DE19638210A1 - Durchflußratendetektor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Durch­ flußratendetektor zur Messung der Durchflußrate eines Fluids, das in einen Fluiddurchgang eingeführt wird.

Die Existenz eines Stabes in einem Fluid, das durch einen Fluiddurchgang fließt, erzeugt Karmanwirbel in dem Fluidstrom stromabwärts des Stabes. Es ist ein herkömmlicher Durch­ flußratendetektor zum Messen der Geschwindigkeit eines Fluidstroms in einem Durchflußdurchgang bekannt, der auf periodischen Fluktuationen von Karmanwirbeln basiert, die bei Gegenwart eines in dem Fluidstrom angeordneten Stabes erzeugt werden. Die Durchflußrate des Fluids wird auf der Basis der gemessenen Geschwindigkeit des Fluidstromes und der Quer­ schnittsfläche des Durchflußdurchgangs berechnet.

Der herkömmliche Durchflußratendetektor weist jedoch keine Einrichtungen zur Steuerung einer externen Vorrichtung auf, die von der berechneten Durchflußrate abhängt. Außerdem kann er eine gewünschte externe Vorrichtung nicht automatisch betreiben, wenn die Durchflußrate des durch den Durchfluß­ durchgang fließenden Fluids größer oder kleiner ist als eine festgelegte Durchflußrate.

Es ist daher eine grundlegende Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Durchflußratendetektor zu schaffen, der eine andere Vorrichtung in Abhängigkeit von der Durchflußrate eines Fluids steuern kann.

Eine wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Durchflußratendetektors, der die Durchflußrate eines durch einen Durchgang fließenden Fluids feststellen kann, indem Karmanwirbel festgestellt werden, die in dem Fluid erzeugt werden, und der die festgestellte Durchflußrate anzeigen kann.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Durchflußratendetektors, der mittels eines Drucksensors periodische Fluktuationen von Karmanwirbeln, die in dem Strom des Fluids in dem Durchgang durch einen in dem Fluidstrom angeordneten Stab erzeugt werden, mißt, der die Durchflußrate des Fluids aus den gemessenen periodischen Fluktuationen mittels eines Verarbeitungsschaltkreises berechnet, der die berechnete Durchflußrate auf Anzeigeein­ richtungen anzeigt, der das Ergebnis eines Vergleichs zwischen der berechneten Durchflußrate und einer Referenzdurchflußrate, die durch Einstelleinrichtungen vorher eingestellt ist, in ein elektrisches Signal konvertiert, und der das elektrische Signal zu einer Signalausgabeeinrichtung ausgibt, um dadurch eine externe Vorrichtung auf der Basis des Vergleichsergeb­ nisses zu steuern.

Weitere Ziele, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Durchflußratendetek­ tor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfin­ dung;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Durchflußratendetektor gemäß Fig. 1;

Fig. 4 ein Blockdiagramm eines elektrischen Schaltkreises des Durchflußratendetektors gemäß Fig. 1;

Fig. 5 ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen der Durchflußrate eines Fluids und der Frequenz eines Pulssignals zeigt, welches durch eine in dem Speicher des in Fig. 4 gezeigten elektrischen Schaltkreises gespeicherte Datentabelle angezeigt wird;

Fig. 6 einen Längsschnitt eines Durchflußratendetektors gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer Anzeigeeinheit des Durchflußratendetektors gemäß der zweiten Ausführungsform;

Fig. 8 eine Ansicht von hinten der Anzeigeeinheit gemäß Fig. 7;

Fig. 9 eine Draufsicht auf eine Anzeigeeinheit eines Durchflußratendetektors gemäß einer dritten Aus­ führungsform der Erfindung;

Fig. 10 eine Seitenansicht der Anzeigeeinheit gemäß Fig. 9; und

Fig. 11 ein Blockdiagramm eines elektrischen Schaltkreises eines Durchflußratendetektors gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.

Wie in Fig. 1 dargestellt, umfaßt ein Durchflußratendetektor 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ein längliches Gehäuse 12 mit einem Durchflußdurchgang 14 mit im wesentlichen quadratischem Querschnitt, der in Längsrichtung des Gehäuses ausgebildet ist, um eine Fluid durchzuführen. Der Durchflußratendetektor 10 umfaßt außerdem ein Paar von Rohrverbindern 16a, 16b, die an jeweils gegenüberliegenden Enden des Gehäuses 12 angebracht sind und entsprechende darin ausgebildete Öffnungen 18a, 18b aufweisen, die in Verbindung mit dem Durchgang 14 stehen. Die Rohrverbinder 16a, 16b weisen jeweils Flächen mit Innengewinde auf, die die entsprechenden Öffnungen 18a, 18b festlegen, um Fluideinlaß- bzw. -auslaßrohre oder -leitungen anzuschließen.

Ein Stab 20 zur Erzeugung von stromabwärtsseitigen Karmanwir­ beln in einem Fluidstrom in dem Durchgang 14 ist bspw. im wesentlichen mittig in dem Durchgang 14 angeordnet und erstreckt sich senkrecht zu dem Durchgang 14. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, hat der Stab 20 einen Trapezquerschnitt zur leichten Erzeugung der Karmanwirbel und ist so angeordnet, daß seine längere Seite stromaufwärts in dem Durchgang 14 angeordnet ist und sich senkrecht zu dem Fluidstrom in dem Durchgang 14 erstreckt. Seine kürzere Seite ist stromabwärts in dem Fluiddurchgang 14 angeordnet. Eine piezoelektrische Einrichtung 22, die als Drucksensor dient, ist fest in dem Gehäuse 12 stromabwärts des Stabes 20 im wesentlichen mittig in dem Durchgang 14 angebracht und steht teilweise in den Durchgang 14 vor. Die piezoelektrische Einrichtung 22 weist einen dünnen Querschnitt auf und erstreckt sich in Längs­ richtung parallel zu dem Durchgang 14, so daß sie durch die aufgrund der Gegenwart des Stabes 20 erzeugten Karmanwirbel leicht gebogen werden kann. Die in dem Fluidstrom erzeugten Karmanwirbel können somit mit erhöhter Wirksamkeit durch die piezoelektrische Einrichtung 22 festgestellt werden. Die dünne Querschnittsform der piezoelektrischen Einrichtung 22 weist keilförmige gegenüberliegende Enden auf, die entlang des Fluidstroms beabstandet sind, so daß die piezoelektrische Einrichtung 22 den Fluidstrom in dem Durchgang 14 nicht stört oder blockiert. Leitungen 24, die mit der piezoelektrischen Einrichtung 22 verbunden sind, sind an eine Schaltplatte 26 angeschlossen, die in dem Gehäuse 12 angeordnet ist.

Die Rohrverbinder 16a, 16b sind mit den jeweiligen gegen­ überliegenden Enden des Gehäuses 12 über entsprechende O-Ringe 28a, 28b verbunden, um eine Leckage des Fluids aus dem Gehäuse 12 zu verhindern. Die piezoelektrische Einrichtung 22 ist in dem Gehäuse 12 über einen O-Ring 28c angebracht, um die Leckage des Fluids entlang des piezoelektrischen Elements 22 zu verhindern.

Eine Anzeigeeinheit 30 ist an einem oberen Abschnitt des Gehäuses 12 angebracht und umfaßt eine Schaltplatte 32, die über Leitungen 34 elektrisch mit der Schaltplatte 26 verbunden ist. Die Schaltplatte 32 trägt eine Sieben-Segment LED (Licht aussendende Diode) 36, die eine dreistellige Zahl anzeigen kann, ein Paar von LEDs 38a, 38b und Einstellschalter 40a-40c, die als Einstelleinrichtung zur Festlegung einer Referenz­ durchflußrate dienen. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, sind die Sieben-Segment LED 36 und die LEDs 28a, 28b so angeordnet, daß sie von oberhalb der Anzeigeeinheit 30 über ein Anzeigefenster 42 sichtbar sind. Die Einstellschalter 40a-40c können von oberhalb der Anzeigeeinheit 30 gedrückt werden. Ein Verbinder 44 zur Ausgabe von Signalen ist elektrisch mit der Schalt­ platte 32 verbunden und mechanisch an einer Wand der Anzeige­ einheit 30 angebracht.

Fig. 4 zeigt als Blockdiagramm einen elektrischen Schaltkreis des Durchflußratendetektors 10. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, liefert die piezoelektrische Einrichtung 22 ihr Ausgangssignal an einen Vergleicher 46, der das Ausgangssignal von der piezoelektrischen Einrichtung 22 mit einer Referenzspannung vergleicht, die über eine Referenzspannungsquelle 47 erzeugt wird. Wenn das Ausgangssignal von der piezoelektrischen Einrichtung 22 höher ist als die Referenzspannung, gibt der Vergleicher 46 ein Signal "1" (hohes Niveau) aus. Wenn das Ausgangssignal von der piezoelektrischen Einrichtung 22 geringer ist als die Referenzspannung, so gibt der Vergleicher 46 ein Signal "0" (niedriges Niveau) aus. Somit konvertiert der Vergleicher 46 das Ausgangssignal von der piezoelek­ trischen Einrichtung 22 in ein binäres Pulssignal "1" oder "0". Das binäre Pulssignal von dem Vergleicher 46 wird einer Zentraleinheit (CPU) 48 zugeführt. Die Zentraleinheit 48 weist einen Taktgeber 49 zur Erzeugung von Taktpulsen in festgeleg­ ten periodischen Zyklen auf und einen Zähler 50 zum Zählen der Taktpulse, die von dem Taktgeber 49 erzeugt werden. Mit der Zentraleinheit 48 ist ein Speicher 52 verbunden, der eine Datentabelle (vgl. Fig. 5) speichert, die das Verhältnis zwischen der Frequenz F des Pulssignals von dem Vergleicher 46 und der Durchflußrate Q eines in dem Durchgang 14 fließen­ den Fluids wiedergibt. Die Sieben-Segment LED 36, die LEDs 38a, 38b und die Einstellschalter 40a-40c sind mit der Zentraleinheit 48 verbunden. Die Zentraleinheit 48 gibt Ausgangssignale an die Basen von Transistoren 54a, 54b weiter, deren Kollektoren mit entsprechenden Ausgangsterminals 56a, 56b des Verbinders 44 verbunden sind. Der Vergleicher 46, die Zentraleinheit 48, der Speicher 52 und die Transistoren 54a, 54b sind entweder an der Schaltplatte 26 oder der Schaltplatte 32 befestigt. Wenn der Durchflußratendetektor 10 zur Steuerung von Lasten 58a, 58b als externe Vorrichtung verwendet wird, werden entsprechende Anschlüsse der Lasten 58a, 58b mit den Ausgangsanschlüssen 56a bzw. 56b verbunden, und die anderen Anschlüsse der Lasten 58a, 58b werden mit einer Stromzufuhr 60 verbunden.

Die Anzahl der Lasten 58a, 58b als externe Vorrichtungen variiert in Abhängigkeit von der Anzahl der Transistoren 54a, 54b und der Anzahl der Ausgangsanschlüsse 56a, 56b. Bei der dargestellten Ausführungsform können, da zwei Transistoren 54a, 54b und zwei Ausgangsanschlüsse 56a, 56b vorgesehen sind, zwei Lasten 58a, 58b als externe Vorrichtungen an den Durchflußratendetektor 10 angeschlossen werden.

Die Funktion des Durchflußratendetektors 10 wird nachfolgend beschrieben.

In einem Vorbereitungsschritt werden zwei Schwellenwerte (Referenzdurchflußratenwerte) Qa, Qb, die den beiden externen Vorrichtungen (Lasten 58a, 58b) entsprechen, in der Zentral­ einheit 48 unter Verwendung der Einstellschalter 40a-40c gespeichert.

Wenn ein Fluid, wie Wasser oder Öl, von der Fluideinlaßleitung in den Durchflußratendetektor 10 eingeführt wird, so fließt das Fluid nacheinander durch die Öffnung 18a, den Durchgang 14 und die Öffnung 18b in die Fluidauslaßleitung. Der Stab 20 erzeugt aufgrund der Reibungskräfte, die durch den Stab 20 auf das Fluid ausgeübt werden, Karmanwirbel stromabwärts in dem Fluid, wenn es durch den Durchgang 14 fließt, und die erzeugten Karmanwirbel bewegen sich in dem Durchgang 14 stromabwärts. Wenn die Karmanwirbel in der Nähe der piezoelek­ trischen Einrichtung 22 fließen, stellt die piezoelektrische Einrichtung 22 aufgrund der Karmanwirbel Druckschwankungen in dem Fluid fest, die ein elektrisches Signal erzeugen. Es ist bekannt, daß die Frequenz des erzeugten elektrischen Signals, d. h. die Anzahl von Karmanwirbeln, die pro Zeiteinheit erzeugt werden, wie folgt ausgedrückt wird:

F = K · V/D (1),

wobei V die Geschwindigkeit des in dem Durchgang 14 fließenden Fluids, D die Breite des Stabes 20 und K eine Proportionali­ tätskonstante ist. Ist die Querschnittsfläche S des Fluid­ durchgangs 14 bekannt, dann wird die Durchflußrate Q des in dem Durchgang 14 fließenden Fluids aus der obigen Gleichung (1) wie folgt berechnet:

Q = V · W = F · D · S/K (2).

Die in dem Speicher 52 gespeicherte Datentabelle wird auf der Basis der Gleichung (2) erzeugt.

Der Komparator 46 vergleicht das elektrische Signal von der piezoelektrischen Einrichtung 22 mit der Referenzspannung, die durch die Referenzspannungsquelle 47 erzeugt wird. Wenn das elektrische Signal von der piezoelektrischen Einrichtung 22 höher ist als die Referenzspannung, so gibt der Komparator 46 ein Signal "1" aus. Wenn das elektrische Signal von der piezoelektrischen Einrichtung 22 niedriger ist als die Referenzspannung, so gibt der Komparator 46 ein Signal "0" aus. Somit wird das elektrische Signal von der piezoelek­ trischen Einrichtung 22 durch den Komparator 46 in ein binäres Pulssignal konvertiert, das der Zentraleinheit 48 zugeführt wird. In der Zentraleinheit 48 zählt der Zähler 50 Taktpulse, die durch den Taktgeber 49 in einer Pulsperiode des Puls­ signales erzeugt werden, und legt die Periode T des Puls­ signals aufgrund der Zählung und die Periode des Taktpulses fest. Die Zentraleinheit 48 bestimmt dann eine Durchflußrate Q (vgl. Fig. 5) aufgrund der Datentabelle, die in dem Speicher 52 gespeichert ist, auf der Basis des Reziprokwertes 1/T der Periode T, d. h. der Frequenz F des Pulssignals. Beispielsweise ist, wenn die Frequenz F des Pulssignales gleich F1 ist, die Durchflußrate gleich Q1. Die Zentraleinheit 48 zeigt die so festgelegte Durchflußrate Q auf der Sieben-Segment LED 36 an.

Im einzelnen zählt der Zähler 50 die durch den Taktgeber 49 in der Periode einer Vielzahl von Pulsen, d. h. n Pulsen, des Pulssignales erzeugten Taktpulse. Die Zentraleinheit 48 bestimmt eine Periode Tn der n Pulse aufgrund der Zählung und die Periode der Taktpulse und dividiert die Periode Tn durch "n", wodurch eine Durchschnittsperiode T des Pulssignals erzeugt wird. Die Zentraleinheit 48 bestimmt dann eine Frequenz F als Reziprokwert der Durchschnittsperiode T sowie eine entsprechende Durchflußrate Q aufgrund der Frequenz F unter Bezugnahme auf die Datentabelle (vgl. Fig. 5). Somit kann die Durchflußrate Q sehr genau bestimmt werden.

Anschließend vergleicht die Zentraleinheit 48 die Durch­ flußrate Q mit den Schwellenwerten Qa, Qb, zeigt das Ergebnis des Vergleichs auf den LEDs 38a, 38b an und gibt es durch die Transistoren 54a, 54b an die Ausgangsanschlüsse 56a, 56b weiter. Mit Bezug auf den Schwellenwert Qa und den Ausgangs­ anschluß 56a schaltet die Zentraleinheit 48 bspw. die LED 38a und außerdem den Transistor 54a ab, wenn die Durchflußrate Q einen Wert Q1 aufweist, der kleiner ist als der Schwellenwert Qa, wie durch die unterbrochene Linie A in Fig. 5 angedeutet ist. Da zu dieser Zeit kein Strom durch die Last 58a fließt, wird die Last 58a abgeschaltet. Weist die Durchflußrate Q einen Wert Q2 auf, der größer ist als der Schwellenwert Qa, wie durch die unterbrochene Linie B in Fig. 5 angedeutet, dann schaltet die Zentraleinheit 48 die LED 38a und außerdem den Transistor 54a an. Ein Strom fließt von der Stromzufuhr 60 durch die Lasten 58a und den Transistor 54a, wodurch die Last 58a erregt wird.

Mit Bezug auf den Schwellenwert Qb und den Ausgangsanschluß 56b, wird die Last 58b, die mit dem Ausgangsanschluß 56b verbunden ist, auf dieselbe Art und Weise wie oben beschrieben auf der Basis des Vergleichsergebnisses zwischen der Durch­ flußrate Q und dem Schwellenwert Qb gesteuert.

Die Durchflußrate wird pro Zeiteinheit, bspw. jede Sekunde gemessen. Somit werden die Ergebnisse des Vergleichs zwischen der Durchflußrate Q und den Schwellenwerten Qa, Qb an die LEDs 38a und 38b und die Ausgangsanschlüsse 56a, 56b jede Sekunde ausgegeben.

Jede der Lasten 58a, 58b (externe Vorrichtungen) kann ein Durchflußsteuerventil, bspw. zur Steuerung der Durchflußrate des Fluids aufweisen. Wenn die Durchflußrate Q größer wird als der Schwellenwert Qa oder Qb, wird das Durchflußsteuerventil geschlossen, um die Durchflußrate Q zu reduzieren. Wenn die Durchflußrate Q kleiner wird als der Schwellenwert Qa oder Qb, so wird das Durchflußsteuerventil geöffnet, um die Durch­ flußrate Q zu erhöhen. Ein solches Durchflußsteuerventil wird bspw. bei der Herstellung eines IC (Integrierter Schaltkreis) verwendet, wobei es die Durchflußrate von Kühlwasser steuert, das einer Wafer-Platte zugeführt wird, die einen Halbleiter- Wafer in einer Vakuumkammer trägt, um die Temperatur des Halbleiter-Wafers zu steuern.

Eine Lampe oder ein Summer kann mit jeder der Lasten 58a, 58b verbunden sein. Wenn die Durchflußrate Q des den Lasten 58a, 58b, die in Verbindung mit dem Durchflußratendetektor 10 verwendet werden, zugeführten Fluids größer oder kleiner wird als die Schwellenwerte Qa oder Qb, kann die Lampe oder der Summer eingeschaltet werden, um eine abnormalen Zustand der Lasten 58a, 58b anzuzeigen. Bei einem besonderen Beispiel kann der Durchflußratendetektor 10 an ein Drainagerohr für Kühlwasser zum Kühlen der Elektrodenspitze einer Schweißpisto­ le, die für Widerstandsschweißen verwendet wird, verbunden werden. Wenn die Elektrodenspitze herabfällt, wird die Tatsache, daß kein Kühlwasser durch das Drainagerohr fließt, festgestellt, wodurch eine Lampe oder ein Summer eingeschaltet wird, was das Herabfallen der Elektrodenspitze anzeigt.

Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird eine Durchflußrate durch Messen von periodischen Fluktuationen, die durch Karmanwirbel erzeugt werden, gemessen und mit vorher festgelegten Durchflußratendaten verglichen, um die Lasten 58a, 58b, die mit den Ausgangsanschlüssen 56a, 56b verbunden sind, ein- oder auszuschalten. Somit ist es möglich, eine externe Vorrichtung in Abhängigkeit von der Durchflußrate des durch den Durchgang 14 fließenden Fluids zu steuern.

Die Fig. 6 bis 8 zeigen einen Durchflußratendetektor 70 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Lediglich die Details des Durchflußratendetektors 70, die von denen des Durchflußratendetektors 10 gemäß der ersten Ausführungsform abweichen, werden nachfolgend beschrieben. Diejenigen Teile des Durchflußratendetektors 70, die denen des Durchflußraten­ detektors 10 gemäß der ersten Ausführungsform entsprechen, werden nicht erneut im Detail beschrieben.

Wie in den Fig. 6 bis 8 dargestellt ist, weist der Durch­ flußratendetektor 70 ein Gehäuse 72 und eine Anzeigeeinheit 74 getrennt von dem Gehäuse 72 auf. Eine Schaltplatte 26, die in dem Gehäuse 72 aufgenommen ist, ist über Leitungen 78 mit einem Verbinder 76 verbunden, der an einer oberen Platte des Gehäuses 72 befestigt ist. Der Verbinder 76 ist über Leitungen (nicht dargestellt) mit der Anzeigeeinheit 74 verbunden.

Wie in Fig. 7 dargestellt ist, weist die Anzeigeeinheit 74 eine Anzeigetafel 80 auf, die eine Sieben-Segment LED 36, LEDs 38a, 38b und Einstellschalter 40a-40c trägt. Wie in Fig. 8 dargestellt ist, sind Anschlüsse 82a-82h auf der hinteren Platte der Anzeigeeinheit 74 befestigt, und die in Fig. 4 dargestellten Lasten 58a, 58b sowie der in Fig. 6 Verbinder 76 sind mit einigen der Anschlüsse 82a-82h verbunden.

Da die Anzeigeeinheit 74 an einer von dem Gehäuse 72 getrenn­ ten Stelle angebracht werden kann, ist es einfach, die Anzeigeeinheit 74 zur einfachen visuellen Erkennbarkeit anzuordnen. Beispielsweise kann die Anzeigeeinheit 74 zur einfachen visuellen Beobachtung entfernt von dem Gehäuse 72 angeordnet werden, wenn das Gehäuse 72 an einer nicht einfach zugänglichen Stelle angeordnet ist.

Gemäß einer dritten Ausführungsform, die in den Fig. 9 und 10 dargestellt ist, weist eine Anzeigeeinheit 84 ein Paar von Eingriffszähnen 86a, 86b auf ihrer rückseitigen Platte zur Befestigung der Anzeigeeinheit 84 an einer Längsschiene auf. Die Anzeigeeinheit 84 weist Anschlüsse 88a-88h an einer Frontplatte auf.

Bei den ersten und zweiten Ausführungsformen werden die Lasten 58a, 58b erregt, wenn die Durchflußrate Q des Fluids größer ist als die Schwellenwerte Qa, Qb. Die Lasten 58a, 58b können jedoch auch erregt werden, wenn die Durchflußrate Q des Fluids kleiner ist die Schwellenwerte Qa, Qb.

Bei den ersten und zweiten Ausführungsformen wird die Durchflußrate pro Zeiteinheit gemessen. Die pro Zeiteinheit festgelegten Durchflußraten können jedoch zu einer integrier­ ten Durchflußrate addiert werden, wobei die integrierte Durchflußrate an der Sieben-Segment LED 36 angezeigt werden kann, und wobei festgelegte integrierte Durchflußraten als Schwellenwerte eingestellt werden können. In diesem Fall wird die gemessene integrierte Durchflußrate mit Schwellenwerten verglichen und die Ergebnisse des Vergleiches werden an die Ausgangsanschlüsse 56a, 56b weitergegeben. Wenn das Fluid mit einer Rate, wie sie durch die Schwellenwerte festgelegt ist, fließt, werden die Lasten 58a, 58b, die mit den Ausgangs­ anschlüssen 56a, 56b verbunden sind, erregt oder abgeschaltet.

Es muß nicht die in Fig. 5 dargestellte Datentabelle verwendet werden, sondern die Durchflußrate kann auch gemäß Gleichung (2) berechnet werden. Die Durchflußrate kann mit hoher Geschwindigkeit unter Verwendung eines Signalverarbeitungs-LSI (hoher Integrationsgrad)-Schaltkreises 92, wie er in Fig. 11 dargestellt ist, berechnet werden. Fig. 11 zeigt in Form eines Blockdiagramms einen Durchflußratendetektor gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.

Die Anzahl der Schwellenwerte Qa, Qb kann in Abhängigkeit von der Anzahl der gewünschten Ausgangssignale variiert werden, und die Anzahl der Ausgangsanschlüsse 56a, 56b kann ebenfalls variiert werden.

Claims (10)

1. Durchflußratendetektor mit:
einem Durchflußdurchgang (14) für den Durchgang eines Fluids;
einem Stab (20), der in dem Durchgang (14) angeordnet ist;
einem Drucksensor (22), der stromabwärts des Stabes (20) in dem Durchgang (14) angeordnet ist, zur Messung periodischer Fluktuationen von Karmanwirbeln, die in dem Fluid in dem Durchgang (14) durch den Stab (20) erzeugt werden;
Anzeigeeinrichtungen (36, 38a, 38b) zur Anzeige einer Durchflußrate;
Einstelleinrichtungen (40a-40c) zur Festlegung einer Referenz­ durchflußrate;
Signalausgabeeinrichtungen (56a, 56b, 82a-82h, 88a-88h) zur Ausgabe eines elektrischen Signals; und
einem Verarbeitungsschaltkreis (48) zur Berechnung einer Durchflußrate des Fluids aufgrund der periodischen Fluktuatio­ nen, die durch den Drucksensor (22) gemessen werden, zum Anzeigen der berechneten Durchflußrate auf den Anzeigeein­ richtungen (36, 38a, 38b), zum Vergleichen der berechneten Durchflußrate mit der Referenzdurchflußrate, die durch die Einstelleinrichtungen (40a-40c) festgelegt ist, zum Kon­ vertieren des Vergleichsergebnisses in ein elektrisches Signal und zur Ausgabe des elektrischen Signals an die Signalausga­ beeinrichtungen (56a, 56b, 82a-82h, 88a-88h).

2. Durchflußratendetektor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verarbeitungsschaltkreis (48) Einrichtungen zur Berechnung der Durchflußrate gemäß der Gleichung: Q = F · D · S/Kaufweist, wobei Q die Durchflußrate des Fluids, das durch den Durchgang (14) fließt, F die Frequenz eines Signals, das von dem Drucksensor (22) ausgegeben wird, D die Breite des Stabes (20), S die Querschnittsfläche des Durchgangs (14) und K eine Proportionalitätskonstante ist.

3. Durchflußratendetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbeitungsschaltkreis (48) eine Datentabelle aufweist, die die Beziehung der Frequenz eines von dem Drucksensor (22) ausgegebenen Signals und der Durchflußrate des durch den Durchgang (14) fließenden Fluids zeigt, und Einrichtungen zur Festlegung der Durchflußrate unter Bezugnahme auf die Datentabelle in Abhängigkeit von dem von dem Drucksensor (22) ausgegebenen Signal.

4. Durchflußratendetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (22) eine piezoelektrische Einrichtung aufweist.

5. Durchflußratendetektor nach Anspruch 4, wobei die piezoelektrische Einrichtung (22) eine dünne Querschnittsform aufweist, die sich in Längsrichtung parallel zu dem Durchgang (14) erstreckt.

6. Durchflußratendetektor nach Anspruch 5, wobei die piezoelektrische Einrichtung (22) keilförmige gegenüberliegen­ de Enden aufweist, die entlang des Durchgangs (14) beabstandet sind.

7. Durchflußratendetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (20) im wesentlichen mittig in dem Durchgang (14) angeordnet ist und sich senkrecht zu dem Durchgang (14) erstreckt, und daß der Drucksensor (22) von dem Stab (20) beabstandet und im wesentlichen mittig in dem Durchgang (14) angeordnet ist.

8. Durchflußratendetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang (14) einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweist.

9. Durchflußratendetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (20) einen trapezförmigen Querschnitt aufweist und so angeordnet ist, daß seine längere Seite stromaufwärts in dem Durchgang (14) angeordnet ist und sich senkrecht zu dem durch den Durchgang (14) fließenden Fluid erstreckt, und daß seine kürzere Seite stromabwärts in dem Durchgang (14) angeordnet ist.

10. Durchflußratendetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch ein Paar von Transistoren (54a, 54b), die zwischen dem Verarbeitungsschaltkreis (48) und den Signal­ ausgabeeinrichtungen (56a, 56b) angeschlossen sind, wodurch die Transistoren (54a, 54b) durch den Verarbeitungsschaltkreis (48) wahlweise ein- und ausgeschaltet werden können, um externe Vorrichtungen (58a, 58b), die mit den Signalausga­ beeinrichtungen (56a, 56b) verbunden sind, wahlweise ein- oder auszuschalten.