DE19743040C2 - Vorrichtung zum Bestimmen der Durchflußmenge eines Fluids - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bestimmen der Durchflußmenge eines Fluids mit einem an einer Befestigungseinrichtung drehbar angeordneten Pendel, das durch den Druck des Fluids gegen eine am Pendel wirkende Rückstellkraft auslenkbar ist, wobei die Auslenkung des Pendels bestimmbar ist, um ein Maß für die zu bestimmende Durchflußmenge zu gewinnen.

Derartige Vorrichtungen sind bekannt und befinden sich insbesondere innerhalb von Durchflußmessern. Derartige Durchflußmesser sind sowohl für Gase als auch für Flüssigkeiten, also allgemein für Fluide, einsetzbar.

Bei einem solchen Durchflußmesser, wie er beispielsweise auf dem Patentdokument FR 2 638 520 bekannt ist, wird das Fluid, dessen Durchflußmenge bestimmt werden soll, durch ein Rohr geleitet, in das ein Pendel ragt, an dessen im Rohr befindlichen Ende eine Prallplatte vorgesehen ist. Das Fluid drückt dann auf die Prallplatte und lenkt das Pendel in Abhängigkeit der Durchflußmenge gegen eine Rückstellkraft aus. Die Auslenkung kann beispielsweise mechanisch auf einen Zeiger übertragen werden, der dann auf einer Skala die Durchflußmenge anzeigt. Die US 4,604,906 offenbart einen ähnlichen Durchflußmesser, bei dem die Frontseite einer Prallplatte beströmt wird. Diese Prallplatte kann sich gegen die Torsionskraft einer Feder drehen, wodurch eine die Durchflußmenge anzeigende Auslenkung erreicht wird.

Man bemüht sich bei diesen Auslenkungen üblicherweise darum, daß die Anzeige linear zur Durchflußmenge ist. Insbesondere wählt man deshalb für die Feder ein Federelement mit möglichst linearer federkonstante aus. Trotzdem ist es schwierig, wenn nicht sogar unmöglich, eine lineare Anzeige zu erreichen, da aufgrund unterschiedlicher Strömungsbedingungen und der unterschiedlichen Stellung der Prallplatte bei verschiedenen Durchflußmengen sowie des Auftretens von Turbulenzen an der Prallplatte selbst bzw. an deren Rändern die Auslenkung meistens nicht linear mit der Durchflußmenge verläuft.

Insbesondere läßt sich das Pendel bzw. die Prallplatte bei diesen Vorrichtungen zur Bestimmung der Durchflußmenge nur in einen begrenzten Bereich auslenken. Die Meßdynamik ist begrenzt und läßt sich nicht beliebig steigern.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine eingangs genannte Vorrichtung so weiterzubilden, daß eine möglichst hohe Dynamik erreicht wird, ohne daß der gleichfalls verlangte, möglichst lineare Zusammenhang zwischen Durchflußmenge und Meßanzeige verlorengeht.

Die Aufgabe wird ausgehend von einer gattungsgemäßen Vorrichtung dadurch gelöst, daß für die Rückstellkraft mindestens ein Federelement mit überproportionaler Federkraft, man kann auch von einer progressiven Federkraft sprechen, vorgesehen ist, das zwischen dem Pendel und einem stationären Teil der Vorrichtung angeordnet ist, wobei die überproportionale Federkraft für eine Linearisierung der Kennlinienabhängigkeit des Meßwerts von der Strömungsgeschwindigkeit ausgelegt ist.

Man geht also nicht von den üblichen Federn mit nahezu konstantem Kraft/Längungs-Verhältnis aus. Man würde deshalb a priori nicht erwarten, daß dadurch die verlangte lineare Auslenkung besser erreicht werden kann.

Es hat sich jedoch unerwarteterweise herausgestellt, daß sich neben der erhöhten Dynamik der weitere Vorteil ergibt, daß die erfaßbare Meßanzeige, beispielsweise die Auslenkung eines Zeigers, bei einem Federelement mit überproportionaler Federkraft über die Auslenkung auch linearer wird. Im nachhinein kann man das wohl damit erklären, daß die Bedingungen an der Prallplatte aufgrund der durch die überproportionale Federkraft bewirkten reduzierten Auslenkung bei höheren Durchflüssen, ähnlich denen bei geringeren Durchflüssen sind, so daß Wirbelbildung, unterschiedliche Pendelorte, insbesondere auch der Anstellwinkel der Prallplatte zum Fluid usw., einen geringeren Einfluß haben.

Für die beste Art der Linearisierung sollte der Verlauf der Kennlinie für die überproportionale Federkraft die im wesentlichen störenden Effekte von strömendem Fluid, Pendel und Rohrausführung kompensieren. Die dafür zweckmäßige Kennlinie für die Federkraft könnte man beispielsweise dadurch ermitteln, daß man bei vorgegebener Auslenkung die dafür benötigte Rückstellkraft in Abhängigkeit der Durchflußmenge über eine Messung bestimmt. Dabei sollte aber die maximale Auslenkung geeignet begrenzt werden, damit im gesamten Meßbereich ähnliche Strömungsverhältnisse herrschen, um beispielsweise die Schwingungsneigung des Pendels unter Einfluß der an ihm wirkenden Kräfte, einschließlich der Druckkraft der Flüssigkeit, zu vermindern. Dies wird im einzelnen noch anhand von Ausführungsbeispielen näher verdeutlicht.

Eine überproportionale Federkraft (im folgenden werden die Begriffe progressiv und überproportional austauschbar verwendet) kann man beispielsweise dadurch verwirklichen, daß mehrere Federn unterschiedlicher Federkraft parallel wirken, wobei die Wirkung der einzelnen Federn erst bei Durchlaufen eines bestimmten Wegs des Pendels einsetzt. Eine derartige Vorrichtung wäre jedoch, wenn auch eine gewisse Stetigkeit der Kennlinie verlangt ist, aufwendig zu bauen.

Gemäß einer vorzugsweisen Weiterbildung der Erfindung ist dafür vorgesehen, daß am Pendel eine die Rückstellkraft bewirkende elastische Membran mit ihren gegenüberliegenden Enden an zwei Stellen des Pendels angeordnet ist, wobei diese Membran an einer Stelle zwischen den Enden flächig an der Befestigungseinrichtung befestigt oder linienförmig aufgeschweißt ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Federelement mit progressiver Federkraft durch eine elastische Membran und aufgrund ihrer speziell dafür vorgesehenen Anordnung am Pendel und der Befestigungseinrichtung verwirklicht. Eine elastische Membran lenkt zwar nahezu linear mit der an ihr wirkenden Kraft aus, aufgrund der Anordnung tritt jedoch nicht nur eine Längung, sondern auch eine Verformung der Membran auf, so daß die an ihr wirkenden Kräfte bei starker Verformung nur eine geringere Länge bewirken, die Kennlinie also progressiv wird. Für diese Verformung ist es insbesondere günstig, wenn die Membran flächig befestigt und insbesondere linienförmig aufgeschweißt ist.

Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist einfach zu verwirklichen. Als elastische Membranen können beispielsweise Gewebe aus elastischen Fäden, Federanordnungen oder auch elastische Kunststoffolien eingesetzt werden. Insbesondere bei Verwendung einer Kunststoffolie kann man auch das Pendel zusammen mit der elastischen Membran, beispielsweise im Spritzguß, einstückig fertigen, wobei die die elastische Membran ausbildende Kunststoffschicht dann wesentlich dünner ausgelegt wird als die Schichten, die das übrige Pendel ausbilden.

Eine solche Membran kann sich bei der Verformung auch drehen, so daß ihre Kraft/Längenverhalten auch durch Torsionskräfte beeinflußt ist. Eine solche Drehung ist unerwünscht, denn sie würde die Ablesegenauigkeit beeinträchtigen.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist deshalb vorgesehen, daß sich die elastische Membran bezüglich ihrer im Pendel angeordneten Enden in Längsrichtung zum Pendel erstreckt und in Querrichtung eine Steifigkeit aufweist, aufgrund der eventuell bei der Auslenkung des Pendels auftretende Torsionskräfte der Membran zu einer Pendelab­ weichung führen, die geringer als die Ablesegenauigkeit einer als Meßgerät ausgebildeten Vorrichtung ist.

Die Pendelabweichungen durch eine Drehung und damit eine Torsionswirkung auf die Membran werden durch eine geeignete Steifigkeit vermieden. Ferner erstreckt sich die Membran in Längsrichtung zum Pendel, was sich als außerordentlich vorteilhaft für die angegebene Anordnung der Membran und die Befestigung des Pendels zum Erreichen einer progressiven Federkraft herausgestellt hat.

Gegenüber den vorher genannten Möglichkeiten für eine technische Ausbildung der Membran hat sich als besonders vorteilhaft, nicht nur in bezug auf die Verfügbarkeit, sondern auch auf die Befestigungsmöglichkeiten, herausgestellt, wenn die Membran gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine Blattfeder ist.

Diese Blattfeder kann beispielsweise zum Befestigen geklebt werden, für eine einfache Fertigung hat sich aber als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Blattfeder gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung an dem Pendel angenietet ist.

Wie vorstehend schon ausgeführt wurde, ist für die Erzeugung der progressiven Federkraft mit Hilfe einer Membran wesentlich, daß sich diese unter Kraftwirkung verformt. Um möglichst viel Spiel für die Verformung zu geben, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbil­ dung vorgesehen, daß das Pendel zwischen den Stellen, an denen die elastische Membran befestigt ist, eine insbesonders trapezförmige oder bogenförmige Biegung aufweist. Damit hängt die elastische Membran, abgesehen von den Flächen, die zur Befestigung in Berührung mit dem Befestigungselement und dem Pendel stehen, im wesentlichen frei, so daß genügend Raum für die verlangte Verformung vorhanden ist. Die insbesondere trapezförmige oder bogenförmige Biegung erlaubt ferner eine besonders günstige Fertigung des Pendels mit einem Minimum an Biegeschritten.

Wie vorstehend schon dargestellt wurde, können aufgrund der Anordnung der Membran auch Verdrehungen des Pendels auftreten, wenn sich die Membran unter dem Andruck des durchfließenden Fluids in verschiedene Richtungen verwinden kann. Dadurch leidet die Reproduzierbarkeit von Messungen. Insbesondere der durch die Verwindungen mögliche Meßfehler wird dadurch verringert, daß gemäß einer vorzugsweisen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen ist, daß die Auslenkung des Pendels durch einen Magneten am Pendel und einen von der Pendelbewegung unbeeinflußt angeordneten, sowie die Magnet­ feldstärke dieses Magneten erfassenden Magnetfeldsensor elektrisch bestimmbar ist.

Aufgrund der geringen Gradienten der Feldstärke eines Magneten, die bei Drehung nahezu unverändert bleibt, ist eine derartige Messung gegen Verwindungen der Membran beson­ ders unempfindlich. Ferner erfolgt die Meßwertaufnahme reibungsfrei, was sich besonders vorteilhaft auf die Reproduzierbarkeit von Messungen auswirkt.

Weiter hat die Anordnung, daß der Magnet sich am Pendel selbst und der Magnetfeldsensor stationär angeordnet ist, einen großen Vorteil bezüglich der Verdrahtung und der Wartungs­ freundlichkeit. Wäre nämlich der Magnetfeldsensor am beweglichen Pendel vorgesehen und der Magnet stationär, so müßte man für die Weiterverarbeitung der Sensorgröße flexible Drähte zur Platine führen, was unnötige Lötstellen erfordern würde. Weiter könnten durch die ständigen Bewegungen nach einer bestimmten Zeitdauer diese flexiblen Drähte brechen, wonach die Vorrichtung repariert werden müßte.

Die umgekehrte Anordnung gemäß der Weiterbildung der Erfindung bringt daher bedeuten­ de Vorteile, die sich im wesentlichen auch darin auswirken, daß aus der vom Magnetfeld­ sensor gemessenen Feldstärke ein elektrischer Wert gewonnen wird, der sich besonders einfach aufbereiten läßt.

Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Auslenkung des Pendels durch einen Näherungssensor elektrisch erfaßbar ist. Ein Näherungssensor gestattet es ebenfalls, die Meßwertaufnahme reibungsfrei und reproduzierbar durchzufüh­ ren. Für die elektrischen Anschlüsse gilt analog das für Magnet und Magnetfeldsensor Gesagte.

Die Vorteile der beschriebenen Arten der Meßwertaufnahme zeigen sich insbesondere bei der folgenden Weiterbildung der Erfindung, bei der dem Magnetfeldsensor oder dem Näherungssensor eine Datenerfassungseinrichtung nachgeschaltet ist, die dessen elektri­ sche Ausgangsgröße für die Auslenkung des Pendels aufnimmt, diese in einen Ausgangs­ fluß transformiert und sie als Durchflußmenge elektrisch zur Anzeige bringt.

Aufgrund der Datenerfassungseinrichtung und der Transformation, beispielsweise durch Digitalisieren des Meßwertes und Umwandeln in eine dem Durchfluß proportionale Größe mit Hilfe eines ROMs oder eines EPROMs, läßt sich direkt ein Ausgangswert für die Durchflußmenge in einfacher Weise bestimmen. Insbesondere lassen sich aber mittels der progressiven Federkraft noch übrigbleibende Nichtlinearitäten so ausgleichen, daß sich die Durchflußmenge in allen Meßbereichen innerhalb der durch den sonstigen Aufbau beding­ ten Toleranzen genau genug darstellen läßt.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel, das nachfolgend noch detaillierter dargestellt werden wird, ermöglichte die progressiv ansteigende Kraft in Verbindung mit der nachfol­ genden Elektronik einen sehr großen Meßbereich, wodurch sich ein Dynamikgewinn gegenüber herkömmlichen Geräten ähnlichen Aufbaus von 1 : 20 ergab.

Weitere Vorteile und Besonderheiten ergeben sich insbesondere auch aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung.

Es zeigen:

Fig. 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 dar­ gestellten Pendels;

Fig. 3 eine Detaildarstellung einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik mit zusätzlicher progressiver Federkraft;

Fig. 4 eine Darstellung der Linearität von einem erfindungsgemäßen System im Vergleich zu einem System nach dem Stand der Technik;

Fig. 5 eine graphische Darstellung wie in Fig. 4, jedoch mit größerem Abszis­ senbereich, zur Veranschaulichung der erreichbaren Dynamik.

Fig. 1 zeigt ein Durchflußmeßgerät, in dem die erfindungsgemäße Vorrichtung verwirklicht ist. Bei diesem Durchflußmeßgerät ist ein Rohr 1 vorgesehen, durch welches das Fluid in Richtung des Pfeils 2 fließt. Beim Durchfließen drückt es auf eine Prallplatte 3. Der dabei auf der Prallplatte entstehende Druck ist ein Maß für die Durchflußmenge. Die Prallplatte 3 ist an einem Ende eines drehbar gelagerten Pendels 4 befestigt, so daß der Druck eine Bewegung des Pendels 4 verursacht. Am Pendel 4 wirkt eine Rückstellkraft über eine Blattfeder 5, die an einer Befestigungseinrichtung 6 befestigt ist. Die Bewegung des Pendels führt unter anderem auch zu einer Längenausdehnung der Blattfeder 5 und erzeugt so eine Rückstellkraft für das Pendel. Der einzelne Aufbau wird nachfolgend noch anhand von Fig. 2 eingehender beschrieben.

Der Druck auf der Prallplatte 3 zusammen mit der Rückstellkraft der Blattfeder 5 führt zu einer definierten Auslenkung des Pendels 4, die so ein Maß für die Durchflußmenge ist. An der Oberseite des Pendels ist ein Magnet 7 befestigt, dessen Magnetfeld auf einen Magnetfeldsensor 8 wirkt. Dieser Magnetfeldsensor 8 kann eine Hallsonde oder ein magnetosensitiver Widerstand sein. Im Ausführungsbeispiel wurde ein Halleffektsensor IC der Firma ITT Semiconductors, Typenbezeichnung HAL400, benutzt. Dieser Schaltkreis generiert in Abhängigkeit einer erfaßten Magnetfeldstärke eine Hallspannung und aus dieser werden über einen Differenzverstärker Ausgangsspannungen proportional zur magnetischen Flußdichte erzeugt. Als Magnet wurden dabei axial magnetisierte Rundmagnete Sm2Co17 mit einer Koerzitivfeldstärke von typisch 730 KA/m verwendet. Diese Magnete sind unter der Artikelnummer 611401 von der Magnetfabrik Schramberg, 78713 Schramberg-Sulgen, Max-Planck-Straße 15, erhältlich. Der in Fig. 1 eingezeichnete Abstand A zwischen Magnetfeldsensor 8 und Magnet 7 betrug 4,5 mm.

Das elektrische Ausgangssignal des Magnetsensors 8 wird verstärkt, analog/digital gewandelt und anschließend mit in einem ROM gespeicherten Tabellenwerten mittels einer Mikroprozessoreinrichtung in einen Wert umgewandelt, der auf einer Anzeige 9 als gemessener Durchfluß digital angezeigt wird. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann bei geringeren Anforderungen an die Meßgenauigkeit auch diese Spannung aus dem integrierten Verstärker nach entsprechender Spannungsteilung auf einem Digitalvoltmeter direkt als Durchfluß ausgegeben werden. Dies ist nur wegen des linearen Zusammenhangs zwischen Spannung und Durchfluß, der aus der späteren Diskussion noch deutlicher wird, möglich.

Bei einem anderen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wurde statt des Magneten 7 eine einfache Metallstange verwendet und die Pendelauslenkung mit Hilfe eines Nähe­ rungssensors statt des Magnetsensors 8 induktiv erfaßt. Außerdem eignen sich auch optische, kapazitive oder ähnliche Techniken zum Erfassen der Pendelauslenkung über eine Abstandsmessung. Derartige Techniken arbeiten reibungsfrei und lassen sich deshalb für eine besonders reproduzierbare Meßwertaufnahme ausbilden.

Zur Bestimmung des dynamischen Verhaltens der Pendelauslenkung wurde im Ausfüh­ rungsbeispiel auch ein Ausgleichsgewicht 10 vorgesehen, das dafür sorgt, daß die in der in Fig. 1 gezeigte Nullstellung bei verschwindender Flußgeschwindigkeit des Fluids im Rohr 1 eingehalten wird. Das Ausgleichsgewicht 10 auf der Pendelstange dient zum Lageausgleich. In einigen Fällen ist der untere Teil des Pendels mit der in der Strömung liegenden Prallplatte wesentlich länger als der obere Teil, wobei der untere Teil relativ zum Drehpunkt größer ist, also mehr Gewicht aufweist, das durch ein Ausgleichsgewicht 10 kompensiert werden kann.

Die Dynamik eines solchen Systems ist begrenzt. Bei zu großen Durchflußmengen wird nämlich das Pendel 4 so weit ausgelenkt, daß ein so großer Zwischenraum zwischen dem Ausgang des Rohrs 1 und der Prallplatte 3 entsteht, daß durch eine Lücke 11 überflüssige Flüssigkeit in die Umhausung für das Pendel 4, welches im Ausführungsbeispiel als Rohrstück ausgebildet war, fließen kann, und die Prallplatte umspült, so daß diese ihre Wirkung im wesentlichen verliert. Dadurch entsteht beispielsweise bei üblichen Systemen mit linearer Rückstellkraft zum einen eine Begrenzung des Dynamikbereiches, zum anderen eine Nichtlinearität. Diese Nachteile könnte man beseitigen, indem man die Prallplatte 3 weiter in das Rohr 1 hineinragen läßt oder sowohl das Pendel als auch das Rohrstück, in dem sich das Pendel 4 befindet, geeignet ausgebildet.

Erfindungsgemäß hat es sich jedoch als besonders vorteilhaft gezeigt, den Dynamikbereich durch eine progressive Rückstellkraft zu vergrößern. Dies geschieht mit einer elastischen Membran, insbesondere mit der schon genannten Blattfeder 5. Dafür ist insbesondere die spezielle, in Fig. 2 noch einmal im Detail gezeigte Aufhängung des Pendels 4 vorteilhaft.

Das Pendel 4 hat dabei eine trapezförmige Biegung 12, wobei eine Grundseite des Trapezes durch die Blattfeder 5 gebildet ist. Die Blattfeder 5 wurde zur Befestigung an seinen Enden 13 und 14 an das Pendel 4 genietet. Dabei wird der Niet am Ende 14 auch noch zur Befestigung der Prallplatte 3 eingesetzt. Die Blattfeder 5 ist außerdem mit zwei Nieten an den Stellen 15 und 16 an der Befestigungseinrichtung 6 flächig befestigt. Ferner wurden im Ausführungsbeispiel an den Stellen 15 und 16 noch direkte Schweißverbindun­ gen vorgesehen.

Zwischen dem Niet 14 und der Befestigungseinrichtung 6 befindet sich ein längerer Teil der Blattfeder 5 als zwischen dieser und dem Niet 13. Vor allem in diesem Bereich erfährt die Blattfeder 5 bei Krafteinwirkung nicht nur eine Längung, sondern auch eine Verformung.

Die bei einer bestimmten Kraft auftretende Verformung führt zu einer progressiven Kraftwirkung, die einmal den dynamischen Bereich vergrößert, aber andererseits - wie später anhand von Fig. 4 noch gezeigt werden wird - eine Linearisierung des Meßwerts für die Durchflußmenge bewirkt.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel nach dem Stand der Technik gezeigt, bei dem die Erfindung durch eine zusätzliche progressive, schematisch angedeutete Federkraft 17 nachträglich verwirklicht wird. Wie deutlich aus Fig. 3 erkennbar ist, ist bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel eine andere Blattfeder 18 vorgesehen, die an einer einzigen Stelle 13 des Pendels 4 befestigt ist. Bei der dargestellten Form und Befestigung der Blattfeder 18 ergibt sich eine lineare Federkraft, die aber zu der vorher genannten Dynamikbegrenzung und zu Nichtlinearitäten führt. Die zusätzlich vorgesehene progressive Federkraft 17 für eine erfindungsgemäße Ausgestaltung dieses Systems kann beispielsweise dadurch verwirklicht werden, daß hier eine ungespannte Feder eingesetzt wird, die erst bei Überschreiten eines bestimmten Auslenkwinkels wirksam wird.

In den folgenden Diagrammen gemäß Fig. 4 und Fig. 5 sind die Besonderheiten des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 im Vergleich mit einem Durchflußmesser nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 3 ohne zusätzliche progressive Federkraft 17 dargestellt. Auf der Abszisse ist dabei die Durchflußmenge in Liter/Minute dargestellt, während die Ordinate die Höhe des vom Sensor erfaßten elektrischen Signals in willkürlichen Einheiten zeigt. Hier wurden willkürliche Einheiten zur Darstellung gewählt, damit ein Vergleich der verschiede­ nen Kurven besser möglich ist.

Die eingezeichnete Kurve 20 zeigt dabei jeweils Meßwerte des dargestellten Ausführungs­ beispiels von Fig. 1, während Kurve 21 den anhand von Fig. 3 beschriebenen bekannten Stand der Technik repräsentiert.

In Fig. 4 ist aus Kurve 21 deutlich der nichtlineare Verlauf des Meßwertes in Abhängigkeit von der Durchflußmenge erkennbar. Die Nichtlinearität ist nicht auf die Federkraft zurückzu­ führen, die bei diesem Ausführungsbeispiel eine lineare Kennlinie hatte, sondern einzig und allein auf die unterschiedlichen Auslenkungen aufgrund der Strömung, der Auslenkung des Pendels usw., wie es vorhergehend beschrieben wurde. Dagegen zeigt die Kurve 20 in Fig. 4 einen innerhalb der Zeichengenauigkeit vollständig linearen Verlauf, den man aufgrund der progressiven Kraftwirkung der Blattfeder 5 eigentlich nicht erwartet hätte.

Insbesondere ist im Vergleich der Kurven 20 und 21 erkennbar, daß die Kurve 21 bei höheren Durchflußmengen flacher wird, was schon die genannte Dynamikbegrenzung verdeutlicht. Diese ist jedoch aus Fig. 5 besser zu erkennen, in der die Durchflußmengen nun im Bereich von 0 bis 98 l/min. dargestellt sind. Die Kurve 21 ist schon bei ungefähr 9 l/min in ihrer Dynamik begrenzt, während die Kurve 20, die mit dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel von Fig. 1 gewonnen wurde, weit über 98 l/min hinausgeht. Insgesamt wurde mit dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 eine Gesamtdynamik von 20 : 1 erreicht.

Die Meßkurven von Fig. 4 und Fig. 5 zeigen die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung gegenüber denen nach dem Stand der Technik deutlich auf.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Bestimmen der Durchflußmenge eines Fluids mit einem an einer Befestigungseinrichtung (6) drehbar angeordneten Pendel (4), das durch den Druck des Fluids gegen eine am Pendel (4) wirkende Rückstellkraft auslenkbar ist, wobei die Auslen­ kung des Pendels (4) bestimmbar ist, um ein Maß für die zu bestimmende Durchflußmenge zu gewinnen, dadurch gekennzeichnet, daß für die Rückstellkraft mindestens ein Federe­ lement (5; 17, 18) mit überproportionaler Federkraft Vorgesehen ist, das zwischen dem Pendel (4) und einem stationären Teil (6) der Vorrichtung angeordnet ist, wobei die überpro­ portionale Federkraft für eine Linearisierung der Kennlinienabhängigkeit des Meßwerts von der Strömungsgeschwindigkeit ausgelegt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Pendel (4) eine die Rückstellkraft bewirkende elastische Membran (5) mit ihren gegenüberliegenden Enden (13, 14) an zwei Stellen des Pendels (4) angeordnet ist, wobei diese Membran (5) an einer Stelle zwischen den Enden (13, 14) flächig an der Befestigungseinrichtung (6) befestigt oder linienförmig aufgeschweißt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die elastische Membran (5) bezüglich ihrer am Pendel angeordneten Enden (13, 14) in Längsrichtung zum Pendel (4) erstreckt und in Querrichtung eine Steifigkeit aufweist, aufgrund der eventuell bei der Auslenkung des Pendels (4) auftretende Torsionskräfte der Membran (5) zu einer Pendelabweichung führen, die geringer als die Ablesegenauigkeit einer als Meßgerät ausgebildeten Vorrichtung ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran eine Blattfeder (5) ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (5) an dem Pendel (4) angenietet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Pendel (4) zwischen den Stellen, an denen die Enden der elastischen Membran befestigt sind, eine insbesondere trapezförmige oder bogenförmige Formgebung (12) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslenkung des Pendels (4) durch einen Magneten (7) am Pendel (4) und einen von der Pendelbewegung unbeeinflußt angeordneten, sowie die Magnetfeldstärke dieses Magneten (7) erfassenden Magnetfeldsensor (8) elektrisch bestimmbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslenkung des Pendels (4) durch einen Näherungssensor elektrisch erfaßbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Magnetfeld­ sensor (7) oder dem Näherungssensor eine Datenerfassungseinrichtung nachgeschaltet ist, die dessen elektrische Ausgangsgröße für die Auslenkung des Pendels (4) aufnimmt, diese in eine Ausgangsgröße transformiert und sie als Durchflußmenge elektrisch zur Anzeige (9) bringt.