DE3021177C2 - Flügelrad-Durchflußmesser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Flügelrad-Durchflußmesser gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der DE-AS 12 88 799 ist ein Flügelrad-Durchflußmesser mit einem Meßrotor und einem diesem stromabwärts nachfolgenden Fühlerrotor bekannt. Meßrotor und Fühlerrotor sind in einem fluiddurchströmten, axialen Rohrabschnitt auf dessen Längsachse frei drehbar gelagert, wobei der Fühlerrotor mit Flügeln "unendlicher Steigung" (in durch die Längsachse verlaufenden Ebenen) versehen ist, während der Meßrotor schräggestellte Flügel aufweist. Dem Meßrotor sind im Rohrabschnitt vorgeordnete Flügel zum Minimieren der Tangentialkomponente der Strömungsrichtung des Fluids vorgeordnet. Des weiteren weist der Flügelrad-Durchflußmesser eine dem Meßrotor zugeordnete erste Abtastvorrichtung zur Bestimmung der Drehgeschwindigkeit des Meßrotors sowie eine dem Fühlerrotor zugeordnete zweite Abtastvorrichtung zur Bestimmung der Drehgeschwindigkeit des Fühlerrotors auf. Der Flügelrad-Durchflußmesser ist schließlich mit einer Einrichtung, welche die von den beiden Abtastvorrichtungen erzeugten Signale verarbeitet, sowie mit einer Bremsvorrichtung ausgestattet. Der Fühlerrotor führt aufgrund seiner in "unendlicher Steigung" auf der Rotorwelle angeordneten Flügel eine Drehung mit stets gleichbleibender Drehrichtung aus. Darüber hinaus führt der Fühlerrotor aufgrund der gewählten Anstellwinkel der Flügel von Fühlerrotor und Meßrotor zueinander eine Drehung mit ausschließlich umgekehrter Drehrichtung aus. Die besondere Anordnung der Flügel von Meßrotor und Fühlerrotor bewirkt infolgedessen, daß der Austrittswinkel der Fluidströmung aus dem Meßrotor bzw. die Tangentialgeschwindigkeit der Fluidströmung verhältnismäßig große Werte annehmen, die eine entsprechend hohe Drehgeschwindigkeit des Fühlerrotors nach sich ziehen, und zwar in entgegengesetzter Drehrichtung von dem Meßrotor. Die Folge hiervon ist eine hohe mechanische Beanspruchung und damit zusammenhängend ein großer Lagerverschleiß.

Die DE-OS 25 51 672 beschreibt einen Flügelrad-Durchflußmesser mit einem Meßrotor und diesem stromabwärts nachfolgenden Fühlerrotor, die beide in einem fluiddurchströmten, axialen Rohrabschnitt frei drehbar gelagert sind. Dabei sind die Anstellwinkel der Flügel von Meßrotor und Fühlerrotor etwa gleich groß mit entgegengesetzter Steigung ausgeführt. Dem Meßrotor und dem Fühlerrotor zugeordnete Abtastvorrichtungen sind mit einem elektrischen Alarm- oder Warnsystem verbunden. Die spezielle Ausbildung der Flügel von Meßrotor und Fühlerrotor ist bei diesem Flügelrad-Durchflußmesser insofern nachteilig, als der Fühlerrotor aufgrund der Tangentialgeschwindigkeit der Fluidströmung einer ständigen Drehung mit einer hohen Drehgeschwindigkeit und entgegengesetzten Drehrichtung zu derjenigen des Meßrotors unterworfen ist. Hieraus resultiert eine hohe mechanische Belastung des Fühlerrotors, die eine hohe Lagerreibung bzw. Lagerverschleiß nach sich zieht, so daß die zu erhaltenden Werte nur mehr ungenaue Meßergebnisse darstellen. Die gleiche Problematik ergibt sich bei den in der DE-OS 21 17 692 bzw. US 3 710 622 offenbarten Flügelrad-Durchflußmessern, obschon andere Anstellwinkel der Flügel von Meßrotor und Fühlerrotor ausgewählt sind. So ist aus der DE-OS 21 17 692 ein Flügelrad- Durchflußmesser ableitbar, dessen Meßrotor mit schrägen Flügeln und dessen Fühlerrotor mit geraden, d. h. in durch die gemeinsame Achse hindurchgehenden Ebenen liegenden Flügeln versehen ist. Der US 3 710 622 läßt sich hingegen ein Flügelrad- Durchflußmesser entnehmen, bei dem der Anstellwinkel der Flügel von Meßrotor und Fühlerrotor gleich groß und mit gleicher Steigung ausgewählt ist.

Aus der US 3 043 141 geht schließlich ein Flügelrad-Durchflußmesser hervor, der einen Meßrotor und einen diesem stromabwärts nachfolgenden Fühlerrotor umfaßt, die beide in einem fluiddurchströmten, axialen Rohrabschnitt auf dessen Längsachse frei drehbar gelagert sind. Während die Flügel des Fühlerrotors in radial durch die Längsachse verlaufenden Ebenen angeordnet sind, ist der Meßrotor mit schräg angestellten Flügeln versehen. Weiterhin sind dem Meßrotor im Rohrabschnitt Flügel vorgeordnet, die die Tangentialkomponente der Strömungsrichtung des Fluids minimieren sollen. Dieser Flügelrad-Durchflußmesser umfaßt darüber hinaus eine dem Fühlerrotor zugeordnete Abtastvorrichtung zur Bestimmung der Drehgeschwindigkeit des Fühlerrotors, die mit einer Einrichtung in Verbindung steht, welche die von der Abtastvorrichtung erzeugten Signale verarbeitet. Diese Einrichtung wiederum ist mit einer "Hysteresebremse" verbunden, über welche ein Bremsmoment auf den Meßrotor entsprechend der von der Abtastvorrichtung des Fühlerrotors abgegriffenen Signale aufgebracht werden kann. Auch bei diesem Flügelrad-Durchflußmesser ist aufgrund der Auswahl der Anstellwinkel der Flügel von Meßrotor und Fühlerrotor zueinander eine permanente Drehung des Fühlerrotors vorhanden, und zwar bei einer hohen Drehgeschwindigkeit und einer zu der Drehrichtung des Meßrotors entgegengesetzten Drehrichtung.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Flügelrad-Durchflußmesser zu schaffen, der besonders störunanfällig ist und eine hohe Meßgenauigkeit gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird erreicht, daß der Fühlerrotor in derselben Drehrichtung wie der Meßrotor rotiert, jedoch mit einer wesentlich geringeren Drehgeschwindigkeit. Hierdurch läßt sich die Anzahl der Umdrehungen des Fühlerrotors wesentlich herabsetzen, was gleichzeitig die radiale als auch die axiale Belastung und somit den Verschleiß der Lager des Fühlerrotors verringert. Die Gefahr einer Fehlfunktion des Fühlerrotors ist daher weitgehend ausgeschlossen. Darüber hinaus läßt sich durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen eine Einrichtung zum kontinuierlichen Überwachen des Austrittswinkels des Fluids erhalten, wobei nach Ermitteln von Änderungen des Austrittswinkels solche Änderungen ausgenutzt werden, um die registrierte Fluidmenge in Übereinstimmung mit diesen Änderungen zu korrigieren, so daß eine kontinuierliche und genaue Registrierung der Fluidströmung ermöglicht wird.

Bevorzugte konstruktive Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Flügelrad-Durchflußmessers, wobei ein Teil des Gehäuses fortgebrochen ist, um die Meßkammer und andere Einzelheiten zu zeigen,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Meßkammer,

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 ein Schema einer Ausführungsform,

Fig. 5, 6A, 6B, 7A und 7B Geschwindigkeitsdiagramme, die den Austrittswinkel des aus dem Meßrotor und dem Fühlerrotor austretenden Fluids betreffen. Die Fig. 6B und 7B zeigen Vergrößerungen der eingekreisten Teile in Fig. 6A bzw. 7A.

Fig. 1, 2 und 3 zeigen Einzelheiten im Inneren eines Flügelrad- Meßgeräts 10, dessen Fühlerrotor 22 stromabwärts von seinem Meßrotor 20 angeordnet ist, um den Austrittswinkel R des Fluids aus dem Meßrotor 20 zu ermitteln. Das Meßgerät 10 hat ein Gehäuse 50 mit Flanschen 52 und 54 an dem Einlaß- und am Auslaßende zur Einschaltung in eine Fluid-Strömungsleitung. Stromabwärts von der Meßkammer 58 befindet sich eine Strömungsführung 56, die von dem Gehäuse 50 durch radial ausgerichtete Flügel 57 getragen wird. Zusätzlich zur Halterung der Führung 56 dienen die Flügel 57 dazu, jegliche Tangentialkomponenten der Fluidströmung vor dem Eintritt in die Meßkammer 58 zu eliminieren bzw. zu minimieren. Die Meßkammer 58 ist gebildet aus einer inneren und einer äußeren zylindrischen Wandung 63, 65, die konzentrisch sind und durch radiale, beabstandete Streben 114 zusammengehalten werden, um einen ringförmigen Kanal 60 zu bilden; sie ist so ausgelegt, daß sie lecksicher in das Gehäuse 50 eingepaßt ist, so daß die gesamte Fluidströmung durch den ringförmigen Kanal 60 der Kammer erfolgt (Fig. 2 und 3). Im Inneren der Meßkammer 58 ist der Meßrotor 20 mit radial vorstehenden Flügeln 52 eingebaut, die den Strömungskanal 60 vollständig überspannen. Der Rotor 20 ist auf einer Welle 64 durch einen Keil 66 befestigt und durch eine Mutter 68 und eine Scheibe 70 in Stellung gehalten. Ein inneres Lagerteil 77 ist gebildet aus Querwandungen 77a und 77b, die von sich in Längsrichtung erstreckenden Teilen 77c und 77d überbrückt sind. Die Wandungen 77a und 77b und die Überbrückungsteile 77c und 77d sind als einstückige Einheit gebildet, die an der Wandung 81 über irgendeine passende Einrichtung gehaltert ist, z. B. eine Reihe Schrauben 83, und auf der Wandung 81a durch eine Reihe Schrauben 83a. Die Wandungen 63 und 81 können einteilig ausgebildet sein, und die Wandung 81a kann an der Wandung 63 in irgendeiner geeigneten Weise befestigt sein, z. B. durch nicht dargestellte Schrauben. Ein Lager 72 ist auf der Welle 64 durch einen Teil der Nabe des Rotors 20 gehaltert, und ein Lager 74 ist auf der Welle durch eine Mutter 73 befestigt. Das Lager 74 ist in die Wandung 77b eingebaut und darin durch eine Halteplatte 69 befestigt, die durch Schrauben an den Wandungen befestigt ist. Die Innenwandungen 77a, 81 und 81a bilden eine Kammer 71 und haltern den Zahnradantrieb des Registers 48 und der Rotations- Abtasteinrichtung, die später beschrieben werden. Es sind Öffnungen (von denen eine Öffnung 75 gezeigt ist) mit Filtern 75a versehen und bilden einen Druckausgleich zwischen dem Fluid der Leitung und dem Inneren der Kammer 71, während die Filter Verunreinigungen aus der Kammer fernhalten.

Der Zahnradantrieb des Registers bzw. Zählwerks 48 ermöglicht auf mechanischem Wege das Ablesen des Gesamtvolumens der durch das Meßgerät 10 geflossenen Strömung. Es besteht aus einer Schnecke 76, die auf der Rotorwelle 64 befestigt ist und mit einem antreibenden Schneckenrad 78 in Eingriff ist. Das Schneckenrad 78 ist auf einer Zwischenwelle 80 befestigt, z. B. durch einen sich durch die Nabe 79 des Schneckenrades 78 und die Zwischenwelle 80 erstreckenden Stift. Die Welle 80 ist in Lagern 82 und 84 gelagert, die am Brückenteil 77b bzw. 77c befestigt sind. Ein Ende der Welle 80 steht durch den Überbrückungsteil 77c über das Lager 84 hinaus vor und ist mit einem daran befestigten Ritzel 86 versehen. Das Ritzel 86 ist in Eingriff mit einem Zahnrad 88, das auf einer Welle 90 befestigt ist, die über ein Lager 85 und ein (nicht gezeigtes) Lager in dem Gehäuse des Zählwerks 48 drehbar in der Außenwandung der Meßkammer 58 gelagert ist. Bei der Drehung der Welle 90 liefert sie einen direkten mechanischen Antrieb über eine Einheit 92 (Fig. 1), die aus einer Magnetkupplung und einem zugeordneten Untersetzungsgetriebe gebildet ist, zum Antrieb des Registers bzw. Zählwerks 48, das an der Oberseite des Meßgerätgehäuses befestigt ist. Die Magnetkupplung und das zugeordnete Untersetzungsgetriebe 92 sind in der Technik von Flügelrad-Meßgeräten wohlbekannt; vergleiche z. B. US-PS 3 858 488.

Zusätzlich zu der mechanischen Registrierung der Strömung ist eine elektronische Aufnehmereinheit 100 in der Kammer 71 angeordnet. Diese Einheit enthält einen Schlitz-Sensor 102 (Fig. 3), der auf einer Innenwandung der Kammer 71 angebracht ist, und eine Metallscheibe 104, die eine Anzahl Radialschlitz 106 aufweist und auf der Rotorwelle 64 mit dieser drehbar befestigt ist. Der Sensor 102 ist so angeordnet, daß er einen Teil der Scheibe 104 zwischen zwei voneinander beabstandeten Teilen des Sensors aufnimmt, und bei Drehung der Scheibe stellt der Sensor den Durchgang der Schlitze 106 fest. Es sind mehrere Sensoren dieser Art im Handel verfügbar; der bei dieser Ausführungsform eingesetzte Typ wird von R. B. Denison unter der Bezeichnung SJ3, 5N in den Handel gebracht. Dieser Sensor wird mit einem stabilen elektrischen Signal von z. B. 40 kHz versorgt. Der abwechselnde Durchgang von Schlitzen und massiven Teilen der Metallscheibe zwischen den beabstandeten Teilen erzeugt Änderungen bzw. eine Modulation der Amplitude des dem Sensor zugeführten Signals. Diese Modulation wird gleichgerichtet oder in anderer Weise innerhalb dieses Sensors verarbeitet, um jedesmal einen Impuls zu erzeugen, wenn der Luftspalt durch den Durchgang eines Schlitzes zwischen den beabstandeten Teilen des Sensors verändert wird. Leitungen 108 (Fig. 2) erstrecken sich von dem Sensor 102 zu einer Stromversorgungsquelle und zu einer Verarbeitungsschaltung außerhalb des Meßgeräts, wie später erläutert wird.

Unmittelbar stromabwärts von dem Meßrotor 20 weist eine Druckausgleichsplatte 110 geeigneten Durchmessers und geeigneter Axiallänge eine Reihe von über den Umfang beabstandeten Öffnungen 112 auf, die, wenn die Platte 110 in Stellung ist, nach den Flügeln 62 des Meßrotors und den Flügeln 67 des Fühlerrotors 22 ausgerichtet sind und dieselbe Radialabmessung wie der ringförmige Kanal 60 aufweisen, um eine Fortsetzung desselben zu bilden. Die radial einwärts liegenden Teile der Platte 110 erstrecken sich entlang den Teilen der Rotoren 20 und 22, die radial einwärts in bezug auf die Flügel 62, 67 liegen. Der Umfangsteil der Platte 110 stößt gegen eine Schulter 120 in dem Gehäuse der Meßkammer an und ist durch eine Stellschraube 116 in Stellung gehalten.

Unmittelbar stromabwärts von der Druckausgleichsplatte 110 befindet sich eine Fühler-Rotoreinheit 22 mit den Flügeln 67. Der Aufbau ist gleich demjenigen der Meßrotoreinheit, mit der Ausnahme, daß der Winkel der Flügel in bezug auf die Fluidströmung verschieden ist, und keine Maßnahmen erforderlich sind, um eine mechanische Registrierung bei diesem Rotor vorzunehmen. Ein Lagerteil 122 ähnlich dem Lagerteil 77 ist gebildet aus Wandungen 123 und 124, die dazwischen eine Kammer 138 umschließen. Die Rotorwelle 126 ist in Wandungen 123, 124 über Lager 134, 136 gelagert, und der Rotor 22 ist auf der Welle 126 durch eine Blockiermutter 132 und eine Scheibe 130 befestigt. Der Fühlerrotor ist auf diese Weise unmittelbar stromabwärts von dem Meßrotor 20 und der Druckausgleichsplatte 110 frei drehbar gelagert.

Innerhalb der Kammer 138 besteht eine Aufnehmereinheit 144 aus einer Metallscheibe 148 ähnlich der Scheibe 104 und ist drehbar mit der Welle 126 und dem Fühlerrotor 22 angeordnet. Ein Schlitz-Sensor 146 ähnlich dem Sensor 102 ist mit voneinander beabstandeten Armen versehen, die die Scheibe in der gezeigten Weise umfassen. Die Scheibe 148 ist mit Schlitzen ähnlich wie die Scheibe 104 versehen, jedoch in einer unterschiedlichen Anzahl. Die Scheibe 148 und der Sensor 146 wirken in der gleichen Weise zusammen wie die Scheibe 104 und der Sensor 102, um einen Impuls im Leiter 150 ansprechend auf die Drehung des Fühlerrotors 22 zu erzeugen. Die Öffnungen 140 und die Filter 142 in den Wandungen 122, 123 und 124 ergeben einen Druckausgleich zwischen der Kammer 138 und dem Strömungskanal des Meßgeräts.

Vor dem Eintritt in die Flügel 62 des Meßrotors 20 strömt das Fluid in Richtung eines Vektors V₁ parallel zur Rotationsachse 23 des Meßrotors 20, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Aufgrund dieses Durchgangs an den Flügeln 62 des Meßrotors 20 werden Richtung und Geschwindigkeit der Fluidströmung hinter dem Rotor in der durch einen Vektor V₂ angegebenen Weise verändert, um den Strömungswiderstand und den nicht auf dem Fluid beruhenden Widerstand zu überwinden. Das das Meßgerät 10 durchströmende Fluid gelangt zu dem Rotor 20, wie in Fig. 5 gezeigt, entlang einer Richtung, die durch den Vektor V₁ bezeichnet ist, trifft auf die Flügel 62 des Rotors 20 und tritt aus diesen unter einem Winkel R in bezug auf eine zur Rotationsachse des Rotors 20 parallele Linie aus. Die Beziehung zwischen den verschiedenen relevanten Parametern wird leicht verständlich, wenn auf die Geschwindigkeitsdiagramme der für hohe Festigkeit konstruierten Rotorflügel Bezug genommen wird, die in den Fig. 5 bis 7B gezeigt sind. Darin sind:

β der Neigungswinkel der Meßrotorflügel in bezug auf die Rotationsachse des Rotors 20;
R der Fluid-Austrittswinkel, also der Winkel, um den das Fluid in bezug auf eine rein axiale Strömung infolge seines Durchganges durch den Meßrotor abgelenkt wird;
Va die Axialkomponente der absoluten Geschwindigkeit V₁ der Strömung durch das Meßgerät; sie ist gleich Q/A;
Q die Durchflußrate des Fluids in dem Meßgerät;
A der effektive Durchflußquerschnitt des Meßgeräts;
V₁ ein Vektor, der die Richtung und Größe der absoluten Fluidgeschwindigkeit darstellt, während das Fluid sich dem Flügel-Eintrittsbereich am Rotor 20 nähert; es wird angenommen, daß er eine Richtung parallel zur Rotorachse aufweist, wobei dann V₁ = Va;
V₂ ein Vektor, der die Richtung und Größe der absoluten Fluidgeschwindigkeit darstellt, während das Fluid aus den Flügeln 62 des Meßrotors 20 austritt; wie in den Fig. 5 bis 7B gezeigt ist, ist der Winkel gegen die Axialrichtung um den Winkel R verdreht, also den Austrittswinkel des Fluids;
U_m ein Vektor, der die Richtung und Größe der tatsächlichen Tangentialgeschwindigkeit des Meßrotors 20 darstellt. Der Vektor U_m ist parallel zu einer Tangente an dem Umfang des Rotors 20 und geht aus von einem Punkt, der gegen die Rotationsachse um einen effektiven Radius versetzt ist, der nach der folgenden Formel berechnet wird:

worin r_t der Außenradius des Meßrotors 20 und r_r der Radius der inneren Ansätze der Rotorflügel 62 sind.
U_i ist ein Vektor, der Richtung und Größe der idealen, schlupffreien Tangentialgeschwindigkeit des Rotors 20 (bei dem effektiven Radius ) darstellt. Diese Größe stellt die Geschwindigkeit eines Rotors dar, der ohne mechanische Belastung wie Lagerreibung, Belastung durch den Zählwerksmechanismus und Reibung des Fluids ist.
ΔU_m ist die Differenz zwischen der idealen Tangentialgeschwindigkeit U_i und der tatsächlichen Tangentialgeschwindigkeit U_m des Meßrotors 20 aufgrund von Lagerreibung, Reibung des Fluids und anderer Belastungen.
γ ist der Neigungswinkel der Flügel 67 des Fühlerrotors 22 in bezug auf die Rotationsachse der Rotoren 20 und 22.
U_s ist ein Vektor, der Richtung und Größe der Tangentialgeschwindigkeit des Fühlerrotors 22 bei seinem effektiven Radius darstellt; er wird in gleicher Weise bestimmt wie bei dem Meßrotor.
V₃ ist ein Vektor, der Richtung und Größe der Absolutgeschwindigkeit des Fluids darstellt, das aus den Flügeln 67 des Fühlerrotors 22 austritt.

In der vorliegenden Beschreibung sind die mit einem Sternchen versehenen Größen jeweils die Werte bei der Eichung.

Während das durch das geeignet eingebaute Meßgerät 10 strömende Fluid in die Nähe der Flügel 62 des Meßrotors 20 gelangt, ist die Richtung der Fluidströmung, die durch den Vektor V₁ bezeichnet wird, parallel zur Rotationsachse der Rotoren 20 und 22, so daß keine merkliche Tangentialkomponente der Fluidströmung vorhanden ist. Während das Fluid auf den gewinkelt angeordneten Flügeln 22 des Meßrotors 20 auftrifft, übt es ein Antriebsmoment auf die Flügel 62 aus, so daß der Rotor 20 mit einer Geschwindigkeit in Drehung versetzt wird, die synchron der gegebenen Durchflußrate entspricht. Aufgrund von Reibung der Rotorlager, des Fluids und aufgrund der auf den Rotor ausgeübten mechanischen Belastung durch das Zählwerk und weiterer Faktoren, wird auf den Rotor 22 ein resultierendes Verzögerungsmoment ausgeübt, das überwunden werden muß, bevor der Rotor 22 mit synchroner Geschwindigkeit rotieren kann. Daher wird die Richtung der Fluidströmung aus der rein axialen Richtung V₁ in die Richtung V₂ abgelenkt, während das Fluid durch die Flügel 62 des Rotors 20 hindurchtritt. Das Ausmaß, in dem die Fluidströmung aus seiner rein axialen Richtung abgelenkt wird, ist der Winkel, unter dem es den Meßrotor 20 an dessen Austrittsseite verläßt; dieser Winkel ist als Austrittswinkel R bezeichnet. In der gezeigten Weise hat das Fluid an dem Fühlerrotor 22 die durch den Vektor V₂ bezeichnete Richtung.

Aus der vorstehenden Beschreibung und unter Bezugnahme auf die Fig. 6a, 6B, 7A und 7B wird deutlich, daß bei einem Winkel der Flügel des Fühlerrotors, der gleich dem Austrittswinkel R ist, der Fühlerrotor 22 sich nicht dreht, und zwar weder in der einen noch in der anderen Richtung. Unter diesen Umständen übt die Richtung der Fluidströmung keinerlei Drehmoment auf den Fühlerrotor 22 aus. Wenn der Austrittswinkel R kleiner ist als der Flügelwinkel des Fühlerrotors, wie in den Fig. 7A und 7B gezeigt ist, dreht sich der Fühlerrotor 22 in der Richtung, die durch den Vektor U_s bezeichnet ist. Es ist zu beachten, daß der Winkel, unter dem das Fluid in den Fühlerrotor 22 eintritt, etwas kleiner als der Austrittswinkel R ist, und zwar aufgrund des Aufprall-Mischeffektes, wenn das Fluid durch den Raum zwischen den zwei Rotoren hindurchtritt, und aufgrund von weiteren Faktoren. Die Differenz ist jedoch allgemein gering, und der Eintrittswinkel des Fluids an den Flügeln des Fühlerrotors ist proportional zu dem Fluid-Austrittswinkel R. Für die Zwecke der vorliegenden Erläuterung wird daher angenommen, daß der Winkel des in die Flügel des Fühlerrotors eintretenden Fluids der gleiche ist wie der Austrittswinkel R des Fluids, das den Meßrotor verläßt.

Fig. 4 zeigt ein System, das eine veränderliche Bremskraft auf den Meßrotor 20 ausübt, ansprechend auf Änderungen des Austrittswinkels R des Fluids am Meßrotor 20 um auf diese Weise die Genauigkeit des Ablesewertes auf dem Zählwerk zu wahren. Bei dem System nach Fig. 4 wird jedoch der Austrittswinkel durch einen frei drehbaren Fühlerrotor 22 ertastet. Der Innenaufbau des Meßgeräts bei dem System nach Fig. 4 kann gleich demjenigen bei Fig. 2 sein. Bei dem in Fig. 4 gezeigten System wird jedoch keine Scheibe 104 verwendet, und der Fühlerrotor macht von einer andersartigen Codierscheibe 28 Gebrauch, welche die Scheibe 148 in Fig. 2 ersetzt; ferner sind Fotodetektoren bzw. -aufnehmer anstelle der Schlitz-Sensoren bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform vorgesehen.

Das in Fig. 4 gezeigte System übt stets eine Bremskraft auf den Meßrotor aus, und der Fühlerrotor ist so ausgelegt, daß er sich mit geringer Geschwindigkeit abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen dreht, mit dem Zustand des Stillstandes dazwischen. Die Fig. 6A und 6B zeigen eine Vektordarstellung der Fluidströmung durch Meßrotor und Fühlerrotor. Bei diesem System sind die Eichwerte des Austrittswinkels R (R*) Mittelwerte, wenn das Meßgerät normal arbeitet und eine gewisse Bremskraft auf den Meßrotor ausgeübt wird, die automatisch durch das System bestimmt wird, wie im folgenden beschrieben wird. Da der Austrittswinkel R mit der Belastung des Meßrotors zunimmt, ist der Winkel γ der Flügel des Fühlerrotors, damit er ungefähr gleich dem Winkel R bei der Eichung (R*) ist, etwas größer gemacht als der Eichwert von R wäre, wenn keine Bremskraft auf den Rotor ausgeübt wird.

Wenn der Wert von R* konstant bliebe und der Winkel γ denselben Wert wie R* hätte, so würde der Fühlerrotor stillstehen. Wenn aber die Geschwindigkeit des Meßrotors 20 gegenüber dem Eichwert abnimmt, nimmt der Austrittswinkel R zu, und der Fühlerrotor 22 wird in einer Richtung in Drehung versetzt, da R<γ, während eine Zunahme der Geschwindigkeit des Meßrotors 20 eine Abnahme des Austrittswinkels verursacht, wodurch der Fühlerrotor 22 in der entgegengesetzten Richtung gedreht wird, da dann R<γ. Wenn der Austrittswinkel R der Fluidströmung aus dem Meßrotor 20 zunimmt, so ist dieser Winkel R, wie Fig. 6A zeigt, größer als der Winkel R*, und die auf die Flügel 67 des Fühlerrotors 22 gerichtete Fluidströmung stößt auf die in Fig. 6A rechts gezeigten Flächen der Flügel 67, so daß der Fühlerrotor 22 nach links bzw. entgegen dem Uhrzeigersinn, von unten in Fig. 6A betrachtet, in Drehung versetzt wird. Wenn umgekehrt die Rotationsgeschwindigkeit des Meßrotors 20 zunimmt, so nimmt der Austrittswinkel R ab und wird kleiner als γ, wodurch die Fluidströmung auf die linke Fläche der Flügel 67 des Fühlerrotors 22 trifft und diesen nach rechts bzw. im Uhrzeigersinn dreht, von der Unterseite in Fig. 6A aus betrachtet. Die Drehung des Fühlerrotors 22 wird über die Welle und über ein Getriebe 26 auf eine Codierscheibe 28 übertragen, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Eine (nicht gezeigte) Lichtquelle ist so angeordnet, daß sie einen Lichtstrahl durch die Öffnungen der Codierscheibe 28 und auf zwei (nicht gezeigte) Fotodetektoren richtet. Diese Scheibe ist mit zwei konzentrischen Reihen von Öffnungen um die Achse der Scheibe herum versehen, die sich so überlappen, daß der Lichtstrahl periodisch unterbrochen wird; die zwei Fotodetektoren erzeugen somit Impulse 30 und 32, wenn sich der Fühlerrotor im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Die konzentrischen Öffnungen sind radial so orientiert, daß Ausgangsimpulse mit einer Phasendifferenz von ±90° in bezug aufeinander erzeugt werden. Wenn die Scheibe 28 in einer Richtung rotiert, ist das Impulssignal 30 um 90° gegenüber dem Impulssignal 32 im voraus, während eine Drehung der Scheibe in der entgegengesetzten Richtung dazu führt, daß die Impulssignale 30 gegenüber den Impulssignalen 32 um 90° verzögert sind. Die Phasenbeziehung zwischen den zwei Impulssignalen liefert also eine Anzeige für den Rotationssinn der Scheibe 28. Das Ausgangssignal der Fotodetektoren wird an einen Phasendetektor 34 angelegt, der die Phasenbeziehung zwischen den Impulssignalen 30 und 32 und somit den Drehsinn der Scheibe 28 ermittelt. Der Phasendetektor erzeugt zwei digitale Ausgangssignale 35, 37, die an einen Aufwärts/Abwärts-Binärzähler 36 angelegt werden. Das Ausgangssignal in Leitung 35 stellt den Zähler 36 auf Aufwärtszählen oder Abwärtszählen, je nach der Phasenbeziehung zwischen den Signalen 30, 32.

Je nach der Phasenbeziehung zwischen den Signalen 30 und 32, die durch den Phasendetektor 34 festgestellt wird, ist das Aufwärts/Abwärts-Steuersignal, das über Leitung 35 angelegt wird, geeignet, den Zähler 36 zum Aufwärts- oder Abwärtszählen der Impulswerte, die über Leitung 37 an den Zähler angelegt werden, zu veranlassen. Bei der Drehung des Fühlerrotors legt die Leitung 37 die Impulse aus den Photodetektoren aus dem Zähler 36 an, so daß die Impulse aufwärts- oder abwärtsgezählt werden, in Abhängigkeit von dem Aufwärts/ Abwärts-Signal aus dem Phasendetektor 34, das wiederum von dem Drehsinn des Fühlerrotors und der Scheibe 28 abhängt.

Eine Schwellwert- und Vorlade-Einstell-Digitalschaltung 38 enthält in der Technik wohlbekannte Elemente: (1) einen Analog/Digital-Umsetzer, der den Analogwert der Spannung einem Puffer 46 entnimmt, der durch den Vorladewert in einem D/A-Puffer 40 bestimmt wird, und diesen in einen Digitalwert umsetzt; (2) Digitalelemente, die Verschiebungswerte der von dem D/A-Umsetzer abgetasteten Vorladewerte verursachen; diese Verschiebungswerte legen Plus- und Minus-Schwellwerte für den Vorladewert fest; (3) einen Vergleicher, der bei entsprechender Anweisung aus der internen Folgesteuerung der Schaltung 38 die Impulszählrate des Zählers 36 mit dem Plus- bzw. Minus-Schwellwert vergleicht, um festzustellen, ob die Impulszählrate des Zählers 36 in den durch die Schwellwerte festgelegten Bereich fällt oder außerhalb desselben liegt.

Eine Taktgeberschaltung 41 veranlaßt die Digitalschaltung 38 periodisch in festen Intervallen zur Durchführung der im folgenden beschriebenen Operationen. Zu Beginn bzw. bei Initiierung mittels handbetätigter Schalter wird die Digitalschaltung 38 zunächst mit einem Anfangs-Vorladefaktor programmiert. Dieser Anfangs-Vorladefaktor wird willkürlich gewählt, und sein Wert ist allgemein aus wiederholten Versuchen bekannt. Zur Erläuterung wird ein Anfangs-Vorladefaktor des Wertes 100 angenommen. Sobald die Schaltung 38 mit dem Anfangs-Vorladefaktor 100 programmiert ist, wird dieser Wert zu dem Zähler 36 übertragen, und ein Signal wird an den D/A-Puffer 40 angelegt, damit dieses den im Zähler 36 gespeicherten Wert aufnimmt. Der D/A-Puffer enthält nun den Anfangs-Vorladefaktor. Dieser Faktor wird gleichzeitig an den D/A-Umsetzer 44 angelegt, der ein Analogsignal an den Puffer 46 anlegt, welches dem Anfangs-Vorladefaktor entspricht. Der Puffer 46 legt ein Ausgangssignal an eine Bremse 42 an, die eine Anfangs-Bremskraft verursacht, die dem Anfangs-Vorladefaktor 100 entspricht, der auf den Meßrotor wirken soll. Bei der anfänglichen Programmierung der Digitalschaltung 38 berechnet diese ferner Verschiebungswerte, um positive und negative Schwellwerte für den Vorladefaktor festzulegen. Zum Beispiel wird angenommen, daß die Digitalschaltung 38 so programmiert ist, daß sie einen Verschiebungswert ±10 bewirkt, so daß die Schwellwerte 90 und 110 festgelegt werden.

Sofort nach Programmierung der Digitalschaltung 38 mit dem Anfangs-Vorladefaktor signalisiert diese dem Zähler 36 seine Freigabe zum Zählen der Impulse des Fühlerrotors. Gleichzeitig wird die Taktgeberschaltung 41 freigegeben, damit sie der Schaltung 38 Taktimpulse schickt, die festgelegte Zeitintervalle definieren. Während des ersten Taktintervalls zählt der Zähler 36 aufwärts oder abwärts, je nachdem, in welcher Richtung sich der Fühlerrotor dreht. Bei diesem Beispiel wird angenommen, daß der Anfangs-Vorladefaktor den Meßrotor so belastet, daß sich der Fühlerrotor in einer solchen Richtung dreht, daß der Zähler 36 hochzählt. Am Ende des ersten Taktintervalls legt die Taktgeberschaltung ein Signal an die Digitalschaltung 38 an, wodurch diese sofort die folgenden Operationssequenzen ausführt. Zwischen dem vorhandenen Wert der Zählrate im Zähler 36 und den anfangs eingestellten Schwellwerten 90 und 110 wird ein Vergleich durchgeführt. Wenn die Zählrate außerhalb des Bereiches der Schwellwerte liegt, z. B. den Wert 115 hat, signalisiert der Vergleicher in der Digitalschaltung 38 dem D/A-Puffer 40, daß dieser die dann vorhandene Zählrate in dem Zähler 36 als neuen Vorladefaktor annehmen soll. Der Puffer 40 sendet dann ein neues Signal zu dem D/A-Umsetzer 44, wodurch dieser ein neues Analogsignal für den Puffer 46 erzeugt, das wiederum ein neues Ausgangssignal an der Bremse verursacht, so daß die Bremskraft erhöht wird. Dadurch wird die Geschwindigkeit des Meßrotors abgesenkt.

Der A/D-Umsetzer in der Digitalschaltung 38 ertastet nun den Wert des neuen Ausgangssignals des Puffers 46 (entsprechend dem Vorladefaktor 115) und setzt diesen in Digitalform um, wodurch die Digitalschaltung 38 neue Schwellwerte 105 und 125 berechnet. Alle Funktionen der Digitalschaltung 38 für das erste Taktintervall sind nun ausgeführt.

Am Ende des zweiten Taktintervalls wird die Impulszählrate des Zählers 36 erneut mit den Schwellwerten verglichen, die nun 105 und 125 sind. Wenn die Impulszählrate im Zähler 36 innerhalb dieses Bereichs liegt, geschieht bis zum Ende irgendeines zukünftigen Taktintervalls nichts, nach welchem die kumulierten Impulse des Zählers 36 außerhalb des Bereiches liegen. Wenn der neue Vorladefaktor und die daraus resultierende Zunahme der Bremskraft noch nicht ausreichen, um den Drehsinn des Fühlerrotors umzukehren, nehmen die Zählraten des Zählers 36 weiter während der anschließenden Taktintervalle zu, bis die Zählraten der kumulierten Impulse den oberen Schwellwert überschreiten. Wenn am Ende eines darauffolgenden Intervalls die Zählrate des Zählers 36 den Wert 125 überschreitet, z. B. 126 beträgt, wird ein neuer Vorladefaktor 126 mit neuen Schwellwerten 116 und 136 festgelegt, was durch den vorstehend beschriebenen Vorgang zu einer leicht erhöhten Bremskraft an dem Meßrotor führt, die ausreicht, damit der Fühlerrotor einen anderen Drehsinn annimmt, so daß sich die Phasenbeziehung zwischen den Impulsfolgen 30 und 32 umkehrt und dadurch die Impulse aus dem Fühlerrotor die Zählrate des Zählers 36 ab dem Wert 126 herunterzählt. Diese Zählrate nimmt in den aufeinanderfolgenden Taktintervallen weiter ab, bis der untere Schwellwert überschritten wird. Wenn also der Zähler 36 auf einen niedrigeren Wert als 116, z. B. auf 115, herabgezählt wird, werden ein neuer Vorladefaktor 115 gemeinsam mit neuen Schwellwerten 105 und 125 festgesetzt, wodurch die Bremskraft an dem Meßrotor abnimmt und seine Geschwindigkeit zunimmt, wodurch erneut der Fühlerrotor seinen Drehsinn umkehrt und die Zählraten der Impulse aus dem Fühlerrotor im Zähler 36 erneut zunehmen. Die Impulse werden hochgezählt, bis der vorhandene obere Schwellwert 125 überschritten wird, wobei dann der Vorladefaktor erneut auf einen Wert über 125, z. B. auf 126, festgelegt wird. In den aufeinanderfolgenden Zeitintervallen werden also die Vorladefaktoren 115 und 126 abwechselnd festgelegt, wodurch der Fühlerrotor veranlaßt wird, seinen Drehsinn jedesmal zu ändern, wenn ein geeigneter Vorladefaktor festgelegt ist. Dadurch nimmt die Bremskraft an dem Meßrotor abwechselnd zu und ab, was zu entsprechenden abwechselnden Verminderungen und Vergrößerungen der Geschwindigkeit des Meßrotors und aufeinanderfolgenden Umkehrungen des Drehsinns des Fühlerrotors führt. Durch dieses Verfahren werden Mittelwerte der Geschwindigkeit des Rotors und des Austrittswinkels R festgelegt, die als normale oder Eichwerte angesehen werden können.

Der Antrieb für das Zählwerk bzw. das Signal des Meßrotors für die Registrierung wird bei der Eichung so eingestellt, daß eine 100%-Registrierung erfolgt, also eine 100%-Übereinstimmung mit einem Eichgerät vorliegt, wenn der Meßrotor und der Fühlerrotor mit ihren normalen bzw. Eichwerten arbeiten.

Wenn sich die gemittelte Geschwindigkeit des Meßrotors ändert, sei es aufgrund von Änderungen der Fluid-Durchflußrate oder aufgrund von Fehlfunktionen an dem Meßrotor, werden neue Vorladefaktoren und Schwellwerte festgelegt, die automatisch die Bremskraft des Meßrotors nachstellen, wodurch dieser mit einer Geschwindigkeit rotiert, die auf dem Zählwerk 48 eine 100%-Registrierung bewirkt.

Die Verwendung eines Fühlerrotors 22 zum Ertasten des Fluid- Austrittswinkels R am Meßrotor 20 schafft eine Vorrichtung, bei der eine wesentlich geringere Gefahr besteht, daß Fehlfunktionen aufgrund von Verunreinigungen in der Strömung entstehen. Sie schafft auch ein Mittel zum Ertasten des Austrittswinkels R über den gesamten ringförmigen Strömungsdurchgang hinweg, wodurch eine genaue Messung des gemittelten Austrittswinkels möglich ist.

Das in Fig. 4 gezeigte System beruht auf der Verwendung eines Rückkopplungssystems und eines variablen Bremssystems, mit dem die Bremskraft am Meßrotor 20 in Übereinstimmung mit Abweichungen des Austrittswinkels R von dem Winkel γ der Flügel des Fühlerrotors geändert wird, damit der Austrittswinkel R einen Mittelwert aufweist, der gleich dem Flügelwinkel des Fühlerrotors ist (d. h. R=R*=γ), um auf diese Weise die Genauigkeit der Registrierung des Meßgerätes entsprechend seiner Eichung zu bewahren.

Dabei ist es erwünscht, daß der Fühlerrotor mit demselben Drehsinn wie der Meßrotor rotieren kann, jedoch mit wesentlich geringerer Geschwindigkeit. Wenn der Flügelwinkel γ des Fühlerrotors derselbe ist wie der Austrittswinkel R, steht der Fühlerrotor still, wie im Zusammenhang mit dem System nach Fig. 4 erläutert wurde. Wenn also der Anstellwinkel γ etwas größer als der Austrittswinkel R gemacht wird, dreht sich der Fühlerrotor in derselben Richtung wie der Meßrotor, jedoch mit wesentlich geringerer Geschwindigkeit.

Es wird nun die Meßregistrierung des Fühlerrotors 22 untersucht, und zwar anhand der idealen Rotorgeschwindigkeit U_i des Meßrotors 20 für einen kleinen Flügelwinkel γ der Flügel 67 des Fühlerrotors und für kleine Angriffswinkel (γ-R) des aus dem Meßrotor 20 austretenden und auf die Flügel 67 des Fühlerrotors gerichteten Fluids.

Aus den Fig. 7A und 7B ist ersichtlich, daß jegliche Änderung des Austrittswinkels R aus dem Meßrotor 20 die Geschwindigkeit des Fühlerrotors 22 verändert. Eine Zunahme des Austrittswinkels R führt zu einer Abnahme der Geschwindigkeit U_s des Fühlerrotors. Wenn also der Austrittswinkel R größer wird, wird der Angriffswinkel des Fluids bei dessen Verlassen des Meßrotors 20 (siehe Fig. 7A) an den Flügeln 67 des Fühlerrotors 22 kleiner, wodurch die auf die Flügel 67 ausgeübte Gesamtkraft geringer wird. Wenn der Austrittswinkel R größer wird als der Flügelwinkel γ des Fühlerrotors, d. h. R<γ, so ist tan R<tan γ. Die Geschwindigkeit U_s des Fühlerrotors wird negativ, wenn der Winkel R über den Winkel γ hinaus ansteigt. In der Praxis bedeutet dies, daß der Fühlerrotor 22 sich in einer Richtung dreht, die der durch den Vektor U_s in Fig. 7A bezeichneten Richtung entgegengesetzt ist, d. h. der Fühlerrotor 22 dreht sich nun in der entgegengesetzten Richtung zu dem Meßrotor 20.

Wenn die Flügel des Meßrotors 20 einen Winkel von 45° mit der Richtung der in das Meßgerät 10 eintretenden Fluidströmung bilden, so hat der Austrittswinkel R* bei der Eichung die Größenordnung von 2°. Die Flügel 67 des Fühlerrotors 22 können mit einem Winkel γ gebildet werden, der bewirkt, daß dieser Rotor normalerweise in derselben Richtung rotiert wie der Meßrotor, jedoch bei einer wesentlich geringeren Geschwindigkeit.

Aus praktischen Erwägungen wird jedoch angestrebt, daß der Fühlerrotor 22 mit einer wesentlich geringeren Geschwindigkeit als der Meßrotor 20 rotiert, damit die Anzahl von Umdrehungen vermindert wird und sowohl die radiale als auch die axiale Belastung und somit der Verschleiß der Lager des Fühlerrotors minimal gehalten werden, um dadurch die Gefahr einer Fehlfunktion des Fühlerrotors auf ein Minimum zu reduzieren. Es ist ferner erwünscht, daß die Geschwindigkeit des Fühlerrotors wesentlich niedriger als die des Meßrotors ist, um die Vorteile der Erfindung voll ausschöpfen zu können. Bei der oben beschriebenen Ausführungsform bilden die Flügel 67 des Fühlerrotors 22 einen Winkel von etwa 3-4° (d. h. γ = 3 bis 4°), während der Flügelwinkel β des Meßrotors 20 etwa 45° beträgt.

Es hat sich gezeigt, daß ein Meßgerät mit einem Fühlerrotor, der den entgegengesetzten Drehsinn des Meßrotors bei im wesentlichen derselben Geschwindigkeit aufweist, gewisse Verbesserungen gegenüber der mit herkömmlichen Meßgeräten erzielbaren Genauigkeit bietet, daß jedoch ein Meßgerät, dessen Fühlerrotor mit wesentlich niedrigerer Geschwindigkeit als der Meßrotor rotiert, eine weitere Verbesserung der Genauigkeit ergibt, unabhängig von den relativen Drehrichtungen der zwei Rotoren. Ein Meßgerät, bei dem beide Rotoren entgegengesetzt rotieren, ergibt jedoch keine zuverlässige Anzeige über Fehlfunktionen. Daher wird ein optimales Ergebnis erreicht, wenn der Fühlerrotor so konstruiert ist, daß er den gleichen Drehsinn wie der Meßrotor bei einer Geschwindigkeit aufweist, die eine Größenordnung unter derjenigen des Meßrotors liegt.

Bei Flügelrad-Meßgeräten ist es allgemein üblich, "Begradigungsflügel" stromaufwärts von dem Meßrotor anzuordnen, wie die Flügel 57 (Fig. 1) des hier beschriebenen Meßgeräts, um tangentiale Geschwindigkeitskomponenten in Richtung der Fluidströmung vor dem Eintritt des Fluids zwischen die Flügel des Meßrotors minimal zu machen. Störungen oder Verstopfungen stromaufwärts von dem Meßgerät können jedoch Wirbel (eine Tangentialkomponente) in der durch das Meßgerät fließenden Fluidströmung verursachen, die durch diese Begradigungsflügel nicht vollständig beseitigt werden können. Diese Störungen können auch eine ungleichförmige Geschwindigkeitsverteilung in der Fluidströmung des Meßgeräts verursachen. Die Axialgeschwindigkeit der Strömung an verschiedenen Stellen des Meßgerät-Einlaßabschnitts kann sich also beträchtlich und ungleichmäßig ändern. Bei herkömmlichen Meßgeräten wird durch solche Wirbel und ungleichmäßigen Geschwindigkeitsverteilungen in dem in den Meßrotor eintretenden Fluid die Meßgenauigkeit beeinträchtigt. Versuche haben jedoch gezeigt, daß ein erfindungsgemäßes Meßgerät für solche Vorkommnisse relativ unempfindlich ist. Die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Meßgeräts wird also durch Wirbel und ungleichmäßige Geschwindigkeitsverteilungen in dem Fluid bei dessen Eintritt in den Meßrotor nicht beeinträchtigt.

Claims (7)

1. Flügelrad-Durchflußmesser mit einem Meßrotor (20) und einem diesem stromabwärts nachfolgenden Fühlerrotor (22), die in einem fluiddurchströmten, axialen Rohrabschnitt (60) auf dessen Längsachse frei drehbar gelagert sind, wobei der Anstellwinkel γ der Flügel (67) des Fühlerrotors (22) zur Drehachse wesentlich kleiner ist als der Anstellwinkel β der Flügel (62) des Meßrotors (20),
mit dem Meßrotor (20) im Rohrabschnitt (60) vorgeordneten Flügeln (57) zum Minimieren der Tangentialkomponente der Strömungsrichtung des Fluids,
mit einer dem Meßrotor (20) zugeordneten ersten Abtastvorrichtung (48) zur Bestimmung der Drehgeschwindigkeit des Meßrotors (20),
mit einer dem Fühlerrotor (22) zugeordneten zweiten Abtastvorrichtung zur Bestimmung der Drehgeschwindigkeit und des Drehsinns des Fühlerrotors (22),
mit einer die von der zweiten Abtastvorrichtung erzeugten Signale verarbeitenden Einrichtung,
und mit einer auf dem Meßrotor (20) einwirkbaren sowie mit der verarbeitenden Einrichtung verbundenen Bremse (42),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Flügel (67) des Fühlerrotors (22) einen solchen Anstellwinkel γ aufweisen, daß der Fühlerrotor (22) ohne Einwirkung der Bremse (42) denselben Drehsinn wie der Meßrotor (20) hat,
daß das von der Bremse (42) auf den Meßrotor (20) wirkende Bremsmotor bei der Eichung derart einstellbar ist, daß die Drehgeschwindigkeit des Fühlerrotors (22) bei der Eichung im wesentlichen zu Null wird,
daß bei der Durchflußmessung die Drehgeschwindigkeit des Fühlerrotors (22) im wesentlichen auf Null regelbar ist, indem mittels der die von der Abtastvorrichtung des Fühlerrotors (22) erzeugten, die Drehgeschwindigkeit und den Drehsinn darstellenden Signale verarbeitenden Einrichtung das von der Bremse (42) auf den Meßrotor (20) wirkende Bremsmoment in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit und dem Drehsinn des Fühlerrotors (22) veränderbar ist, so daß der Austrittswinkel (R, R*) der Fluidströmung aus dem Meßrotor im wesentlichen gleich dem Anstellwinkel (γ) der Flügel (67) des Fühlerrotors (22) ist.

2. Flügelrad-Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Fühlerrotor (22) angesteuerte Abtastvorrichtung als eine photoelektronische Aufnehmereinheit ausgebildet ist, die eine mit der Rotorwelle (126) des Fühlerrotors (22) in Verbindung stehende sowie mit Öffnungen versehene Kodierscheibe (28) und zwei Photodetektoren umfaßt, die dem Drehsinn und der Drehgeschwindigkeit des Fühlerrotors entsprechende elektrische Signale (30, 32) erzeugen.

3. Flügelrad-Durchflußmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die elektrischen Signale (30, 32) verarbeitende Einrichtung einen die elektrischen Signale (30, 32) auswertenden Phasen- Detektor 34 umfaßt.

4. Flügelrad-Durchflußmesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die elektrischen Signale (30, 32) verarbeitende Einrichtung einen Auf-/Abwärtszähler (36) nach dem Phasen-Detektor (34) umfaßt, dessen Impulszählrate zum Steigern oder Schwächen des auf den Meßrotor (20) durch die Bremse (42) entsprechend dem Drehsinn und der Drehgeschwindigkeit des Fühlerrotors (22) ausgeübten Bremsmoments herangezogen wird.

5. Flügelrad-Durchflußmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die elektrischen Signale (30, 32) verarbeitende Einrichtung eine Schwellwert- und Vorlade-Einstell-Digitalschaltung (38) umfaßt, mit einem Analog/Digital-Umsetzer, der einen durch einen Vorladewert in einem Digital/Analog-Puffer (40) bestimmten Analogwert der Spannung einem Puffer (46) entnimmt und in einen Digitalwert umsetzt, mit Digitalelementen zur Erzeugung von Verschiebungswerten des von dem Digital/Analog-Umsetzer abgetasteten Vorladewertes, wobei diese Verschiebungswerte Plus- und Minus-Schwellwerte für den Vorladewert festlegen, und mit einem Vergleicher für die Impulszählrate des Auf-/Abwärtszählers (36) mit dem Plus- bzw. Minus-Schwellwert bei Anweisung der Vorlade-Einstell-Digitalschaltung (38).

6. Flügelrad-Durchflußmesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die elektrischen Signale (30, 32) verarbeitende Einrichtung eine die Vorlade-Einstell-Digitalschaltung (38) periodisch auslösende Taktgeberschaltung (41) umfaßt.

7. Flügelrad-Durchflußmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die elektrischen Signale (30, 32) verarbeitende Einrichtung einen den Puffer (46) ansteuernden Digital/Analog-Umsetzer (44) umfaßt.