DE1906116B2 - Verfahren zum Messen der Nutzmengen von Flüssigkeitsgemischen in Leitungen. Ausscheidung aus: 1966331 - Google Patents
Verfahren zum Messen der Nutzmengen von Flüssigkeitsgemischen in Leitungen. Ausscheidung aus: 1966331Info
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Nutzmengen von Flüssigkeilsgemischen
in Leitungen, insbesondere der
Reinölmenge in Gemischen aus öl und Wasser durch Korrektur der Durchflußmenge nach einem
Parameter des Gemisches mittels zweier elektrischer Signale, von denen das eine eine der Durchflußmenge
entsprechende Impulsfolge ist und das andere einem veränderlichen Parameter des Mediums zugeordnet
ist Hierbei werden beide Signale in einer Torschaltung so zusammengesetzt, daß entsprechend
einem periodisch gesteuerten Öffnungsverhältnis der
Torschaltung eine Impulsfolge erzeugt wird, die der korrigierten Durchflußmenge entspricht.
Das Problem der Kompensation von Durchflußmessern gegen veränderliche physikalische Zustände
oder Größen des strömenden Mediums, z. B. der Zusammensetzung, Dichte, des Drucks, der Temperatur
u, ä., ist an sich bekannt, und es sind bereits zahlreiche Verfahren für verschiedene Anwendungsfälle
bekannt. Zu diesen Verfahren gehören mechanische, elektromechanische und elektrische
Einrichtungen zum Integrieren der Ausgangsgröße eines Durchflußmessers und der Ausgangsgröße
eines zustandsempfindlichen Meßumformers, um ein gegen einen Zustand des strömenden Mediums
kompensierten Durchflußmesser zu erhalten.
Bekannte Einrichtungen dieser Art, bei denen eine mechanische Bewegung des Zustandsfühters
zum Steuern eines mechanischen Integrators verwendet wird, sind in den USA.-Patemtschriften
3 012 436 und 3 066 529 angegeben.
Bei bekannten elektromechanischen Einrichtungen, wie sie in der USA.-Patentschrift 3 176 514
angegeben sind, wird die mechanische Bewegungsausgangsgröße des zustandsempfindlichen Meßumformers
zum Steuern eines elektrischen Tors verwendet, das Teile des digitalen Durchflußmessersignals
in geeignete Zähler durchläßt, wobei die Ajizahl
der gezählten Impulse ein Maß für den kompensierten Durchfluß ist.
Eine vollständig elektrische Einrichtung, wie sie in der USA.-Patentschrift 3 043 508 dargestellt ist,
hat nicht nur einen äußerst kleinen Raumbedzirf, sondern benötigt auch wesentlich weniger bewegliche
Teile, so daß es weniger wartungsbedürftig und reparaturanfällig ist. Vollständig elektrische Einrichtungen
lassen sich außerdem wesentlich flexibler auslegen.
Bei einer völlig elektrischen Einrichtung ist es zweckmäßig, die Kompensation durch Verwendung
einer digitalen elektronischen Einrichtung, d. h. digitaler Ausgangssigna] e sowohl des Durchflußmessers
als auch des zustandsempfindlichen Meßumformers, auszuführen. Dadurch lassen sich durchweg Schaltglieder
verwenden, so daß das Einstellen kritischer Spannungswerte, wie es bei analogen Einrichtungen
erforderlich ist, entfällt. Bei bekannten Einrichtungen haben jedoch das eine oder beide Eingangssignal
analoge Form. Außerdem ist der zu kompensierende Parameter nicht variabel, sondern nur auf
einen festen Wert (Preis) einstellbar der für die weiteren Operationen konstant bleibt.
Es werden auch nur die Durchflußimpulse gezählt, und das dem Parameter entsprechende Signal,
das primär stets als analoges Signal vorliegt, wird nur zur Steuerung der Torschaltung benutzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene Verfahren zum Messen der
Nutzmengen von Flüssigkeitsgemischen in Leitungen so auszubilden, daß eine wesentlich größere Genauigkeit
der Kompensation als bisher erreicht wird. Gemäß der Erfindung wird in der Weise verfahren,
daß die der Durchflußmenge entsprechenden Impulse das Tor jeweils während einer bestimmten Dauer
für Impulse des zweiten Signals öffnen, deren Frequenz dem Parameter proportional und um mehrere
Größenordnungen höher ist als die Frequenz der Impulse des Durchflußmessers, und die in einem
Zähler summiert werden. Die Umkehrung des bekannten Prinzips, bei dem nur die Durchflußimpulse
gezählt werden, während dss dem Parameter entsprechende, primär stets als analoges Signal vorliegende
Signal nur zur Steuerung der Torschaltung benutzt wird, also die Vertauschung der beiden Signale
bezüglich ihrer Einwirkung auf die Torschaltung, bringt insbesondere dann einen überraschenden
Vorteil, wenn die stärkeren Schwankungen bei dem Parameter (Zusammensetzung des Gemisches)
ίο und nicht bei der Durchflußmenge auftreten.
Ia weiterer Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Öffnungsdauer der Torschaltung
in Abhängigkeit vom Ausgangssignal eines Linearitätskompensators veränderbar, um Nichtlinearitäten
in der Kennlinie des Parametermeßwertgebers zu kompensieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann mittels einer Vorrichtung durchgeführt werden, bei der der
Durchflußmesser und ein Parameter-Meßwertwandler
ao an der Torschaltung angc ...'hlossen sind, über die sie
einem Zähler Impulsfolgen eingeben, deren Anzahl von der Durchflußmenge abhängig ist, wobei die
Anzahl von Impulsen in jeder Impulsfolge dem Parameter des Mediums proportional ist. Diese Torschaltung
kann aus einem monostabilen Kippglied und einem UND-Tor bestehen, wobei das Kippglied
von dem Durchflußmesser über einen Impulsformer gesteuert wird. Die Dauer der öffnung des UND-Tors
ist zweckmäßig einstellbar.
Wenn die Vorrichtung bei der Erschließung von Ölquellen verwendet wird, kann ein Meßumformer
einen oder mehrere Zustände des strömenden Mediums, z. B. des Drucks, der Temperatur, der Dichte
und des Öl-Wasser-Verhältnisses überwachen. Das Meßumformer-Ausgangssignal wird entweder von
Anfang an als Impulssignal erzeugt oder in diese Form umgesetzt, bevor es mathematisch in inkrementPÜen
Strömungseinheiten verknüpft wird. Die verknüpften inkrementellen Einheiten — ein mathematisches
Multiplikationsprodukt der Strömungsgeschwindigkeit und der Größe, die kompensiert
werden soll — werden über verhältnismäßig große Durchflußmengen in Impulszählern oder Akkumulatorregistern
aufsummiert. Die im Akkumulator-
register gespeicherten Daten können anschließend in einem Digitalrechner verarbeitet oder durch »logische
Schaltwerke« in eine direkt lesbare Darstellung des kompensierter, Durchflusses umgesetzt
werden.
Die Erfindung läßt sich bei vielen verschiedenen Meßeinrichtungen anwenden. Bei einer Einrichtung
werden die Durchflußimpulse zur Erzeugung von einzelnen Impulsfolgen verwendet, indem die Impulse,
die der betriebszustandsempfindliche Meß-
umformer abgibt, über ein Tor in ein Akkumulatorregistedurchgeschaltet
werden. Wenn der Meßumformer beispielsweise eine kapazitive Sonde enthält, kann die Anzahl der im Register aufsummierten
Impulse ein Maß für den wahren öldurchfluß sein.
Bei der Benutzung dieser digitalen Einrichtung hat es sich herausgestellt, daß sich bei der Verwendung
bekannter Bausteine bestimmte Fehlerarten ergeben. Die Ausgangsfrequenz des Meßumformers
ist in der Praxis häufig nicht genau linear von dem
gemessenen Betriebszustand des strömenden Mediums abhängig.
Dementsprechend kann bei vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung auch eine derartige Nicht-
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linearität korrigiert oder kompensiert werden. Dies eines Flüssigkeitsgemisches aus Öl und Wasser dienl
ist besonders zweckmäßig, wenn ein reiner Öldurch- und beispielsweise an einer Erdölprüfbohrstelle an-
fluß in unmittelbar lesbarer Form dargestellt werden geordnet ist. Bei dem Meßumformer 10 handelt es
soll. sich um einen Kapazitätssondenoszillator, wie er
Außerdem kann die Lagerreibung des Durchfluß- 5 üblicherweise in einem Reinölanalysator verwendet
messers kompensiert werden, die das Drehen des wird, d. h., er enthält in dem die Frequenz des Os-
Durchflußmesserrotors und damit die Erzeugung zillators bestimmenden elektrischen Zweig eine
von durchfiußabhängigen Impulsen behindert. Kipposzillatorschaltung mit einem veränderbaren
Diese und weitere vorteilhafte Weiterbildungen des Kondensator, der als Sonde in der Rohrleitung 12
erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung io angeordnet ist. Die Frequenz des Oszillators ändert
zu dessen Durchführung ergeben sich aus den sich in Abhängigkeit von der Kapazität dieser Sonde
Patentansprüchen. und damit in Abhängigkeit von der Dielektrizitäts-
Der Kompensation der Lagerreibung kommt er- konstante des Materials zwischen den Platten der
höhte Bedeutung zu, wenn jeder durchflußabhängige Sonde. Da die (relative) Dielektrizitätskonstante für
Impuls ein Tor auftastet und dadurch eine große 15 öl (etwa 2,5) wesentlich kleiner als die von Wasser
Anzahl von Impulsen in ein Akkumulatorregister (80) ist und da sich ein Öl-Wasser-Gemisch zwischen
durchgeschaltet wird. Wenn die Lagerreibung durch den Platten der Kapazitätssonde befindet, hängt die
Hinzufügen von Impulsen kompensiert wird, muß Ausgangsfrequenz des Oszillators auch etwa derart
dies vorsichtig geschehen, weil jeder Kompensations- von den Volumprozenten des Öls in der Strömung
impuls, der bei sehr geringer Strömungsgeschwindig- ao ab, wie es in F i g. 2 dargestellt ist. Bei der erfin-
keit hinzuaddiert wird, das Aufsummieren einer dungsgemäßen Vorrichtung wird diese Frequenz als
großen Anzahl von Impulsen im Akkumulator- Maß für den Prozentsatz des Öls in der Rohrleitung
register zur Folge hat. 12 verwendet. Die in F i g. 2 gezeigte geradlinige
Die Erfindung soll an Hand von Ausführungs- Beziehung »iient nur zur Erläuterung, da diese Be-
beispielen einer Vorrichtung näher erläutert werden, as ziehung in der Praxis nur bis zu einem Öl-Wasser-
durch welche das erfindungsgemäße Verfahren Verhältnis von 50 : 50 reicht und die Kurve in dem
durchgeführt werden kann. Es zeigt Bereich i.wischen 0 und 50 0Zo Wasser nicht genau
Fig. 1 ein Blockschaltbild, geradlinig verläuft.
F i g. 2 eine graphische Darstellung der Beziehung Im folgenden sei angenommen, daß die Kapazizwischen
der Ausgangssignalfrequenz eines Meß- 30 tätssondenoszillatorfrequenz im wesentlichen die in
Umformers und einem veränderlichen Betriebs- F i g. 2 gezeigte Abhängigkeit in dem in der Praxis
zustand der vom Meßumformer gemessenen Strö- interessierenden Bereich des Ölgehalts in der Strömung,
mung hat.
F i g. 3 den zeitlichen Verlauf von Spannungen an In der Rohrleitung 12 ist ferner ein Durchflußverschiedenen Punkten im Blockschaltbild nach 35 messer 16 bekannter Bauart angeordnet, der als
Fig. 1, Ausgangssignal eine Wechselspannung abgibt, die
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines weiteren Aus- einem Impulsformer 18 zugeführt wird. Vom Imführungsbeispiels,
das das kompensierte Durchfluß- pulsformer 18 wird das Signal über einen Frequenzmessersignal
in unmittelbar lesbarer Form dar- teiler 20 einem Zähler 22 zugeführt. Der Zähler 22
stellt, sowie Anordnungen zum Kompensieren der 40 ermittelt eine zum Gesamtdurchfluß in Beziehung
Nichtlinearität des Meßumformers und der durch stehende Zahl. Die Wirkungsweise des Frequenz-Lagerreibung
entstehenden Verluste im Durchfluß- teilers 20 und des Zählers 22 ist an sich bekannt,
messer, Bei dem Frequenzteiler 20 kann es sich um irgend-
F i g. 5 das Schaltbild eines Kippgliedes, das in eine herkömmliche Schaltung handeln, der erst eine
der Einrichtung nach den F i g. 1 und 4 verwendet 45 vorbestimmte Anzahl von Impulsen zugeführt wer-
wird, den muß. bevor sie einen einzigen Impuls abgibt.
F i g. 6 das Schaltbild einer Torschaltung, die in Der Zähler 22 kann irgendein herkömmlichei
der Vorrichtung nach F i g. 1 verwendet wird, elektrischer oder elektromechanischer Zähler sein
Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Subtrahierschal- und kann den Zählerstand sichtbar anzeigen,
tung, die in der Vorrichtung nach F i g. 4 zur un- 50 Die Schaltung des Impulsformers 18 ist ebenfalls mittelbar lesbaren Darstellung des Ausgarjgssignals herkömmlich und so ausgebildet, daß sie einen Ausverwendet wird, löseimpuls mit steiler Vorderflanke erzeugt, wie ei
tung, die in der Vorrichtung nach F i g. 4 zur un- 50 Die Schaltung des Impulsformers 18 ist ebenfalls mittelbar lesbaren Darstellung des Ausgarjgssignals herkömmlich und so ausgebildet, daß sie einen Ausverwendet wird, löseimpuls mit steiler Vorderflanke erzeugt, wie ei
F i g. 8 das Schaltbild eines Linearitätskompen- zur Betätigung des Frequenzteilers 20 und einei
sators für die Vorrichtung nach Fig. 4, monostabilen Kippgliedes 24 erforderlich ist, das
Fig. 9 ein Blockschaltbild der Lagerreibungs- 55 beim Auslösen jedesmal einen Impuls vorbestimmtei
kompensationsschaltung für die Vorrichtung nach Dauert abgibt, der das UND-Tor für diese Dauei
F i g. 4, durchschaltet
Fig. 10 eine graphische Darstellung der Bezie- Die Dauer <5 eines Ausgangsimpulses des Kipp-
hung zwischen dem Durchfluß und der Durchfluß- gliedes 24 maß kleiner als der Mindestabstanc
messerfrequenz infolge Lagerreibung, 60 zweier aufeinanderfolgender Ausgangsimpulse de;
Fig. 11 eine graphische Darstellung der Abhäa- Durchflußmessers 16 bei maximalem Durchflu£
gigkeit der Durchflußmesserausgangsfrequerjz vom bzw. maximaler Strömungsgeschwindigkeit und min-
ralumetrischen Durchfluß, destens so groß sein, daß mehrere Ausgangsimpuls«
Fig. 12 die Kennlinie eines Druck-Frequenz- des Meßumformers 10 durchgelassen werden. Eint
Umformers, der zur Modifizierung der Darstellung 65 typische maximale Ausgangsfrequenz des Durchfluß-
des volumetrischen Gasdurchflusses verwendet wird. messers ist 800 Hz, so daß der Abstand rwischei
Nach Fig. 1 ist ein Meßumformer 10 in eineT zwei aufeinanderfolgenden Impulsen mindesten!
Rohrleitung 12 angeordnet, die zur Weiterleitung 1250Mikrosekunden beträgt. Die Dauer des Aus·
gangsimpulses des Durchflußmessers 16 kann daher
auf etwa 1000 Mikrosekunclen eingestellt werden.
Die Signale, deren Verlauf in F i g. 3 dargestellt ist, erscheinen in Fig. 1 an entsprechend bezeichneten
Anschlüssen. Das Ausgangssignal A des Durefi.lußmessers 16 wird entweder unmittelbar in
der dargestellten Form erzeugt oder in diese umgeformt, wobei die Frequenz ein Maß für den Durchfluß
ist. Eine inkrementelle Integrationszeit r, bis t.,
wird bei der dargestellten Ausführung durch aufeinanderfolgende ins Negative gehende Rückfianken
jedes positiven Impulses der Kurve A bestimmt. Der Ausgangsimpuls des Impulsformers 18 am Anschluß
B nach F i g. 1 ist als Kurve B dargestellt und wird zum Auslösen des monostabilen Kippgliedes
24 verwendet, um Durchschaltsignale für das UND-Tor 14 zu erzeugen. Die Durchschaltsignale haben
die Dauer ft und sind als Kurve C in F i g. 3 dargestellt.
Das Ausgangssignal des Meßumformers 10 ist als Kurve D dargestellt und wird dem Anschluß D des
UND-Tors 14 in F i g. 1 zugeführt. Die Anwesenheit eines Durchschaltimpulses (Kurve C) am Anschluß
C des UND-Tors 14 gestattet das Durchlassen der Impulse der Kurve D, die dem Anschluß
D zugeführt werden, durch das UND-Tor 14 zurr Ausgang E, wie es in der Kurve E dargestellt
ist.
Das dem Anschluß D des UND-Tors 14 vom Meßumformer 10 zugeführte Signal ist also eine Impulsfolge
mit einer Frequenz bzw. einer Impulsfolgefrequenz, die vom Ölgehalt der in der Rohrleitung
12 strömenden Flüssigkeit abhängt. Das Ausgangssignal
des Durchflußmessers 16 ist ebenfalls eine Folge von Impulsen mit einer Folgefrequenz,
die vom Durchfluß durch die Leitung 12 abhängt. Die Impulsfolgefrequenz der Ausgangsimpulse des
Meßumformers 10 ist im Verhältnis zur Frequenz der Ausgangsimpulse des Durchflußmessers 16 groß
gewählt, indem entweder der Meßumformer 10 und der Durchflußmesser 16 entsprechend ausgelegt sind
oder dadurch, daß die Frequenz der Durchflußmesserimpulse, die dem Kippglied 24 zugeführt werden,
heruntergeteilt wird. Aus Gründen der Genauigkeit ist es zweckmäßig, daß am Ausgang des
UND-Tors 14 in jeder Durchschaltzeitspanne δ einige hundert Impulse auftreten. Jeder Ausgangsimpuls
des Durchflußmessers 16 löst also das Kippglied 24 aus, das seinerseits das UND-Tor 14 für
die Dauer einer Zeitspanne δ durchschaltet, die von der Zeitkonstante des Kippgliedes 24 bestimmt ist.
Das UND-Tor läßt dann eine große Anzahl von Impulsen zum Zähler 28 durch, wobei die Anzahl
der durchgelassenen Impulse vom prozentualen ölgehalt
abhängt, den der Meßumformer 10 während der Zeit mißt, in der das UND-Tor von einem Ausgangsimpuls
des Kippgliedes 24 durchgeschaltet ist Diese Impulse werden in dem Zähler 28 gezählt,
ihre Summe ist ein Maß für die korrigierte Durchflußmenge.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ist in Fig. 4 gezeigt
Bei dieser Ausführung werden die zur Ermittlung eines gegen Betriebszustandsänderungen der Flüssigkeit
kompensierten Meßwertes des Durchflusses erforderlichen Berechnungen in einer Logik auseeführt
und der reine Öldurchfluß in direkt lesbarer Form angezeigt. Den Teilen nach F i g. 1 entsprechende
Teile haben dieselben Bezugszahlen.
Als Meßumformer 10, Rohrleitung 12 und Durchflußmesser 16 können dieselben Bauteile wie nach
F i g. 1 verwendet werden. Der Impulsformer 18 ist über einen Reibungskompcnsator 30 (der normalerweise
nur 7iim Messen eines Gasdurchflusses erforderlich
ist) mit dem Kippglied 24 verbunden, das dem Anschluß C des UND-Tores 14 die Durchschaltimpulse
zuführt. Die dem Anschluß D vom Meßumformer 10 zugeführten hochfrequenten Impulse
werden über das UND-Tor 14 dem Frequenzteiler 33 zugeführt. Der Ausgang des Frequenzteilers
32, dem die den Durchfluß darstellenden Impulse zugeführt werden, und der Ausgang des Frequenzteilers
33 sind an einen Subtrahierer 34 angeschlossen, um ein Ausgangssignal zu bilden, das der Differenz
seiner beiden Eingangssignale entspricht. Das Ausgangssignal des Subtrahierers 34 wird in einem
ίο Zähler 36 aufsummiert.
Die Werte für <5 · /0 und Λ · /„ können in der an
Hand der Ausführung nach Fig. 1 beschriebenen Weise bestimmt werden. Diese errechneten Werte
können dann zum Errechnen der Teilungsfaktoren S3
und S4 der Frequenzteiler 32 und 33 in dem das Meßergebnis in unmittelbar lesbarer Form darstellenden
Reinölanalysator nach F i g. 4 verwendet werden.
Man kann die Frequenzteiler 32 und 33 so auslegen, daß bei einem Mischungsverhältnis O0O die Frequenz des ersten Signals auf die gleiche Frequenz reduziert wird wie die Frequenz des zweiten Signals, worauf die beiden reduzierten Signale in einen Subtrahierer 34 eingegeben werden, in dem sie sich aufheben. Bei einem von Null abweichenden Mischungsverhältnis des Flüssigkeitsgemisches weichen die in gleicher Weise reduzierten Impulse des zweiten, von dem Parameter abhängigen Signa]? vor den reduzierten Impulsen des ersten Signals ab, wodurch die in dem Subtrahierer gebildete Differenz der Impulse den nach dem Mischungsverhältnis umgerechneten Nutzmengen in dem Flüssigkeitsgemisch entspricht. Dieses Verfahren bringt eine besonders große Genauigkeit in die Anzeige der Roh-
Man kann die Frequenzteiler 32 und 33 so auslegen, daß bei einem Mischungsverhältnis O0O die Frequenz des ersten Signals auf die gleiche Frequenz reduziert wird wie die Frequenz des zweiten Signals, worauf die beiden reduzierten Signale in einen Subtrahierer 34 eingegeben werden, in dem sie sich aufheben. Bei einem von Null abweichenden Mischungsverhältnis des Flüssigkeitsgemisches weichen die in gleicher Weise reduzierten Impulse des zweiten, von dem Parameter abhängigen Signa]? vor den reduzierten Impulsen des ersten Signals ab, wodurch die in dem Subtrahierer gebildete Differenz der Impulse den nach dem Mischungsverhältnis umgerechneten Nutzmengen in dem Flüssigkeitsgemisch entspricht. Dieses Verfahren bringt eine besonders große Genauigkeit in die Anzeige der Roh-
ölmessung, weil nur die Differenz der beiden Meßwerte angezeigt wird.
Die Kennlinie des Meßinstruments im Bereich zwischen zwei Extremwerten ist unter der Voraussetzung
linear, daß die Strömung träge ist und eine oder meh" rere der folgenden Bedingungen erfüllt:
1. Es ist eine Öl-Wasser-Emulsion, in der das ii Emulsionsform gebundene Wasser weniger al:
50 0Zo des Volumens der reinen Emulsionsphasi
ausmacht,
2. es ist ungebundenes Wasser,
3. es handelt sich um reines öl.
3. es handelt sich um reines öl.
Eine einfache Angabe der Meßgenauigkeit be reinen Öl-Wasser-Emulsionen genügt nicht, um Rein
ölanalysiergeräte mit Kapazitätssonds für Erdölboh rungsprüfzwecke zu beschreiben. Zusätzlich zu diesei
reinen oder echten Öl-Wasser-Emulsionen treten au diesem Anwendungsgebiet mitunter auch träge Strö
mungen dieser Emulsion mit freiem, ungebundenen
Wasser auf. Für eine sinnvolle Genauigkeitsangabi
ist es erforderlich, die Genauigkeit der Gesamtdurch flußanzeige allein basierend auf der Durchflußmesser
genauigkeit und getrennt die Genauigkeit des ange
ίο
zeigten Ülgehalts, der als Verhältnis der Reinölanzeige
zur Gesamtdurchflußanzeige definiert ist, anzugeben. Mit diesen beiden Angaben läßt sich die
Reinölmeßgenauigkeit für spezielle Strömungsbedingungen berechnen. Die Einrichtung läßt sich bei den
angegebenen Strömungsbedingungen, bei denen sich eine lineare Kennlinie ergibt, bis auf weniger als
±3"o Jes Ölgehalts korrigieren. Die Genauigkeit
dieser Einrichtungen läßt sich jedoch durch eine hohe Abtastfrequenz steigern.
Obwohl als Kippglied 24 irgendeine bekannte Schaltung verwendet werden kann, wird bei der bevorzugten
Ausführung eine bistabile Kippschaltung verwendet, die zum Zurückkippen in den Rücksetz-
stors Q4 hängt also nur vom Emitterpotentia! ab und
läßt si;.Ί nur durch Anlegen einer Spannung an den Anschluß 70 ändern. Bei der Ausführung nach Fig. I
ist die Schaltung zum Linearisieren des Ausgangs-
5 signals des Meßumformers 10 weggelassen. Infolgedessen wird der Emitter-Kollektor-Strom des Transistors
Q 4 bei dieser Ausführung nicht geändert, so daß die Durchschaltimpulsdauer d der Impulse, die
das UND-Tor 14 durchschalten, konstant bleibt.
ίο Das Potential des Anschlusses 72, dem Steueranschluß
des Unijunction-Transistors Q 5, hängt im wesentlichen von der Ladung des Kondensators 64
ab. Die Parameter sind so gewählt, daß die Ladung linear in Abhängigkeit von der Zeit infolge des kon-
UND-Torl4 schaltet. Der durch den Transistor Q 4
fließende konstante Strom kann den Beginn der Durchschaltzeitspanne des UND-Tores 14 nicht aus-30
lösen, weil er über die Diode 78 und den Transistor Q 2, solange dieser voll durchgesteuert ist. gegen
Masse kurzgeschlossen ist. Der Kondensator 64 kann sich also nicht aufladen.
Jeder dem Anschluß 38 zugeführte Durchflußmes-
Zustand (Ruhezustand) statt eines einfachen RC- 15 stanten Ladestroms ansteigt und das Potential des
Gliedes, wie es üblicherweise in einer monostabileii Anschlusses 72 ebenfalls so lange geradlinig in AbKippschaltung
verwendet wird, eine spezielle Lade- hängigkeit von der Zeit ansteigt, bis das Zündpotenschaltung
enthält. Die in Fig. 5 gezeigte Schaltung tial des Unijunction-Transistors Q5 erreicht ist.
enthält ein besonderes Zeitglied, bei dem ein Kon- Wenn der Transistor Q 5 gezündet ist, entlädt sich densator von einer Konstantstromquelle auf das vor- ao der Kondensator 64 über ihn. Das Potential des Anbestimmte Zündpotential eines Unijunction-Transi- Schlusses 74 nimmt ab, so daß dem Anschluß 62 an stors geladen wird. Das Zünden dieses Unijunction- der Basis des Transistors ß3 ein negativer Impuk Transistors wird zum Zurückkippen oder Zurück- über die Diode 60 zugeführt wird, wodurch der Lcisetzen der bistabilen Kippschaltung verwendet. Der tunpizustand der Transistoren Q2 und Q3 umgekehrt Grund für die Verwendung eines getrennten Zeit- as und die Durchschaltspannung C, die vom Anschluß gliedes wird später in Verbindung mit einer Schaltung 76 des Spannungsteilers 54 abgegriffen wird, das zum Kompensieren des Ausgangssignals des Meß-Umformers 10 gegen Nichtlinearitäten zwischen der
Abhängigkeit der Frequenz des Meßumformers 10
und dem gemessenen Betriebszustand erläutert.
enthält ein besonderes Zeitglied, bei dem ein Kon- Wenn der Transistor Q 5 gezündet ist, entlädt sich densator von einer Konstantstromquelle auf das vor- ao der Kondensator 64 über ihn. Das Potential des Anbestimmte Zündpotential eines Unijunction-Transi- Schlusses 74 nimmt ab, so daß dem Anschluß 62 an stors geladen wird. Das Zünden dieses Unijunction- der Basis des Transistors ß3 ein negativer Impuk Transistors wird zum Zurückkippen oder Zurück- über die Diode 60 zugeführt wird, wodurch der Lcisetzen der bistabilen Kippschaltung verwendet. Der tunpizustand der Transistoren Q2 und Q3 umgekehrt Grund für die Verwendung eines getrennten Zeit- as und die Durchschaltspannung C, die vom Anschluß gliedes wird später in Verbindung mit einer Schaltung 76 des Spannungsteilers 54 abgegriffen wird, das zum Kompensieren des Ausgangssignals des Meß-Umformers 10 gegen Nichtlinearitäten zwischen der
Abhängigkeit der Frequenz des Meßumformers 10
und dem gemessenen Betriebszustand erläutert.
Die Kippschaltung nach F i g. 5 wird mit der Vorderflanke positiver Ausgangsimpulse des Impulsformers
18 nach Fi g. 1 gesetzt, die einem Anschluß 38
zugeführt werden, der seinerseits über einen Widerstand 40 mit der Basis eines NPN-Transistors Q1 35 serimpuls ändert also den Leitungszustand der Tranverbunden ist. Der Transistor ßl ist so vorgespannt, sistoren ß2 und (23, die den Durchschaltzustand des daß er jedesmal leitend wird, wenn ihm vom Impuls- UND-Tores 14 steuern. Diese Leitungszustände bleiformer 18 ein positiver Tmpuls zugeführt wird. Das ben so lange erhalten, bis sich der Kondensator 64 ins Negative gehende Ausgangssignal des Transistors auf das Zündpotential des Unijunction-Transistors Ql wird von seinem Kollektor abgenommen und 40 Q5 aufgeladen hat, woraufhin der das UND-Tor 14 über einen Kondensator 44 und eine Diode 46 einem durchschallende Impuls wieder verschwindet. Da? Anschluß 48 einer Kippschaltung zugeführt, die zwei Ausgangssignal des Kippgliedes 24, das am Anüber Kreuz verbundene NPN-Transistoren Q 2 und schluß C erscheint, hat den Verlauf der in F i 2. 3 Q3 enthält. dargestellten Kurve C. Dieses Ausgangssignal wird Der der Basis des NPN-Transistors Q 2 zugeführte 45 dem Anschluß C in dem in F i g. 6 dargestellten und negative Impuls sperrt diesen, und das ins Positive im folgenden beschriebenen Schaltbild des UND-gehende Ausgangssignal wird vom Kollektor abge- Tores 14 zugeführt.
zugeführt werden, der seinerseits über einen Widerstand 40 mit der Basis eines NPN-Transistors Q1 35 serimpuls ändert also den Leitungszustand der Tranverbunden ist. Der Transistor ßl ist so vorgespannt, sistoren ß2 und (23, die den Durchschaltzustand des daß er jedesmal leitend wird, wenn ihm vom Impuls- UND-Tores 14 steuern. Diese Leitungszustände bleiformer 18 ein positiver Tmpuls zugeführt wird. Das ben so lange erhalten, bis sich der Kondensator 64 ins Negative gehende Ausgangssignal des Transistors auf das Zündpotential des Unijunction-Transistors Ql wird von seinem Kollektor abgenommen und 40 Q5 aufgeladen hat, woraufhin der das UND-Tor 14 über einen Kondensator 44 und eine Diode 46 einem durchschallende Impuls wieder verschwindet. Da? Anschluß 48 einer Kippschaltung zugeführt, die zwei Ausgangssignal des Kippgliedes 24, das am Anüber Kreuz verbundene NPN-Transistoren Q 2 und schluß C erscheint, hat den Verlauf der in F i 2. 3 Q3 enthält. dargestellten Kurve C. Dieses Ausgangssignal wird Der der Basis des NPN-Transistors Q 2 zugeführte 45 dem Anschluß C in dem in F i g. 6 dargestellten und negative Impuls sperrt diesen, und das ins Positive im folgenden beschriebenen Schaltbild des UND-gehende Ausgangssignal wird vom Kollektor abge- Tores 14 zugeführt.
griffen und der Basis des Transistors Q 3 über einen Nach dem in Fig. 6 dargestellten Schaltbild de:
aus einem Widerstand 50 und einem Kondensator 52 UND-Tores 14 wird das Ausgangssignal des Meßbestehenden
Parallelkreis zugeführt, so daß dieser 50 Umformers 10 über einen Widerstand 79 der Basi;
Transistor β 3 voll durchgesteuert wird. Das negative eines NPN-Transistors Q 6 zugeführt. Jeder der Basi:
Ausgangssignal des Transistors Q 3 wird von seinem des Transistors Q 6 zugeführte Impuls schaltet dieser
Kollektor abgegriffen und einem Spannungsteiler 54 durch und hat einen negativen Impuls an dem KoI
sowie über einen Widerstand 56, dem ein Konden- lektor des Transistors Q 6 zur Folge. Diese negativer
sator 58 parallel geschaltet ist, der Basis des Tran- 55 Impulse werden über einen Kondensator 80 unc
sistorsQ2 zugeführt, um diesen im nichtleitenden einen Widerstand 82 der Basis eines NPN-Transistor:
Zustand zu halten. Die Zustände der Transistoren Ql zugeführt. Wenn der Transistor Q7 gesperrt wird
β 2 und Q3 bleiben daher so lange unverändert, bis wird der an seinem Kollektor erscheinende positivf
dem Anschluß 62 an der Basis des Transistors β 3 Impuls über einen Widerstand 84 der Basis eine:
über die Diode 60 ein negativer Impuls zugeführt 60 NPN-Transistors β 8 zugeführt. Der Transistors β ί
wird. wird (voll) durchgesteuert und dadurch die Emitter
Die Emitter-Kollektor-Strecke des PNP-Transi- Kollektor-Strecke des Transistors β 6 kurzgeschlos
stors β4 in Fig. 5 bildet die Ladestromquelle für sen, um diesen so lange zu sperren, bis der nächst*
den Kondensator 64. Der durch diesen Transistor Impuls vom Meßumformer 10 zugeführt wird.
fließende Ladestrom bleibt weitgehend konstant, weil 65 Die Schaltungsanordnung mix den Transistors seine Basis mit dem Verbindungspunkt zwischen β 6, β 7 und β 8 wirkt daher als monostalvles Kipp einer Zenerdiode 66 und einem Widerstand 68 ver- glied. Die Dauer des positiven Ausgangsimpulses voi bunden ist. Der Emitter-Kollektor-Strom des Transi- β 7 hängt von den Werten des Kondensators 80 un<
fließende Ladestrom bleibt weitgehend konstant, weil 65 Die Schaltungsanordnung mix den Transistors seine Basis mit dem Verbindungspunkt zwischen β 6, β 7 und β 8 wirkt daher als monostalvles Kipp einer Zenerdiode 66 und einem Widerstand 68 ver- glied. Die Dauer des positiven Ausgangsimpulses voi bunden ist. Der Emitter-Kollektor-Strom des Transi- β 7 hängt von den Werten des Kondensators 80 un<
Il 12
der Widerstände 82 und 84 ab, wobei die Wider- türlich niemals den vom Zähler 22 nach Fig.4 anstände
86, 88 und 90 so bemessen sind, daß ihre gezeigten Gesamtdurchfluß überschreiten kann,
jeweiligen Transistoren die erforderliche Vorspan- Während des Betriebs wird das Flipfiop 108 von nung erhalten. Die Dauer ist so gewählt, daß die diese einem ersten Durchflußimpuls vom Ausgang des Fre-Impulse erhaltenen Schaltungen zufriedenstellend 5 quenzteilers 33 gesetzt, so daß das UND-Tor 102 arbeiten. durchgeschaltet wird. Derselbe Impuls wird vom
jeweiligen Transistoren die erforderliche Vorspan- Während des Betriebs wird das Flipfiop 108 von nung erhalten. Die Dauer ist so gewählt, daß die diese einem ersten Durchflußimpuls vom Ausgang des Fre-Impulse erhaltenen Schaltungen zufriedenstellend 5 quenzteilers 33 gesetzt, so daß das UND-Tor 102 arbeiten. durchgeschaltet wird. Derselbe Impuls wird vom
Das am Kollektor des Transistors Q 7 abgegriffene UND-Tor 102 wegen der natürlichen Ansprechver-
Ausgangssignal wird über einen Widerstand 92 einem zögerung des Flipflops 108 nicht durchgelassen. Wenn
aus NPN-Transistoren Q 9 und QlO bestehenden der zweite Impuls am Anschluß 102 erscheint, wird
Trennverstärker zugeführt. Der der Basis des Tran- io das Flipflop 108 zurückgesetzt, so daß der Durch-
sistorsQ9 zugeführte positive Impuls wird am KoI- schaltimpuls am Eingang 106 des UND-Tores 102
lektor invertiert und über einen Widerstand 94 der verschwindet und dem Zähler 36 kein Impuls zuge-
Basis des Transistors Q10 zugeführt. Der am KoI- führt wird. Solange wie sich die den Anschlüssen 100
lektor des Transistors Q10 erscheinende positive Im- und 112 zugeführien Impulse abwechseln, wird der
puls wird über einen Widerstand 96 der Basis eines 15 Zähler 36 nicht weitergeschaltet. Wenn der zweite
NPN-Transistors QIl zugeführt. Impuls am Anschluß 100 auftritt, bevor das Flipflop
Am Kollektor des Transistors QIl erscheint ein 108 zurückgesetzt ist, wird dieser Impuls (und alle
kurzer negativer Impuls, der einen NPN-Transistor weiteren Impulse, die bis zu dem Augenblick auftrs-Q12
nur dann sperrt, wenn der NPN-Transistor Q13 ten, in dem der Frequenzteiler 32 einen Durchflußgesoerrt
ist. Der am Kollektor des Transistors Q12 20 impuls abgibt) vom UND-Tor 102 zum Anschluß 116
erscheinende positive Impuls wird dem Anschluß E und in den Zähler 36 durchgelassen. Das Ausgangsam
Eingang des Frequenzteilers 26 zugeführt. signal des Subtrahierers 34 ist daher 'nne Folge von
Die Leitfähigkeit des Transistors Q13 wird vom Impulsen, deren Anzahl gleich der Differenz der
Ausgangssignal des Kippgliedes 24 gesteuert, das dem Anzahl der den Anschlüssen 110 und 112 zugeführ-Anschluß
C von der in Fig. 5 gezeigten Schaltung 25 ten Impulse ist. Die Teilungsfaktoren der Frequenzzugeführt
wird. Jeder negative Impuls am Ausgangs- teiler S3 und 54 nach F i g. 4 sind, wie erwähnt, nicht
anschluß C des Kippgliedes 24 wird der Basis des gleich, sondern so gewählt, daß der Zählerstand des
Transistors Q13 über einen Widerstand 98 zugeführt, Zählers 36 unmittelbar den Meßwert des Durchflusum
den Transistor Q13 zu sperren. Wenn der Tran- ses anzeigt, ohne daß er mit Hilfe von Tabellen oder
sistor Q13 leitend ist, liegt der Ausgang des Tran- 30 anschließender Rechnungen interpretiert werden
sistors Q11 auf Massepotential. Der leitende Tran- muß.
sistor Q11 kann den Transistor Q12 daher nur so Wie in F i g. 4 gezeigt ist, kann zwischen dem Auslange, wie der Transistor Q13 gesperrt ist, d.h. der gang des Meßumformers 10 und des Kippgliedes 24
Ausgangsimpuls des Kippgliedes 24 andauert, ge- eine Linearitätskompensationsschaltung 38 liegen,
sperrt halten, um einen Ausgangsimpuls am An- 35 Der Zweck dieser Linearitätskorrekturschaltung beschlußE
zu erzeugen. Die Transistoren QIl und steht darin, Nichtlinearitäten in der Abhängigkeit der
Q13 wirken also als UND- oder Koinzidenzglied Ausgangsfreouenz des Meßumformers 10 von einer
und lassen die Ausgangsimpulse des Meßumformers Betriebsgröße der Flüssigkeit in der Rohrleitung 12
10 nur dann zum Anschluß E durch, wenn am An- zu kompensieren. Obwohl in F i g. 2 die erwünschte
Schluß C ein Durchschaltsignal vom Kippglied 24 40 lineare Abhängigkeit dargestellt ist, treten in der
ansteht. Praxis Abweichungen von dieser Linearität auf, und
Bei dem Subtrahierer 34 nach F i g. 4 kann es sich der Zweck dieser Schaltung besaht darin, eine Kor-
um einen herkömmlichen Vorwärts-Rückwärts-Zäh- rekturgröße zu bilden, die die Gesamtgenauigkeit des
ler oder, wie bei der bevorzugten Ausführung, um Meßinstruments verbessert. Die Korrektur erfolgt
eine Schaltung handeln, wie sie in F i g. 7 dargestellt 45 nach der Erfindung durch Ändern der Dauer des
ist. Die beiden Eingangssignale kommen vom Fre- dem UND-Tor 14 vom Kippglied 24 zugeführten
quenzteiler 32, dem die Durchflußimpulse zugeführt Durchschaltimpulses, und zwar derart, daP sich eine
werden, und vom Frequenzteiler 33, der die Aus- lineare Abhängigkeit der Meßumformc rausgangs-
gangsimpulse des UND-Tores 14 erhält. signalfrequenz von der Betriebsgröße der gemessenen
Nach F i g. 7 wird das Ausgangssignal des Fre- 50 Flüssigkeit ergibt
quenzteilers33 (Fig.4) dem Anschluß 100 des Sub- Ein detailliertes Schaltbild der Linearitätskorrektrahierers
34 als Eingangssignal zugeführt, wobei der turschaltung 38 ist in F i g. 8 dargestellt. Diese Schal-Subtrahierer
34 ein UND-Tor 102 mit Eingangsan- rung enthält im wesentlichen eine frequenzempfindschlüssen
104 und 106 und ein Flipflop 108 mit Ein- lieh abgestimmte Schaltung 130, die selektiv die
gangsanschlüssen 110 und 112 enthält. Das Aus- 55 Amplitude von Impulsen verringert, die ursprünglich
gangssignal des Flipflops 108 wird vom Anschluß gleiche Amplituden haben. Der genaue Betrag der
114 abgenommen und dem Eingangsanschluß 106 Dämpfung hängt von der Augenblicksfrequenz der
eines UND-Tores 102 als Durchschaltsignal züge- Impulse ab, danach wird die Gleichspannung, auf die
führt. Sobald das Flipflop 108 von einem Eingangs- sich der Kondensator 139 aufgeladen hat, dem Ansignal
am Anschluß 110 gesetzt ist, wird das UND- Oo schluß 70 nach F i g. 5 zugeführt, um den durch den
Tor 102 geöffnet, d.h. durchgeschaltet, so daß es die Transistor Q4 fließenden konstanten Strom zu äu-'.hm
anschließend vom Frequenzteiler 33 zugeführten dem, der den Kondensator 64 auflädt Wenn sich
Impulse zum Ausgangsanschluß 116 durchläßt. Wenn das Potential des Anschlusses 70 ändert, ändert sich
dem Rücksetzanschluß 112 vom Frequenzteiler 32 auch die Zeit, die das Potential des Anschlusses 72
ein Impuls zugeführt wird, wird das UND-Tor 102 65 benötigt, um das Zündpotential des Oniiunctiongeschlossen,
d. h. gesperrt Die am Ausgaagsanschluß Transistors QS zu erreichen. Durch das Zünden des
116 erscheinenden Impulse werden als Maß des rei- Transistors Q 5 wird, wie bereits erwähnt, der Schaltnen
öl- oder Wasserdurchflusses verwendet, der na- impuls erzeugt, der das Kippglied 24 umschaltet, um
13 ^" 14
den Durchschaltimpuls für das UND-Tor 14 zu be- menden Flüssigkeit verlangsamt. In der Praxis sind
enden. die Reibungsverluste normalerweise unbedeutend,
Nach F i g. 8 wird das Ausgangssignal des Meß- mit Ausnahme bei der Messung von Gasdurchflüssen.
Umformers 10, nach dem es über den Impulsformer Die Kompensation erfolgt durch Addition von
geleitet wurde, über einen Kondensator 118 der Basis 5 Impulsen zum Eingangssignal des Kippgliedes 24 aus
des PNP-Transistors Q14 zugeführt. Durch die Wi- einer vom Durchflußmesser getrennten Quelle. Diese
derstände 120, 122, 124 und 126 wird der Arbeits- Kompensationsimpulse können jedoch nicht ständig
punkt des Transistors 014 eingestellt, wobei der addiert werden, da der Meßumformer 10 dem An-
Widerstand 126 gleichzeitig als Arbeitswiderstand Schluß D des UND-Tores 14 ständig Impulse zuführt,
dient. Die vom Emitter des Transistors Q14 abge- io ob ein Medium durch die Rohrleitung 12 strömt oder
nommenen Impulse veränderbarer Frequenz, gleich- nicht. Daher würde der Zähler 36 eine falsche Anzahl
bleibender Amplitude und Breite werden über einen von Impulsen anzeigen, wenn der Einrichtung auch
Kondensator 128 einem Resonanzkreis oder Filter dann Lagerreibungsimpulse zugeführt würden, z. B.
130 zugeführt. durch Auslösen des Kippgliedes 24, wenn die Strö-
Der ResonanzKreis 130 enthält einen veränderba- 15 mungsgeschwindigkeit Null ist. Dementsprechend ist
ren Kondensator 132, einen veränderbaren Wider- dafür gesorgt, daß die Addition von Lagerreibungsstand
134 und eine Spule 136. Bekanntlich läßt sich impulsen bei unterhalb eines vorbestimmten Wertes
die Resonanzfrequenz eines Parallelresonanzkreises liegenden Strömungsgeschwindigkeiten verhindert
durch Verändern der Kapazität oder Induktivität der wird.
beiden Reaktanzbauelemente verändern. Bei der dar- 20 An Hand von F i g. 9 wird im folgenden die Wirgestellten
Ausführung ist der Kondensator 132 ver- kungsweise des Reibungskompensators 30 beschrieänderbar.
Die Güte Q oder Form der Impedanz- ben. Die Ausgangsimpulse des Durchflußmessers 16
Frequenz-Kennlinie eines Parallelresonanzkreises läßt werden über den Impulsformer 18 einem Anschluß
sich auch durch Ändern des ohmschen Widerstandes 140 eines ODER-Tores 142 und über einen Koppeldieses
Kreises ändern. Aus diesem Grund ist der 35 kondensator 144 sowie eine Diode 146 eines Schwing-Widerstand
134 variabel ausgebildet. Durch Ver- kreises 148 zugeführt, dessen Ausgangssignal dem
steJ'en des Widerstandes 134 und des Kondensators Eingang 150 eines Tores 152 als Durchschaltsignal
132 läßt sich die Amplitude des über einen Konden- zugeführt.
sator 138 abgegebenen Signals bei einer bestimmten Das Ausgangssignal eines Festfrequenzoszillators
Frequenz steuern. 30 154 wird in einem Impulsformer 156 geformt und
Das Ausgangssignal des Filters 130 wird über den dem anderen Eingang 158 des Tores 152 zugeführt.
Kondensator 138 ausgekoppelt und durch einen Kon- Das Ausgangssignal des Tores 152, das aus Impulsen
densatorl39 sowie Dioden 141 und 143 in an sich besteht, die den Ausgangsimpulsen des Durchflußbekannter
Weise geglättet. Die Resistanz des Verstär- messers 16 ähnlich sind, wird dem anderen Eingang
kungseinstellwiderstandes 147 läßt sich ändern, um 35 160 des ODER-Tores 142 zugeführt. Das Ausgangsdie
Ladegeschwindigkeit des Kondensators 139 und signal des ODER-Tores 142 wird dem monostabilen
somit den Strom, der über den Widerstand 149 zum Kippglied 24 zugeführt. Ein Frequenzteiler 162 kann
Anschluß70 in die Kippschaltung24 nach Fig.5 nötigenfalls ebenfalls vorgesehen sein, um die wirkfließt,
einstellen. same Betriebsfrequenz des Oszillators 154 zu ver-
Die Nichtlinearität der Abhängigkeit der Fre- 40 ringern.
quenz / vom Reinölgehalt ψ läßt sich empirisch fest- Die Diodenpumpschaltung 148 führt dem Tor 152
stellen, und die zum Kompensieren erforderlichen nur dann ein Durchschaltsignal zu, wenn sich die
Änderungen der Durchschaltdauer δ lassen sich für Welle des Durchflußmessers 16 dreht, d. h., wenn Im·
jeden Ölgehalt ψ nach folgender Gleichung berech- pulse erzeugt werden. Dies bedeutet, daß die Aus-
nen· 45 gangsimpulse fester Frequenz des Oszillators 154, die
durch einen Frequenzteiler 162 noch untersetzt seir
_ ψ(df1M — Ofn) + df0 .„ kann, nur dann zu den dem Eingang des Kippgliede;
loo/ 24 zugeführten Impulsen durch das ODER-Tor 142
hinzuaddiert werden, wenn der Durchfluß durch die
wobei 5° Rohrleitung 12 ausreicht, die Lagerreibung de:
Durchflußmessers 16 zu überwinden.
/ die gemessene Ausgangsfrequenz des Meß- Der Schwingkreis 148 enthält eine Diode 164
Umformers 10 bei einem bestimmten Wert eiQen Kondensator 166 und einen Widerstand 168
von ψ, die parallel geschaltet sind. Die Ausgangsimpulse des
55 Impulsformers 18 werden über den Koppelkonden
<3/odie Durchschaltdauer bei der Frequenz f0 sator 144 und die Diode 146 geleitet und addieret
und zur Ladung des Kondensators 166, der sich ständij
.5Z100 die Durchschaltdauer bei der Frequenz fm iiber f d"n ^"J""1.1^8 entI*dt>
e T iö Ladangsinkre-
100 jst M l0° ment. Das Tor 152 wird von einer Ladung des Kon
60 densators 166 geöffnet, die einen vorbestimmten Wer überschreitet, und bleibt so lange geöffnet, wie die
Zur Ausführung nach F i g. 4 ist noch zu erwärmen, Ausgangsimpulse des Durchflußmessers 16 in Zeit
daß zwischen den Impulsformer 18 und das Kippglied abständen eintreffen, die kleiner als die Zeit sind, di<
24 ein Durchflußmesserlagerreibungskompensator 30 der Kondensator 166 benötigt, um sich unter der
geschaltet sein kann. Diese Schaltung dient zum 65 vorbestimmten Wert über den Widerstand 168 zi
Kompensieren der Lagerreibung im Durchflußmessier entladen. Der Widerstand 168 ist variabel, um di<
16, die die Drehung des Durchflußmessers bei allen Entladungsgeschwindigkeit des Kondensators 166 um
Geschwindigkeiten der durch die Rohrleitung 12 strö- damit die Dauer einstellen zu können, während de
das Tor 152 nach der Zuführung eines durchflußempfindlichen
Impulses zum Schwingkreis geöffnet bleibt.
In F i g. 10 ist der Durchfluß bzw. die Durchflußgeschwindigkeit F in Abhängigkeit von der Ausgangsfrequenz/
des Durchflußmessers aufgezeichnet. Die zur Korrektur der Reibungseinflusse erf<
Impulsfolgefrequenz/, des Oszillators1154
Ausgangssignals des Frequenzteilersi 162,la
bestimmen, daß zusätzliche Durchflußung
rend des Betriebes des Durchflußmessers hir werden.
Ffierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (12)
1. Verfahren zum Messen der Nutzmengen von Flüssigkeitsgemischen in Leitungen, insbesondere
der Reinölmenge in Gemischen aus öl und Wasser durch Korrektur der Durchflußmenge
nach einem Parameter des Gemisches mittels zweier elektrischer Signale, von denen
das eine eine der Durchflußmenge entsprechende Impulsfolge ist und das andere einem veränderlichen
Parameter des Mediums zugeordnet ist, wobei beide Signale in einer Torschaltung so zusammengesetzt
werden, daß entsprechend einem periodisch gesteuerten Öffnungsverhältnis der Torschaltung eine Impulsfolge erzeugt wird, die
der korrigierten Durchflußmenge entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die der Durchflußmenge entsprechenden Impulse das
Tor (14) jeweils während einer bestimmten Dauer (ό) für Impulse des zweiten Signals öffnen,
deren Frequenz dem Parameter proportional und um mehrere Größenordnungen höher ist als die
Frequenz der Impulse des Durchflußmessers (16) und die in einem Zähler (28) summiert
werden.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Durchflußmesser (16) und ein Parameter-Meßwertwandler (10) ?n eine Torschaltung
(14, 24) angeschlossen sind, über die sie einem Zähler (28) Impulsfolge«, eingeben, deren
Anzahl von der Durchflußmenge abhängig ist, rvobei die Anzahl von Impulsen in jeder Impulsfolge
dem Parameter des Mediums proportional ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Torschaltung aus einem
monostabilen Kippglied (24) und einem UND-Tor (14) besteht und das Kippglied (24) von
einem Durchflußmesser (16) über einen Impulsformer (18) gesteuert wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Öffnung des
UND-Tors (14) einstellbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Frequenzteiler (32, 33)
vorgesehen sind, deren Ausgänge mit den Eingängen einer Subtraktionsschaltung (34) verbunden
sind, und daß die Impulse des Durchflußmessers (16) über den einen Frequenzteiler (32)
und die von dem Tor (14) durchgelassenen Impulse über den anderen Frequenzteiler (33) in
die Subtraktionsschaltung gegeben werden (Fig. 4).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Subtraktionsschaltung (34)
aus einem UND-Tor (102) mit zwei Eingängen (104, 106) und einem Flip-Flop-Schalter (108)
mit einer Vor- und Rückwärtsschaltstellung (S und R bzw. 110 und 112) besteht, wobei die
Impulse des ersten Signals in den Eingang (104) des UND-Tors und in die Vorwärtsschaltstellung
(110) des Flip-Flop-Schalters (108) eingegeben werden, während die Impulsfolge des zweiten
Signals in den Eingang (112) des Flip-Flop-Schalters (108) eingegeben wird, und daß der
Ausgang (114) des Flip-Flop-Schalters (108) mit
dem zweiten Eingang (106) des UND-Tors (102) verbunden ist, dessen Ausgang (116) mit dem
Zähler (36) verbunden ist (F i g. 7).
7. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Durchflußmesser
(16) ein Impulsformer (18) nachgeschaltet ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsdauer (ύ) der Torschaltung
in Abhängigkeit vom Ausgangssignal eines Linearitätskompensators (38) veränderbar
ist, um Nichtlinearitäten in der Kennlinie des Parametermeßwengebers (10) zu kompensieren.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Linearitätskompensator (38) einen integrierenden Kondensator (139) enthält, um eine
Gleichspannung zu erzeugen, und einen Schwingkreis (130), um die Amplitude der dem Kondensator
in Abhängigkeit von der Impulsfrequenz zugeführten Impulse zu verändern, wobei die
Gleichspannung an das Kippglied (24) angelegt ist, um die Dauer (<5) zu beeinflussen, während
der das UND-Tor (14) wirksam ist (F i g. 8).
10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, άαΰ>
außer dem Zähler (28) für die nach dem Parameter kompensierte Durchflußmenge
ein weiterer Zähler (22) für das Durchftußvolumen vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußmesser (16) über einen Impulsformer (18)
an den einen Eingang (140) eines ODER-Tors (142) angeschlossen ist, und ein Schaltkreis, der
aus einem Oszillator (154), einem Impulsformer (156), einem Frequenzteiler (162) und einem Tor
(152) besteht, das durch einen Schwingkreis (148) gesteuert wird, mit dem zweiten Eingang
(160) des ODER-Tors (142) verbunden ist, wobei der Schwingkreis (148) eine den Reibungsverlusten
des Durchflußmessers (16) angepaßte Frequenz hat (F i g. 9).
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis (148) einen
Speicherkondensator (166) enthält, der von den vom Durchflußmesser (16) erzeugten Impulsen
aufgeladen und während eines Zeitintervalls zwischen den Ladeimpulsen entladen wird, wobei
die Spannung an dem Speicherkondensator (166) an das Tor (152) angelegt ist (Fig. 9).
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |