DE2012678A1

DE2012678A1 - Massendurchfluftmesser

Info

Publication number: DE2012678A1
Application number: DE19702012678
Authority: DE
Inventors: Paul Edward Davemport Ia. Lenker (V.St.A.)
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1969-03-17
Filing date: 1970-03-17
Publication date: 1970-09-24
Also published as: DE2012678C3; AU1248670A; JPS4936629B1; GB1307897A; FR2037212A1; DE2012678B2; US3575052A

Description

Massendurchflußmesser

Die Erfindung besieht sich auf einen Massendurchflußmesser, der geeignet ist, eine absolute oder tatsächliche Mengendurchfluß-Ziffernanzeige zu geben, mit einem einen Durchlaß für das Fluid bildenden Gebhäuse, einer Antriebsturbine, die innerhalb desGehäuses drehbar gelagert und mit Flächen versehen ist, die unter einem Winkel gegenüber der Durchflußrichtung des Fluids in dem Gehäuse geneigt sind, so daß aufgrund der Fluidströmung die Turbine angetrieben wird, einer innerhalb des Gehäuses mit Abstand zur Antriebsturbine drehbar gelagerten Reaktionsturbine und einer elastischen Verbindung zwischen Antriebsturbine und der Reaktionsturbine zum Antrieb der Reaktionsturbine, die mit einem Winkel gegenüber der Antriebsturbine nacheilt, dessen Größe von der Drehgeschwindigkeit der Antriebsturbine und dem Mengenstrom der Fluidströmung abhängt.

Bei den meisten bekannten Drehimpuls-Strömungssystemen hängt eine genaue Durchsatzmessung von der Arbeitsweise der Antriebsturbine bei konstanter Geschwindigkeit ab, um den Geschwindigkeitsfaktor in der Messung zu eliminieren. Es ist festgestellt worden, daß es schwierig ist, bei einem solchen System , die Geschwindigkeit über einen bedeutenden Strömungebereioh konstant zu halten· Solche Vorrichtungen sind daher vom Stand- | punkt mechanischer Schwierigkeiten und hohen Druckverlust

_ 2 — 009839/1586

- 2 -schwierig in der Auslegung.

Die Erfindung besteht ausgehend von einem Mengendurchflußmesser der eingangs erläuterten Art darin, daß die Antriebsturbine zumindest eine verschließbare Umgehungsöffnung und eine Einrichtung zum progressiven öffnen dieser Umgehungsöffnung in Abhängigkeit der Zunahme des Nachlaufwinkels besitzt.

Bei dem Mengendurchfluftmesser gemäß der Erfindung bildet das für eine Änderung der Winkelgeschwindigkeit des durch den Mengenmesser hindurchströmenden Fluidstromes erforderliche Drehmoment die Grundlage für die Strömungsmessung. Diese Drehmomentbedingung ist durch eine Redfcionsturbine bestimmt,welche Über eine Spiralfederkupplung von einer Antriebsturbine angetrieben wird. Die Antriebsturbine wird durch die durch das Gehäuse strömende Fluid angetrieben, so daß die Reaktionsturbine stets um einen Winkel gegenüber der Antriebsturbine nacheilt, welcher von dem Mengendurchsatz abhängt· Es ist eine Zeitmaßstab-Anzeige zur Messung derjenigen Zeit vorgesehen, die erforderlich ist für den Umlauf von festen Bezugspunkten auf der Antriebs- und Reaktionsturbine gegenüber einem festen Bezugspunkt auf dem Gehäuse. Diese Zeit bleibt für eine konstante Strömungsgeschwindigkeit konstant, selbst wenn die Drehgeschwindigkeit der Turbine sich ändern sollte. Bei der dargestellten Ausführungsform gemäß der Erfindung ist ein optisches System vorgesehen, welches mit einer an der Antriebsturbine angeordneten Verkleidung und Licht reflektierenden Oberflächen auf dieser Verkleidung und der Reaktionsturbine zusammenarbeitet, um die gewünschten Zeitmessungen zu ermöglichen.

In der Antriebsturbine sind Umgehungeöffnungen und an der Reaktionsturbine ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, welche

0098 3 9/1586

diese Umgehungsöffnungen mit zunehmendem Hachei!winkel in Abhängigkeit von der ansteigenden Strömung progressiv öffnet, um hierdurch eine Arbeitsweise des Mengenmessers über einen großen Strömungsbereich zu ermöglichen.

Weitere Zielsetzungen, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung. In dieser zeigt:

Pig. 1 eine schematische Sarstellung eines Fluidströmungsanzeigesystems mit den Mengenmesser gemäß der Erfindung;

Fig«, 2 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines Mengenmessers der Erfindung ohne optische Einheit;

Pig. 3 und 4 vergrößerte Querschnitte durch, den Mengenmesser Pig. 2 nach den Linien 3-5 bzw* 4-4 der Pig. 2;

Pig. 5 eine Ansicht eines Ausschnittes eines !Teiles des Mengenmessers, der für kontinuierliche Zeitmessungen vorgesehen ist, die kennzeichnend für die Strömungsgeschwindigkeit sind;

Figo 6 einen Längsschnitt durch, eine andere AusfUhrungsform des Mengenmessers gemäß der Erfindung ohne optische EidBit;

Fig. 7 einen Schnitt durch den Mengenmesser gemäß Pig. 6nach der Linie 6-6 der Pig. 6;
und

Fig. 8 einen leilschnitt nach der Linie 8-8 der Fig· 7.

In Pig. 1 ist eine Ausfuhrungsform eines Mengenmessers 10 ge-

-■ - 4 009839/15 86

maß der Erfindung innerhalb eines Brennstoffmengenanzeigesystemes 12 dargestellt, welches eine Brennstoffmengendurchsatzanzeige 14 besitzt. Der Mengenmesser 10 weist ein rohrförmiges Gehäuse 16 mit einem EinlaßIS und einem Auslaß 20 auf. Eine üeaktionsgetriebene Turbine 22 mit am Umfang angeordneten Schaufeln 24 ist an einer Welle 26 befestigt, die drehbar in lagern 28 gehalten ist, welche durch ein Armkreuz 30 innerhalb des Gehäuses 16 getragen sind. Der Ausdruck "Armkreuz" wird hier für einen Träger verwendet, welcher öffnungen besitzt, durch die das Fluid innerhalb des Gehäuses 16 hindurchströmen kann. ) Eine rohrförmige Verkleidung 32 ist auf einem an der Welle befestigten Armkreuzträger 34 mit axialem Abstand zur Antriebsturbine 22 angeordnet. Hierdurch ist die Verkleidung 32 zusammen mit der Antriebsturbine 22 drehbar, welche durch den Brennstoffstrom durch das Gehäuse 16 aufgrund der geneigten Antriebsflächen der ^üehaufelns 24 angetrieben wird.

Auf derWelle 26 ist eine gegenüber dieser Welle drehbar gelagerte Reaktionsturbine 36 vorgesehen. Eine Spiralfeder 38 ist mit ihrem inneren Ende an derWelle 26 und mit ihrem äußeren Ende an einem Zapfen 40 befestigt, der an der Reaktionsturbine 36 sitzt. Wenn die Antriebsturbine 22 umläuft, * sorgt die Feder 38 für eine ähnliche Umdrehung der Reaktionsturbine 36 mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Antriebsturbine 22, jedoch mit einem Winkel gegenüber derTurbine 22 versetzt, der hier als Nachlaufwinkel bezeichnet wird.

Die Größe dieses Nachlaufwinkels hängt von der Geschwindigkeit des Nachlaufwinkels des Fluidstromes in dem Gehäuse 16 und der Masse des Fluidstromes ab. Mit anderen Worten, wenn die Geschwindigkeit des Stromes ansteigt, wird der Nachlaufwinkel aufgrund des Drehimpulses der Antriebetürbine größer und wenn die Masse des Fluidstromes ansteigt, wird der Nachj laufwinkel wegen der Aansteigenden Kraft auf die Feder 38

0 0 9 8 3 9/1586

ebenfalls größer, die notwendig ist, um die Reaktionsturbine 36 gegenüber der Antriebsturbine 22 nachzuziehen. Es kann mathematisch nachgewiesen werden, daß die Geschwindigkeit des Mengenstromes zu einer bestimmten Zeitproportional ist, der Machlaufzeit zwischen der Antriebsturbine 22 und der Reaktionsturbine 36. Hit anderen Worten, man betrachtet zwei Punkte auf dem Umfang der Turbinen 22 und 36, welche in Ruhe der Turbinen miteinander in Achsrichtung flüchten. Wenn eine ausgeprägte Fluidströmung durch das Gehäuse 16 vorhanden ist, wird der Punkt auf der Reaktionsturbine winkelmäßig gegenüber dem Punkt auf der Antriebsturbine nacheilen. Als nächstes wird ein fester Punkt am Gehäuse 16 angenommen. Während der Umdrehung der Turbine wird eine bestimmte Zeitverzögerung eintreten zwischen dem Augenblick, in dem der Punkt auf der Antriebsturbine 22 an dem festen Punkt am Gehäuse 16 vorbeieilt und demjenigen Zeitpunkt, in welchem der Pestpunkt auf der Reaktionsturbine an dem gleichen Pestpunkt am Gehäuse 16 vorbeikommt. Mathematisch ausgedrückt steht die Zeitverzögerung T in einem direkten Verhältnis zur Geschwindigkeit des Mengenstromes, nämlich:

■ -fr - =

Hierin bedeuten:

£ eine Eonstante, und

l den Massendurchsatz pro Zeiteinheit.

Es ist daher ersichtlich, daß eine Messung der Zeit T kontinuierlich ein Maß für den Mengendurchsatz je Zeiteinheit liefert, und zwar unabhängig von der Drehgeschwindigkeit der Antriebsturbine 22.

Bei der dargestellten AusfUhrungsform gemäß der Erfindung wird

• -

die Zeit T kontinuierlich durch eine optische Einheit gemessen, die am Gehäuse 16 angeordnet und mit einer Meßwertgeber-

0098 39/15 86

schaltung elektrisch verbunden ist, die allgemeine mit 44 bezeichnet ist und die Zeitmeßung in eine Anzeige an dem Gerät umwandelt. Die Einheit 42 besitzt ein am Gehäuse 16 angeordnetes Gehäuse 46, welches in radialer Richtung mit einem hermetisch abgeschlossenen druckdichten Fenster fluchtet, welches in einer Öffnung 50 des Gehäuses 16 vorgesehen ist. Die Öffnung 50 ist in radialer Richtung mit einem Schlitz 52 in der Verkleidung 32 und mit reflektierenden Streifen 54 auf der Außenseite der Reaktionsturbine 36 ausgerichtet. Wie am besten aus Pig. 5 ersichtlich, sind die reflektierenden Strei-

* fen 54 und nichtreflektierenden Streifen 56 wechselweise versetzt und jeweils mit einem reflektierenden Streifen 58 und einem nichtreflektierenden Streifen 60 fluchtend angeordnet, die nebeneinander an der Oberfläche der Verkleidung 32 vorgesehen sind. Eine Lichtquelle 62 innerhalb des Gehäuses 46 richtet stetig einen Lichtstrahl durch das Fenster 48 in das Gehäuse 16. Wenn der Schlitz 52 in der Verkleidung 32 mit der Lichtquelle 62 fluchtet, wird Licht von den Flächen 54 reflektiert und fällt auf ein Paar Photozellen 64. Wenn der Nachlaufwinkel der Reaktionsturbine zunimmt, nimmt die Länge der 0 optischen Streifen ebenfalls zu, welche durch die Photozellen 64 durch den Schlitz 52 in der Verkleidung 32 hindurchgesehen

) werden kann. Die Zellen 64 erzeugen so einen Impuls mit einer Länge, welcher proportional ist dem Nachlaufwinkel mal der Drehgeschwindigkeit und daher dem Mengendurchsatz pro Zeiteinheit.

Die Wirkungsweise der optischen Einheit 42 kann am besten verstanden werden, wenn man ein Paar ausgerichtete Streifen 54 und 56 betraohtet, die durch den Schlitz 52 sichtbar sind, beispielsweise die Streifen 54 und 56 gemäß Fig. 5, die mit dem reflektierenden Streifen 58 auf der Verkleidung 32 ausge-

009839/15 86

richtet sind. Von dem Streifen 54 wird Licht aus der lichtquelle 62 auf eine der Photozellen 64 reflektiert. Es wird vorausgesetzt, daß "bei dem Durchsatz Hull kein Seil des nichtreflektierenden Streifens 56 durch den Schlitz 52 sichtbar ist, bei 20 % Durchsatz ungefähr 20 $> des Streifens 56 durch den Schlitz 52 sichtbar sind, wie in Pig. 5 gezeigt, und daß bei 100 # der Strömungsgeschwindigkeit die gesamte Länge des Schlitzes 52 durch die nichtreflektierende Fläche 56 besetzt ist. Die Anordnung der Lichtquelle 62 und der Photozelle 64 ist derart, daß ein Ausgangsimpuls erzeugt wird, während des Durchganges eines nichtreflektierenden Streifens 56, der für die Zelle 64 durch den Schlitz 52 während -jeder IMdrehung der Reaktionsturbine 22 sichtbar ist. Die Dauer des Ausgangsimpulses steht daher im direkten Verhältnis zum Nachlaufwinkel der Reaktionsturbine und ist umgekehrt proportional zur Drehgeschwindigkeit. Das gleiche Funktionsprinzip kann durch Auswechseln der reflektierenden und nichtreflektierenden Flächen 54 und 56 angewandt werden, so daß die Dauer des Impulses proportional ist der Länge der durch den Schlitz 52 sichtbaren reflektierenden Oberfläche 54·

Bei dem dargestellten System 52 ist eine abwechselnde doppelte Reihe von Streifen und zwei Photozellen 64 gezeigt. Der Vorteil des doppelten Systems besteht darin, daß die Ausgangssignale aus den 'Photozellen 64 in einer Brückenschaltung in einer derartigen Weise benutzt werden können, um verschiedene analoge Veränderungen in dem System wie Änderungen im Lichtpegel, Änderungen im Reflexionsvermögen der reflektierenden Flächen und Veränderungen in der Empfindlichkeit der Photozellen, abhängig von der Temperatur, verändert werdenIßnnen. Auf diese Weise bildet der Impuls aus der Einheit 42 bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung das Eingangssignal

009839/15 86

für das Eingangsgatter 45 in der Schaltung 44. Dieser Impuls triggert das Gatter 45» welches das Ausgangssi gnal eines Bezugszeitoszillators 47 steuert und ihn in die Lage versetzt, Impulse zu einem elektronischen Zähler 49 zu liefern, wenn das Eingangsgatter 45 offen ist. Jeder Impuls von dem Oszillator 47 wird durch den Zähler 49 gezählt und gespeichert. Das Eingangsgatter 45 wird durch das nachlaufende Ende des Eingangsimpulses abgeschabten. Auf diese Weise stellt die in dem Zähler 49 am Ende des Impulses gespeicherte Zählung die Zeitverzögerung der Reaktionsturbine gegenüber der Antriebsturbine dar. Ein Ausgangsgatter 51 überträgt die in dem Zähler 49 gespeicherte Information direkt auf das Zählanzeigegerät 14. Hierdurch wird die Zäh!nummer festgestellt, welche den Mengenfluß je Zeiteinheit direkt in kg/h darstellt.

Der Mengenmesser IO ist in den Pig. 2 bis 4 in allen Einzelheiten dargestellt, welche die Antriebsturbine 22 neben einem Düsenblock 66 angeordnet zeigen, der Schlitze 68 aufweist, durch welche das Fluid von dem Einlaß 18 gegen die Schaufeln 24 der Turbine 22 strömt, um die Turbine 22 in Abhängigkeit von dem Pluidstrom in Drehung zu versetzen· Eadial innerhalb der Schaufeln 24 besitzt die Turbine 22 eine flache Platte 70, W die mit einer Reihe von öffnungen 74 versehen ist, die als Ifogehungsöffnungen bezeichnet werden, da der Pluidstrom vom Einlaß 18 durch die öffnungen 72 strömen kann, um die Schaufeln 24 zu umgehen. Eine Steuerplatte 74 ist in der Nähe der Platte 70 angeordnet und über eine Hohlwelle 76 mit der Reaktionsturbine 36 verbunden. Lager 78 stützen die Welle 76 und somit die Reaktionsturbine 36 und die Steuerplatte 74 gegen» über der Antriebsturbinenwelle 26 ab. Bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten deckt die Steuerplatte 74 die ttagehungsöffnungen 72 ab. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit ansteigt, so daß der Nachlaufwinkel zunimmt, kommen in der Steuerplatte 74

- 9-

009839/1 F86

angeordnete Öffnungen 80, von denen nur eine dargestellt ist, zunehmend mit den Umgehungsöffnuitigen 72 in Verbindung, um in progressiver Weise die Öffnungen 72 aufzumachen, und einen zunehmenden Pluidstrom durch diese Öffnungen zu ermöglichen. Auf diese Weise werden mit zunehmender Geschwindigkeit des Pluidstromes durch das Gehäuse 16 die Umgehungsöffnungen 72 progressiv geöffnet, wodurch der Strom durch diese Öffnungen in progressiver Weise zunimmt· Durch eine entsprechende Gestaltung der ISngehungsöffnungen 72 kann eine Vielzahl verschiedener lurbinendrehzahl-Strömungsgeschwindigkeits-Kurven für den Betrieb des Mengenmessers IO bei verschiedenen Strömungsbereichen erhalten werden. Hierdurch wird jedes Problem ausgeschalten, das aufgrund der breiten Veränderungen der Drehgeschwindigkeit' der Antriebsturbine 22 entstehen könnte.

Das von dem Einlaß 18 über die Antriebsturbine 22 hinausströmende Fluid strömt entweder zwischen den Schaufeln 24 oder durch die UmgehungsÖffnungen 72 hindurch und anschließend um eine innere Verkleidung 82 in dem Gehäuse 16, so daß der Fluidstrom direkt durch die Reaktionsturbine 36 geleitet wird. Wie in den Pig. 2 und 4 dargestellt, besitzt die fieaktionsturbine 36 eine Vielzahl von Schaufeln 84, welche parallel zur Welle 26 verlaufen und in radialer Richtung eine Erstreckung besitzen, die gleich ist der Entfernung zwischen dem Gehäuse 16 und der Verkleidung 82, so daß das gesamte Pluid von der Antriebsturbine 22 zwischen den Schaufeln 84 hindurchströmen muß· Diese Schaufeln 84 sind innerhalb der Verkleidung 32 angeordnet, welche mit geringem Abstand zum Gehäuse 16 vorgesehen ist, um eine Strömung des Fluids außerhalb der Reaktionsturbine 36 zu verhindern. Das Hindurehatrönie α des gesamten Uli da durch die Reaktionsturbine 36 sichert die gewünschte Wirkung des gesamten Fluids auf die Reaktionsturbine 36, das in der Strömung durch das Gehäuse 16 vorhanden ist. Das die Reaktionsturbine 36 verlassende Pluid strömt

m 10 -

009839/Ί58 6

aus dem Mengenmesser 10 durch, den Auslaß 20 des Gehäuses 16.

Beim Betrieb des Mengenmessers 10 soll vorausgesetzt werden, daß der Mengendurchsatz an Fluid durch, das Gehäuse 16 sehr klein ist, so daß auch der Nachlaufwinkel klein ist. Unter dieser Bedingung sind die Umgehungsöffnungen 72 in der Antriebsturbine geschlossen. Wenn der Mengendurchsatz ansteigt, steigt auch das zur Drehung der Reaktionsturbine 36 erforderliche Moment an, so daß der Nachlaufwinkel zunimmt, wodurch eine Bewegung k der Steuerplatte 74 in eine Lage erfolgt, in welcher die Umgehungsöffnungen 72 zumindest teilweise geöffnet werden, so daß das fluid durch diese öffnungen und die Öffnungen 80 in der Steuerplatte 74 hindurchströmen kann. Hierdurch wird die Menge des Fluidstromes durch die Schaufeln 24 der Antriebsturbine 22 verringert, wodurch eine unzulässige Steigerung der Drehgeschwindigkeit der Antriebsturbine 22 verhindert wird.

Während der Umdrehung der Verkleidung 32 und der Reaktionsturbine 36 liefert die optische Einheit 42 kontinuierlich einen Zeitmeßimpuls, der für den Nachlaufwinkel kennzeichnend ist. Dieser Impuls wird durch die Schaltung 44 in eine " Anzeige an dem Anzeigegerät 14 für den Mengendurchsatz umgewandelt·

Eine veränderte Ausführungaform des Mengenmessers gemäß der Erfindung ist in den Fig. 6 bis θ mit dem Bezugszeichen 10a bezeichnet. Der Mengenmesser 10a besitzt ein rohrförmiges Gehäuse 100 mit einem Einlaß 102 und einem Auslaß 104. Das in das Gehäuse 100 durch den Einlaß 102 eintretende Fluid gelangt zuerst durch Ausrichtschaufeln 106, welche jeglichen Wirbel oder jegliche anfänglich vorhandene Winkelgeschwindigkeit entfernen. Von den Ausrichtechaufeln 106 gelangt das Fluid durch eine verkleidete Reaktionsturbine 108 welohe mit einer bestimmten Geschwindigkeit umläuft·_

0098 3 9/15 86

Die Reaktionsturbine 108 besitzt gerade Schaufeln 110, genügender Länger, um sicherzustellen, daß dem gesamten, in die !Turbine eintretenden Fluid eine Winkelgeschwindigkeit aufgeprägt wird, bevor es aus der Turbine ausströmt. Hierdurch wird sichergestellt, daß das zur Beschleunigung des Fluids erforderliche Moment in exakter Weise eine Funktion des Mengendurchsatzes ist.

Der Mengenmesser 10a besitzt auch eine Antriebsturbine 112, welche als ¹¹Offnungstyp" und nicht als "Schaufeltyp" ausgebildet ist. Die Antriebsturbine 112 ist - mit anderen Worten ausgedrückt - mit Winkelförmig gerichteten Öffnungen oder Kanälen 114 (Fig. 7 und 8) versehen, die geneigt sind, so daß die Antriebsturbine 112 beim Hindurchströmen des Fluidstromes angetrieben wird. Die Wände der Öffnungen 114 und die angrenzenden Flächen der Turbine 112 bilden so Antriebsflächen, die gegenüber der Strömungsrichtung des Fluids im Gehäuse 100 geneigt sind, so daß die Turbine 112 in Abhängigkeit von dem Fluidstrom angetrieben wird. Die Öffnungstyp-Antriebsturbine 112 wird im Mengenmesser 110 verwendet, um ein Drehmoment bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten zu liefern. Bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten ist nur ein kleiner Anteil des Biidetromes erforderlich, um die Turbine anzutreiben and der verbleibende Anteil des Fluids strömt durch eine veränderbare Umgehungs-SteuerÖffnungsanordnung 116, die im Zentrum der Antriebsturbine 112 vorgesehen ist«

Die Umgehungs-Steueröffnungsanordnung 116 besteht aus in Umfangsrichtung sich erstreckenden Schlitzen 118 in einem Ringflansch 119» der an der Antriebsturbine 112 radial innerhalb der Öffnungen 114 angeformt ist und außerdem aus in radialer Richtung ausgerichteten Schlitzen 120, die in einem konzentri-8di en Steuerflansch 122 vorgesehen, sind, der mit der Reaktionsturbine 108 verbunden ist* Bei der Strömungsgeschwindig-

- 12 -

0098 39/1586

keit ist die Steueranordnung 116 geschlossen, da die Schlitze 118 und 120 gegeneinander nicht ausgerichtet sind, wodurch eine radial nach einwärts gerichtete Strömung durch die Schlitze 118 und 120 vermieden wird. Mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit werden die Schlitze 118 und 120 in zunehmender Weise gegeneinander ausgerichtet, um in progressiver Weise die Strömung durch djö Umgehungs-Steueröffnungsanordnung 116 und durch die Öffnungen 123 in der Antriebsturbine 112 zum Auslaß 104 zu leiten. Die progressive Zunahme der Ausrichtung der Schlitze 118 und 120 erfolgt aufgrund der Verbindung der Antriebsturbinenwelle 124 mit der Reaktionsturbine 108 über eine Spiralfeder 126 ähnlich der Peder 38 in dem Mengenmesser 10. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit zunimmt, so daß die Drehgeschwindigkeit der Antriebsturbine 112 ebenfalls vergrößert ist, läuft die Reaktionsturbine 108 mit derselben Geaohwindigke.it um, jedoch ist der Winkel, um den die Reaktionsturbine 108 gegenüber der /ntx\iebs turbine 112 nachläuft, progressiv gestiegen und zwar aufirrund der Peder 126. Bei dem Sti^ömungsmesser 10a werden potentielle PeAiler aufgrund von viskosem Reibungsverlust des Fluids zwischen der Reaktionsturbine 108 und dem Gehäuee 100 Φί-οω. die Verwendung einer rohrförmigen Verkleiduüß 126 veranecu-n, die die Reaktionsturbine 108 umgibt und an der Antriebe-trrb; ,'·) 112 befestigt ist. Eine optische Aufnahmeeinheit, wjf. Xj Ji Linheit 42 in Verbindung mit dem Mengenmesser ',0 r'se¹ r <ί·ν>η wur.Ie, kann an dem Gehäuse 100 angeordnet ti«:·.;, i ♦■■:■■■-. ;,; in zierliche regelmäßig wiederkehrende Zeitoe;-...-i'."'>:-."IauIwLnkeIs ^u liefern.

Es ist ίΐβ><>; '■■■·'.-sichtlich, daß der Mengenmesser 10a die gleiche veratiάhtI;'xve Umgehungsanordnung für die Strömung besitzt, wie sie im Mvhginmesser 10 vorgesehen ist, um eine genaue Be- triebi'w-.-.^: .»■-.. i>'<e:* eiaen großen Strömungsbereichzu ermöglichen. Der Nen ^n-, ^₁ 10a unterscheidet sich von dem Mengemesser 10 darin, 3a. öle Richtung der Pluidströmung umgekehrt ist

- 13 -

V [} ° R : M / p H R

da diese zuerst durch die Reaktionsturbine 108 und dann durch die Antriebsturbine 112 verläuft. Die Ausrichtschaufeln sind in dem Gehäuse 100in der Nähe des Einlaßes 102 anstatt !zwischen der Reaktionsturbine und der Antriebsturbine angeordnet, wie dies bei dem Mengenmesser 10 der EaIl ist. Hierdurch wird eine einfachere Konstruktion ermöglicht.Der Zweck einer "Öffnungstyp-Antriebsturbine" 112 besteht darin, eine Arbeitsweise der Turbine bei einem höheren Druckverlust und einem geringeren Elächenquerschnitt zu ermöglichen, als dies bei einer "Schaufeltyp-Turtine" der EaIl ist· Die konzentrischen Flansche 120 und 122 bei der veränderbaren Umgehungs-Steueröffnungsanordnung 116 stellen ein äquivalent zu den benachbarten und relativ zueinander verdrehbaren Platten und 74 bei der entsprechenden Umgehungssteuerung in dem Mengenmesser 10 dar.

Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß durch die Erfindung Mengenmesser geschaffen sind, welche aufgrund des Einschlusses der optischen Einheit 42 eine kontinuierliche regelmäßig wiederkehrende Zeiteinheitmessung des Massendurchsatzes ermöglichen«, Wegen des Einschlusses von Umgehungsöffnungen in beiden Antriebsturbinen und wegen der Steuerung dieser Öffnungen durch an der Reaktionsturbine angeschlossenen Steuerglieder werden die lurbinendrehzahlen innerhalb derartiger Grenzen gehalten, daß die Mengenmesser 10 und 10a über einen weiten Strömungsbereich genau arbeiten·

- Patentansprüche -

- 14 -

0 0 9 8 3 9. / 1 Β 8 6

Claims

? Π 1 ? R 7 R

The Bendix Corporation ^L ^u ' ^L ^Q ' °

Executive Offices München, l6.März IyTO

Bendix Center AnwaltsakteM-1070

Southfl.eld,Mich.48075:>USA - 14 - Pu-*.---im- "ii,

Dr. Ing. H. i'Jeqr.·:-. ■·-;;;-.

PATENTANSPRÜCHE _Dl^ ^ SL

8 München 15,Moet»isir.23

Id. 5330586

/ I₈) Mengendurchf lußmesser zum Hessen der Mengendurchf lußgeschwiadigkeit eines IPluidstromes mit einem einen Durchlaß für das Fluid bildenden Gehäuse, einer Antriebsturbine, die innerhalb des Gehäuses drehbar gelagert und mit Flächen vereJehen ist, die unter einem Winkel gegenüber der Durchflußrichtung des Fluids in dem Gehäuse geneigt sind, so daß aufgrund der Fluidströmung die Turbine angetrieben wird, einer innerhalb des Gehäuses mit Abstand zur Antriebsturbine drehbar gelagerten Reaktionsturbine und einer elastischen Verbindung zwischen Antriebsturbine und der Reaktionsturbine zum Antrieb der Reaktionsturbine, die mit einem Winkel gegenüber der Antriebsturbine nacheilt, dessen Größe von der Drehgeschwindigkeit der Antriebsturbine und dem Mengenstrom der Fluidströmung abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsturbine (22, 112) zumindest eine verschließbare Umgehungsöffnung (72, 118) und eine Einrichtung (74, 116) zum progressiven öffnen dieser Umgehungsöffnung (72, 118) in Abhängigkeit von der Zunahme des Nachlaufwinkels besitzt«
2. Mengendurchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (74, 116) zum progressiven öffnen der Öffnungen (72, 118) in Abhängigkeit von der Zunahme des Nachlaufwinkels mit der Reaktionsturbine (36, 108) In Verbindung steht und aus einem Steuerglied (74, 122) besteht, durch die die Ukgehungsöffnung (72, 118) verschließbar ist·
3. Mengendurohflußmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbinen (112, 108) koaxial ange-

■ - 15 -

009839/1K86

2012078

ordnet und mit konzentrischen rohrförmigen Gliedern (119, 122) verseilen sind, von denen das eine Glied (119) mit der Umgehungsöffnung (118) versehen ist und das andere Glied (122) «las Steuerglied bildet.
4. Mengendurchflußmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbinen (22, 36) koaxial angeordnet und mit axial "benachbarten Platten (70, 74) versehen sind, von denen die eine (74) das Steuerglied bildet und die andere (70) mit der Umgehungsöffnung (72) versehen ist. ■
5» Mengendurchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4» gekennzeichnet durch eine Einrichtung (44)» die an dem Gehäuse (16) zur Erzeugung einer Zeitmessung des Nach-= laufwinkels und der Drehgeschwindigkeit der lurbinen vorgesehen ist,
6. Mengendurchflußmesser nach Anspruch 5» dadurch gekeno,-zeichnet, daß die Einrichtung (44) an dem Gehäuse (XS) eine Lichtquelle (62), eine reflektierende fläche (54·) auf der Reaktionsturbine (36) und eine Photozelle (64) be= sitzt, die so angeordnet ist, daß sie das von der reflektierenden Fläche zurückgeworfene Licht aufnimmt»
7. Mengendurchflußmesser a$eh Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Messung des -Nachlaufwinkeis ein radial zum rohrförmigen Glied (32), das koaxial zur Antriebsturbine (22) angeordnet und mit dieser verbunden ist, ausgerichtetes und am Gehäuse (16) befestigtes Gehäuse (46), ein in dem Gehäuse (16) befindliches und mit dem Gehäuse (46) in Verbindung stehendes Fenster (48), einen in radialer Richtung in bezug auf das Fenster ausgerichteten Schlitz (52) in dem rohrförmig

■ - 16 -

0 0 9 8 3 M / 1 f., HB

2012Θ78

16 -

gen Glied (32), eine Lichtquelle (62) innerhalb des Gehäuses (4-6), die Licht durch das fenster aussendet, eine
die Lichtstrahlen von der Lichtquelle reflektierende
Fläche (54) auf der Reaktionsturbine (36) und Photozellen (64) besitzt, die mit der Lichtquelle (62) und der reflektierenden Fläche (54) in Beziehung stehen, um ein fortlaufendes Signal au liefern, das für die Größe des Nachlaufwinkela und die Rotationsgeschwindigke.it kennzeichnend
ist.

O O 9 R P P / 1 b i\ B