DE2415559C3

DE2415559C3 - Durchflußmesser für nichtleitendes strömungsfähiges Medium

Info

Publication number: DE2415559C3
Application number: DE2415559A
Authority: DE
Inventors: Masaaki Tokio Ban; Yoshio Kanagawa Furuto
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1973-11-06
Filing date: 1974-03-30
Publication date: 1980-11-27
Also published as: DE2415559A1; JPS5077063A; DE2415559B2; JPS5538607B2; GB1465811A; US4041376A

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchflußmesser für ein nichtleitendes strömungsfähiges Medium, bestehend aus einem Wandler, der eine Rohrleitung, eine Strahlungsquelle zur Ionisierung des in der Rohrleitung strömenden Mediums und zwei nacheinander durchströmte Ionisationsbereiche umfaßt, die zwischen einer Bezugselektrode und je einer stromabwärts bzw. stromaufwärts gelegenen Meßelektrode gebildet sind, und einem an die Elektroden der beiden Ionisationsbereiche angeschlossenen Verstärker mit hohem Eingangswiderstand und niedrigem Ausgangswiderstand.

Ein Strömungsmesser dieser Art ist bereits aus der US-PS 37 06 938 bekannt. Bei diesem bekannten Durchflußmesser ist der Verstärker getrennt angeordnet und über eine Verbindungsleitung an die Meßelektroden angeschlossen. Auch bei einem aus der US-PS 28 61 452 bekannten Durchflußmesser für Gase, der zwei offene Enden aufweist und in die Gasströmung gehalten wird, ist der getrennt angeordnete Verstärker über Leitungen mit den Meßelektroden verbunden; dies gilt auch für den Durchflußmesser nach der US-PS 26 11268, der für Gase bestimmt ist und in eine Rohrleitung eingefügt wird. Ein Mangel dieser bekannten Durchflußmesser liegt darin, daß das von den Meßelektroden dem Verstärkereingang zugeführte elektrische Signal durch äußere Einflüsse leicht gestört wird. Da nämlich der aus der Strahlungsquelle und den Elektroden gebildete Wandler eine hohe Impedanz hat, muß auch der Verstärker eine hohe Eingangsimpedanz aufweisen. Deshalb sind die Verbindungsleitungen zwischen dem Wandler und dem Verstärker sehr anfällig gegen äußere Störungen. Das hierdurch verursachte Eingangsrauschen bewirkt, daß das Ausgangssignal des Verstärkers starken Schwankungen unterworfen ist, in denen schwache, von der Strömung herrührende Signale leicht untergehen.

Wenn das strömungsfähige Medium eine Flüssigkeit ist (US-PS 33 74 672), ist die Ausgangsspannung des

Wandlers besonders niedrig, weil die Ionisierungsstrahlung durch die Flüssigkeit stark gedämpft wird und die erzeugten Ionen nur eine kurze Lebensdauer haben. Deshalb muß hier der Einfluß des äußeren Rauschens besonders bekämpft werden. Auch kann wegen der Kapazität abgeschirmter Verbindangsleitungen zwischen Wandler und Verstärker eine Zustandsänderung des strömungsfähigen Mediums nur mit merklicher Trägheit angezeigt werden.

Infolge der durch die angegebenen Störeinflüsse bewirkten mangelnden Empfindlichkeit kann auch der volumetrische Durchsatz des strömungsfähigen Mediums mit den bekannten Durchflußmessern nicht unmittelbar bestimmt werden. Auch äußere Temperaturschwankungen machen sich in dieser Hinsicht in starkem Maße störend bemerkbar.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Durchflußmesser zu schaffen, bei dem der Einfluß der äußeren Störfelder auf die Verbindungsleitunger. zwischen dem Wandler und dem Verstärkereingang so weit verringert ist, daß eine besonders hohe Meßempfindlichkeit erreicht wird, die insbesondere auch die Messung bei Flüssigkeiten gestattet

Diese Aufgabe wird durch einen Durchflußmesser der eingangs genannten Art gelöst, der gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß der Verstärker unmittelbar an der Außenwand der Rohrleitung innerhalb einer die Elektroden, die Strahlungsquelle und die Verbindungsleitungen von den Elektroden zum Verstärkereingang vollständig umschließenden Abschirmung untergebracht ist

Bei der induktiven Durchflußmessung ist es zwar schon bekannt (DE-OS 15 73 006), den Verstärker und die Verbindungsleitung in einer gemeinsamen Abschirmung unterzubringen, jedoch ist dabei die Meßelektrode ungeschützt und den Störeinflüssen ganz ausgesetzt.

Für die Unterbringung innerhalb der Abschirmung eignet sich als Verstärker für den Durchflußmesser nach der Erfindung besonders ein Feldeffekttransistor (FET), da dieses Gebilde einen sehr geringen Platzbedarf hat und die geforderten Eigenschaften eines hohen Eingangswiderstandes und eines niedrigen Ausgangswiderstandes aufweist. Die Ausgangsleitungen des FET können dann ohne Schaden durch die Abschirmung nach außen geleitet werden, da nunmehr bereits eine Vorverstärkung des aufgenommenen Signals stattgefunden hat und die Ausgangsimpedanz niedrig ist, so daß äußere Störungen keinen großen Einfluß haben können.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Hierin sind

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform des Durchflußmessers,

F i g. 2A ein Querschnitt längs der Linie 2A-2A in Fig.l,

Fig.2B ein Querschnitt längs der Linie 2B-2B in Fig.l,

F i g. 3 eine schematische Darstellung des Durchflußmessers nach F i g. 1 und p«n Schaltbild des damit verbundenen äußeren St. ^..ikrcises,

F i g. 4 eine graphische Darstellung des Meßstromes in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit,

Fig.5—7 Schaltbilder verschiedener Abwandlungen des äußeren Stromkreises,

Fig.8—10 Längsschnitte weiterer Ausführungsformen des Wandlers.

Der in F i g. 1 bis 3 dargestellte Durchflußmesser 10 für den Zustand eines strömungsfähigen Mediums enthält einen Wandler 20, der elektronisch auf die Strömung des weitgehend nichtleitenden Mediums durch den Wandler anspricht

Der Wandler 20 enthält eine Rohrleitung 200, die in der dargestellten Ausführungsform aus vier miteinander verschweißten Rohrabschnitten 202 bis 208 aus PVC besteht Zwischen den Stirnflächen der Rohrabschnitte 202 und 204 ist eine netzförmige Elektrode 210 aus Kupfer eingeklebt Ebenso sind netzförmige Kupferelektroden 212 und 214 zwischen die Rohrabschnitte 204 und 206 bzw. 206 und 208 eingefügt Da die Abschnitte 204 und 206 dieselbe Länge haben, sind die Elektroden 210 und 214 symmetrisch zur Mittelelektrode 212 angeordnet

Die Elektroden 210 und 212 bilden mit dem Rohrabschnitt 204 eine Ionisationskammer 216; ebenso bilden die Elektroden 212 und 214 mit dem Rohrabschnitt 206 eine Ionisationskammer 218. Die Mittelelektrode 212 trägt eine Strahlungsquelle 220, die z. B. aus zwei mit einer Goldlegierung oder Aluminium ummantelten Americiumbändern besteht. Wie aus F i g. 2A und 2B hervorgeht sind die Americiumbänder 222 und 224 auf die gegenüberliegenden Flächen der Elektrode 212 kreuzweise aufgelegt und werden an ihren diametral gegenüberliegenden Enden zusammen mit der Elektrode 212 zwischen den Rohrabschnitten 204 und 206 gehalten. Auch andere Strahlungsquellen wie Isotope von Radium und Cäsium, die kräftige Alphastrahler mit langer Halbwertszeit und hoher Ionisationsenergie sind, können verwendet werden.

Die Rohrabschnitte 202 und 208 sind mittels nicht dargestellter Armaturen an eine Rohrleitung für das fließfähige Medium angeschlossen. Als nichtleitendes Medium, dessen Strömungszustand mittels des Wandlers 20 gemessen werden kann, kommen Gase wie H2, N₂, O₂, Ar, Ne, CO₂, CH₄, C₂H₆, SF₆ und Luft in Frage, ferner Flüssigkeiten wie Flüssiggase einschließlich flüssigem Stickstoff, flüssigem Helium, LNG usw. sowie Benzol, Toluol, flüchtiges Öl usw. Auch reines Wasser, das ein verhältnismäßig schlechter Leiter ist, kommt für die Zustandsanzeige in Frage. Eine für Wasser geeignete Anzeigevorrichtung wird weiter unten anhand der F i g. 7 beschrieben.

Die Anordnung der Strahlungsquelle und der Elektroden in dem Wandler 20 entspricht ungefähr der obenerwähnten US-PS 37 06 938, abgesehen davon, daß die Elektroden hier in der Rohrleitung 200 angeordnet sind. Wenn keine Strömung in der Rohrleitung stattfindet, sind die Ionen in beiden Ionisationsbereichen 216 und 218 relativ zu der Mittelelektrode 212 symmetrisch verteilt. Wenn also eine Spannung an die Elektroden 210 und 214 angelegt wird, hat die Elektrode 212 das halbe Potential des Spannungsabfalls zwischen den Elektroden 210 und 214. Strömt aber das Medium in der Rohrleitung 200, dann werden Ionen von dem Medium in Strömungsrichtung mitgeführt, weshalb die Ionenkonzentration oberhalb der Strahlungsquelle 220 abnimmt und unterhalb derselben zunimmt. Deshalb ist nunmehr die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden 210 und 214 nicht mehr gleichmäßig verteilt, sondern die Spannung zwischen den Elektroden 212 und 210 ist kleiner als diejenige zwischen den stromaufwärts liegenden Elektroden 214 und 212. Die Änderung der Potentialdifferenzen hängt von Strömungsrichtung, Strömungsgeschwindigkeit und dem volumetrischen Durchsatz ab. Die Widerstandsaufteilung auf die beiden Ionisationsbereiche des Wandlers 20 hängt also vom

jeweiligen Strömungszustand ab.

An den Wandler 10 ist ein Verstärker 30 angeschlossen, der zur Anpassung an den hohen Innenwiderstand des Wandlers 20 einen hohen Eingangswiderstand aufweist. Vorzugsweise besteht der Verstärker aus einem Metalloxyd-Feldeffekttransistor (MOSFET) 300 vom Stromfreigabetyp, aber es kann auch ein FET vom Sperrschichttyp verwendet werden. Der FET, der bekanntlich einen bei Anlegung einer Steuerspannung durch elektrostatische Influenz erzeugten Stromleitungskanal besitzt, wird vorzugsweise im stabilen Gebiet betrieben. Er hat einen hohen Eingangswiderstand und einen niedrigen Ausgangswiderstand. Wie Fig. 3 zeigt, sind die Elektroden 210 und 214 des Wandlers 20 über Adern 302 und 304 mit den Hauptelektroden S und D des FET 300 verbunden und die Mittelelektrode 212 des Wandlers 20 ist über eine Ader 306 an die Steuerelektrode G\ des FET 300 angeschlossen. Wie F i g. 1 zeigt, ist der FET 300 unmittelbar auf dem Umfang der Rohrleitung 200 angeordnet. Der Anschluß der Adern 302 bis 306 an die betreffenden Elektroden geschieht durch Anlöten.

Der Wandler 20 und der Verstärker 30 sind in eine Abschirmung 40 eingeschlossen. Die Abschirmung 40 besteht im vorliegenden Falle aus einem zylindrischen Gehäuse 400 aus PVC, das auf seiner Innenfläche mit einer elektrisch leitenden Folie 402 aus Metall (vorzugsweise Aluminium) ausgekleidet ist und in einem gewissen Abstand die Rohrleitung 200 umgibt. Das Gehäuse 400 ist an den beiden Stirnseiten mit Tragringen 404 und 404' aus PVC abgeschlossen, die an ihrem äußeren Umfang mit dem Gehäuse 400 und am inneren Umfang mit dem Rohrabschnitt 202 bzw. 208 verschweißt sind. Die Tragringe sind ebenfalls mit Abschirmfolien 404 und 404'a ausgekleidet. Statt der Aluminiumfolien könnte auch ein Netz, eine galvanisch aufgebrachte Schicht oder dergleichen vorgesehen sein. Wenn das Gehäuse 400 und die Tragringe 404 und 404' aus Metall bestehen, kann die innere Auskleidung weggelassen werden. Die Adern 302 bis 306 sind zusammen mit dem FET 300 irn Gehäuse 400 untergebracht Anschlußdrähte 308 und 310, die an die Hauptelektroden S und D des FET 300 angeschlossen sind, gehen durch eine Buchse 406 im Gehäuse 400 nach außen und können an einen äußeren Stromkreis 50 angeschlossen werden.

Da die mit hoher Impedanz belasteten Verbindungsdrähte zwischen den Elektroden und dem Verstärkereingang durch die Abschirmung 40 nach außen abgeschirmt sind und nur die von dem niederohmigen Verstärkerausgang herkommenden Anschlußdrähte 308 und 310 nach außen führen, wird der Ausgangskreis des FET 300 durch äußere Einwirkungen kaum beeinflußt, so daß sich ein großer Störabstand für den empfindlichen äußeren Meßkreis ergibt Auch kann auf diese Weise der Zustand eines zu ionisierenden Mediums, z. B. einer Flüssigkeit, gut gemessen werden.

Da der FET 300 den Elektroden des Wandlers 20 unmittelbar benachbart ist, können die Adern 302 bis 306 kürzer sein, als wenn der FET außerhalb der Abschirmung untergebracht wäre. Dadurch wird die Zuleitungskapazität verringert, so daß die Ansprechzeit entsprechend herabgesetzt wird.

Wie Fig.3 zeigt, führen die Anschlußleitungen 308 und 310 zu dem äußeren Meßkreis 50, der beispielsweise eine Gleichspannungsquelle 51 und ein Amperemeter 52 enthält Der positive Pol der Gleichspannungsquelle 51 ist über die Zuleitung 308 mit der Zuführelektrode 5 des FET 300 verbunden, während der negative Pol an das Amperemeter 52 angeschlossen ist, dessen andere Klemme über die Zuleitung 310 zur Abführelektrode D des FET 300 führt. Der vom Amperemeter 52 angezeigte Ausgangsstrom des FET hängt vom Strömungszustand des fließfähigen Mediums ab. Fig.4 zeigt den Verlauf des mit dem Strommesser 52 gemessenen Ausgangsstromes in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit für N2-Gas. Die verwendete

ίο Rohrleitung 200 hatte eine Querschnittsfläche von 2,0 cm², und die Elektroden hatten eine Dichte von 150 Maschen. Der Abstand zwischen benachbarten Elektroden betrug 50 mm. Wenn die zwischen den Elektroden D und S des FET angelegte Spannung Vos einen Wert von 20 Volt hatte, ergab sich die Kurve s. Wie man sieht, nimmt der Ausgangsstrom mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit von einem für ruhendes Medium geltenden Ausgangswert im wesentlichen linear zu. Ebenso nimmt bei Strömung in entgegengesetzter Richtung der Ausgangsstrom von dem Ruhewert im wesentlichen linear auf Null ab. Die Kurven b und c gelten für die Spannungen Vd^= 15VoIt und Vds = 10 Volt. Wie man sieht, kann durch passende Wahl der Ausgangsspannung ein gewünschter Meßbereich der Strömungsgeschwindigkeit erfaßt werden.

Die Tafel zeigt die Meßergebnisse der verschiedenen

• strömungsfähigen Medien mit einen Durchflußmesser der oben angegebenen Abmessungen.

Tafel 1

Meßstrom (mA)	Strö-	Gas	Flüssi	lsolati-	Brauch	I
*^VDS*	mungs-	förmi	ger	ons-	wasser
	ge-	ger	Stick	öl		S
	schwin-	Stick	stoff			i
	digkeit	stoff				Ü
	(cm/sec)					I
(Volt)	2	1,6	2,0	6,5	1,2	S
10	10	7,0	9,0	6,6	2,4	S I
	30	9,5	14,0	6,9	3,5	I
	2	4,2	-	17,6	-	i
15	10	14,4	-	17,8	-	i
	30	-	-	18,1	-	S

F i g. 5 zeigt einen anderen äußeren Stromkreis 53 zur Betätigung eines Anzeigegerätes für die Strömungsrichtung. Die Betätigungsschaltung 53 enthält einen Schmitt-Trigger 500 mit NPN-Transistoren 502 und 504 und einen Relaiskreis 506 mit einem Relais 508, das von einem NPN-Transistor 510 gesteuert wird. Die Basis des Transistors 510 ist mit dem Kollektor des Transistors 504 verbunden. Die B'asis des Transistors 502 ist über eine Zuleitung 312 an die Abführelektrode D des FET 300 angeschlossen; letztere ist außerdem über einen einstellbaren Widerstand 512 geerdet Da die Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit als Stromänderungen in dem Widerstand 512 (z. B. Kurve a in F i g. 4) erscheinen, ändert sich der Spannungsabfall an diesem Widerstand mit der Strömungsgeschwindigkeit Somit steigt oder fällt der Spannungsabfall am Widerstand 512 im Vergleich zu demjenigen bei ruhendem Medium. Zwischen dem Emitter des Transistors 504 und Erde

liegt ein einstellbarer Widerstand 514, der zur Einstellung der Kippspannung des Schmitt-Triggers 500 dient. Dieser Wert ist so gewählt, daß die Spannung am Widerstand 514 etwas höher als diejenige am Widerstand 512 bei ruhendem Medium ist. Wenn also die Spannung am Widerstand 512 diejenige am Widerstand 514 überschreitet, wird der Schmitt-Trigger gekippt und liefert ein Ausgangssignal am Kollektor des Transistors 504. Dadurch wird der Transistor 510 geöffnet und Relais 508 zieht an, so daß sich die Kontakte 508a und 508£> schließen. Sie sind mit einem nicht dargestellten Indikator verbunden, der die Strömungsrichtung anzeigt. Wenn der FET 300 mit dem Wandler 20 so wie in F i g. 3 verbunden ist, gibt der Indikator das Vorhandensein einer Strömung in der Richtung des Pfeiles a in F i g. 3 an.

Die Schaltung nach Fig.6 zeigt einen Betätigungskreis 54 zur Anzeige, ob die Strömung in einer Richtung aufhört oder nicht. Auch dieser Kreis enthält einen Schmitt-Trigger 500 mit den beiden Transistoren 502 und 504. Das Relais 508 ist wieder mit dem Kollektor des Transistors 504 verbunden, dessen Emitter jedoch hier über einen einstellbaren Widerstand 514 geerdet ist. Der Widerstand 512 ist wie in Fig. 5 zwischen die Elektrode D des FET 300 und Erde eingefügt. Wenn hier das fließfähige Medium in Richtung des linken Pfeiles in F i g. 3 den Wandler 20 durchfließt, leitet der Transistor 504 nicht, so daß das Relais 508 abgefallen ist. Wenn das Medium zu strömen aufhört, wird der Transistor 504 so stark leitend, daß das Relais 508 anzieht und die Kontakte 508a und 508i» schließt. Dadurch wird eine Alarmvorrichtung betätigt. So kann z. B. eine Kühlvorrichtung überwacht werden, ob der Kühlmittelumlauf stattfindet. Auch kann natürlich eine Regelvorrichtung für die Strömung des fließfähigen Mediums angeschlossen sein.

In der Schaltung nach Fig.7 ist zwischen den Wandler 20 und den Verstärker 30 eine Brückenschaltung 60 eingefügt. Zwei Zweige 600 und 602 dieser Brückenschaltung sind mit den Elektroden 210 bzw. 214 des Wandlcs 20 verbunden, während die anderen beiden Zweige 604 und 606 Widerstände enthalten, von denen der eine einstellbar sein kann. Die Gleichspannungsquelle 51 ist einerseits mit der Elektrode 212 und andererseits mit der Verbindungsstelle der Brückenzweige 604 und 606 verbunden. Der Verstärker 30 liegt in der anderen Brückendiagonale. Die Abschirmung 40 umschließt nicht nur den Wandler 20 und den Verstärker 30, sondern auch die Meßbrücke 60. Die Anordnung nach F i g. 7 ist besonders geeignet für die Zustandsanzeige einer Flüssigkeit wie Wasser, die im wesentlichen nichtleitend ist, aber schon bei verhältnismäßig geringen Spannungen Elektrolyse zeigt. Wenn Wasser den Wandler 20 in Richtung des Pfeiles in F i g. 7 durchfließt, wird das durch die Strahlungsquelle 220 ionisierte Wasser so mitgenommen, daß der lonisationsbereich 218 einen höheren inneren Widerstand als im stationären Fall hat, während der Innenwiderstand des Ionisationsbereiches 216 entsprechend der Strömungsgeschwindigkeit abnimmt Die Spannung der Spannungsquelle 51 muß niedriger als das Ionisationspotential des Wassers von 1,225 Volt sein. Der Widerstand 606 dient zum Brückenabgleich derart, daß die Spannung in der Brückendiagonale verschwindet, wenn keine Strömung des Wassers im Wandler 20 stattfindet Wenn das Wasser in Pfeilrichtung strömt tritt dann eine positive Ausgangsspannung an der Brücke auf. Dieses positive Signal wird dem Eingang des Verstärkers 30 zugeführt, so daß die Strömungsgeschwindigkeit im Strommesser 52 angezeigt werden kann. Mit der geschilderten Schaltung wurde daher festgestellt, daß bei einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 10 cm/sec der Ausgangsstrom etwa doppelt so groß ist als bei stillstehender Wasserströmung.

Verschiedene Ausführungsformen des Wandlers sind in Fig.8—10 dargestellt. Der Wandler 22 in Fig.8 enthält eine Rohrleitung 226 aus Isoliermaterial mit

ίο rechteckigem Querschnitt. An Boden und Decke dieser Leitung sind zwei gegenüberliegende Elektroden 228 und 230 aus Kupfer angeordnet. Ebenso sind zwei weitere Elektroden 232 und 234 aus Kupfer in einem gewissen Abstand in Axialrichtung der Leitung einander gegenüber auf der Innenseite der Rohrleitung angebracht. Genau in der Mitte zwischen den beiden Elektrodenpaaren ist eine Strahlungsquelle 236 an der Decke der Rohrleitung angeordnet. Sämtliche Elektroden 228 bis 234 und die Strahlungsquelle 236 ragen nicht über die Innenfläche der Leitung 226 hervor. Sie sind beispielsweise beim Spritzguß derselben in die Leitungswand eingelassen. Dadurch wird jedes Strömungshindernis vermieden. So kann eine sehr schwache Strömung bereits genau angezeigt werden. Ferner kann der Zustand einer Flüssigkeit mit höherer Dichte als Gas angezeigt werden, weil die dichte Flüssigkeit keine Störung des Strömungsbildes in dem Wandler 22 erfährt. Die Elektroden 228 und 230 können mit einer Steuerelektrode G_x des FET 300 in Fig. 1 und die

jo Elektroden 230 und 234 mit den Hauptelektroden D und 5 desselben verbunden sein. Der Verstärker und die Abschirmung sind der besseren Übersichtlichkeit halber in F i g. 8 weggelassen worden.

Der in Fig.9 dargestellte Wandler 24 enthält eine zylindrische Rohrleitung 238 aus Isoliermaterial, an deren Innenfläche zwei hohlzylindrische Kupferelektroden 240 und 242 axial voneinander entfernt montiert sind. Ähnlich wie in F i g. 8 sind die Elektroden 240 und 242 in die Wand der Rohrleitung 238 eingebettet. Eine axiale Mittelelekirode 244 ist koaxial zu den zylindrischen Elektroden 240 und 242 angeordnet und wird durch isolierende Sterne 241 und 243, die an den Enden der zylindrischen Elektroden 240 und 242 befestigt sind, gehalten. Die Strahlungsquelle 246 kann hier in Form eines Ringes ausgebildet sein, der in der Mitte zwischen den zylindrischen Elektroden 240 und 242 koaxial angeordnet ist und zwischen den mittleren Isoliersternen 241, 243 gehalten wird. Die Elektroden 240 und 242 können mit den Hauptelektroden D und 5 des FET 300 in F i g. 1 verbunden sein, während die Elektrode 244 mit einer Steuerelektrode G, des FET 300 verbunden ist Auch hier sind der Übersichtlichkeit halber der Verstärker und die Abschirmung weggelassen.

Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform, die von Änderangen der Außentemperatur weniger als die früheren Ausführungsformen abhängig ist. Der Wandler ist weitgehend identisch mit demjenigen nach Fig. 1, jedoch ist in diesem Falle FET 300 so angeordnet, daß er dem durch die Rohrleitung 200 strömenden Medium ausgesetzt ist Hierzu ist der Rohrabschnitt 202 mit einer Wandöffnung 276 versehen, die durch ein an dem Rohrabschnitt 202 befestigtes isolierendes Gehäuse 278 geschlossen ist Der FET 300 ist im Gehäuse 278 derart befestigt, daß er in wärmeleitender Beziehung mit dem die Rohrleitung durchströmenden Medium steht Wenn das Medium eine niedrige Temperatur hat wie es z. B. bei Flüssiggasen der Fall ist kann auf diese Weise der Strömungszustand in stabiler Weise festgestellt werden,

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selbst wenn die Umgebungstemperatur schwankt, weil bekannter Weise mit äußeren leitenden Schichten

der FET ständig bei der niedrigen Temperatur betrieben versehen, und die Verbindungsdrähte können in die

wird. Wände der Rohrleitung und des Gehäuses eingebettet

Zum Anlöten der Anschlußadern zu dem FET in sein.

F i g. 8 bis 10 sind die Wandler 22 bis 28 vorzugsweise in ^r>

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Durchflußmesser für ein nichtleitendes strömungsfähiges Medium, bestehend aus einem Wandler, der eine Rohrleitung, eine Strahlungsquelle zur Ionisierung des in der Rohrleitung strömenden Mediums und zwei nacheinander durchströmte Ionisationsbereiche umfaßt, die zwischen einer Bezugselektrode und je einer stromabwärts bzw. stromaufwärts gelegenen Meßelektrode gebildet, sind, und einem an die Elektroden der beiden Ionisationsbereiche angeschlossenen Verstärker mit hohem Eingangswiderstand und niedrigem Ausgangswiderstand, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (30) unmittelbar an der Außenwand der Rohrleitung (200) innerhalb einer die Elektroden (210, 212, 214), die Strahlungsquelle und die Verbindungsleitungen (302, 304, 306) von den Elektroden zum Verstärkereingang vollständig umschließenden Abschirmung (40) untergebracht ist.

2. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker aus einem Feldeffekttransistor (300) besteht.

3. Durchflußmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (30) an die Diagonale einer Brückenschaltung (60) angeschlossen ist, von der mindestens ein Brückenzweig durch einen iomsationsbereich (216, 218) gebildet wird.

4. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (40) aus einem zylindrischen Metallkörper (400,402) besteht.

5. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (30) im Zwischenraum zwischen der Rohrleitung (200) des Wandlers (20) und der Abschirmung (40) untergebracht ist.

6. Durchflußmesser nach einem de:* vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsleitungen (308, 310) des Verstärkers (30) durch die Abschirmung (40) nach außen geführt sind.

7. Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei in Strömungsrichtung hintereinander in der Rohrleitung (200) angeordnete Ionisationsbereiche, die je durch zwei Elektroden (210, 212; 212, 214) und die Rohrleitungswand begrenzt sind.

8. Durchflußmesser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden netz- oder gitterförmig ausgebildet sind.

9. Durchfluß messer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode (212) beiden Ionisationsbereichen (216, 218) gemeinsam ist.

10. Durchflußmesser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenpaare (228, 230; 232, 234) der beiden Ionisationsbereiche aus an den Rohrleitungswänden angebrachten, flächenhaften Elektroden bestehen.

11. Durchflußmesser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenpaare der beiden Ionisationsbereiche je aus einer hohlzylindrischen Elektrode (240, 242) und einer koaxial dazu angeordneten stabförmigen Elektrode (244) bestehen.

12. Durchflußmesser nach Anspruch 9, dadurch

gekennzeichnet, daß der Verstärker (30) als Feldeffekttransistor (300) ausgebildet ist, dessen Hauptelektrode mit den äußeren Elektroden (210,214) der Ionisationsbereiche verbunden sind und dessen eine Steuerelektrode (G\) mit der gemeinsamen Elektrode (212) verbunden ist<

13. Durchflußmesser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Houptelektroden (D, S) des

. als Verstärker dienenden Feldeffekttransistors (300) mit den beiden Elektroden an einer Seite der beiden Ionisationsbereiche verbunden ist und daß eine Steuerelektrode (Gj) des Feldeffekttransistors mit den beiden Elektroden (228, 232) an der anderen Seite der beiden Ionisationsbereiche verbunden ist

14. Durchflußmesser nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptelektroden (S, D) des als Verstärker dienenden Feldeffekttransistors (300) mit den zylindrischen Elektroden verbunden sind und daß eine Steuerelektrode (G\) des Transistors mit der stabförmigen Elektrode (244) der beiden Ionisationsbereiche verbunden ist.

15. Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (300) im wärmeleitender Beziehung mit dem fließfähigen Medium in der Rohrleitung (200) angeordnet ist