DE2745374C2

DE2745374C2 -

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Publication number: DE2745374C2
Application number: DE2745374A
Authority: DE
Inventors: George Lee W.Boxford Mass. Us Hildebrand; Thomas Till Marblehead Mass. Us Sleeper; William Allen Wayland Mass. Us Healey; Stuart Jeffrey Nahant Mass. Us Hall; Richard Alonzo Alfred Me. Us Pfuntner
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: Ametek Aerospace Products Inc
Priority date: 1976-10-12
Filing date: 1977-10-08
Publication date: 1989-05-03
Also published as: GB1547514A; DE7731145U1; IT1087739B; JPS6048692B2; JPS5366761A; FR2368019A1; FR2368019B1; DE2745374A1; US4056976A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen des Massenstroms einer Fluidströmung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der US-PS 27 14 310 ist die Grundanordnung eines derartigen Meßgeräts bekannt, welches einen Wirbelgenerator oder Rotor, der von einem Konstantgeschwindigkeitsmotor angetrieben wird, und eine Turbine verwendet, die mittels einer Spiralfeder gehemmt ist. Die Winkelversetzung der Turbine wird entweder unmittelbar optisch oder durch ein Synchronsystem abgelesen.

Aus der US-PS 35 38 767 und der US-PS 35 55 900 ist ein verbessertes System bekannt, bei dem der Wirbelgenerator eine Vielzahl von festen Kanälen umfaßt, und bei dem die Reaktionsturbine durch einen elektromagnetischen Drehmomentmotor gehemmt wird, und eine Geschwindigkeitsturbine wird durch den Wirbelstrom angetrieben. Die Drehung der Geschwindigkeitsturbine erzeugt eine Impulsgruppe, deren Impulswiederholfrequenz eine Funktion der Winkelgeschwindigkeit ist. Die Winkelversetzung der Reaktionsturbine erzeugt ein Signal welches eine Funktion des Massendurchflusses ist. Die beiden Signale werden multipliziert, um den Drehmomentmotor zu speisen.

Aus der US-PS 31 64 017 ist ein Meßgerät des schon aus der US-PS 27 14 310 bekannten Typs bekannt. Der Wirbelgenerator wird durch einen Motor angetrieben und besitzt einen ersten Messerkantemagneten, der an der Peripherie des Wirbelgenerators angeordnet ist, und er besitzt eine Abtastspule, die im Gehäuse angeordnet ist, um den Durchgang dieses Magneten festzustellen. Ein zweiter Messerkantemagnet ist an dessen Peripherie angeordnet, und eine zweite Abtastspule ist an einem Arm befestigt, der an der Reaktionsturbine fest angeordnet ist, um den Durchgang oder das Vorbeilaufen dieses zweiten Magneten festzustellen. Die beiden Impulse, die während jedes Zyklus erzeugt werden, dienen dazu, Taktimpulse einem Zähler zuzuführen, um eine Angabe über die Versetzung der Reaktionsturbine zu liefern. Aus der US-PS 32 32 110 ist ein Massendurchsatz-Flußmesser mit einem festen Wirbelgenerator, einer freilaufenden Geschwindigkeits- oder Drehturbine und einer gegen Winkelversetzung unfreien Reaktionsturbine bekannt. Ein Permanentmagnet ist an der Drehturbine befestigt. Eine erste Abtastspule ist am Gehäuse befestigt, um den Durchgang des Magneten während jeder Umdrehung der Drehturbine abzutasten. Eine zweite Abtastspule ist an der Reaktionsturbine befestigt, um den Durchgang des Magneten während jeder Umdrehung der Drehturbine abzutasten. Die Zeit zwischen den beiden Abtastvorgängen stellt eine Funktion der Versetzung der Reaktionsturbine dar.

Die aus der US-PS 31 46 017 und der US-PS 32 32 110 bekannten Vorrichtungen erfordern jeweils eine bewegliche Abtastspule, die auf dem Reaktionsrotor angeordnet ist, wobei flexible Leitungen durch die fließende Strömung und durch das wasserdichte Gehäuse erforderlich sind, die eine mögliche Gelegenheit für frühe Störungen darstellen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß alle Abtastspulen und deren Leiter außerhalb der Fluidströmung und stationär angeordnet sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Versetzung des zweiten Elements (Turbine) dadurch gemessen wird, daß an dem ersten Element (Rotor) ein zweiter Magnet befestigt wird, der bezüglich des Winkels von dem ersten Magneten getrennt ist und nicht an dem ersten Flußänderungsdetektor vorbeiläuft. Auf der einen Seite der Turbine ist als viertes Element ein Weicheisenstab angebracht, der sich mit der Turbine bewegt. Eine zweite Abtastspule ist an dem Gehäuse so befestigt, daß sie die Turbine umgibt, und der Weicheisenstab läuft kontinuierlich daran vorbei, wenn er sich bewegt. Wenn der zweite Magnet sich an dem Weicheisenstab vorbeibewegt, fließt ein Magnetfluß durch den Weicheisenstab und zur zweiten Abtastspule. Deshalb wirkt der Weicheisenstab als ein Leiter für den Magnetfluß des zweiten Magneten.

Wenn der Rotor umläuft, leitet der Weicheisenstab immer dann einen magnetischen Impuls zur Abtastspule, wenn die Winkelstellungen des zweiten Magneten und des Weicheisenstabes übereinstimmen. Aus diesen magnetischen Impulsen erzeugt die Abtastspule elektrische Signale. Da die zeitliche Differenz zwischen den elektrischen Signalen von der ersten Abtastspule und der zweiten Abtastspule die Winkelversetzung der Turbine darstellt, ist es möglich, aus den zwei abgeleiteten Signalen die Versetzung zu messen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Massendurchflußmessers nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine Endansicht des Durchflußmessers nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Darstellung der Ausgangssignale der Abtasteinrichtungen des Durchflußmessers nach Fig. 1; und

Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild eines elektrischen Auslesekreises für den Durchflußmesser nach Fig. 3.

Fig. 1 zeigt beispielsweise einen Massendurchflußmesser, der dem aus der US-PS 35 38 767 bekannten Durchflußmesser ähnlich ist und ein Gehäuse 10 mit einem Einlaßendteil 12 und einem Auslaßendteil 14 aus Nichteisenmaterial enthält, wobei diese Teile durch eine Vielzahl von Kopfschrauben 16 zusammengehalten sind und durch einen O-Ring 18 abgedichtet werden, wobei eine gemeinsame Längsachse 20 vorhanden ist. Eine erste Spule 22 mit Leitungen 22 a und 22 b, deren Längsachse mit der Achse 20 zusammenfällt, ist in einem magnetischen Schirm 24 befestigt, der an seiner inneren Zylinderwand 26 offen ist und an einem Arm 28 befestigt ist, der mit einem Flansch 30 des Teils 14 verbunden ist. Eine zweite Spule 32 mit Leitungen 32 a und 32 b besitzt eine Längsachse, die senkrecht zur Achse 20 verläuft und ist an einem Schirm 34 befestigt, der an seiner Innenwand 36 offen ist und an einer Hülle 42 befestigt ist. Die Spule 32 ist an einem Arm 38 befestigt. Die beiden Leitungen 22 a und 22 b der Spule 22 und die beiden Leitungen 32 a und 32 b der Spule 32 sind mit entsprechenden Kontakten eines Steckers 40 verbunden. Der Stecker 40 ist an der Hülle oder dem Mantel 42 befestigt, der am Teil 12 befestigt ist, zwei Spulen umschließt und durch zwei O-Ringe 44 und 46 dicht mit dem Teil 12 verbunden ist.

Innerhalb des Gehäuses ist durch einen Haltering 52 eine innere Anordnung umschlossen und durch zwei O-Ringe 53 und 54 zentriert. Die innere Anordnung enthält eine hintere Abstützanordnung, die eine stationäre, ringförmige Scheibe 56 mit mehreren radialen Streben enthält, um eine zentrale Scheibe 58 zu halten, von der sich eine Welle 60 in Längsrichtung erstreckt. Eine vordere Abstützanordnung enthält einen stationären Ring 62 mit einer anfänglichen inneren konischen Oberfläche 64 und einer sich daran anschließenden inneren zylindrischen Oberfläche 66. Ein Wirbel- oder Drallgenerator 68 mit abgeschrägten Blättern ist durch eine Vielzahl von Streben 70 am Ring 62 befestigt und besitzt eine Bohrung 72, die das vordere Ende der Welle 60 aufnimmt, die mittels einer Stiftschraube oder Stifts 74 hierin angeordnet wird. Mehrere sich in Längsrichtung erstreckende Flügel oder Blätter 76 erstrecken sich von dem zentralen Stab 78, der mit einer Gegenbohrung versehen ist und am Ring 62 und dem Wirbelgenerator 68 durch eine Mutter 80 auf dem Stift 64 befestigt ist. Ein mit einem Flansch versehener Ring 82 besitzt eine befestigte geschlitzte Leitung 84, die eine Vielzahl von Federfingern aufweist, die den Wirbelgenerator umgeben; der Ring 82 paßt auf einen zweiten, mit einem Flansch versehenen Ring 86 und wird zwischen dem Ring 62 und den Flügeln 76 befestigt.

Ein Rotor 88 ist auf der Welle 60 drehbar mittels zweier Kugellager 90 und 92 gelagert. Eine Turbine 94 ist mittels zweier Kugellager 96 und 98 drehbar auf der Welle 60 gelagert. Drucklager 100, 102 und 104 beabstanden den Rotor und die Turbine längs der Welle. Ein Arm 106 ist an der rückseitigen Fläche der Turbine befestigt. Eine Welle 108 ist an der feststehenden Scheibe 58 befestigt. Eine Schraubenfeder 110 aus einem flachen Band ist zwischen dem Arm und der Welle befestigt.

Der Rotor 88 enthält eine innere Nabe 112, einen äußeren Ring 114 und mehrere Röhren 116, die hierzwischen eng in eine ringförmige Reihe gepackt sind. Ein vorderer Ring 118 ist am Ring 114 befestigt und klemmt einen ersten Permanentstabmagneten 120 in die Peripherie des Rotors. Der Magnet ist mit seiner magnetischen Nord-Südachse derart angeordnet, daß diese Achse in einer Ebene liegt, die eine Sehne am Umfang des Rotors darstellt und auf einer Ebene angeordnet ist, die quer zur Achse 20 verläuft. Ein hinterer Ring 122 ist am Ring 114 befestigt und klemmt einen zweiten Permanentmagnetstab 124 in den Umfang des Rotors. Dieser Magnet ist ebenfalls mit seiner magnetischen Nord-Südachse derart ausgerichtet, daß diese Achse in einer Ebene liegt, die eine Sehne am Umfang des Rotors darstellt und in einer Ebene angeordnet ist, die quer zur Achse 20 verläuft.

Die Turbine 94 enthält eine innere Nabe 126, einen äußeren Ring 128 und eine Vielzahl von Röhren 130, die dazwischen dicht in einer ringförmigen Reihe angeordnet sind. Ein vorderer Ring ist am Ring 128 befestigt, es lassen sich diese Ringgewichte hinzufügen oder entfernen, um die Turbine abzugleichen. Ein Längsschlitz 130 ist in der Peripherie der Turbine vorgesehen, und in diesem Schlitz ist ein Weicheisenstab 132 angeordnet und durch eine Schraube 134 gehalten. Die Querebene, in der der erste Stabmagnet 120 liegt, schneidet ferner die Längsachse der radial ausgerichteten Abtastspule 32. Jedesmal, wenn der Magnet an der Spule vorbeiläuft, entwickelt er einen Impulszug, der in Fig. 3 dargestellt ist, wobei zuerst das Feld eines Pols vorbeiläuft und einen ersten Spannungsimpuls induziert und anschließend die Änderung des Feldes vorbeiläuft und einen zweiten größeren Spannungsimpuls entgegengesetzter Polarität induziert, wobei schließlich das Feld des anderen Pols einen dritten Spannungsimpuls induziert, der dem ersten Spannungsimpuls ähnlich ist. Die absolute Spannungsdifferenz zwischen dem Scheitelwert des zweiten Impulses und den Scheitelwerten des ersten und dritten Impulses ist wesentlich größer als ein Impuls, der durch einen ähnlichen Magneten erzeugt wird, der radial orientiert derart angeordnet ist, daß ein vorbeilaufendes Feld nur durch einen Pol geliefert wird.

Die Querebene, in der der zweite Stabmagnet 124 liegt, und der Zylinder, in dem der Weicheisenstab 132 liegt, liegen beide innerhalb der Länge der kreisförmigen Abtastspule 22. Wenn der Stabmagnet 124 den Eisenstab 132 passiert, wirkt der Stab als magnetischer Leiter für die Felder des Stabmagneten und erzeugt ebenfalls einen ersten, einen zweiten und einen dritten Spannungsimpuls in der Spule 22 aufgrund des ersten Felds, der Feldänderung bzw. des zweiten Felds, vgl. Fig. 3.

In der Ausführungsform nach Fig. 1 ist der erste und der zweite Stabmagnet in der Peripherie des Rotors um 180° gegeneinander versetzt angeordnet, und der Eisenstab ist 180° von der radialen Abtastspule weg angeordnet, wenn die Turbine sich in freiem oder Null-Fluidströmungszustand befindet. Beim Zustand vernachlässigbarer Strömung treten daher die durch den ersten und den zweiten Stabmagneten in den entsprechenden Abtastspulen erzeugten Impulsgruppen gleichzeitig auf. Wenn die Turbine winkelmäßig versetzt wird, werden die Impulsgruppen zeitlich versetzt. Jede vollständige Umdrehung des Rotors liefert einen zeitlichen Ablauf der Impulsgruppe in jeder Spule.

Der Betrieb des Massendurchflußmessers läßt sich folgendermaßen erläutern:
Fluidströmung fließt ein, an den Flügeln oder Blättern vorbei, über den Wirbelgenerator 68 und wird mit einer im wesentlichen konstanten Winkelgeschwindigkeit beaufschlagt. Die rotierende Fluidströmung tritt in die Durchgänge des Rotors ein, die durch die Röhren 116 gebildet werden und bewirkt, daß sich der ungehemmt bewegliche Rotor mit der mittleren Geschwindigkeit der Strömung dreht. Die Winkelgeschwindigkeit des Rotors stellt genau die Winkelgeschwindigkeit der Fluidströmung dar, wenn die Fluidströmung den Rotor verläßt und in die Durchgänge der Turbine eintritt, die durch die Röhren 130 gebildet sind.

Das Winkelmoment oder der Drehimpuls der Fluidströmung versetzen die Turbine winkelmäßig ggen die Vorspannung der Schraubenfeder 110, wobei die Turbine unter stationären Strömungsbedingungen stationär verharrt und, wobei der Drehimpuls vollständig von der Fluidströmung genommen ist.

Gemäß dem zweiten Newton′schen Gesetz ist ein Fluiddrehmoment T _F in der Turbine vorhanden, welches proportional zur Änderungsgeschwindigkeit des Winkelmoments oder Drehimpulses ist:

T _F α M · ω (1)

wobei
T _F= das in der Turbine durch die Fluidströmung erzeugte Drehmoment,
M = Massendurchsatz der Fluidströmung, und
ω = Winkelgeschwindigkeit der Fluidströmung, die den Rotor verläßt und in die Turbine eintritt.

Unter dem Einfluß des Fluidmoments T _F wird die Turbine winkelmäßig versetzt, bis das Drehmoment der Begrenzungsfeder 110 gleich und dem Fluiddrehmoment entgegengesetzt ist und die Turbine unter stationärer Strömung abgeglichen ist:

T _S αR (2)

wobei
T _S= das von der Feder erzeugte Drehmoment
R = Auslenkwinkel der Feder.

Im stationären, abgeglichenen Zustand können die Gleichungen (1) und (2) gleichgesetzt werden, woraus sich ergibt:

M · ω αR (3)

Sofern zu irgendeiner Zeit T _F und T _S nicht gleich sind, wird durch diese Differenz im Drehmoment die Turbine solange bewegt, bis der Abgleich der Drehmomente wieder hergestellt ist.

Die Abtast/Ausleseeinrichtung mißt die Zeit, die für einen Referenzpunkt auf dem Rotor erforderlich ist, um sich über den Versetzungswinkel R der Turbine hinwegzubewegen. Dann gilt

R = ω · Δ t (4)

wobei
ω = Rotor-Winkelgeschwindigkeit, wie für Gleichung (1)
Δ t = verstrichene Zeit.

Aus den Gleichungen (3) und (4) ergibt sich:

M · ω αω · Δ t

und

M αΔ t. (5)

Die in Fig. 1 dargestellte Abtast/Ausleseeinrichtung enthält den Magneten 120 und dessen Abtastspule 32, und den Magneten 124, den Eisenstab 132 und dessen Abtastspule 22. Andere Einrichtungen zum Nachweis oder Feststellen des Magnetflusses können anstelle der Spulen verwendet werden. Ferner können andere Quellen und Detektoren, Quellen, Magnetfeldleiter und Detektoren verwendet werden. Eine einzige Quelle, die vom Rotor getragen wird, läßt sich an die Stelle der beiden dargestellten Quellen 120 und 124 bringen.

Die Winkelstellung der Turbine kann durch Verwendung des Eisenstabs 132 identifiziert werden. Die Nullablenk-Winkelstellung der Turbine, d. h., des Eisenstabes, und die Winkelstellung der Abtastspule 32, besitzen eine feste, bekannte Beziehung, und die beim Vorbeilaufen des Magneten 120 an der Spule 32 erzeugte Impulsgruppe ergibt daher eine Anzeige bezüglich des Startes des Versetzungswinkels R. Der Magnet 123 und der Magnet 20 besitzen eine feste, bekannte Beziehung zueinander, und die durch das Vorbeilaufen des Magneten 124 am Eisenstab 132 erzeugte Impulsgruppe liefert daher eine Anzeige bezüglich des Endes des Versetzungswinkels R.

Wenn der Massendurchsatz zunimmt, nimmt der Versetzungswinkel R zu, und die Zeitperiode zwischen den beiden Impulsgruppen nimmt zu. Diese Zeitperiode ist proportional zum Massendurchsatz, wie durch Gleichung (5) gezeigt ist.

In Fig. 4 ist die Auswerteschaltung dargestellt. Die Impulsgruppe von der Spule 32, die tatsächlich den Zeitsteuerzyklus-Startimpuls darstellt, wird einem ersten Eingang 300 einer ersten Komparatorschaltung 302 zugeführt, deren zweiter Eingang 304 an einer Referenzspannungsquelle V _REF liegt. Die Impulsgruppe von der Spule 22, die tatsächlich den Zeitsteuerzyklus-Stopimpuls darstellt, wird einem ersten Eingang 306 einer zweiten Komparatorschaltung 308 zugeführt, deren zweiter Eingang 310 ebenfalls an der Referenzspannungsquelle V _REF liegt. Beide Komparatoren besitzen eine 5 mV-Hysterese, und V _REF beträgt 10 mV, um durch Rauschen mögliche Fehlausgangssignale auszuschalten und ein sauberes Rechteck-Ausgangssignal zu liefern.

Der Ausgang 312 des Komparators 303 ist an den Eingang 314 eines Spannungsteilers und Gleichrichterkreises 316 gelegt, um eine Rechteckkurve mit einer Polung zu erhalten. In ähnlicher Weise wird der Ausgang 318 des Komparators 308 an den Eingang 320 eines Spannungsteilers und Gleichrichterkreises 322 gelegt, um einen Rechteckverlauf mit einer Polung zu erhalten, der Ausgang 318 ist ferner an den Eingang 324 eines Koppelkondensators 326 gelegt. Der Ausgang 328 der Schaltung 316 ist mit dem Eingang 330 eines monostabilen Multivibrators 332 verbunden, der einen Impuls mit schmaler, gleichförmiger Breite liefert. Der Ausgang 334 der Schaltung 322 ist mit dem Eingang 336 eines monostabilen Multivibrators 338, der einen Impuls mit schmaler, gleichförmiger Breite liefert, und mit dem Takteingang 340 eines Flipflops 342 verbunden. Der Ausgang 344 des Multivibrators 332 ist mit dem Setzeingang 346 eines Setz/Rücksetz-Flipflops 348 verbunden. Der Ausgang 350 des Multivibrators 338 ist an den Rücksetzeingang 352 des Flipflops 348 und an den Eingang 354 einer durch vier teilenden Schaltung 356 gelegt. Das Ausgangssignal am Ausgang 358 des Flipflops 348 wird einem ersten Eingang 360 eines UND-Tors 362 zugeführt und stellt einen Rechteckkurvenverlauf dar, dessen Impulsbreite eine Funktion des Versetzungswinkels R der Turbine ist. Ein kristallgesteuerter Oszillator 364 besitzt einen Ausgang 366, der ein 400 KHz-Signal liefert und an den Eingang 368 eines durch den Wert 5 teilenden Kreises 370 gelegt ist, dessen Ausgang 372 ein 80 KHz-Signal liefert und einem zweiten Eingang 374 des UND-Tors 362 zugeführt wird. Ein dritter Eingang 376 ist mit dem Ausgang 378 des Flipflops 342 verbunden. Das Flipflop 343 stellt einen Teil einer ω-Komparatorschaltung 377 dar, deren Funktion darin besteht, die Auslesung der Durchflußraten unter einem gegebenen Schwellwert zu verhindern. Das Ausgangssignal am Ausgang 380 des Tors 362, welches aus den vom Setz/Rücksetz-Flipflop 348 getorten Oszillatorimpulsen besteht, wird dem Eingang 382 eines zweiten, durch den Wert 4 teilenden Schaltkreises 384 zugeführt, dessen Ausgang 386 dem Eingang 388 einer Zähler- und Anzeigeschaltung 390 mit fünf binären Stellen zugeführt wird. Der Ausgang 392 des ersten, durch den Wert 4 teilenden Kreises 356 wird dem Eingang 394 eines monostabilen Multivibrators 396 zugeführt, dessen Ausgang 398 dem Schiebesteuereingang 400 der Anzeigeschaltung 390 zugeführt wird, um den akkumulierten Zählerinhalt vom Zählerteil der Schaltung zum Anzeigeteil zu verschieben. Der Ausgang 398 wird ferner dem Eingang 402 eines monostabilen Multivibrators 404 zugeführt, dessen Ausgang 406 mit dem Rücksetzsteuereingang 408 der Anzeigeschaltung 390 verbunden ist, um den Zählerteil der Anzeigeschaltung auf Null zurückzusetzen. Die Anzeigeschaltung 390 zählt den Durchschnittszählerinhalt einer Gruppe von 4 aufeinanderfolgenden Zyklen und zeigt dann diesen Zählerwert in der Zeitperiode an, die von der nächsten Gruppe aus vier aufeinanderfolgenden Zyklen belegt ist, während der Durchschnittszählerwert dieser nächsten Gruppe gezählt wird.

Der ω-Komparator 377 enthält den Koppelkondensator 326, dessen Ausgangssignal 410 durch eine Diode 412 gleichgerichtet wird und dem Basiseingang 414 eines Transistors 416 zugeführt wird, dessen Emitterausgang 418 dem Eingang 420 eines Relaxationsoszillators 422 zugeführt wird. Der Ausgang 424 des Oszillators wird dem Eingang 426 eines Inverters 428 zugeführt, dessen Ausgang 430 dem Rücksetzsteuereingang 432 des Flipflops 342 zugeführt wird. Der Relaxationsoszillator bildet eine minimale Referenz-Impulswiederholfrequenz, die extrem kleinen Winkelversetzungen der Turbine, d. h., kleinen Massendurchsätzen äquivalent ist, bei denen die Anzeigeschaltung 390 Null anzeigt. Die Turbinenimpulse vom Komparator 308 versuchen, das Flipflop 342 zu setzen, während die Relaxationsoszillator-Impulse dieses Flipflops 432 zurücksetzen. Der Ausgang 378 dieses Flipflops 342 wird nur gesetzt und das UND-Tor 362 dadurch gelöst oder erregt, sofern und wenn die Turbinen-Impulswiederholfrequenz die minimale Referenz-Impulswiederholfrequenz übersteigt. Der Transistor 416 wird verwendet, um Doppeldeutigkeiten auszuschließen, wenn die Turbinen-Impulswiederholfrequenz sehr nahe an der Referenz-Impulswiederholfrequenz liegt, wobei der Koppelkondensator teilweise entladen wird und der Oszillator gezwungen wird, innerhalb der Turbinen-Impulswiederholfrequenz zu synchronisieren, wenn die beiden Impulswiederholfrequenzen sich einander identisch annähern, wobei das Flipflop 342 im Rücksetzzustand gehalten wird.

Claims

1. Vorrichtung zum Messen des Massenstroms einer Fluidströmung mit folgenden Merkmalen:

- einem Gehäuse (12, 14),
- einem Wirbelgenerator (68),
- einem ersten Element (88), das die Fluidströmung leitet und mit der mittleren Winkelgeschwindigkeit der Fluidströmung umläuft,
- einem zweiten Element (94) zur Aufnahme der Fluidströmung und zur Beseitigung im wesentlichen der gesamten Winkelgeschwindigkeit, das elastisch und gegen eine freie Rotation festgehalten ist und dessen Winkelversetzung proportional zu dem Produkt des Massenstroms und der Winkelgeschwindigkeit der Fluidströmung ist,
- einer ersten Magnetflußquelle (120), die am ersten Element (88) befestigt ist und mit diesem umläuft,
- einem ersten Flußänderungsdetektor (32), der in einer ersten radialen Ausrichtung am Gehäuse befestigt ist zum Abtasten des Durchlaufes der ersten Magnetflußquelle (120) durch die radiale Ausrichtung und zum Liefern eines ersten Signals in Abhängigkeit davon,
- einer zweiten Magnetflußquelle, die an dem ersten Element (88) befestigt ist, und einem dazugehörigen zweiten Flußänderungsdetektor (22), der an dem Gehäuse (12, 14) befestigt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die zweite Magnetflußquelle ein drittes Element (124) das an dem ersten Element (88) befestigt ist und mit diesem umläuft, und ein viertes Element (132) aufweist, das an dem zweiten Element (94) befestigt ist und mit diesem winkelversetzt wird und eine Flußänderung zum zweiten Flußänderungsdetektorüberträger, wenn das dritte Element (124) am vierten Element (132) vorbeiläuft,
- der zweite Flußänderungsdetektor (22) in axialer Höhe des zweiten Elements (94) die beim Vorbeilaufen erzeugte Flußänderung mißt und in Abhängigkeit davon ein zweites Signal liefert, und
- eine Zeitmeßeinrichtung, die vom ersten Signal eingeschaltet und vom zweiten Signal ausgeschaltet wird und eine Anzeige der verstrichenen Zeit liefert, die das erste Element (88) braucht, um sich über die Winkelversetzng des zweiten Elements (94) zu drehen, wobei die verstrichene Zeit eine Funktion des Massenstroms der Fluidströmung ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element (88) und das zweite Element (94) um eine gemeinsame Längsachse (20) drehbar sind, daß die erste Magnetflußquelle (120) ein erster Stabmagnet ist, dessen magnetische Polachse in einer Ebene, die senkrecht zur gemeinsamen Längsachse (20) verläuft, und längs einer Sehne liegt, die auf einem Radius zu der gemeinsamen Längsachse (20) senkrecht steht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Flußänderungsdetektor (32) eine erste Spule ist, die um eine erste Spulenachse gewickelt ist, welche auf einem Radius zu der gemeinsamen Längsachse (20) liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Element (124) der zweiten Magnetflußquelle ein zweiter Stabmagnet ist, dessen magnetische Polachse in einer Ebene, die senkrecht zur gemeinsamen Längsachse (20) verläuft, und längs einer Sehne liegt, die auf einem Radius von der gemeinsamen Längsachse (20) senkrecht steht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vierte Element (132) der zweiten Magnetflußquelle ein Magnetflußleiter ist, der im wesentlichen dieselbe radiale Entfernung von der gemeinsamen Längsachse (20) wie die magnetische Polachse des zweiten Stabmagneten (124) besitzt, wobei der Magnetflußleiter (132) Fluß von dem zweiten Stabmagneten (124) leitet, wenn beide dieselbe Winkelstellung zur gemeinsamen Längsachse (20) einnehmen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Flußänderungsdetektor (22) eine zweite Spule ist, die um eine zweite Spulenachse gewickelt ist, welche längs der gemeinsamen Längsachse (20) verläuft, wobei die zweite Spule nur das zweite Signal liefert, wenn sich der Magnetfluß durch den Magnetflußleiter ändert.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede vollständige Drehung des ersten Elements (88) einen Betriebszyklus und einen Satz erster und zweiter Signale liefert, und daß die Zeitmeßeinrichtung eine Anzeige der verstrichenen Zeit pro Betriebszyklus liefert, die ein Durchschnittswert einer vorbestimmten Anzahl aufeinanderfolgender Betriebszyklen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitmeßeinrichtung nur dann eine Anzeige liefert, wenn die verstrichene Zeit größer als ein vorbestimmter Wert ist.