 und hat ein Krümmungszen- wände, wenn die Vorrichtung Erschütterungen ausgetrum 64, das oberhalb des Rotorbasisabschnitts 60 setzt ist, was häufig bei Meßeinrichtungen der Fall ist. liegt. Über dieser halbkugeligen Fläche 63 befindet In dem gezeigten Beispiel ist der Rotor also zentral sich ein zylindrischer äußerer Oberflächenabschnitt stabilisiert, um bezüglich seiner Achse 69 und der 65, der in die halbkugelige Oberfläche 63 übergeht. 25 Muldenachse 25 in Abhängigkeit von der Gasbewe-Die Muldenoberfläche 52 entspricht im allgemei- gung zu rotieren. Auf diese Weise läuft die Scheibe 36 nen der Kontur der Halbkugelfläche 63 der Basis 60 immer zwischen den im Abstand voneinander liegenin dem dargestellten Beispiel. Wenn die Vorrichtung den Spulen 34 und 35 hindurch,
nicht in Betrieb ist, sitzt der Rotor 17 auf dem ringför- Die Achse 69 des Rotors 17 ist in F i g. 8 in einer migen Rand 55. Dann sind die Oberflächen 63 und 52 30 Linie mit der Achse 25 der Mulde gezeigt. Die Wand im Abstand zueinander angeordnet und bilden die des zylindrischen Abschnitts 61 ist dicker als die Zone, in welcher das rotierende Gas anfänglich aufge- Wand der Basis 60. Dies dient dazu, das Hauptteil des nommen wird, wenn es zu der Vorrichtung gefördert Rotorgewichtes 50 auf den zylindrischen Abschnitt wird. 61 zu konzentrieren, wodurch das Massenzentrum des Die Düsen 18 sind so angeordnet, daß sie mit der 35 Rotors im Krümmungszentrum 64 für die halbkuge-Muldenoberfläche 52 zur Bildung des Gaspolsters 22 lige Oberfläche 63 liegt. Als Ergebnis dieser Anordzusammenarbeiten, wobei sich jeder Einlaß in die nung verbleibt das Massenzentrum auf der Achse 25, Mulde durch die Oberfläche 52 unter dem Rand 55 wenn der Rotor zu kippen versucht, z. B. zu der in öffnet. Es können ein oder mehrere Einlasse in die F i g. 8 mit 70 bezeichneten Kippstellung. In Stellung Mulde benutzt werden; vorzugsweise sind mehrere Du- 40 70 nimmt die Rotorachse 69 die mit 71 gezeigte Stelsen 18 in symmetrischer Anordnung als Gaseinlässc lung ein, während das Gas in dem Körper weiterhin für die Kammer 16 vorgesehen. den Rotor so antreibt, daß er um die Achse 25 rotiert. Die Düsen 18 sind symmetrisch bezüglich der Es versteht sich, daß beim Kippen des Rotors Teile Achse 25 der Muide 26 angeordnet, und jede Düse ist des zylindrischen Abschnittes 61 näher an die Achse so angebracht, daß das Gas horizontal und durch die 45 25 zu liegen kommen und deshalb durch die Zentrifueine Düse in entgegengesetzter Richtung wie die an- galkraft nach außen getrieben werden. Dies bewirkt, dere Düse strömt. Die Anordnung ist derart, daß jede daß der Rotor in seine aufrechte Stellung zurückkehrt, Düse tangential zu der Innenseite des bei dem Schnitt Infolgedessen führt der zylindrische Abschnitt 61 zu der Oberfläche 52 mit einer normal zur Achse 25 der einer Stabilisierung der Rotation des Rotors bezüglich Mulde angeordneten Ebene gebildeten Kreises ver- 50 der Achsen 25 und 69. Sowohl der Abschnitt 61 als läuft. auch der Rotor 17 und der Rand 55 der Platte 27 wir-Diese Ebene erstreckt sich auch durch die andere ken zusammen, um die Achse 69 des Rotors in AusDüse. Die Düsenanordnung ist am besten in F i g. 4 fluchtung mit der Achse 25 des umlaufenden Gaskisgezeigt. Sobald das Gas von den Düsen abströmt, wird sens zu halten, wenn der Rotor angetrieben wird,
es durch die gewölbte Oberfläche 52 unter einem Win- 55 Der Rotor ist zur Begrenzung der Bewegung ent kel gegen den Rand 55 abgelenkt. Dies bewirkt, daß lang der Muldenachse, ohne die Spule 34 auf dei sich das Gas in der Mulde mehr oder weniger in Dre- Sonde 38 aufzunehmen, angeordnet Experimente zei hung wie ein Körper oder ein Polster 22 versetzt, und gen, daß der Rotor sich selbst entlang der Achse 2i zwar in Richtung des Pfeiles 67 um die Muldenachse entsprechend der Gasmenge einstellt und mit der Zu 25. Auch der Rotor wird entsprechend in derselben 60 bzw. Abnahme der Gasmenge steigt bzw. fällt. Zwi Richtung angetrieben. sehen der Mulde 26 und der Kammer 16 entsteht eil Sobald das Gaspolster aufgebaut ist, wird der Ro- Differenzdruck, wenn der Rotor auf dem Gas in de tor 17 durch das in die Mulde eintretende Gas vorge- Mulde gehalten wird; der Differenzdruck sorgt für ein trieben und wird von seinem Sitz auf dem Rand 55 der resultierende Kraft auf den Rotor 17, die nach nntei Platte 27 angehoben. Sobald dies geschieht, entsteht 65 entlang der Achse 25 wirkt und deshalb für der. An ein Ringspalt 23 zwischen der Halbkugelfläi-he 63 des trieb des Rotors gegen das Gaspolster sorgt. Dies is Rotors und dem benachbarten Rand 55, und das Gas günstig, denn es trägt bei zu vermeiden, daß der Roto fließt von der Zone 19 durch diese öffnung 23 in die von dem Gaspolster abgehoben und aus der MuId

entfernt wird, wenn Stoßwellen in dem zu der Vorrichtung geförderten Gas auftreten oder wenn die Druck-Flußmeßvorrichtung am Ort der Installation starken Erschütterungen ausgesetzt ist.

Die Gasbewegung in der Mulde 26 hängt von dem Wechsel im Differenzdruck quer über die Meßanordnung ab; deshalb entspricht die auftretende Geschwindigkeit des rotierenden Gaspolsters 22 einer linearen Beziehung zu der Durchflußmenge des zu der Vorrichtung geförderten Gases. Sobald der Rotor von seinem Sitz auf dem Rand 55 während des Aufbaues des Gaspolsters 22 angehoben wird, sorgt die Gasbewegung in der Mulde dafür, daß der Rotor um die Achse 25 angetrieben wird. Wegen der frei gehalterten Lage auf dem Gas in der Mulde gibt es keine mechanische Reibung, die andernfalls die Rotorbewegung hemmen oder in sie eingreifen würde. Infolgedessen wird die Rotation des Rotors für alle praktischen Zwecke nur durch die Reibung des Gases gehemmt, auf das der Rotor in der Kammer 16 trifft.

Im allgemeinen wurde gefunden, daß durch Umgehung der ganzen mechanischen Reibung eine größere Genauigkeit erreicht werden kann, und zwar über einen viel breiteren Eichbereich. Gemäß der Erfindung entdeckte man, daß eine noch größere Genauigkeit erreicht werden kann, wenn eine oder mehrere öffnungen 75 vorgesehen sind, die eine Verbindung der Mulde 26 mit der Kammer 16 durch die Basis des Rotors 17 hindurch schaffen. Deshalb hat der in dem Beispiel gezeigte Rotor 17 mehrere öffnungen 75 in dem Basisabschnitt. Diese öffnungen sind bezüglich der Achse 69 des Rotors symmetrisch und unter den Düsen 18 angeordnet. Die Wirkung der öffnungen 75 beruht vermutlich darauf, daß der Widerstand auf die Rotorbewegung durch das Gas in der Kammer 16 reduziert ist, insbesondere in dem hohlen Teil des Rolors.

Die dreieckige Haltcplatte 32 in der Kammer 16 besteht aus geeignetem elektrischem Isolationsmaterial und wird im Abstand über dem Rotor 17 auf drei elektrisch leitenden, mit Gewinde versehenen metallischen Befestigungsmitteln 77, 78 und 79 getragen. Die Köpfe 80 dieser Befestigungsmittel sind in der Kammer 15 angebracht und erstrecken sich nach oben durch die Düsenplatte 27. Sie sind an der Platte 27 mittels einer Mutter 81 befestigt, die an der oberen Oberfläche der Platte 27 in Eingriff mit einem Federring tritt. Die Halteplatte 32 ist auf der anderen Seite an den oberen Enden der Befestigungsmittel durch mit 82 bezeichnete Muttern befestigt, welche ebenfalls gegen Erschütterungen vermittels geeigneter Kontermuttern gesichert sind.

Die Leitungen 83 für die Schaltbauteile 28, 29, 30 und 31 ragen nach unten durch die Platte 32 hindurch und sind an die gedruckten Schaltelemente 33 im Boden der Platte angelötet. Diese gedruckten Elemente 33 schaffen die elektrische Verbindung mit den passenden Befestigungsmitteln, indem sie ilen 1:·. F i g. 6 dargestellten Stromkreis 39 bilden.

Die Anschlüsse 85 und 86 für die in dem Gehäuse befindlichen Schaltungsbauteile sind in geeigneten isolierenden Steckbuchsen 87 montiert, die sich duTh geeignete Löcher in der Platte 42 an den gegenüberliegenden Seiten der Einlaßöffnung 12 erstrecken. Innerhalb der Kammer 15 sind die Anschlüsse 85 und 86 elektrisch mit geeigneten Befestigungsmitteln 77, 78, 79 mittels elektrischer Leitungen verbunden, die insgesamt mit 88 bezeichnet sind, wobei die Induktionsspule 35 in der Platte 27 in geeigneter Weise in eine der Leitungen eingefügt ist.

Alle Stromführungselemente in der Kammer 15 und 16 sind in der gezeigten beispielhaften Ausführungsform mit einem geeigneten Kunststoff (nicht dargestellt) überzogen, um die Elemente von dem Gas bzw. anderen Strömungsmitteln in der Kammer elektrisch zu isolieren.
Wie oben angezeigt, werden verschiedene Mittel

ίο zur Übersetzung des mechanischen Antriebes des Rotors in ein brauchbares elektrisches Signal angewendet. Die in F i g. 6 gezeigte Schaltung 39 ist hauptsächlich eine Oszillatorschaltung, in welcher die Anschlüsse 85 und 86 mit einer Gleichstromquelle 90 verbunden sind. Der Widerstand 31 liefert eine Vorspannung, und der Transistors 28 zieht normalerweise Strom. Sobald der Stromfluß durch die Induktivität 34 ansteigt, wird das Signal an die Induktivität 35 gekoppelt, und der Kondensator 30, der die Basis von dem

ao Emitter isoliert, entwickelt an seiner Basisseite eine hohe negative Spannung. Dieses reduziert den Stromfluß in der Basis und damit in dem Kollektorstromkreis. Sobald der fließende Strom in dem Kollektorkreis schwächer wird, wird das Signal zu dem Basis-Stromkreis zurückgekoppelt und versucht, die Ladung auf dem Kondensator 30 umzupolen. Der Transistor geht wieder mehr in den Leitungszustand über, und der Zyklus wird wiederholt. Die verteilte Kapazität der Induktivitäten 34 und 35 sieht sinusförmige Stromänderungen durch den Transistor vor.

Wenn die Metallscheibe 36 in die Stellung zwischen die Spulen 34 und 35 rotiert, hört die Oszillation auf. Der mittlere Strom durch den Transistor 28 ist bei Oszillation kleiner als sein Mittelwert bei nicht vorhandener Oszillation. Folglich bewirkt der Abschnitt mit der dauernden Rotation des Rotors 17 ein abwechselndes Ein- und Ausschalten der Oszillationen und bewirkt, daß der Gleichstrom steigt und fällt, um eine Kette von Spannungsimpulsen an den Anschlüssen zu erzeugen, die in Beziehung zu der Winkelgeschwindigkeit des Rotors stehen. Der Kondensator 29 stellt für hohe Frequenzen eine Umleitung dar, und die Frequenz der Oszillation ist im Vergleich zu der Rotation des Rotors hoch genug, so daß die An-Sprechzeit nicht kritisch ist.

Der Zähler 91 liegt in der Darstellung am Ausgang und zählt die Impulse, um für irgendein gegebenes Zeitintervall einen Wert zu ermitteln, der der Gas-Durchflußmenge während des Intervalles entspricht.

Der gezeigte Oszillatorstromkreis ist in der Technik bekannt, und es wird sicher angenommen, daß das Ausgangssignal auch auf andere Weise benutzt werden kann und z. B. kontinuierlichen Anzeigevorrichtungen und Strömungsreguliervorrichtung eingegeber

werden kann, um einige Anwendungsmöglichkeiten zu nennen.

Es wird nun Bezug genommen auf die Fig. IC und die dort gezeigte Meßeinrichtung. Hier ist die Meßvorrichtung 10 angeordnet, um den Differenzdruck an einer Blende 92 abzufühlen, die in einer Erdgasleitung 93 eingefügt ist. Die Blende 92 ist zwischen den Flanschen 94 der benachbarten Rohrabschnitt« mittels Schrauben 95 verschraubt. Die Zuführleitung 40 zapft die Leitung 93 an der Zuführungsseiie links

der Platte 92 an; die Auslaßleitung 59 ist zur leitung 93 hin an der Kontraktionsstelle der Absuümseite dei Platte 92. wie in der Technik bekannt, angeschlossen Die Blende 92 zieht die Gasströmung in der Haupt !ei

tung 93 zusammen und erzeugt eine Druckdifferenz a"n der Blende. Die Blende ist mit einem Nebenschluß eines bestimmbaren Teiles des Flusses durch das Meßgerät 10 versehen, so daß das Gerät 10 als ein proportionaler Flußmesser arbeitet.

Im Betrieb fließt das Gas in der Hauptleitung 93 in der Richtung des Pfeiles 97 und strömt durch die Blendeöffnung 98 in der Blende 92. Wegen der Druckdifferenz tritt ein Teil des Gases in die Zufuhr-

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leitung 40 und durch das Meßgerät IO und kehrt dann zu der Hauptleitung 93 durch die Auslaßleitung 59 zurück. In diesem System ist der Druck in der Kammer 15 derselbe wie an der stromaufliegenden Zapfs'.elle 96, und der Druck in der Zone 20 ist derselbe wie an der stromabliegenden Zapfstelle 97. Die Strömungsmenge durch das Meßgerät 10 ist proportional der Gesamtströmungsmenge in der Hauptleitung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Strömungsmittel-Meßvorrichtung, die einen um eine vertikale Achse drehbaren rotationssymmetrischen Rotor aufweist, der an seinem unteren Ende gewölbt ist und in einer daran angepaßten Mulde liegt, die mit Düsen versehen ist, durch welche das Strömungsmittel in den Zwischenraum zwischen Mulde und Rotor mit einer tangential zum Rotor gerichteten Strömungskomponente eintritt, wodurch der Rotor angehoben wird und entsprechend der Strömungsgeschwindigkeit rotiert, wobei das Strömungsmittel aus dem sich beim Anheben des Rotors bildenden Ringspalt zwischen Rotor und oberem Rand der Mulde austritt, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Abschnitt des Rotors (17) von einer Halbkugelfläche (63) gebildet wird, die sich nach oben in einen zylindrischen Abschnitt (65) fortsetzt, daß das Massenzentrum des Rotors mit dem Krümmungszehtrum (64) der Halbkugelfläche (63) zusammenfällt, daß der obere Rand (55) der Mulde (26) zum Rotor hin vorspringt und daß eine berührungsfreie Abtastung des Rotors zur as Drehzahlmessung erfolgt.

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (17) als Hohlkörper ausgebildet ist und die Wand des zylindrischen Abschnitts (65) dicker ist als die der Halbkugelfläche (63).

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Halbkugelfläche (63) des Rotors (17) öffnungen (7S) vorgesehen sind, die zum Inneren des an seiner Oberseite offenen Rotors führen.