DE2460703B2

DE2460703B2 - Einrichtung zum Messen der Dichte eines schmutzigen Strömungsmittels J. Agar Instrumentation Ltd, Alres-

Info

Publication number: DE2460703B2
Application number: DE2460703A
Authority: DE
Inventors: Joram Alresford Hampshire Agar (Grossbritannien)
Original assignee: J. Agar Instrumentation Ltd., Alresford, Hampshire (Grossbritannien)
Current assignee: Sarasota Automation Ltd
Priority date: 1974-08-08
Filing date: 1974-12-20
Publication date: 1978-07-20
Also published as: US3983744A; JPS5142564A; SU576069A3; DE2460703C3; DE2460703A1; GB1482988A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen der Dichte eines schmutzigen Strömungsmittels mit einem Hohlkörper, durch dessen Inneres das schmutzige Strömungsmittel strömen kann; einem starren Halteteil, innerhalb dessen der Hohlkörper befestigt ist und mit dem er verbunden ist, derart, daß sich ein Raum zwischen beiden ergibt, der ein sauberes Strömungsmittel enthalten kann; mit einer Antriebseinrichtung zum Erregen des Hohlkörpers zu Vibrationen bzw. Schwingungen bei einer Resonanzfrequenz; mit einer Detektoreinrichtung zum Ermitteln eines Dichtesignals, welches für die Frequenz dieser Vibrationen bzw. Schwingungen repräsentativ ist, wobei die Frequenz des Dichtesignals im Betrieb von der Dichte des schmutzigen Strömungsmittels abhängt; und mit einer Druckübertragungseinrichtung zum Übertragen des Druckes des durch das Innere des Hohlkörpers hindurchgehenden, schmutzigen Strömungsmittels auf das saubere Strömungsmittel in dem Raum.

In der GB-PS 11 75 586 bzw. in der DE-OS 17 73 918 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum Messen der Dichte eines Strömungsmittels beschrieben, worin das Strömungsmittel durch das Innere eines Hohlkörpers geschickt wird, der seinerseits innerhalb eines starren Halteteils befestigt ist und von diesem durch einen Spalt getrennt ist, so daß ein Teil des Strömungsmittels durch diesen Spalt strömt und einen Ausgleich der auf den Hohlkörper wirkenden Strömungsmitteldrucke bewirkt. Ein solcher Ausgleich des Strömungsmitteldrucks ist wünschenswert, da sonst die erzielte Dichteanzeige unter anderem vom Druck des Strömungsmittels, dessen Dichte gemessen werden soll, abhängt. Die Messung der Dichte erfolgt über eine Schwingungsmessung der Schwingungen des Hohlkörpers, die durch eine elektromagnetische Antriebseinrichtung erregt und durch eine entsprechende Detektoreinrichtung gemessen werden. Die Antriebs- und Elektroeinrichtung befinden sich in der Nähe des Hohlkörpers, jedoch außerhalb und außer Kontakt mit diesem.

Wenn jedoch das Strömungsmittel, dessen Dichte gemessen werden soll, schmutzig ist, dann kann sich (sofern die Einrichtung nicht periodisch gesäubert wird) in diesem Spalt Schmutz ansammeln, und wenn sich eine ausreichende Menge Schmutz ansammeln konnte, dann kann es schließlich am Ende dazu kommen, daß nur wenig oder gar keine Strömung durch diesen Spalt verläuft. Wenn das der Fall ist, dann ist das Ausmaß, bis zu welchem ein Ausgleich der auf den Hohlkörper wirkenden Drucke erfolgt, herabgesetzt, was wiederum zu einer Herabsetzung der Genauigkeit der erzielten Dichteanzeige führt. Tatsächlich kann, wenn ausreichend Schmutz in dem Spalt eingefangen wird, die Vibrations- bzw. Schwingungsfrequenz des Hohlkörpers selbst beeinflußt werden, was zu einer wesentlichen Herabsetzung der Meßgenauigkeit führt. Wenn infolgedessen die Einrichtung nach der GB-PS 11 75 586 bzw. der DE-OS 17 73918 zum Messen der Dichte eines schmutzigen Strömungsmittels benutzt wird, ist ein häufiges Säubern der Einrichtung erforderlich.

Weiterhin ist aus der DE-OS 22 39 903 eine Einrichtung der eingangs genannten Art bekannt. Diese Einrichtung hat jedoch Nachteile, weil die als Antriebsund Detektoreinrichtung dienenden Magnetköpfe direkt auf dem als dünnwandiges Rohr ausgebildeten Hohlkörper angeordnet sind, was zu einer erheblichen Dämpfung des letzteren führt. Außerdem hat diese Einrichtung nur eine relativ geringe Meßgenauigkeit, weil der als Druckübertragungseinrichtung zum Übertragen des Drucks des durch das Innere des Hohlkörpers hindurchgehenden, schmutzigen Strö-

mungsmittels auf das saubere Strömungsmittel vorgesehene Kolben keine Kompensation für Dichteänderung der sauberen Flüssigkeit mit der Temperatur bewirkt. Denn diese bekannte Einrichtung ist so ausgebildet, daß sich das dünnwandige Rohr mittels einer flexiblen Scheibe axial ausdehnt und daß sich der erwähnte Kolben bei der Ausdehnung des Strömungsmittels frei bewegen kann. Jedoch kann der Kolben deswegen keine Dichtekompensation bewirken, weil er keine Rückstallkraft besitzt. Sobald sich nämlich die saubere Flüssigkeit ausdehnt, bewegt sich der Kolben, ohne daß er einen Druckunterschied über das schwingende, dünnwandige Rohr erzeugt Außerdem ist festzustellen, daß die vorgenannte, flexible Scheibe den Temperatureffekt viel mehr vergrößert als daß sie ihn ausschaltet, da die Kraft auf das schwingende, dünnwandige Rohr im falschen Sinn einwirkt. Im Falle der Einrichtung nach der DE-OS 22 39 903 wird ganz offensichtlich davon ausgegangen, daß die saubere Flüssigkeit für alle praktischen Zwecke vollständig inkompressibel ist, und daher werden alle Anstrengungen unternommen, um sicherzustellen, daß der Druck der sauberen Flüssigkeit absolut identisch mit demjenigen der schmutzigen Flüssigkeit ist. Das hat aber zur Folge, daß eine Kompensation von Dichteänderungen der sauberen Flüssigkeit nicht stattfindet und daher die Meßgenauigkeit relativ gering ist.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, diese Einrichtung so auszubilden, daß eine höhere Meßempfindlichkeit erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Kompensationseinrichtung zum Kompensieren des Druck-Elastizitätsmoduls des sauberen Strömungsmittels vorgesehen ist und die Antriebseinrichtung und die Detektoreinrichtung von dem starren Halteteil in der Nähe des Hohlkörpers, jedoch außerhalb und außer Kontakt mit dem Hohlkörper, getragen sind. Die Kompensationseinrichtung wirkt so, daß der Druck des sauberen Strömungsmittels stets etwas geringer als derjenige des schmutzigen Strömungsmittels ist.

Auf diese Weise wird die Meßempfindlichkeit gegenüber dem Stand der Technik wesentlich erhöht, weil eine Kompensation des Druck-Elastizitätsmoduls des sauberen Strömungsmittels erfolgt und gleichzeitig keine unerwünschte Dämpfung des schwingenden Hohlkörpers stattfinden kann.

Im einzelnen kann die erfindungsgemäße Einrichtung so ausgebildet sein, daß die Kompensationseinrichtung ein von dem Druck im Inneren des Hohlkörpers und von dem Druck in dem Raum auf entgegengesetzten Flächen beaufschlagtes, sowie durch eine den Druck-Elastizitätsmodul des sauberen Strömungsmittels kompensierende Kraft in Richtung auf eine Bezugsposition gedrücktes, druckempfindliches Teil aufweist.

Dieses druckempfindliche Teil kann ein Federungsblech oder eine Membran mit einer den Druck-Elastizitätsmodul kompensierenden Federkonstante sein. Es ist aber auch möglich, daß das druckempfindliche Teil in Eingriff mit einer Feder steht, die eine den Druck-Elastizitätsmodul des sauberen Strömungsmittels kompensierende Federkonstante aufweist. In beiden Fällen kann die Federkonstante einstellbar sein.

Wenn auch zum Kompensieren des Temperaturkoeffizienten der sauberen Flüssigkeit eine Temperatursignalerzeugungseinrichtung vorgesehen sein kann, die ein Temperatursignal erzeugt, welches für die Temperatur der sauberen Flüssigkeit repräsentativ ist, das in einer Signalverarbeitungseinrichtung dazu verwendet wird, das Dichtesignal zu modifizieren, so daß der Wert des letzteren im wesentlichen unbeeinflußt von der Temperatur der sauberen Flüssigkeit ist, kann stattdessen auch alternativ ein das druckempfindliche Teil mit einer die Temperatur des sauberen Strömungsmittels kompensierenden Kraft beaufschlagendes Bimetallteil vorgesehen sein, so daß auf diese Weise das Dichtesignal im wesentlichen unbeeinflußt durch die Temperatur der sauberen Flüssigkeit ist.

Schließlich ist es zu bevorzugen, die Einrichtung so auszubilden, daß sich das saubere Strömungsmittel außer Kontakt mit der Antriebseinrichtung und der Detektoreinrichtung befindet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger in den Figuren 1 bis 5 der Zeichnung im Prinzip dargestellter, besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, die eine Einrichtung zum Messen der Dichte eines schmutzigen Strömungsmittels gemäß der Erfindung veranschaulicht;

Fig.2 eine Querschnittsansicht eines starren Halteteils, das einen Teil der Einrichtung der Fig. 1 bildet, wobei zu beachten ist, daß die F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der F i g. 1 zeigt;

F i g. 3 ein Schaltbild eines Dichtekonverters, der in Verbindung mit der Einrichtung nach F i g. 1 benutzt werden kann und

Fig.4 und 5 Abwandlungen der Einrichtung der Fig. 1.

Die Bezeichnungen »links« und »rechts«, die in der nachstehenden Beschreibung verwendet werden, beziehen sich auf Richtungen, wie sie sich bei Ansicht der Zeichnungen ergeben.

Es sei zunächst auf die F i g. 1 und 2 Bezug genommen, wonach eine Einrichtung zum Messen der Dichte eines schmutzigen Strömungsmittels ein starres, hohles Gehäuse 10 aufweist, das einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt besitzt und Gewinde 11 an seinen beiden Seiten aufweist, mittels denen es an eine Rohrleitung (nicht dargestellt) oder an andere Stellen, an denen die Dichte einer schmutzigen Flüssigkeit gemessen werden soll, angefügt werden kann. Das Gehäuse 10 umgibt vollständig einen im wesentlichen zylindrischen dünnwandigen Körper 12, der im Inneren des starren Gehäuses 10 montiert bzw. angebracht ist; dieser Körper 12 ist ebenfalls hohl und weist einen kreisförmigen inneren Querschnitt auf. Jedes Ende des Körpers 12 ist mit einem Flansch 13 versehen, so daß

so der Körper 12 im wesentlichen eine Stäbchenform besitzt. Während das starre Gehäuse 10 aus nichtmagnetischem Material hergestellt ist, beispielsweise aus Aluminium oder rostfreiem Stahl, ist der Körper 12, der nachstehend auch als Sensorelement 12 bezeichne; wird, aus magnetischem Material hergestellt, das einen kleinen thermoelastischen Koeffizienten hat.

Das Sensorelement 12 ist innerhalb des starren Gehäuses 10 mittels eines Paars von Verschlußringen 14 montiert, zwischen denen ein Filterelement 15 ange-

ί·ο bracht ist. Das Sensorelement 12 ist infolgedessen leicht aus dem starren Gehäuse 10 herausnehmbar.

Um sicherzustellen, daß das Sensorelement 12 und das starre Gehäuse 10 in Bezug aufeinander die genaue vorgesehene Position haben, ist ein Sperr- bzw. Verriegelungsstift 16 vorgesehen, der an dem starren Gehäuse 10 befestigt ist sowie das Sensorelement 12 und das starre Gehäuse 10 miteinander verbindet. Der Stift 16 tritt in Eingriff in eine geeignete öffnung (nicht

dargestellt), welche in dem Sensorelement 12 ausgebildet ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß jede Entfernung des Sensorelements 12, beispielsweise zu Reinigungszwecken, und dessen nachfolgendes Wiedereinsetzen in das Innere des starren Gehäuses 10 nicht zu der Notwendigkeit führt, eine Einstellung des übrigen Teils der Einrichtung, die unten beschrieben ist, durchzuführen.

Das Sensorelement 12 wird von dem starren Gehäuse 10 mittels eines abgedichteten Raumes 20 im Abstand gehalten; das Sensorelement 12 wird mittels »O«-Ringdichtungen 21 gegenüber dem starren Gehäuse 10 abgedichtet. Der abgedichtete Raum 20 enthält eine saubere Flüssigkeit 22.

Der abgedichtete Raum 20 steht über ein Rohr 23 mit dem rechtsseitigen Teil der Kammer 24 in Verbindung; das Rohr 23 geht durch das starre Gehäuse 10 hindurch. Die Kammer 24 ist mittels eines Federungsblechs, einer Membran od. dgl. 25 in einen rechtsseitigen und einen linksseitigen Teil unterteilt, wobei die eine Fläche 26 dem Druck der sauberen Flüssigkeit 22 ausgesetzt ist, während die entgegengesetzte Fläche 27 dem Druck des schmutzigen Strömungsmittels, welches durch das Sensorelement 12 hindurchgeht, ausgesetzt ist. Der linksseitige Teil der Kammer 24 steht mit dem Inneren des starren Gehäuses 10 mittels eines Rohres 28 in Verbindung, und zwar unmittelbar stromaufwärts vom Sensorelement 12.

Infolgedessen wird der Druck des schmutzigen Strömungsmittels, welches durch das Innere des Sensorelements 12 hindurchgeht, über das Federungsblech 25 auf das saubere Strömungsmittel 22 in dem abgedichteten Raum 20 übertragen, so daß das Äußere' des Sensorelements 12 stets im wesentlichen dem gleichen Druck ausgesetzt ist, wie sein Inneres.

Etwa im mittleren Teil des starren Gehäuses 10 sind zwei Spulen 29, 30 angebracht, die so angeordnet sind, daß sie in der Nähe des Bereichs der maximalen Vibrations- bzw. Schwingungsamplitude des Sensorelements 12 liegen. Die Spulen 29, 30 sind gegeneinander um 180° versetzt.

Die Spulen 29,, 30 sind jeweils in becherförmigen Behältern 31, 32 angebracht, die sich innerhalb von öffnungen 40, 41 (Fig. 2) im starren Gehäuse 10 befinden und innerhalb dieser Öffnungen 40, 41 abgedichtet sind; die becherförmigen Behälter 31, 32 erstrecken sich in der Nähe des Sensorelements 12. Infolgedessen wird durch diesen Aufbau sichergestellt, daß die Spulen 29, 30 weder mit dem schmutzigen Strömungsmittel, welches durch das Innere des Sensorelements 12 hindurchgeht, noch mit der sauberen Flüssigkeit 22 im abgedichteten Raum 20 in Kontakt sind. Der Boden jedes der becherförmigen Behälter 30, 31 ist sehr dünn, so daß dadurch sichergestellt wird, daß sich die Spulen 29,30 in einem optimalen Abstand vom Sensorelement 12 befinden.

Die Wicklung bzw. die Wicklungen jeder der Spulen 29,30 befindet bzw. befinden sich in einer Ebene, welche sich im wesentlichen rechtwinklig zu der Ebene der Fig. 1 erstreckt. Jede Spule 29, 30 ist in einem becherförmigen Kern untergebracht, der ein mittiges Polstück 33 und einen Ringmagneten 34 aufweist. Dadurch wird sichergestellt, daß die Länge des Verlaufs des magnetischen Flusses kurz ist, d. h. vom mittigen Pol 33 über das Sensorelcment 12 zu den Ringmagneten 34; weiterhin wird dadurch auch noch sichergestellt, daß dann, wenn diese Spulen 29, 30 in eine geeignete elektrische Schaltung eingeschaltet sind, sich die Verläufe des magnetischen Flusses nicht miteinander überlappen bzw. überlagern und sich über einen nur sehr schmalen Teil desselben im Vergleich mit dem Gesamtumfang des Sensorelements 12 in das Letztere hinein erstrecken. Durch diese Anordnung wird eine Kreuz- bzw. Querkopplung zwischen den Spulen 29,30 herabgesetzt oder ausgeschaltet.

Die Spule 29 ist eine Antriebsspule, und die Spule 30 ist eine Detektor- oder Aufnehmerspule, und diese

ίο Spulen 29,30 werden im Betrieb mit einer 90°-Phasendifferenz angeordnet und auf dieser Phasendifferenz gehalten, wodurch im Ergebnis Viskositätseffekte bzw. -Wirkungen wesentlich herabgesetzt oder ausgeschaltet werden.

Auf dem Äußeren des starren Gehäuses 10 ist ein Verstärker 35 angebracht, mit dem sowohl die Antriebsspule 29 als auch die Detektorspule 30 elektrisch verbunden ist. Der Verstärker 35 selbst ist mittels einer Leitung 36 mit einer kleinen Gleichstromquelle, beispielsweise einer 12 Volt-Batterie verbunden, während der Ausgang des Verstärkers 35 mittels einer Leitung 37 mit einem Dichtekonverter bzw. -wandler 46 verbunden ist, der in Fig.3 dargestellt ist und das Dichtesignal überwacht.

Das starre Gehäuse 10 ist unter rechten Winkeln zu den öffnungen 40, 41 mit einer öffnung 42 versehen, durch welche die saubere Flüssigkeit 22 in den abgedichteten Raum 20 eingeführt werden kann, wobei eine Abdichtungsvorrichtung (nicht dargestellt) zum Abdichten der öffnung 42 vorgesehen ist. Das starre Gehäuse 10 ist außerdem mit einer geneigten öffnung

43 versehen, in der ein Platinwiderstandsthermometer

44 (siehe Fig.3) angebracht sein kann, so daß sich dieses in die saubere Flüssigkeit 22 im abgedichteten Raum 20 erstreckt und auf deren Temperatur anspricht.

Im Betrieb werden natürliche Resonanzvibrationen

bzw. -schwingungen aufgebaut und im Sensorelement 12 aufrecht erhalten, und zwar mittels der positiven bzw. zwangsläufigen Rückkopplung von der Detektor- oder Aufnehmerspule 30 zur Antriebsspule 29. Die Vibrationen bzw. Schwingungen werden durch mechanisches Rauschen bzw. Geräusch eingeleitet, welches auf das Sensorelement 12 übertragen wird, oder durch elektrisches Rauschen, das in der Antriebsspule 29 auftritt, wenn der Verstärker 25 eingeschaltet wird, so daß er in Tätigkeit tritt. Diese Vibrationen bzw. Schwingungen sind Umfangsvibrationen bzw. -schwingungen, da das Sensorelement 12 eine Wirkung wie diejenige zweier Glocken, Trichter, Schallbecher od. dgl. hat, die miteinander verbunden sind und an den Knotenpunkten, nämlich den Flanschen 13, festgeklemmt sind. Da der Druck innerhalb und außerhalb des Sensorelements 12 im wesentlichen der gleiche ist, ist das in der Leitung 37 erzeugte Signal im wesentlichen unabhängig vom Druck des schmutzigen Strömungsmittels, welches durch das Innere des Sensorelements 12 hindurchgeht.

Es sei darauf hingewiesen, daß idealerweise die saubere Flüssigkeit 22 inkompressibel ist und mit Bezug auf die Dichte einen Temperaturkoeffizienten von NuI besitzt, und wenn infolgedessen das Federungsblech 2f (oder ein anderes Druckausgleichsteil, wie beispiels weise eine Membran oder ein Kolbenaufbau niedrigei Reibung) perfekt wirksam ist, dann weist das Instrumen keinen Druckkoeffizienten und keinen Temperaturkoef fizienten außer demjenigen des Sensorelements 12 auf. In der Praxis jedoch besitzt die saubere Flüssigkeit 2! einen begrenzten bzw. endlichen Elastizitätsmodul fü Druck, was zum Ergebnis hat, daß dann, wenn sich dii

sajbere Flüssigkeit 22 auf einem niedrigeren Druck als das schmutzige Strömungsmittel befindet, die angezeigte Dichte, wenn keine entsprechende Kompensation hierfür vorgesehen ist, niedriger ist, als sie sein sollte. Jedoch kann durch geeignete Wahl der Federkonstanten des Fedcrungsblcchs 25 oder der Membran od. dgl. ein Kompensationsgrad erreicht werden, der es ermöglicht, die richtige Druckdifferenz zu erzeugen, um den Druck-Elastizitätsmodul der sauberen Flüssigkeit 22 zu kompensieren.

Die saubere Flüssigkeit besitzt darüber hinaus unvermeidlich einen Temperaturkoeffizienten bezüglich der Dichte, und dadurch werden die Konstanten der Einrichtung effektiv geändert. Diese Wirkung jedoch kann, wie unten angedeutet ist, dadurch kompensiert werden, daß man die Temperatur der sauberen Flüssigkeit oder des schmutzigen Strömungsmittel mißt und daß man eine analoge oder digitale Korrektur des Dichte-Frequenzsignals nach geeigneter elektronischer Verarbeitung anwendet bzw. vornimmt.

Wenn die Dichte der sauberen Flüssigkeit 22 zunimmt, dann wird die Einrichtung bzw. das Instrument weniger empfindlich gegenüber Änderungen der Dichte im schmutzigen Strömungsmittel. Idealerweise sollte daher die saubere Flüssigkeit 22 eine niedrige Dichte, einen niedrigen Temperaturkoeffizienten und einen hohen Elastizitätsmodul für Druck haben.

Wenn Iso-Octan als saubere Flüssigkeit verwendet wird, dann ist das Erfordernis niedriger Dichte erfüllt, und unter der Voraussetzung, daß ein sehr flexibles Druckausgleichsteil verwendet wird, ist es möglich, einen Druckkoeffizienten von ungefähr 1 g/1/6,865 bar und einen Temperaturkoeffizienten von ungefähr 1,2g/1/°C zu erzielen. Die Empfindlichkeit trägt in diesem Falle etwa 50% von dem Wert, der sich in dem Aufbau gemäß dem GB-PS 11 75 586 ergeben würde, wenn das schmutzige Strömungsmittel auf entgegengesetzte Seiten des Sensorclements 12 zur Einwirkung gebracht wird. Dieser Empfindlichkeitsverlust ist jedoch in vielen Anwendungen akzeptabel, in denen Schmutz das Hauptproblem darstellt.

Wenn man anstelle der Anwendung von Iso-Octan als saubere Flüssigkeil eine wäßrige Flüssigkeit anwendet, welche 10 Gewichtsprozent Glycol enthält, dann kann man einen Druckkoeffizienten von ungefähr 0,3 g/1/ 6,865 bar erreichen, obwohl die Empfindlichkeit in diesem Falle 16°/» weniger als im Falle der Verwendung von Iso-Octan ist.

In dem in Fig. 1 veranschaulichten Gerät sammelt sich Schmutz an jedem der entgegengesetzten Enden des Scnsorclcmcnts 12 an, jedoch wird dadurch die Leistungsfähigkeit des lct/.tcrcn nicht beeinträchtigt, da diese linden Knoten bilden.

Fs sei nunmehr auf F i g. 3 Bezug genommen, wo das Ausgangssignal auf der Leitung 37 ein Eingangssignal 45 für den dort gezeigten Dichtckonverter bzw. -wandler 46 bildet. Das Eingangssignal 45 wird über eine l'ormungseinrichiting 46,·ι und einen betriebsweisen Schulter 47 in eine Binärsignal-Teilcrketle 50 eingespeist. Ein .Spannen- bzw. I Jmfangs-Wählschalter 51 ist vorgesehen, so dall das Ausgangssignal der Signal-Tüilerkette 50 in Übereinstimmung mit der erforderlichen Uetriebs-Dichtespanne bzw. mit dem erforderlichen Iletriebs-Dichteumfung für den Dichtekonverter b/w. wandler 46 ausgewählt wird.

Ein hochstabiles periodisches Zcitrcferenzsignal wird von einem Quarzkrislallos/illator 52 abgeleitet, und dieses Kefercn/.siynal wird ebenfalls durch die Einstellung des Spannen- bzw. Utnfangs-Wählschaltcrs 51 modifiziert. Das Referenzsignal vom Quarzkristalloszillator 52 wird weiterhin durch einen 12-Bit-Binärzähler 53 modifiziert; das Refercnzperiodensignal wird als

■j Nullrefcrenzpunkt für den Dichtekonverter bzw. -wandler 46 gewählt.

Das Dichtesignal von der Signal-Teilerkette 50 gelangt über eine Tcilerkette 54 zur Steuerlogik 55. Die Stcucrlogik 55 empfängt das Referenzsignal von dem

κι Quarzkristalloszillator 52, nachdem letzteres durch einen Digitalkomparator 56 hindurchgegangen ist. Das Rcferenzperiodenausgangssignal wird infolgedessen mittels eines Schalter-Zeitgebers 57 in der Steuerlogik 55 mit dem modifizierten Dichtesignal verglichen,

r> derart, daß das Ausgangssignal des Schalter-Zeitgebers 57 die periodische Zeitdifferenz zwischen dem Eingangssignal 45 und dem Referenzsignal vom Quarzkristalloszillator 52 ist.

Das Ausgangssignal von der Steuerlogik 55 wird in

2(i einen Frequcnz-Zu-Spannung-Konverter 60 eingespeist, der einen ersten und einen zweiten Integrator 61 bzw. 62 aufweist. Ein Summen-, Proben- und Halteverstärker 63 empfang' Signale direkt von dem ersten Integrator 61 sowie Signale, welche durch den zweiten Integrator 62 hindurchgegangen sind, so daß eine Linearisierungsschaltung vorgesehen ist, welche eine Kompensation für die nichtlineare Beziehung zwischen der Periodenzeit des Dichtesignals und der gemessenen Dichte erbringt.

j» Eine Temperalurbrücke 64 erhält ein Signal von dem Quarzkristalloszillator 52, das durch eine Referenzteilerkette 65 und eine Brückensteuerung 66 hindurchgegangen ist. Quer über die Temperaturbrücke 64 ist das Platinwiderstandsthermometer 44 geschaltet. Infol-

r> gedessen hat man eine Temperaturkompensationsschaltung, welche es ermöglicht, daß das Dichtesignal zur Berechnung der spezifischen Wichte auf eine bestimmte Temperatur bezogen werden kann bzw. einer bestimmten Temperatur zugeordnet werden kann. Das sich ergebende Spannungssignal wird durch eine Feinspannen- bzw. Feinumfangs-Einstellung 70 in den Summen-, Proben- und Haltcverstärkcr 63 eingespeist; letzterer liefert ein Ausgangssignal 71, das einen Analogstrom darstellt, der in linearer Beziehung zur Betriebsdichte > des Strömungsmittels steht, welches durch den Dichtemesser der Fi g. 1 hindurchgeht.

Das Platinwiderstandsthermomcter 44 und die Tcmpcraturbrückc 64 sind infolgedessen so angeordnet, daß man eine Kompensation für den Tempcraturkocffi-

''" zienten der sauberen Flüssigkeit 22 erhält, so daß das Ausgangssignal 71 im wesentlichen unbeeinflußt durch die Temperatur des schmutzigen Strömungsmittel ist.

Das Fcdcrungsbleeh 25 ist so gewählt, daß seine Federkonstante den Druck-Elastizitätsmodul der saubc-

Vi ren Flüssigkeit 22 kompensiert, oder das Fcdcrungsbleeh 25 ist so einstellbar (mittels einer nicht dargestellten Einrichtung), daß die erwähnte Kompensation für den Druck-Elastizitätsmodul der sauberen Flüssigkeit 22 erreicht werden kann. Infolgedessen ist

"" das Ausgangssignal 71 im wesentlichen unbeeinflußt vom Druck des schmutzigen Strömungsmittel. Das bedeutet, daß das Federiingsblech 25 inhärent in Richtung auf eine Hezugsposition gedrückt wird, und zwar durch eine Federkraft, die zur Kompensation des

i>> Druck-Elastizitätsmoduls der sauberen Flüssigkeit geeignet ist, d. h., des Ausmaßes, bis zu welchem letztere komprcssibcl ist. Infolgedessen wird der Druck-Elasti/.iliitsmodul dadurch kompensiert, dall sichergestellt wird,

daß der Druck der sauberen Flüssigkeit 22 stets geeignet bzw. angemessen geringer als derjenige des schmutzigen Strömungsmittels ist.

Wie bereits oben angedeutet worden ist, kann dieser Druckunterschied durch geeignete Gestaltung des Federungsblechs 25 erreicht werden. Eine Alternativanordnung ist jedoch in Fig.4 veranschaulicht, wo das Federungsblech 25 durch eine Membran 72 ersetzt ist, die im Eingriff mit einem Ende einer hohlen ringförmigen Gummifeder 73 steht. Das entgegengesetzte axiale Ende der Gummifeder 73 befindet sich im Eingriff mit einer Platte 74, deren Position innerhalb des rechtsseitigen Teils der Kammer 24 mittels Einstellschrauben 75 eingestellt werden kann.

Die hohle Gummifeder 73 besitzt eine variable Federkonstante, die sich in Übereinstimmung mit der auf diese Gummifeder ausgeübte Belastung verändert. Demgemäß kann durch geeignete Einstellung der Position der Platte 74 innerhalb der Kammer 24 die Belastung auf die Feder 73 verändert werden, um die erforderliche Kompensation für den Druck-Elastizitätsmodul der sauberen Flüssigkeit 22 zu erzielen.
In dem in Fig.3 veranschaulichten Dichtekonverter

^r) bzw. -wandler 46 wird das durch das Platinwiderstandsthermometer 44 erzeugte Temperatursignal dazu verwendet, um das Dichtesignal zu modifizieren, so daß der Wert des letzteren im wesentlichen unbeeinflußt von der Temperatur der sauberen Flüssigkeit 22 ist.

ίο Jedoch ist in Fig. 5 ein alternativer Weg zur Erzielung des gleichen Ergebnisses schematisch veranschaulicht, wo das Federungsblech 25 im Eingriff mit einem Bimetallteil 76 steht, und zwar wird das Federungsblech 25 von dem Bimetallteil 76 mit einer Kraft beaufschlagt,

π derart, daß das Dichtesignal im wesentlichen unbeeinflußt durch die Temperatur der sauberen Flüssigkeit 22 und infolgedessen durch die Temperatur des schmutzigen Strömungsmittels ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Messen der Dichte eines schmutzigen Strömungsmittels mit einem Hohlkörper, durch dessen Inneres das schmutzige Strömungsmittel strömen kann; einem starren Halteteil, innerhalb dessen der Hohlkörper befestigt ist und mit dem er verbunden ist, derart, daß sich ein Raum zwischen beiden ergibt, der ein sauberes Strömungsmittel enthalten kann; mit einer Antriebseinrichtung zum Erregen des Hohlkörpers zu Vibrationen bzw. Schwingungen bei einer Resonanzfrequenz; mit einer Detektoreinrichtung zum Ermitteln eines Dichtesignals, welches für die Frequenz dieser Vibrationen bzw. Schwingungen repräsentativ ist, wobei die Frequenz des Dichtesignals im Betrieb von der Dichte des schmutzigen Strömungsmittels abhängt; und mit einer Druckübertragungseinrichtung zum Übertragen des Druckes des durch das Innere des Hohlkörpers hindurchgehenden schmutzigen Strömungsmittels auf das saubere Strömungsmittel in dem Raum, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kompensationseinrichtung (25, 73) zum Kompensieren des Druck-Elastizitätsmoduls des sauberen Strömungsmiiitels (22) vorgesehen ist und die Antriebseinrichtung (29) und die Detektoreinrichtung (30) von dem starren Halteteil in der Nähe des Hohlkörpers (12), jedoch außerhalb und außer Kontakt mit dem Hohlkörper (12), getragen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationseinrichtung (25, 73) ein von dem Druck im Inneren des Hohlkörpers (12) und von dem Druck in dem Raum (20) auf entgegengesetzten Flächen beaufschlagtes, sowie durch eine den Druck-Elastizitätsmodul des sauberen Strömungsmittels (22) kompensierende Kraft in Richtung auf eine Bezugsposition gedrücktes, druckempfindliches Teil aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das druckempfindliche Teil ein Federungsblech oder eine Membran mit einer den Druck-Elastizitätsmodul kompensierenden Federkonstante ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das druckempfindliche Teil in Eingriff mit einer Feder steht, die eine den Druck-Elastizitätsmodul des sauberen Strömungsmittels (22) kompensierende Federkonstante aufweist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkonstante einstellbar ist.

6. Einrichtung nach einein der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein das druckempfindliche Teil mit einer die Temperatur des sauberen Strömungsmittels (22) kompensierenden Kraft beaufschlagendes Bimetallteil (76) vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich das saubere Strömungsmittel (22) außer Kontakt mit der Antriebseinrichtung (29) und der Detektoreinrichtung (30) befindet.