DE3021237C2 - Selbstkorrigierendes und selbstprüfendes Flügelrad-Meßgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine selbstüberprüfende Flügelrad-Meßvorrichtung zum Liefern einer Anzeige über die Veränderung der Rotorfunktion gegenüber einem anfänglichen Eich­ wert gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Flügelrad- bzw. Turbinen-Strömungsmesser oder -Durchflußmes­ ser werden seit vielen Jahren zur Ausmessung von Fluidströ­ mungen verwendet, und diese Art Meßgerät erfreut sich stei­ gender Beliebtheit wegen ihrer Einfachheit, Reproduzierbar­ keit, Zuverlässigkeit und der relativ hohen Genauigkeit im Vergleich zu anderen Arten von Meßgeräten, insbesondere bei großen Strömungsmengen.

In der Technik wird allgemein davon ausgegangen, daß jedes Meßgerät, das nach herkömmlichen Verfahren hergestellt und zusammengebaut wurde, eine ihm eigene Registrier- bzw. Eichkurve aufweist. Bei der Herstellung wird die tatsächliche Strömung durch das Meßgerät durch ein Strömungs-Eichgerät festgestellt, das in Reihe mit dem zu eichenden Meßgerät in eine Testleitung geschaltet wird. Ein solches Strömungs- Eichgerät ist ein hochpräzises Gerät, das wiederum geeicht wurde, um eine Strömungsmenge mit hoher Genauigkeit anzu­ zeigen. Die nach herkömmlichen Herstellungsverfahren herge­ stellten Meßgeräte zeigen jeweils eine etwas verschiedene Strömungsmenge für dieselbe, von dem Eichgerät angezeigte Strömungsmenge an. Dies ist auf eine Anzahl von Faktoren zurückzuführen. Zum Beispiel können die verschiedenen Lager­ sätze in einem Meßgerät der Rotordrehung einen Widerstand entgegensetzen, der von demjenigen bei den Lagern anderer Meßgeräte, denen sie zugeordnet sind, etwas verschieden ist. Auch die Winkel, unter denen die Flügel in bezug auf die Strömungsrichtung orientiert sind, können sich von einem Meßgerät zum anderen etwas verändern, ebenso wie der ring­ förmige Strömungsquerschnitt beim Durchgang des Fluids durch das Meßgerät. In der Praxis ist es mit herkömmlichen Her­ stellungsverfahren unmöglich, die Auswirkung dieser Faktoren von einem Meßgerät zum anderen präzise einander gleich zu halten. Auch die mechanische Belastung, die durch die ver­ schiedenen Antriebselemente wie Zahnräder, Magnetkupplung usw. zwischen dem Rotor selbst und dem Registrier- bzw. Zähl­ werksmechanismus ausgeübt werden, sind von einem Meßgerät zum anderen verschieden. Änderungen dieser Faktoren von einem Meßgerät zum anderen ergeben also bei jedem Meßgerät einen ihm eigenen Wert für die Strömung durch dieses Meßgerät hindurch bei einer gegebenen Strömungsmenge wie sie von dem Eichgerät ermittelt wird. Das Verhältnis des Meßgerät-Ablese­ wertes bei irgendeiner gegebenen Strömungsrate zu dem Ab­ lesewert des Eichgerätes wird als "Prozentsatz der Registrie­ rung" bezeichnet. Ein Meßgerät, das eine Strömungsregistrie­ rung von 999 Volumeneinheiten (m³ bzw. ft³) der Strömung anzeigt, wenn das Eichgerät eine Strömungsmenge von 1000 Volumeneinheiten anzeigt, hat danach eine Registrierung von 99,9%; es registriert also 99,9% des tatsächlich durch das Meßgerät hindurchgeströmten Fluids. Die Kurve, die durch Auftragen des Registrierprozentsatzes von einem Meßgerät bei verschiedenen Durchflußraten über seinen festgelegten Arbeitsbereich in Einheiten von Durchflußraten erhalten wird, wird als Eichkurve bezeichnet; jedes Meßgerät hat im wesentlichen seine ihm eigene Eichkurve.

Wenn also in der Praxis ein Meßgerät nach einer gegebenen Zeitspanne auf seiner Anzeigeeinrichtung eine Menge von 10000 Volumeneinheiten der durchgeströmten Flüssigkeit bei einer gegebenen Durchflußrate anzeigt und wenn bei dieser Durchflußrate der Registrierprozentsatz 99,9% beträgt, so ist die tatsächliche Strömung durch das Meßgerät 10 000 dividiert durch 0,999, d. h. 10 010 Volumeneinheiten. Da die Eichkurve den Registrierprozentsatz für die verschiede­ nen Durchflußraten über den Betriebsbereich des Meßgeräts zeigt, kann durch Dividieren des auf dem Zählwerk des Meß­ gerätes angezeigten Wertes durch den Registrierprozentsatz, der der Eichkurve entnommen wird, und zwar für dieses Meß­ gerät und für die Durchflußrate, mit der das System in Be­ trieb war, die tatsächliche Strömung durch das Meßgerät be­ rechnet werden.

Bei längerem Gebrauch des Meßgeräts können sich einer oder mehrere der oben genannten Faktoren ändern, die die Eichkurve beeinflussen. Zum Beispiel können die Rotorlager aufgrund des Dauerbetriebs verschleißen, was zu wesentlich höherer Lager­ reibung führt als im neuen Zustand, es können Fremdstoffe in dem gemessenen Fluid sich in den Lagern festsetzen, oder der ringförmige Durchflußquerschnitt kann sich durch An­ sammlung von Fremdkörpern verändern, wodurch sich der Ein­ fluß ändert, den die jeweiligen Faktoren auf die Menge haben, die das Zählwerk für eine gegebene, tatsächlich durch das Meßgerät durchgeflossene Menge anzeigt. Wenn z. B. die Lager­ reibung aufgrund des Dauerbetriebs angestiegen ist, so daß eine wesentlich größere Belastung auf den Rotor ausgeübt wird, dann zeigt das Register anstelle der oben genannten 99,9%-Registrierung z. B. nur 98,9% des tatsächlich durch das Meßgerät geflossenen Fluids an. Das Meßgerät registriert dann 1,1% weniger als 10 000, d. h. 9890 Volumeneinheiten. Da die Benutzer keinerlei Anzeige erhalten, daß das Meßge­ rät nicht in Übereinstimmung mit seiner Eichkurve arbeitet, wird dann der Wert von 9890 durch den normalen Registrier­ prozentsatz von 99,9% dividiert, was zu einem falschen Er­ gebnis von (9890/0,999) = 9900 Volumeneinheiten führt.

Bisher ist es üblich, das Meßgerät von Zeit zu Zeit aus der Leitung zu entfernen, neu zu prüfen und mit der Norm eines Eichgerätes neu zu eichen. Dies bedeutet natürlich einen be­ trächtlichen Zeit- und Kostenaufwand und führt oft dazu, daß Meßgeräte längere Zeit zwischen den Überprüfungen ihrer Eichung außerhalb ihres Eichzustandes betrieben werden.

In der US-PS 4 091 653 sind ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zum Prüfen der Genauigkeit und Eichung eines Flügelrad- Meßgeräts ohne Entfernung desselben aus der Leitung und ohne Betriebsunterbrechung beschrieben. Wie in dieser Druckschrift beschrieben ist, wurde gefunden, daß Änderungen der Eichung bzw. des Registrierprozentsatzes des Meßgerätes zu Ände­ rungen des Winkels führen, unter dem das Fluid aus den Flü­ geln des Meßrotors austritt. Wenn also bei der ursprünglichen Eichung der Austrittswinkels des den Rotor verlassenden Fluids festgestellt und aufgezeichnet wird, zeigen beim regelmäßigen Prüfen des Austrittswinkels des Fluids, wäh­ rend das Meßgerät in Betrieb ist, jegliche Abweichungen dieses Winkels von dem bei der ursprünglichen Eichung auf­ gezeichneten Wert dem Benutzer an, daß sich die Eichung des Meßgeräts geändert hat. Nach dieser Druckschrift sind Mittel innerhalb des Meßgeräts vorgesehen, um eine Anzeige für den Austrittswinkel des Fluids zu liefern.

Es wurde bereits früher versucht, bei Flügelrad-Meßgeräten eine hohe Genauigkeit zu erreichen, wie z. B. in den US-PSen 3 142 170 und 3 934 473 beschrieben ist. In der erst­ genannten US-PS ist ein Flügelrad-Meßgerät beschrieben, bei dem der in das Meßgerät eintretenden Fluidströmung durch Flügel mit einer festen Winkelorientierung eine gegebene Tangentialgeschwindigkeit erteilt wird. Das Fluid, das dann eine Tangentialgeschwindigkeitskomponente aufweist, trifft auf die Flügel des Meßrotors auf und versetzt diesen in Dre­ hung. Gemäß der Lehre dieser Druckschrift arbeitet das Meß­ gerät mit einer wesentlich verbesserten Genauigkeit, wenn die Tangentialgeschwindigkeitskomponente durch den Meßrotor vollständig beseitigt wird. Es ist eine Bremse vorgesehen, die geeignet ist, ein Bremsmoment auf den Meßrotor auszuüben, dessen Höhe durch die Drehung eines Fühlerrotors einstellbar ist, der stromabwärts von dem Meßrotor vorgesehen ist. Wenn das aus den Flügeln des Meßrotors austretende Fluid irgend­ eine überigbleibende Tangentialgeschwindigkeitskomponente aufweist, die durch den Meßrotor nicht beseitigt wurde, wird der Fühlerrotor in Drehung versetzt. Durch die Drehung des Fühlerrotors wird die Stärke der auf den Meßrotor ausgeüb­ ten Bremskraft verändert, bis sich dieser mit einer Geschwin­ digkeit dreht, bei der die Tangentialgeschwindigkeitskompo­ nente aus der Fluidströmung entfernt ist, die aus den Flü­ geln des Meßrotors austritt.

In der US-PS 3 934 473 ist ein Flügelrad-Meßgerät beschrie­ ben, dessen stromabwärts von dem Meßrotor angeordneter Füh­ lerrotor sich entgegen dem Drehsinn des Meßrotors und mit im wesentlichen derselben Geschwindigkeit wie dieser dre­ hen soll, wobei die Geschwindigkeit des Fühlerrotors sich ändert, wenn sich die Geschwindigkeit des Meßrotors ändert.

Eine weitere Druckschrift, die sich mit der Verbesserung der Genauigkeit von Flügelrad-Meßgeräten beschäftigt, ist die US-PS 3 241 366.

Eine gattungsbildende Flügelrad-Meßvorrichtung ist aus der DE- OS 21 17 692 bekannt. Diese bekannte Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß durch Bildung eines Verhältnisses zwischen der Drehzahl von Meßrotor und Fühlerrotor und durch Vergleich mit einem vorbestimmten Eichwert Lagerschäden, Errosionsschäden oder dergleichen festgestellt werden können. Es ist auch eine Korrektur der Meßwerte vorgesehen, wobei zu diesem Zweck die Drehzahlimpulse addiert werden. Diese Addition hat den Nach­ teil, daß bei zu langsamer Drehzahl sowohl des Meßrotors als auch des Fühlerrotors aufgrund von erhöhter Lagerreibung sich die dadurch bedingten Fehler addieren. Bei der Erfindung tritt dieser Nachteil nicht auf, da zur Erstellung des Meßwertes eine Differenz zwischen den erwähnten Drehzahlimpulsen gebildet wird. Dadurch heben sich gleichgelagerte Fehler am Meßrotor ei­ nerseits und Fühlerrotor andererseits auf. Dementsprechend ist bei der Erfindung auch die Funktionssicherheit erheblich er­ höht.

Aus der US-PS 37 10 622 ist eine Selbstkorrektur der Meßwerte mit Hilfe eines zusätzlichen Fühlerrotors bekannt. Diese Selbstkorrektur erfolgt durch Bildung einer Differenz der Im­ pulsfrequenzen, die jeweils mit einer Konstante dividiert wer­ den. Der entsprechende Betrag wird je nach Drehrichtung des Fühlerrotors der Impulsfrequenz des Meßrotors hinzugefügt oder von dieser in Abzug gebracht. Eine Überprüfung der Meßvorrich­ tung hinsichtlich Lagerschäden oder dergleichen ist nicht vor­ gesehen.

Aus der Zusammenschau des Standes der Technik ergibt sich, daß herkömmliche Meßgeräte eine gewisse Genauigkeit erzielen, wenn deren Fühlerrotor mit wesentlich niedrigerer Geschwindigkeit als der Meßrotor rotiert. Ein Meßgerät, bei dem beide Rotoren ent­ gegengesetzt rotieren, ergibt jedoch keine zuverlässige Anzeige über Fehlfunktionen (Selbstprüfung).

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, eine Meßvorrichtung der bekannten Art dahinge­ hend weiterzubilden, daß sowohl eine Selbstkorrektur als auch eine Selbstüberprüfung bei hoher Funktionsgenauigkeit möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Flügelrad-Meßvorrichtung nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen 2 und 3 angegeben.

Gegenüber dem Stand der Technik zeichnet sich die Erfindung durch eine Meßvorrichtung aus, die sowohl eine Selbstkorrektur als auch eine Selbstüberprüfung beinhaltet. Die Funktions­ sicherheit wird durch dieselbe Drehrichtung von Meßrotor und Fühlerrotor gewährleistet. Dabei ist noch zu berücksichtigen, daß sich die Flügel des Fühlerrotors bei der Ausführungsform nach der DE-OS 21 17 692 parallel zur Strömungsrichtung er­ strecken. Insofern ist dort eine gleiche Drehrichtung von Meß­ rotor und Fühlerrotor nicht gewährleistet. Das gleiche gilt selbstverständlich auch für die Meßvorrichtung nach der US-PS 37 10 622, bei der ausdrücklich auf unterschiedliche Drehrich­ tungen des Fühlerrotors hingewiesen wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:

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

Fig. 2 einen Längsschnitt der Meßkammer;

Fig. 3, 4A, 4B, 5A und 5B Geschwindigkeitsdiagramme, die den Austrittswinkel des aus dem Meßrotor und dem Fühlerrotor austretenden Fluids betreffen, zum Er­ fühlen dieses Austrittswinkels und zur Ermöglichung einer Einrichtung für die Korrektur jeglicher Ver­ änderung des Austrittswinkels, wobei die Fig. 4B und 5B Vergrößerungen der eingekreisten Teile in Fig. 4A bzw. 5A zeigen;

Fig. 6 eine Schnittansicht längs Linie 6-6 in Fig. 2;

Fig. 7 ein Funktions-Blockschaltbild des Rechneraufbaus zur Durchführung eines Verfahrens nach einer wei­ teren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 8 ein Taktsignal, das in dem System nach Fig. 7 erzeugt wird;

Fig. 9 eine Anzeigetafel für die Fluidströmung und Erzeu­ gung von Warnsignalen;

Fig. 10 ein detailliertes Funktions-Blockdiagramm eines Teils des Systems nach Fig. 7;

Fig. 11A, 11B und 11C gemeinsam ein detaillierten schemati­ sches Schaltbild des Systems nach Fig. 7; und

Fig. 12A bis 12E Flußdiagramm der Vorgänge, die in das System nach den Fig. 7, 11A, 11B und 11C einpro­ grammiert sind und von diesem ausgeführt werden.

Wie in der US-PS 4 091 653 beschrieben ist, deren Offen­ barung in die vorliegende Beschreibung einbezogen wird, zeigen Änderungen des Winkels, unter dem ein das Meßgerät durchströmendes Fluid aus einem Meßrotor 20 austritt (dieser Winkel ist als θ bezeichnet), Änderungen der Aufzeichnung des Meßgeräts an. Gemäß der genannten US-PS wird der Aus­ trittswinkel lediglich auf einer Anzeigevorrichtung ange­ zeigt, um eine Basis zum Korrigieren der von dem Register bzw. Zählwerk des Meßgeräts angezeigten Gesamtströmung durch dieses Meßgerät zu geben.

Wie vorstehend beschrieben, werden Abweichungen von der Eichung durch Änderungen des Austrittswinkels θ des Fluids aus dem Meßrotor 20 wiedergegeben, wobei diese Änderungen durch ein Pitot-Rohr zur Feststellung der Strömungsrichtung ertastet werden können. Ein Mangel bei der Anwendung eines Pitot- Rohres zur Ertastung von Änderungen des Austrittswinkels be­ steht darin, daß die voneinander beabstandeten Öffnungen und Kanäle des Pitot-Rohres, wie in der US-PS 4 091 653 beschrie­ ben, die Neigung haben, durch Fremdkörper in dem gemessenen Fluid verstopft zu werden, besonders dann, wenn das Pitot- Rohr dauernd in der Strömung bleibt.

Es wurde gefunden, daß ein zweiter Rotor 22, der frei drehbar in einem geeigneten Abstand stromabwärts von dem Meßrotor 20 angeordnet ist, verwendet werden kann, um Änderungen des Austrittswinkels des Fluids aus dem Meßrotor festzustellen, wie nachfolgend beschrieben wird.

Fig. 1, 2 und 6 zeigen Einzelheiten im Inneren eines Flügel­ rad-Meßgeräts 10, dessen Fühlerrotor 22 stromabwärts von sei­ nem Meßrotor 20 angeordnet ist, um den Austrittswinkel θ 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-Strömungs­ leitung. Stromaufwärts von der Meßkammer 58 befindet sich eine Strömungsführung 56, die von dem Gehäuse 50 durch radial ausgerichtete Flügel 57 getragen wird. Zusätzlich zur Halte­ rung der Führung 56 dienen die Flügel 57 dazu, jegliche Tan­ gentialkomponenten der Richtung der Fluidströmung vor dem Eintritt in die Meßkammer 58 zu eliminieren bzw. 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 6). 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 ge­ bildet aus Querwandungen 77a und 77b, die von sich in Längs­ richtung 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 kön­ nen 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 Rota­ tions-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 fern­ halten.

Der Zahnradantrieb des Registers bzw. Zählwerks 48 ermög­ licht 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 be­ festigt, z. B. durch einen sich durch die Nabe 79 des Schnec­ kenrades 78 und die Zwischenwelle 80 erstreckenden Stift. Die Welle 80 ist in Lagern 82 und 84 gelagert, die am Brücken­ teil 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 Dre­ hung der Welle 90 liefert sie einen direkten mechanischen Antrieb über eine Einheit 92 (Fig. 1), die aus einer Magnet­ kupplung und einem zugeordneten Untersetzungsgetriebe ge­ bildet 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; vgl. 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. 6), 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 be­ festigt 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 S J 3, 5N in den Handel ge­ bracht. 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 Modula­ tion der Amplitude des dem Sensor zugeführten Signals. Diese Modulation wird gleichgerichtet oder in anderer Weise inner­ halb 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 ge­ eigneter Axiallänge eine Reihe von über den Umfang beabstan­ deten Öffnungen 112 auf, die, wenn die Platte 110 in Stellung ist, nach den Flügeln 62 des Rotors und Flügels 67 des Fühler­ rotors 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 er­ forderlich sind, um eine mechanische Registrierung bei die­ sem Rotor vorzunehmen. Ein Lagerteil 122 ähnlich dem Lager­ teil 77 ist gebildet aus Wandungen 123 und 124, die dazwi­ schen 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 von­ einander beabstandeten Armen versehen, die die Scheibe in der gezeigten Weise umfassen. Die Scheibe 148 ist mit Schlit­ zen 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 anspre­ chend auf die Drehung des Fühlerrotors 22 zu erzeugen. Die Öffnungen 1 140 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 Rota­ tionsachse 23 des Meßrotors 20, wie in Fig. 3 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. 3 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 θ in bezug auf eine zur Rotationsachse des Rotors 20 parallele Linie aus. Die Beziehung zwischen den verschiedenen relevan­ ten Parametern wird leicht verständlich, wenn auf die Ge­ schwindigkeitsdiagramme der für hohe Festigkeit konstruierte Rotorflügel Bezug genommen wird, die in den Fig. 3 bis 5B gezeigt sind. Darin sind:
β der Neigungswinkel der Meßrotorflügel in bezug auf die Rotationsachse des Rotors 20;
θ 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. 3 bis 5B gezeigt ist, ist der Winkel gegen die Axialrichtung um den Winkel θ verdreht, also den Aus­ trittswinkel 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 r 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 Tangentialge­ schwindigkeit U_i und der tatsächlichen Tangentialge­ schwindigkeit U_m des Meßrotors 20 aufgrund von Lager­ reibung, 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 Tangentialge­ schwindigkeit 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 Absolutge­ schwindigkeit 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 be­ zeichnet wird, parallel zur Rotationsachse der Rotoren 20 und 22, so daß keine merkliche Tangentialkomponente der Fluidströmung vorhanden ist. Während das Fluid auf den ge­ winkelt 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 Durchflußräte entspricht. Auf­ grund 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 über­ wunden werden muß, bevor der Rotor 22 mit synchroner Ge­ schwindigkeit rotieren kann. Daher wird die Richtung der Fluidströmung aus der rein axialen Richtung V₁ in die Rich­ tung 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 θ 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. 4A, 4B, 5A und 5B wird deutlich, daß bei einem Winkel der Flügel des Fühlerrotors, der gleich dem Austritts­ winkel θ ist, der Fühlerrotor 22 sich nicht dreht, und zwar weder in der einen noch in der anderen Richtung. Unter die­ sen Umständen übt die Richtung der Fluidströmung keinerlei Drehmoment auf den Fühlerrotor 22 aus. Wenn der Austritts­ winkel θ kleiner ist als der Flügelwinkel des Fühlerrotors, wie in den Fig. 5A und 5B gezeigt ist, dreht sich der Fühler­ rotor 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 Aus­ trittswinkel θ ist, und zwar aufgrund des Aufprall-Misch­ effektes, wenn das Fluid durch den Raum zwischen den zwei Rotoren hindurchtritt, und aufgrund von weiteren Faktoren. Die Differenz ist jedoch allgemein gering, und der Eintritts­ winkel des Fluids an den Flügeln des Fühlerrotors ist pro­ portional zu dem Fluid-Austrittswinkel θ. 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 θ des Fluids, das den Meßrotor verläßt.

Bei einem anderen System übt der Meßrotor stets eine Bremskraft aus, und der Fühlerrotor ist so ausgelegt, daß er sich mit geringer Geschwindigkeit abwechselnd in ent­ gegengesetzte Richtungen dreht, mit dem Zustand des Still­ standes dazwischen. Die Fig. 4A und 4B zeigen eine Vektor­ darstellung der Fluidströmung durch Meßrotor und Fühlerrotor.

Bei diesem System sind die Eichwerte des Austrittswinkels (θ*) Mittelwerte, wenn das Meßgerät normal arbeitet und eine gewisse Bremskraft auf den Meßrotor ausgeübt wird, die automatisch durch das System bestimmt wird, wie im folgen­ den beschrieben wird. Da der Austrittswinkel θ mit der Be­ lastung des Meßrotors zunimmt, ist der Winkel γ der Flügel des Fühlerrotors, damit er ungefähr gleich dem Winkel θ bei der Eichung (θ*) ist, etwas größer gemacht als der Eichwert von θ wäre, wenn keine Bremskraft auf den Rotor ausgeübt wird.

Wenn der Wert von θ* konstant bliebe und der Winkel γ den­ selben Wert wie θ* hätte, so würde der Fühlerrotor stillste­ hen. Wenn aber die Geschwindigkeit des Meßrotors 20 gegen­ über dem Eichwert abnimmt, nimmt der Austrittswinkel θ zu, und der Fühlerrotor 22 wird in einer Richtung in Drehung versetzt, da θ < _γ, während eine Zunahme der Geschwindig­ keit des Meßrotors 20 eine Abnahme des Austrittswinkels ver­ ursacht, wodurch der Fühlerrotor 22 in der entgegengesetzten Richtung gedreht wird, da dann θ < _q. Wenn der Austrittswinkel θ der Fluidströmung aus dem Meßrotor 20 zunimmt, so ist die­ ser Winkel θ, wie Fig. 4A zeigt, größer als der Winkel θ*, und die auf die Flügel 67 des Fühlerrotors 22 gerichtete Fluidströmung stößt auf die in Fig. 4A rechts gezeigten Flä­ chen der Flügel 67, so daß der Fühlerrotor 22 nach links bzw. entgegen dem Uhrzeigersinn, von unten in Fig. 4A betrachtet, in Drehung versetzt wird. Wenn umgekehrt die Rotationsge­ schwindigkeit des Meßrotors 20 zunimmt, so nimmt der Aus­ trittswinkel θ ab und wird kleiner als γ, wodurch die Fluid­ strömung auf die linke Fläche der Flügel 67 des Fühlerrotors 22 trifft und diesen nach rechts bzw. im Uhrzeigersinn dreht, von der Unterseite in Fig. 4A aus betrachtet. Die Drehung des Fühlerrotors 22 wird über die Welle und über ein Getriebe auf eine Codierscheibe übertragen. Eine Lichtquelle ist so angeordnet, daß sie einen Lichtstrahl durch die Öffnungen der Codierscheibe und auf zwei Fotodetektoren richtet.

Es wurde gefunden, daß die Endergebnisse einer Messung mit konstanter Genauigkeit durch Aufrechterhaltung eines kon­ stanten Fluid-Austrittswinkels und eines auf Null gestellten Fühlerrotors mittels eines Bremssystems an dem Meßrotor 20 und über ein Rückkopplungssystem durch ein neues Meßsystem er­ reicht werden können, das einfach aus einem üblichen Meßrotor 20 und einem freilaufen­ den Fühlerrotor 22 besteht, der stromabwärts davon angeord­ net ist, wie in Fig. 2 gezeigt ist, ohne das Erfordernis einer Bremsvorrichtung oder eines Rückkopplungssystems. Dieses Meßsystem ist nicht nur "selbstkorrigierend", um auto­ matisch und kontinuierlich eine konstante Meßgenauigkeit im Eichzustand zu bewahren, es kann darüber hinaus auch eine "Selbstprüfung" durchführen, um automatisch und kontinuier­ lich anzuzeigen, daß der Meßrotor entweder innerhalb oder außerhalb des gewählten Bereichs von Grenzabweichungen ge­ genüber der geeichten Meßgerätregistrierung arbeitet, und um die Größe dieser Abweichung anzuzeigen. Der Grundgedanke dieses neuartigen Meßsystems mit der Befähigung zur "Selbst­ korrektur" und "Selbstüberprüfung" geht aus den Fig. 5A und 5B hervor.

Unter Beachtung der Definitionen der Vektoren Winkel und sonstigen Parametern, die zu den Fig. 5A und 5B gegeben wurden, kann ein Ausdruck für die Registrierung des Meßge­ rätes durch den Meßrotor 20 abgeleitet werden, der die Basis für die Entwicklung eines selbstkorrigierenden Meßsystems liefert. Zunächst wird die Registrierung des Meßgerätes durch den Meßrotor 20 definiert als das Verhältnis der tatsächlichen Tangentialgeschwindigkeit U_m zu der idealen Tangentialgeschwindigkeit U_i des Meßrotors 20, gemäß dem folgenden Ausdruck:

Registrierung des Meßgeräts = U_m/U_i (1).

Wie sich aus dem Geschwindigkeitsdiagramm der Austrittsge­ schwindigkeit V₂ der Fluidströmung aus dem Meßrotor 20 er­ gibt (Fig. 5), ist die tatsächliche Tangentialgeschwindigkeit U_m des Meßrotors 20 die Differenz zwischen der idealen Tan­ gentialgeschwindigkeit U_i und dem Meßrotorschlupf ΔU_m auf­ grund des Strömungswiderstands bzw. der Belastung am Meßrotor.

Die Gleichung (1) kann also durch einfaches Ersetzen und Umordnen geschrieben werden:

Ferner ist festzustellen, daß ohne Last auf dem Meßrotor 20 die Fluid-Austrittsströmung des Meßrotors 20 im wesentlichen dieselbe Größe wie die Eintrittsgeschwindigkeit V₁ am Meß­ rotor 20 hat und eine Richtung im wesentlichen parallel zur Rotorachse aufweist, wie in Fig. 5A zu sehen ist. Die Größe des Strömungswiderstands bzw. der Belastung ΔU_m kann unter Verwendung dieses Vektordiagramms folgendermaßen berechnet werden:

Die Auflösung dieser Gleichung nach ΔU_m ergibt folgende Gleichung:

Δu_m = V_a tan θ (4)

In gleicher Weise kann aus Fig. 5A die ideale Tangentialge­ schwindigkeit U_i nach folgender Beziehung berechnet werden:

Durch Umstellen von Gleichung (5) ergibt sich die ideale Geschwindigkeit U_i folgendermaßen:

U_i = V_a tan β (6)

Durch Einsetzen der Gleichungen (4) und (6) in Gleichung (2) ergibt sich:

Aus Gleichung (7) ergibt sich, daß die Änderung der tatsäch­ lichen Rotorgeschwindigkeit U_m des Rotors 20 bzw. die Registrie­ rung des Meßgerätes (U_m/U_i) eine Änderung des Austrittswinkels θ verursacht. Wenn die Rotorgeschwindigkeit U_m des Meßrotors abnimmt, nimmt der Austrittswinkel θ zu und umgekehrt. Es ist daher offensichtlich, daß bei einem herkömmlichen Meßge­ rät dessen Registrierung (Genauigkeit) von dem Austrittswinkel θ abhängt und sich mit diesem ändert.

Wie später noch im einzelnen anhand einer praktischen Aus­ führungsform der Erfindung untersucht wird, ist es erwünscht, daß der Fühlerrotor mit demselben Drehsinn wie der Meßrotor rotieren kann, jedoch mit wesentlich geringerer Geschwindig­ keit. Wenn der Flügelwinkel γ des Fühlerrotors derselbe ist wie der Austrittswinkel θ, steht der Fühlerrotor still. Wenn also der Anstellwinkel γ etwas größer als der Austritts­ winkel θ 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 unter­ sucht, 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-θ) des aus dem Meßrotor 20 austretenden und auf die Flügel 67 des Fühlerrotors gerichteten Fluids.

Aus den Fig. 5A und 5B ist ersichtlich, daß die Geschwindig­ keit des Fühlerrotors U_S folgenden Wert hat:

U_S= V_a tan γ-V_a tan θ (8)

Die Registrierung des Fühlerrotors im Verhältnis zu der idealen Geschwindigkeit U_i des Meßrotors ist also:

Durch Einsetzen der Gleichung (6) in Gleichung (9) ergibt sich:

Aus Gleichung (10) ist ersichtlich, daß jegliche Änderung des Austrittswinkels θ aus dem Meßrotor 20 die Geschwindig­ keit des Fühlerrotors 22 verändert. Eine Zunahme des Austritts­ winkels θ führt zu einer Abnahme der Geschwindigkeit U_S des Fühlerrotors. Wenn also der Austrittswinkel θ größer wird, wird der Angriffswinkel des Fluids bei dessen Verlassen des Meßrotors 20 (siehe Fig. 5 A) an den Flügeln 67 des Fühler­ rotors 22 kleiner, wodurch die auf die Flügel 67 ausgeübte Gesamtkraft geringer wird. Wenn der Austrittswinkel θ größer wird als der Flügelwinkel γ des Fühlerrotors, d. h. θ < γ, so ist tan θ < tan γ. Gleichung (10) zeigt, daß die Geschwin­ digkeit U_S des Fühlerrotors negativ wird, wenn der Winkel θ 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. 5A bezeichneten Richtung entgegengesetzt ist, d. h. der Fühlerrotor 22 dreht sich nun in der entgegengesetzten Richtung zu dem Meßrotor 20. Die obige Gleichung gilt also für jede Größe der Geschwindigkeits­ änderung des Meßrotors 20, die zu irgendeiner Größe der Ände­ rung des Austrittswinkels θ führt (θ kann größer oder kleiner als γ sein), und gilt auch für beide Drehsinne des Fühler­ rotors 22. Bevor dieser Wert θ erreicht wird und der Drehsinn des Fühlerrotors dadurch umgekehrt wird, zeigt jedoch, wie nachstehend erläutert wird, ein Signal an, daß das Meßgerät außerhalb der erlaubten Grenzen der Abweichung von der Eichung arbeitet, so daß das Meßgerät außer Betrieb genommen werden kann.

Aus den Gleichungen (7) und (10) ergibt sich, daß bei einer Änderung der Registrierung (U_m/U_i) des Meßrotors der Aus­ trittswinkel θ sich ändert, und es ändert sich auch die Re­ gistrierung (U_S/U_i) des Fühlerrotors. Aus den Gleichungen (7) und (10) ergibt sich jedoch, wenn die Differenz U_c zwi­ schen der Geschwindigkeit bzw. Registrierung des Meßrotors und derjenigen des Fühlerrotors betrachtet wird (die Ge­ schwindigkeit des Fühlerrotors wird als positiv bezeichnet, wenn sie dieselbe Richtung hat wie die des Meßrotors 20, wie in Fig. 5A gezeigt, jedoch negativ, wenn die Richtung ent­ gegengesetzt ist):

Gleichung (11) zeigt, daß in erster Annäherung die Differenz zwischen der Umlaufgeschwindigkeit (bzw. Registrierung) U_c/U_i zwischen Meßrotor und Fühlerrotor nur von dem Flügelwinkel β des Meßrotors und von dem Flügelrotor γ des Fühlerrotors ab­ hängt und daher für ein gegebenes erfindungsgemäßes Meßgerät eine Konstante ist. Sie hängt nicht von der sich ändernden Belastung des Meßrotors 20 oder dessen Austrittswinkel θ ab. Der physikalische Grund hierfür ist, daß bei Änderungen der Meßrotorgeschwindigkeit U_m bei einer gegebenen Durchflußrate aufgrund einer Änderung von z. B. der Lagerreibung und dem Strömungswiderstand der Austrittswinkel θ gemäß Gleichung (7) eine entsprechende Änderung zeigt. Diese Änderung des Win­ kels θ verursacht eine entsprechende Änderung der Geschwindig­ keit U_S des Fühlerrotors entsprechend Gleichung (10). Aus den Gleichungen (10) und (11) ist ersichtlich, daß jede Ände­ rung der Meßrotorgeschwindigkeit U_m eine gleiche Änderung der Fühlerrotorgeschwindigkeit U_S verursacht, so daß U_c keine Nettoänderung erfährt, wenn die Differenz U_c zwischen der Meßrotorgeschwindigkeit und der Fühlerrotorgeschwindigkeit gemessen wird, um eine Basis für das verbesserte selbstkorri­ gierende Meßsystem zu liefern. Die algebraische Differenz zwischen der Geschwindigkeit U_m des Meßrotors und der Ge­ schwindigkeit U_S des Fühlerrotors bleibt also für alle Werte der Meßrotorgeschwindigkeit bei einer gegebenen Durchflußrate praktisch konstant, solange der Fühlerrotor 22 unter normalen Betriebsbedingungen arbeitet. Diese aus Gleichung (11) abge­ leitete Beziehung, die die Grundlage für das selbstkorrigie­ rende Verhalten des erfindungsgemäßen Meßgeräts bildet, kann als Prozentsatz der Registrierung ausgedrückt werden:

N_c = N_m - N_s = konstant (12)

Wenn die Flügel des Meßrotors 20 einen Winkel von 45° mit der Richtung der in das Meßgerät 10 eintretenden Fluidströ­ mung bilden, so hat der Austrittswinkel θ* 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 Ge­ schwindigkeit. Bei einer praktischen Ausführungsform der Er­ findung ist die Geschwindigkeit des Meßrotors 20 so gewählt, daß der Meßrotor 20 ein Ausgangssignal erzeugt, daß etwa 106% der das Meßgerät tatsächlich durchströmenden Strömung beträgt, wie durch ein Eichgerät festgestellt werden kann, daß mit dem Meßgerät in eine Prüfschlaufe einbezogen wird, wobei die von dem Eichgerät gemessene Strömung als 100%-Re­ gistrierung genommen wird. Die Flügel 67 des Fühlerrotors 22 sind mit einem solchen Winkel gebildet, daß der Fühlerrotor 22 in derselben Richtung wie der Meßrotor 20 rotiert, und seine Geschwindigkeit ist so gewählt, daß sein Ausgangssig­ nal etwa 6% der tatsächlichen Strömung darstellt. Die Aus­ gangssignale aus dem Meßrotor und dem Fühlerrotor können als gegenüber dem tatsächlichen bzw. geeichten Wert der Strömung durch das Meßgerät "versetzt" angenommen werden. Die Bezie­ hung zwischen der selbstkorrigierenden Prozent-Registrierung Nc, der Prozent-Registrierung des Meßrotors Nm und der des Fühlerrotors N_s ist durch Gleichung (12) gegeben:

N_c = N_m - N_s = 106% - 6% = 100%.

Die Gültigkeit der Beziehung nach Gleichung (12) kann auch demonstriert werden, wenn angenommen wird, daß die Geschwindigkeit des Meßrotors 20 gegenüber dem Eichwert (106%) auf eine Registrierung von 105% abnimmt. Eine solche Abnahme kann z. B. durch Lagerverschleiß oder durch Ansamm­ lung von Fremdkörpern im Lager des Meßrotors 20 verursacht werden. Wenn dies bei einem herkömmlichen Meßgerät geschieht, ist der Ablesewert desselben niedriger als der Eichwert und somit niedriger als der tatsächliche Durchsatz des Meßgeräts. Bei dem erfindungsgemäßen Meßgerät führt jedoch die Abnahme der Registrierung um 1% am Meßrotor 20 zu einer Zunahme des Rotorschlupfes ΔU_m und folglich zu einer Steigerung des Austrittswinkels θ des Meßrotors (tan θ/tan β nimmt um 1% zu = 0,01, d. h. θ nimmt um etwa 0,57° zu), wie sich aus Gleichung (7) ergibt.

Diese Zunahme des Austrittswinkels θ vermindert den Angriffs­ winkel (γ-θ) des Fühlerrotors um 0,57°, was zu einer Ab­ nahme der Prozent-Registrierung um denselben Betrag (d. h. 1%) führt, wobei der Fühlerrotor mit einer Registrierung von (6% - 1%) = 5% läuft, wie sich aus Gleichung (10) ergibt. Die korrigierte Prozent-Registrierung N_c bleibt gemäß Gleichungen (11) und (12) unverändert, denn:

N_c = N_m - N_s = 105% - 5% = 100%.

Wenn die Geschwindigkeit des Meßrotors gegenüber dem Eichwert zunimmt, z. B. auf 107%, und zwar bei derselben tatsächlichen Durchflußrate, nimmt in gleicher Weise der Austrittswinkel θ um 0,57° ab (bzw. tan θ/tan β nimmt um 0,01 ab). Diese Ver­ minderung des Austrittswinkels θ vergrößert den Angriffs­ winkel (γ-θ) des Fluids an den Flügeln 67 des Fühlerrotors 22, was zu einer Zunahme der Prozent-Registrierung des Fühler­ rotors 22 um denselben Betrag führt, d. h. um 1% von 6% auf 7%. Die korrigierte Prozent-Registrierung N_c bleibt weiterhin dieselbe, nämlich 100%, denn es gilt:

N_c = N_m - N_s = 107% - 7% = 100%.

Es ist somit ersichtlich, daß ein Ablesen in Form der algebraischen Differenz zwischen der Geschwindigkeit des Meßrotors 20 und der Geschwindigkeit des Fühlerrotors 22 bei einer gegebenen Durchflußrate einen Ablesewert mit 100% Ge­ nauigkeit bei allen Geschwindigkeiten des Meßrotors ergibt, selbst wenn die Geschwindigkeit des Meßrotors gegen den Eich­ wert abweicht, vorausgesetzt, daß der Fühlerrotor 22 einwand­ frei arbeitet. Diese Charakteristik der Erfindung wird als "selbstkorrigierendes" Verhalten bezeichnet.

Die vorgesehene Geschwindigkeit des Fühlerrotors 22 kann irgendeinen Wert relativ zu der vorgesehenen Geschwindigkeit des Meßrotors 20 haben, und trotzdem bleibt die oben aufge­ führte Beziehung für die "Selbstkorrektur" bestehen. Aus praktischen Erwägungen wird jedoch angestrebt, daß der Füh­ lerrotor 22 mit einer wesentlich geringeren Geschwindigkeit als der Meßrotor 20 rotiert, damit die Anzahl von Umdrehun­ gen 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 Fehl­ funktion des Fühlerrotors auf ein Minimum zu reduzieren. Wie nachfolgend gezeigt werden soll, ist es 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°), um eine Registrierung von 6% im geeichten Zustand zu ergeben, wäh­ rend der Flügelwinkel β des Meßrotors 20 etwa 45° beträgt, so daß er eine Registrierung von 106% im Eichzustand ergibt.

Die obige Beziehung gilt auch für den Fall, daß der Fühler­ rotor 22 so konstruiert ist, daß er in der entgegengesetzten Richtung wie der Meßrotor 20 rotiert. Bei einem Meßgerät, dessen Fühlerrotor 22 in der entgegengesetzten Richtung wie der Meßrotor 20 rotieren soll, wenn die Eichgeschwindigkeiten vorliegen, ist der Winkel γ der Flügel 67 des Fühlerrotors in bezug auf die Richtung der Fluidströmung in dem Meßgerät kleiner als der Austrittswinkel θ und kann sogar negative Werte aufweisen. Er kann also von der Rotationsachse in einer Richtung abweichen, die derjenigen des Austrittswin­ kels θ entgegengesetzt ist. Eine Geschwindigkeitsabnahme des Meßrotors 20 gegenüber seinem Eichwert, die eine Zunahme des Austrittswinkels θ verursacht, bewirkt also eine Zunahme der Geschwindigkeit des Fühlerrotors 22, und umgekehrt be­ wirkt eine Zunahme der Geschwindigkeit des Meßrotors 20 ge­ genüber seinem Eichwert eine Abnahme der Geschwindigkeit des Fühlerrotors. Wenn also die Geschwindigkeit des Meßrotors 20 94% Registrierung im Eichzustand darstellt und die Geschwin­ digkeit des Fühlerrotors 6% beträgt, und zwar in der entgegen gesetzten Richtung des Drehsinns des Meßrotors, so gilt:

N_c = N_m - N_s = 94% - (-6%) = 100% Registrierung,

und eine Abnahme der Meßrotorgeschwindigkeit um 1% verursacht eine Zunahme der Geschwindigkeit des Fühlerrotors um 1% in der entgegengesetzten Richtung, so daß gilt:

N_c = 93% - (-7%) = 100%.

Durch die Erfindung wird also die Möglichkeit einer selbst­ tätigen Korrektur auch dann geschaffen, wenn die Rotoren entgegengesetzten Drehsinn haben, ebenso wie bei gleichem Drehsinn. Wenn jedoch die Rotoren im entgegengesetzten Dreh­ sinn rotieren, ist die nachstehend beschriebene "Selbstprü­ fung" weniger zuverlässig als bei gleichem Drehsinn, wie an­ schließend gezeigt werden soll.

Wie vorstehend angegeben ist, ergibt das erfindungsgemäße Merkmal der selbsttätigen Korrektur eine 100%-Registrierung bei allen Geschwindigkeiten des Meßrotors 20 bei einer ge­ gebenen Durchflußrate, solange der Fühlerrotor 22 einwandfrei arbeitet. Es ist daher durchaus möglich, daß der Meßrotor 20 nur mit 50% seines Eichwertes rotiert, und trotzdem ergibt der korrigierte Ablesewert N_c die genaue Registrierung. Das Merkmal der selbsttätigen Korrektur ergibt also keine Anzeige über eine Fehlfunktion des Meßrotors 20 oder des Fühlerrotors 22. Um aber eine außergewöhnliche Beschädigung des Meßgerätes zu verhindern, ist es wünschenswert, daß es außer Betrieb genommen und repariert wird, wenn die Ge­ schwindigkeit des Meßrotors von dem Eichwert stärker ab­ weicht als bis zu einer vorgeschriebenen Grenze.

Die im folgenden beschriebene Erfindung und die Bedeutung der Ertastung des Austrittswinkels gehen aus der folgenden Beschreibung deutlicher hervor. Es wird erneut auf Fig. 3 Bezug genommen. Die Genauigkeit eines Meßgerätes ohne Füh­ lerrotor ist gleich dem Verhältnis der tatsächlichen Ge­ schwindigkeit des Meßrotors U_m zu der Idealgeschwindigkeit U_i desselben, wobei dieses die Geschwindigkeit ist, die der Meßrotor erreichen würde, wenn er kein Drehmoment überwinden müßte. Die Meßgenauigkeit (bzw. Registrierung) wird mathema­ tisch durch die Gleichungen (1), (2) und (7) wiedergegeben, die im Interesse der Übersichtlichkeit noch einmal angeführt werden:

Aus dieser Gleichung ist offensichtlich, daß die Meßgenauig­ keit von dem Wert des Austrittswinkels θ abhängt. In der Technik ist wohlbekannt, daß folgende Beziehung gilt:

Darin sind:
Tn das auf den Meßrotor einwirkende Widerstandsmoment ohne Fluid;
Tf das Widerstandsmoment, das auf den Meßrotor aufgrund des Fluids einwirkt;
(Tn + Tf)m das Gesamtwiderstandsmoeent, das auf den Meßrotor ein­ wirkt;
der effektive Radius des Rotors;
A der effektive Strömungsquerschnitt;
p die Fluiddichte; und
Q die Durchflußrate des Fluids in dem Meßgerät.

Für kleine Werte von θ (normalerweise ungefähr 3°) ist tan θ ungefähr gleich θ. Daher gilt:

Da der Faktor

im allgemeinen eine kleine, jedoch veränderliche Größe ist, ist der Austrittswinkel θ des Fluids bei einem herkömmlichen Meßgerät nicht konstant, so daß der Ausdruck für die Genauigkeit des Meßgeräts, d. h.

nicht konstant ist. Da die einzigen Faktoren, welche die Meßgenauigkeit beeinflussen, der Winkel θ und der Flügelwinkel β sind, ist die Meßgenauigkeit konstant, wenn in einem Flügelrad- Meßgerät der Winkel θ konstant gehalten wird, bzw. wenn die­ ses unabhängig von dem Winkel θ arbeitet, da der Flügelwinkel β eine feste Größe ist.

Die folgenden Betrachtungen zeigen, wie dies durch die Erfindung er­ reicht wird.

Es wird nun auf Fig. 5A Bezug genommen. Da der Axialdruck des Fluids auf dem Fühlerrotor geringer ist als auf dem Meß­ rotor (da der Winkel θ kleiner ist als der Winkel β, ist die Lagerbelastung am Fühlerrotor geringer als an dem Meßrotor; folglich ist auch das Drehmoment des Fühlerrotors ohne Fluid- (Tn)_s geringer als das Drehmoment des Meßrotors ohne Fluid, also der Wert (Tn)_m, und es gilt:

(Tn)_s < (Tn)_m (15)

Die Widerstandsmomente bzw. zu überwindenden Drehmomente (T_f)_m aufgrund des Strömungswiderstandes, der auf den Meß­ rotor einwirkt, bzw. das Widerstandsmoment (T_f)_s, das auf den Fühlerrotor einwirkt, ist in Tangentialrichtung wirksam, und diese Momente sind jeweils proportional dem Sinus des Flügelwinkels ß am Meßrotor bzw. dem Sinus des Flügelwinkels γ am Fühlerrotor. Folglich gilt:

(T_f)_m α sin β und (T_f)_s α sin γ.

Da jedoch die Relativgeschwindigkeit des aus dem Fühler­ rotor austretenden Fluids niedriger ist als die Relativ­ geschwindigkeit des aus dem Meßrotor austretenden Fluids, ist das Verhältnis (T_f)_s/(T_f)_m ihrer Drehmomente aufgrund des Fluids kleiner als das Verhältnis sin γ/sin β. Es gilt also:

Die Verhältnisse der jeweiligen resultierenden Drehmomente aufgrund des Strömungswiderstandes sind also wesentlich klei­ ner als 1, und es gilt:

Da das auf den Fühlerrotor einwirkende Drehmoment ohne Fluid kleiner ist als das auf den Meßrotor einwirkende Drehmoment, und da ferner das Verhältnis des auf den Fühlerrotor einwir­ kenden Strömungswiderstandsmoments zu dem Moment, das auf den Meßrotor einwirkt, wesentlich kleiner als 1 ist, ist es offensichtlich, daß das gesamte Widerstandsmoment, das auf dem Fühlerrotor einwirkt, also (T_n + T_f)_s, wesentlich kleiner als das gesamte Widerstandsmoment ist, das auf den Meßrotor einwirkt. Es gilt also:

(T_n + T_f)_s « (T_n + T_f)_m (18)

Aus Gleichung (14) ergibt sich:

und

Aus den Gleichungen (14), (18) und (19) folgt:

Daher ist ersichtlich, daß θs wesentlich kleiner als θ ist.

Der Ausdruck für die Meßgenauigkeit (Registrierung) eines Meßgerätes nach der Erfindung, bei dem beide Rotoren in demselben Drehsinn arbeiten, ist:

Diese Beziehung kann geschrieben werden als:

Gleichung (7) ergibt

und aus Fig. 5B folgt:

Us = Va tan γ - Va tan (θ + θs).

Die Gleichung (22) kann daher geschrieben werden:

Aus Fig. 5A folgt Ui = Va tan β; Einsetzen der Gleichung für die Genauigkeit des Meßgeräts mit gleichsinnig drehenden Rotoren in Gleichung (23) ergibt:

Wie vorstehend gezeigt wird, ist θs viel kleiner als θ und kann für alle praktischen Betrachtungen vernachlässigt werden, so daß gilt:

oder

Bei einem Turbinen- bzw. Flügelrad-Meßgerät nach der Erfin­ dung, das mit dem Merkmal der selbsttätigen Korrektur ausge­ stattet ist, wird also der variable Fluid-Austrittswinkel θ durch einen konstanten Rotorflügelwinkel γ ersetzt.

Durch eine Betrachtung ähnlich der Entwicklung von Gleichung (24) kann gezeigt werden, daß der Ausdruck für die Meßge­ nauigkeit bei einer Ausführungsform mit gegensinnig drehen­ den Rotoren folgende Form hat:

Wenn bei einem solchen Meßgerät der Fühlerrotor mit ungefähr derselben Geschwindigkeit wie der Meßrotor rotieren kann, wie dies z. B. in der US-PS 3 934 473 beschrieben ist, ist der Flügelwinkel γ des Fühlerrotors im wesentlichen gleich dem Flügelwinkel β des Meßrotors (tan γ/tan β ≃ 1); der Aus­ druck (28) wird dann:

Es ist festzustellen, daß die Meßgenauigkeit sich um die Hälfte des Wertes des Ablenkwinkels θ_s des Fühlerrotors ändert. Da bei einem solchen Meßgerät beide Rotoren ungefähr mit derselben Geschwindigkeit rotieren, sind die jeweiligen Ablenkwinkel ungefähr gleich (θ_s ≃ θ), und die Änderung der Registrierung ist dann ungefähr halb so groß wie bei einem herkömmlichen Meßgerät.

Dies gilt aber nur so lange, wie der Fühlerrotor keine Funktionsstörung aufweist, und es ist zu beachten, daß wegen der Drehung des Fühlerrotors mit ungefähr derselben Geschwin­ digkeit wie der Meßrotor die Gefahr, daß eine Funktionsstö­ rung am Fühlerrotor auftritt, dieselbe Größenordnung hat wie bei dem Meßrotor.

Bei einem Meßgerät, dessen beide Rotoren mit entgegenge­ setztem Drehsinn arbeiten, die Geschwindigkeit des Fühler­ rotors jedoch z. B. um eine Größenordnung niedriger ist als die des Meßrotors, ist θ_s klein im Vergleich zu θ und kann daher vernachlässigt werden. Die Gleichung (28) wird dann:

Da die Genauigkeit eines solchen Meßgeräts unabhängig von variablen Faktoren ist, kann eine im wesentlichen vollstän­ dige Korrektur mit einer 100%-Registrierung bzw. Anzeige erreicht werden. Wie bereits erwähnt wurde, liefert ein Meßgerät mit in entgegengesetztem Drehsinn drehenden Rotoren jedoch keine zuverlässige Anzeige von Fehlfunktionen.

Bei der vorstehenden Untersuchung wurde für die Bedingung, daß die Geschwindigkeit des Fühlerrotors wesentlich kleiner (z. B. um eine Größenordnung) ist als die des Meßrotors, der Winkel θ_s vernachlässigt. Es ist jedoch zu betonen, daß wegen des Faktors θ_s in den Gleichungen (23) und (28) der Fühlerrotor in Wirklichkeit einen geringen Fehler bei der Meßgenauigkeit bzw. Registrierung verursacht. Wenn aber die Geschwindigkeit des Fühlerrotors (und θ_s) um eine Größenord­ nung kleiner ist als die Geschwindigkeit des Meßrotors (und θ), so ist die von dem Fühlerrotor verursachte Abweichung von der 100%-Genauigkeit so gering, daß sie innerhalb der zulässigen Grenzen einer meßbaren Reproduzierbarkeit des Meßgeräts liegen (d. h. ± 0,1%), und ist daher von keiner prak­ tischen Bedeutung.

Es wurde gefunden, daß das Verhältnis der Geschwindigkeit des Meßrotors 20 zur Geschwindigkeit des Fühlerrotors 22 ein Kriterium dafür liefert, ob der Meßrotor 20 oder der Fühlerrotor 22 oder beide Funktionsstörungen aufweisen. Dabei ist aber zu beachten, daß bei einem Meßgerät, bei wel­ chem die Geschwindigkeit des Fühlerrotors bedeutend niedriger als die des Meßrotors ist, wie dies bei den beiden Rotoren der beschriebenen Ausführungsform zutrifft, eine Störung wahrscheinlich auf dem Meßrotor 20 beruht, da auf diesen wesentlich höhere radiale und axiale Lasten einwirken und dieser wesentlich schneller dreht als der Fühlerrotor 22.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, bei wel­ cher die anfänglichen Eichwerte für die Meßrotorgeschwindig­ keit und die Fühlerrotorgeschwindigkeit die folgende Bezie­ hung haben:
Nm* = 106% und Ns* = 6%,

ist für eine korrigierte 100%-Registrierung bzw. Anzeige das Verhältnis der Meßrotorgeschwindigkeit zu der Fühler­ rotorgeschwindigkeit:

Nm/Ns = Nm*/Ns* = 106/6 = 17,67.

Wenn der Meßrotor im geeichten Zustand innerhalb der Gren­ zen von ± 1% anzeigen soll, so gilt:

Solange also das Verhältnis der Geschwindigkeit des Meß­ rotors 20 zur Geschwindigkeit des Fühlerrotors 22 inner­ halb der Grenzen von 15,29 bis 21 ist, befindet sich die Geschwindigkeit des Meßrotors 21 innerhalb eines Bereichs von ± 1% seines Eichwertes. Wenn aber die Geschwindigkeit des Meßrotors 20 unterhalb die vorgeschriebenen Grenzen ab­ sinken sollte, z. B. 2% unter den Eichwert, so gilt:

Falls die Geschwindigkeit des Meßrotors um 2% über den Eichwert ansteigen sollte, so gilt:

Durch dauernde Überwachung des Verhältnisses Nm/Ns wird es also ermöglicht, eine Abweichung der Geschwindigkeit des Meßrotors 20 zu überwachen, die den Eichwert über vorbe­ stimmte Grenzen hinaus überschreitet, solange der Fühler­ rotor einwandfrei arbeitet.

Wenn aber, was unwahrscheinlich ist, der Fühlerrotor eine Fehlfunktion aufweisen sollte, während der Meßrotor ein­ wandfrei arbeitet, so sinkt in gleicher Weise das Verhältnis Nm/Ns unter die vorgeschriebenen Grenzen von 15,29 bis 21 ab. Zur Erläuterung soll angenommen werden, daß bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Geschwindig­ keit des Fühlerrotors 22 1% niedriger ist als sie sein sollte, während der Meßrotor 20 mit seinem Eichwert arbeitet. Dann gilt:

Wenn die Geschwindigkeit des Fühlerrotors 22 um 1% kleiner ist als sie sein sollte, während der Meßrotor 20 mit seinem Eichwert arbeitet, gilt:

Wenn also der Meßrotor 20 innerhalb ± 1% seines Eichwertes arbeitet, ist auch das Verhältnis Nm/Ns innerhalb seiner vorgeschriebenen Grenzen, und die korrigierte Registrierung Nc liegt innerhalb der vorgeschriebenen Grenzen; die korri­ gierte Registrierung Nc hat also eine Genauigkeit von 100%, wenn der Fühlerrotor 22 einwandfrei arbeitet. Wenn jedoch eine Abweichung von ± 1% der Geschwindigkeit des Fühlerrotors 22 gegenüber seinem Normalwert auftritt, so liegt der Wert Nm/Ns außerhalb der vorgeschriebenen Grenzen, selbst wenn der Meßrotor 20 bei seinem Eichwert arbeitet.

Es wird nun eine Ausführungsform beschrieben, bei der die Geschwindigkeiten sowohl des Meßrotors 20 als auch des Fühlerrotors 22 überwacht werden und ein Ausgangssignal er­ zeugt wird, das die Differenz zwischen der Geschwindigkeit des Meßrotors 20 und der des Fühlerrotors 22 angibt, wobei diese Ausführungsform ferner dazu geeignet ist, eine Anzeige dafür zu liefern, ob das Verhältnis Nm/Ns außerhalb der Grenzen liegt, für die das Meßgerät und das System ausge­ legt sind. Ein Beobachter wird also darauf aufmerksam ge­ macht, daß einer der Rotoren oder beide von den Eichgeschwin­ digkeiten abweichen.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurde angenommen, daß der Meßrotor 20 von seinem Eichwert abge­ wichen ist, während der Fühlerrotor 22 normal arbeitet. Wenn der Fühlerrotor 22 mit einer wesentlich geringeren Ge­ schwindigkeit rotiert als der Meßrotor 20, ist es zwar sehr unwahrscheinlich, doch durchaus möglich, daß der Fühlerrotor 22 aufgrund einer erhöhten Lagerreibung gegenüber seinem Nor­ malwert verlangsamt wird. In solchen Fällen kann eine Anzeige "Grenze überschritten" betätigt werden, obwohl der Meßrotor 20 innerhalb der vorgeschriebenen Abweichungsgrenzen arbeitet.

Zur Erläuterung soll bei der vorstehend beschriebenen Ausfüh­ rungsform, bei der die Eichwerte für die Geschwindigkeit des Meßrotors 20 und die des Fühlerrotors 22 Nm = 106% bzw. Ns = 6% sind, angenommen werden, daß der Meßrotor um 0,5% zu langsam und der Fühlerrotor ebenfalls um 0,5% gegenüber seinem Normalwert zu langsam läuft.

Da eine Geschwindigkeitsabnahme beim Meßrotor eine Zunahme des Austrittswinkels verursacht, die zu einem entsprechenden Abfall der Geschwindigkeit des Fühlerrotors (0,5%) führt, und da der Fühlerrotor um 0,5% langsamer als beabsichtigt läuft, gilt:

Nm = 106 - 0,5 = 105,50 und Ns = (6 - 0,50) - 0,50 = 5,00

und

In einem solchen Falle wird die Anzeige "Grenze überschritten" aktiviert, obwohl die Geschwindigkeit des Meßrotors sich innerhalb der vorgeschriebenen Grenzen von ± 1% befindet.

Es wird nun der Fall betrachtet, daß beide Rotoren bei Normalbetrieb mit gleichem Drehsinn arbeiten sollen, und es soll der sehr ungewöhnliche Zustand betrachtet werden, bei dem sowohl der Meßrotor 20 als auch der Fühlerrotor 22 fehlerhaft arbeiten und somit langsamer rotieren als normal, aufgrund einer erhöhten Lagerreibung ΔNm bzw. ΔNs an den Rotoren. Die korrigierte Registrierung Nc des Geräts hat dann nicht mehr eine 100%-Genauigkeit sondern ist mit einem Fehler ΔNc behaftet, der gleich der Verlangsamung ΔNs des Fühlerrotors 22 ist; es gilt:

ΔNc = ΔNs (32)

Wenn die Grenzen der Abweichung gegenüber dem Eichzustand bei diesem "selbstprüfenden" und "selbstkorrigierenden" Meß­ gerät, die mit ΔG bezeichnet sind, auf ± 1% festgelegt sind, kann gezeigt werden, daß die Grenzen ΔG = ± 1% überschritten wurden, und die Anzeige "Grenze überschritten" erfolgt, so­ bald die Summe der Abweichung Nm des Meßrotors und, des Fehlers Ns des Fühlerrotors die eingestellte Grenze von 1% erreicht hat, entspricht folgender Beziehung:

-[(ΔNm) + (ΔNs)] ≃ - 1% = ΔG (33)

worin (ΔNm) und (ΔNs) Zahlenwerte sind.

Aus Gleichung (12) ist ersichtlich, daß der korrigierte Ab­ lesewert des Meßgeräts Nc = Nm - Ns eine Genauigkeit von 100% hat, solange der Fühlerrotor 22 normal arbeitet (d. h. ΔNc = Ns = 0). Wenn aber der Fühlerrotor 22 fehlerhaft arbeitet, überschreitet der maximal mögliche Fehler (ΔNc)_max der korrigierten Meßregistrierung nicht die festgelegten Grenzen von ΔG, denn es gilt:

(ΔNc)_max = (ΔNs)_max = |ΔG| - (ΔNm) |ΔG| (34)

Es wird nun der Fall betrachtet, wonach der Fühlerrotor 22 so ausgelegt ist, daß er den entgegengesetzten Drehsinn des Meßrotors 20 hat, und erneut wird der ungewöhnliche Zustand betrachtet, daß sowohl der Meßrotor 20 als auch der Fühlerrotor 22 aufgrund einer um den Wert ΔNm bzw. ΔNs erhöhten Lagerreibung langsamer laufen. Wie bei dem zuvor beschriebenen Fall hat die korrigierte Meßregistrierung Nc nicht mehr die Genauigkeit 100%, sondern ist mit einem Fehler (ΔNc) behaftet, der gleich der Höhe der Verlangsa­ mung des Fühlerrotors ist, d. h.:

ΔNc = ΔNs (32)

Wenn die Grenzen ΔG gegenüber der Abweichung in bezug auf die Eichung auf ± 1% festgelegt sind, werden diese Grenzen überschritten, wenn die Differenz zwischen der Verlangsa­ mung ΔNs des Fühlerrotors und der des Meßrotors ΔNs unge­ fähr die eingestellte Grenze von 1% erreicht, und diese Beziehung kann folgendermaßen ausgedrückt werden:

[(ΔNs) - (ΔNm)] ≃ ΔG = ± 1% (approximativ) (35)

Aus Gleichungen (32) und (35) ist ersichtlich, daß der korrigierte Meßwert Nc = Nm - Ns eine 100%-Genauigkeit aufweist, solange der Fühlerrotor 22 normal arbeitet (d. h. ΔNc = ΔNs = 0), ebenso wie bei dem zuvor untersuchten Fall, bei dem beide Rotoren gleichen Drehsinn haben. Wenn aber der Fühlerrotor 22 fehlerhaft arbeitet (ΔNs ≠ 0), so kann der maximal mögliche Fehler der korrigierten Meßregistrie­ rung (ΔNc)_max die festgelegte Grenze ΔG = ± 1% überschreiten, ohne eine Fehleranzeige auszulösen. Z. B. kann angenommen werden, daß der Meßrotor 20 um 1% zu langsam ist (ΔNm = 1%); der Fühlerrotor 22 mag um z. B. 1,5% zu langsam sein, was zu einem Fehler von 1,5% der korrigierten Meßregistrierung führt (ΔNc = ΔNs = 1,5%), ohne daß eine Anzeige darüber erfolgt, daß die eingestellte Grenze ΔG = ± 1% überschritten wurde, denn die Anwendung der Gleichung (35) liefert:

[(ΔNs) - (ΔNm)] = [1,5%-1%] = +0,5% < 1% = ΔG

d. h. AG liegt weiterhin innerhalb der festgelegten Grenzen ± 1%.

Wenn die Meßrotorgeschwindigkeit um 1% abgesunken ist, muß wenigstens eine Abnahme der Fühlerrotorgeschwindigkeit von 2% und folglich ein Meßfehler von wenigstens 2% (ΔN_c = ΔN_s = 2% vorhanden sein, damit angezeigt wird, daß die festgelegte Grenze von ΔG = ± 1% überschritten wurde, denn es gilt:

[ΔNs - ΔNm] = [2%-1%] = +1% = ΔG

Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß eine Anordnung mit zwei Rotoren, die unter normalen Bedingun­ gen in derselben Richtung rotieren, für die "Selbstüberprü­ fung" zu bevorzugen ist, wenn der Fühlerrotor 22 aufgrund von außergewöhnlichen Umständen ebenfalls schadhaft werden kann, obwohl die Wahrscheinlichkeit hierfür gering ist.

Aus der vorstehenden Analyse kann geschlossen werden, daß ein Meßgerät mit einem Fühlerrotor, der den entgegenge­ setzten Drehsinn des Meßrotors bei im wesentlichen dersel­ ben Geschwindigkeit aufweist, wie es in der bereits erwähnten US-PS beschrieben ist, 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 Meßge­ rät, bei dem beide Rotoren entgegengesetzt rotieren, er­ gibt jedoch keine zuverlässige Anzeige über Fehlfunktionen (Selbstprüfung). 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, "Begradi­ gungsflügel" 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 Ver­ stopfungen stromaufwärts von dem Meßgerät können jedoch Wirbel (eine Tangentialkomponente) in der durch das Meßge­ rät fließenden Fluidströmung verursachen, die durch diese Begradigungsflügel nicht vollständig beseitigt werden kön­ nen. Diese Störungen können auch eine ungleichförmige Ge­ schwindigkeitsverteilung in der Fluidströmung des Meßgeräts verursachen. Die Axialgeschwindigkeit der Strömung an ver­ schiedenen Stellen des Meßgerät-Einlaßabschnitts kann sich also beträchtlich und ungleichmäßig ändern. Bei herkömmli­ chen Meßgeräten wird durch solche Wirbel und ungleichmäßigen Geschwindigkeitsverteilungen in dem in den Meßrotor eintre­ tenden Fluid die Meßgenauigkeit beeinträchtigt. Versuche haben jedoch gezeigt, daß ein erfindungsgemäßes Meßgerät für solche Vorkommnisse relativ unempfindlich ist. Die Genauig­ keit des erfindungsgemäßen Meßgeräts wird also durch Wirbel und ungleichmäßige Geschwindigkeitsverteilungen in dem Fluid bei dessen Eintritt in den Meßrotor nicht beeinträchtigt.

Wie in Fig. 7 angegeben ist, ,stellt das Rechnersystem 300 eine Ausführungsform der Erfindung dar, bei der ein Programm in einem Speicher 312 gespeichert ist, der von Konstanten Gebrauch macht, die in einer programmierbaren Dauerspeicher­ einheit 314 gespeichert sind; die Ausführung erfolgt unter Steuerung eines Prozessors 302, wie er von dem Anmelder unter der Bezeichnung Nr. R6502-11 in den Handel gebracht wird. Eine Taktschaltung 310, deren Ausgangsimpulse in Fig. 8 gezeigt sind, legt eine Impulsserie an den Prozessor 302 an, um dessen Systemtakt zu bilden. Die Ein- und Ausgangs­ signale gelangen in das System 300 und aus diesem heraus über eine Ein/Ausgabeschaltung 306. Wie in Fig. 10 gezeigt ist, werden die Geschwindigkeiten des Meßrotors 20 und des Fühlerrotors 22 durch Schlitzdetektoren 102, 146 abgefragt, um Signale zu gewinnen, die über Verstärker 336 bzw. 334 an eine Eingangs-Kommunikationsschaltung 338 angelegt werden, die, wie in Fig. 10 gezeigt, ein Teil der Ein/Ausgabe-Schal­ tung 306 ist. Sowohl der Speicher 312 als auch die programmier­ bare Dauerspeichereinheit 314 sind über eine Busleitung 308 (Fig. 7) an den Prozessor 302 angeschlossen. Die Ein/Ausgabe- Schaltung 306 enthält ferner eine Ausgangs-Kommunikations­ schaltung 340, die über die Busleitung 304 an den Prozessor 302 angeschlossen ist, um Ausgangssignale für die Erregung der jeweiligen Anzeigelampen zu liefern, z. B. für die An­ zeigelampe 324 "berechnen", die Anzeigelampe 326 "normal" und die Anzeigelampe 328 "abnorm", ebenso wie für ein elektro­ magnetisches Zählwerk 322, das die jeweilige Gesamtmenge der gemessenen Flüssigkeit anzeigt. Wie in Fig. 10 gezeigt, er­ regt die Ausgangs-Kommunikationsschaltung eine Mehrzahl von Treibern 344, 346, 348 und 350, um jeweils die Anzeigelampen 322, 328, 326 und 324 anzusteuern. Zusätzlich liefert die Ausgangs-Kommunikationsschaltung 340 ein Signal über den Ausgangstreiber 342, um ein die Durchflußrate des Meßgeräts 10 anzeigendes Signal zu liefern. Die in Fig. 10 gezeigten Anzeigeelemente sind auf einer Anzeigetafel 320 angeordnet, die in Fig. 9 gezeigt ist, so daß das Zählwerk 322 und die Anzeigelampen 324, 326, 328 von der Bedienungsperson leicht beobachtet werden können.

In den Fig. 11A, 11B und 11C ist ein Blockdiagramm des Rechnersystems 300 im einzelnen dargestellt, wobei gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind. Die Schlitzdetektoren 146 und 102 (Fig. 11C) sind an die Anschlüsse 1 und 2 bzw. 3 und 4 angekoppelt, wodurch die jeweiligen Eingangssignale über Verstärker 336 bzw. 334 an Pegelumsetzer angelegt werden, die im wesentlichen aus Transistoren Q1 und Q2 gebildet sind. Die im Pegel ver­ schobenen Ausgangssignale werden an den Kollektoren der Transistor Q1, Q2 abgegriffen und über Leitungen 304b, 304c zu den Eingängen CA1, CA2 der Ein/Ausgabe-Schaltung 306 ge­ führt (Fig. 11B), deren Ausführung dem vom Anmelder in den Handel gebrachten Typ Nr. 6522-11 entspricht. Die Ausgangs­ signale werden an den Anschlüssen 10, 11, 12 und 13 der Ein/Ausgabe-Schaltung 306 abgegriffen und über eine Gruppe von Leitungen, die gemeinsam als 304d bezeichnet sind, an eine Treibergruppe 380 (Fig. 11C) angelegt, um die verschie­ denen Signale zu ergeben, welche den Gesamtdurchfluß und das Vorliegen eines normalen, abnormen und eines Berechnungs­ zustands anzeigen. Zusätzlich ist eine Digitaldarstellung des analogen Selbstprüfsignals an den Stiften 2 bis 9 der Ein/Ausgabe-Schaltung 306 vorgesehen, die gemeinsam mit 304f bezeichnet sind. Die Stifte 11 bis 13 der Ein/Ausgabe- Schaltung 306 sind in der in Fig. 11C gezeigten Weise ferner über eine Gruppe von Leitungen 304e mit Pufferverstärkern 346, 348 und 350 verbunden, um die Anzeigevorrichtungen 324, 326, 328 zu beaufschlagen. Zusätzlich werden Signale von den Kollektoren der Transistoren Q2 und Q1 abgegriffen und über die Treibergruppe 380 angelegt, um Signale zu lie­ fern, die den Drehzustand der Haupt- und Fühlerrotoren an­ zeigen.

Eine Stromversorgung 376 legt eine +5V-Spannung, die von einer äußeren Gleichstromversorgung abgeleitet wird, an die verschiedenen Elemente des Rechnersystems 300 an. In Fig. 11A und 11B sind zwei getrennte Speicher gezeigt. Ein erster Speicher 312, der aus zwei Festwertspeichern (ROMs) 364, 366 gebildet ist, ist über den Adreßbus 308 und Datenbus 308a mit dem Mikroprozessor 302 gekoppelt. Die höchstwertigen Bits der Adreßbusleitung aus dem Pro­ zessor 302 werden an einen Dekoder 372 angelegt, der wäh­ rend des Systembetriebs unabhängig vom Zustand dieser Bits entweder den Festwertspeicher 364 oder den Festwertspeicher 366 auswählt, um darin eine bestimmte Stelle auszulesen. Die Festwertspeicher, im folgenden kurz als ROM bezeichnet, 364 und 366 können die von der Anmelderin unter der Be­ zeichnung Nr. R2332 in den Handel gebrachten Elemente sein. In der Anfangsentwicklungsstufe der Systeme können löschbare, programmierbare Festwertspeicher (EPROM) anstelle der ROMs 364, 366 verwendet werden, wodurch das Programm zunächst einprogrammiert und dann neu programmiert werden kann, wenn das System 300 Änderungen erfährt. Ein zweiter Speicher 312′ ist aus Arbeitsspeicherelementen (RAM) 368 und 370 gebildet, die als Kurzzeitdatenspeicher verwendet werden und an den Prozessor 302 über Adreßbus 308 und Datenbus 308a gekoppelt sind. Die Arbeitsspeicher, im folgenden kurz als RAM be­ zeichnet, 368 und 370, bei denen es sich um Bauteile handeln kann, wie sie von der Intel Corporation unter der Bezeichnung Nr. 2114 in den Handel gebracht werden, werden ebenfalls über den Adreßdekoder 372 adressiert. In gleicher Weise wie bei den ROMs 364 und 366 zuvor beschrieben, liefert der Dekoder 372 ein Schaltungsauswahl (chip select)-Signal zu den RAMs 368 und 370, wodurch diese Schaltungen auf die Adresse in der Busleitung 308 ansprechen.

Eine in Fig. 11A gezeigte Strom-Ein-Rücksetzschaltung 374 spricht auf das anfängliche Anlegen der Gleichstrom-System­ versorgung von +5 V an und erzeugt ein Signal, das über Lei­ tung 304a an den Prozessor 302 angelegt wird, um diesen zu­ rückzusetzen, wodurch ein Unterprogramm (im folgenden als Routine bezeichnet) "Initiierung und Strom-Ein" ausge­ führt wird. Ein Taktsignal, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, wird von der System-Taktschaltung 310 erzeugt, die einen Oszillator 362 mit einem Kristallelement Z1 aufweist, das bei 4 MHz schwingt. Das Ausgangssignal des Oszillators 362 wird durch einen aus zwei Flip-Flops gebildeten Teiler 360 geteilt, bevor es an den Takteingang des Prozessors 302 angelegt wird, der dieses Taktsignal zu der übrigen Schal­ tung weiterleitet. Die Speichereinheit 314 zur Speicherung der programmierbaren Konstanten ist, wie in Fig. 11B ge­ zeigt, über den Adreßbus 308 und Datenbus 308a mit dem Spei­ cher 312 und dem Prozessor 302 verbunden, wodurch ein dort einprogrammierter Satz von Konstanten in das System 300 eingegeben werden kann. Der Teiler 360 und die Speicherein­ heit 314 können solche sein, wie sie von der National Semi­ conductor Corporation unter den Bezeichnungen 74LS74 bzw. DM8577n in den Handel gebracht werden. Es kann ferner ein Ausgangssignal einer Analogschaltung, das proportional zu dem Fehlersignal ist und dieses anzeigt, von der Digital­ darstellung der Ausgangssignale 304f abgeleitet werden, die von der Ein/Ausgabe-Schaltung 306 erzeugt werden und an deren Anschlüssen 2 bis 9 erscheinen, in Verbindung mit in Kaskade geschalteten Transistoren Q4 und Q3 und unter Mit­ wirkung des Analog/Digital-Umsetzers 306a.

Gleichung (12) kann in Einheiten der Meßrotor- und Fühler­ rotor-Impulse folgendermaßen umgeschrieben werden:

Vc = Pm/Km - Ps/Ks (38)

Darin ist Vc das korrigierte Volumen in Volumeneinheiten, das dieses Meßgerät während einer gegebenen Zeitspanne durchströmt; Pm bzw. Ps sind die Impulse des Meßrotors bzw. Fühlerrotors, die während dieser Zeitspanne kumuliert werden; Km bzw. Ks sind der Meßrotor- bzw. Fühlerrotor-Faktor in Impulsen pro Volumeneinheit (m³ bzw. ft³) der Strömung durch das Meßgerät, wobei diese Faktoren bei der anfäng­ lichen Eichung bestimmt werden. Das System 300 bewirkt das Ertasten und Zählen der Anzahl von Impulsen Pm bzw. Ps, die von dem Meßrotor bzw. Fühlerrotor erzeugt werden, sowie die Lösung der Gleichung (38), um eine Anzeige für das korrigierte Volumen Vc zu liefern.

Die Berechnung des korrigierten Volumens wird am Ende einer kontinuierlich auftretenden 1-Sekundenzeitbasis ausgeführt, wobei diese Zeitbasis durch ein Zählintervall bestimmt wird, welches durch das Taktsignal (1 s) eingestellt wird, das durch die System-Taktschaltung 310 geliefert wird. Das be­ rechnete, korrigierte Volumen Vc wird nach einem jeden sol­ chen 1-Sekunden-Taktintervall wiederholt an das elektrome­ chanische Zählwerk 322 angelegt, wodurch die Strömungswerte über eine Zeitspanne aufsummiert werden und die Gesamtmenge der Strömung angeben, die das Meßgerät 10 während der Zeit durchflossen hat. Das Rechnersystem 300 ist ferner so ausge­ legt, d. h. programmiert, daß verschiedene Überprüfungen der Arbeitsweise des Meßgeräts 10 ausgeführt werden. Wenn z. B. die Geschwindigkeit des Meßrotors 20 deutlich gegenüber dem Eichwert absinkt und die zuvor erläuterten vorgeschriebenen Grenzen überschreitet, wird ein Fehler- oder Fehlfunktions­ zustand festgestellt. Der Fühlerrotor 22 ist vorzugsweise so ausgelegt, daß er wesentlich langsamer rotiert (um etwa eine Größenordnung) als der Meßrotor 20. Unter diesen Be­ dingungen wird normalerweise erwartet, daß sich das Lager des Meßrotors 20 schneller abnutzt als dasjenige des Fühler­ rotors 22, mit dem Ergebnis, daß die Geschwindigkeit des Meßrotors 20 deutlich gegenüber dem Eichwert über die vor­ geschriebenen Grenzen hinaus absinken kann. Wenn dies ge­ schieht, wird der Faktor Pm/Km kleiner als der Faktor Ps/Ks. Um diesen Zustand zu ermitteln, prüft das System 300 perio­ disch die Größe von (Pm/Km) im Verhältnis zur Größe von (Ps/Ks). Wenn (Pm/Km) kleiner ist als (Ps/Ks), wird das berichtigte Volumen Vc durch folgende Gleichung angegeben:

Das berichtigte Volumen Vc, das durch Gleichung (39) ange­ geben wird, ist eine Approximierung der Fluidströmung. Wenn festgestellt wird, daß (Pm/Km) kleiner ist als (Ps/Ks), wird ferner ein Fehlerzustand angezeigt, und die Anzeigelampe 328 "abnorm" wird eingeschaltet, wie zuvor beschrieben.

Die selbsttätige Überprüfung erfolgt durch Bestimmen des Prozentsatzes der Abweichung ΔG der Fühlerrotorgeschwindig­ keit von ihrem Eichwert gemäß der folgenden Gleichung (40), die aus Gleichung (36) abgeleitet werden kann:

Die Abweichung der Fühlerrotorgeschwindigkeit gegenüber ihrem anfänglichen Eichwert wird fortwährend berechnet. Bei der Berechnung zur Selbstüberprüfung ertastet das System 300 eine vorbestimmte Anzahl von Impulsen Pm des Meßrotors, und wenn diese Anzahl gleich der vorbestimmten Anzahl ist, z. B. gleich 25 000 entsprechend 50 s maximalen Strömungs­ durchsatzes, wird die Gleichung (40) gelöst, und der be­ rechnete Wert von ΔG wird verglichen mit den Grenzen ± ΔGp, die durch die programmierbare Einheit 314 eingestellt sind. Wenn die vorgeschriebenen Grenzen überschritten sind, d. h. |ΔG| < |ΔGp|, so arbeitet das Meßgerät außerhalb der gewähl­ ten Fehlergrenzen, und die Anzeigelampe 328 "abnorm" wird periodisch eingeschaltet. Wenn jedoch der Wert von |ΔG| kleiner ist als die vorgewählten Grenzen |ΔGp|, so arbeitet das Meßgerät 10 normal, und die Anzeigelampe 326 "normal" leuchtet auf.

Das Rechnersystem 300 ist ferner imstande, eine Anzeige des Strömungsdurchsatzes F in Einheiten der Frequenz (Hz) gemäß folgender Gleichung zu liefern:

Darin sind:
_m die Impulsfrequenz für die Geschwindigkeit des Meß­ rotors in Impulsen pro Stunde, wobei dieser Wert gleich 3600 Pm/t in Sekunden ist, wobei t ein Ab­ tastintervall ist, dessen Dauer z. B. 1 s ist;
Q_max der Nenn-Strömungsdurchsatz des Meßgeräts in Volu­ meneinheiten pro Stunde; und
f_max die gewünschte maximale Ausgangsfrequenz bei maxi­ maler Strömung.

Das von dem System 300 gespeicherte und aus geführte Programm berechnet den Strömungsdurchsatz F nach Gleichung (41) auf der Basis eines Impulszählintervalls t, z. B. 1 s, das durch das Taktsignal bestimmt wird, welches aus der System-Takt­ schaltung 310 abgeleitet wird. Das Strömungsdurchsatzsignal wird am Ausgangsanschluß 16 des Ausgangstreibers 380 abge­ nommen, wie Fig. 11C zeigt.

Eine weitere Überprüfung erfolgt durch das Rechnersystem 300, um festzustellen, ob ein minimaler Strömungszustand vorhanden ist, bei dessen Unterschreitung die Auflösung des Systems keine genaue Strömungsanzeige gewährleistet; hierzu wird be­ stimmt, ob die Frequenz der Abtastimpulse über eine gegebene Zeitspanne von z. B. 1 min niedriger als 1 Hz und die Fre­ quenz der Meßrotorimpulse niedriger als 2 Hz ist. Diese Be­ dingungen stellen einen Normalzustand dar, und eine Anzeige dieses Zustandes erfolgt durch das System 300 in der an­ schließend beschriebenen Weise. Wenn die Impulsfrequenz des Meßrotors niedriger als 2 Hz ist und die Impulsfrequenz des Fühlerrotors größer als 1 Hz ist und dieser Zustand dauernd während einer Minute anhält, wird angenommen, daß dieser Zustand einem blockierten Meßrotor entspricht, und dies wird von dem System 300 ebenfalls angezeigt, wie nachste­ hend erläutert wird.

Das Rechnersystem 300 berechnet also fortwährend das be­ richtigte Volumen Va und den Strömungsdurchsatz F und über­ prüft ständig die verschiedenen Zustände, wodurch eine An­ zeige über normale oder abnorme Betriebsbedingungen gelie­ fert wird.

Es wird nun auf die Fig. 12A bis 12E Bezug genommen, um anhand eines Flußdiagramms das Programm zu erläutern, das in dem Rechnersystem 300 gespeichert ist, wie es allgemein in den Fig. 11A, 11B und 11C dargestellt ist, insbesondere in einem seiner Speicher 364, 366. Es wird zunächst auf Fig. 12A Bezug genommen, die ein Ausführungsprogramm zur "Initiierung" bzw. "Stromeinschaltung" des in den Fig. 11A, 11B und 11C gezeigten Rechnersystems 300 zeigt, wobei die­ ses Programm immer dann ausgeführt wird, wenn +5 V Gleich­ spannung zuerst angelegt werden und dies von der Strom-Ein- Rücksetzschaltung 374 festgestellt wird. Das Programm be­ ginnt mit dem Startpunkt 400, und dann wird der Schritt 402 ausgeführt, um die Ein/Ausgabe-Schaltung 306 zu konditionie­ ren, insbesondere damit ihre Eingangs- und Ausgangsanschlüsse zur Entgegennahme und Übertragung von Daten bereit werden und ferner bereit sind, die geeigneten Anzeigelampen 324, 326 und 328 anzusteuern. Danach werden die RAMs 368 und 370 im Schritt 404 gelöscht. Im Schritt 406 werden Konstanten wie die Meßfaktoren Km und Ks und die Maßstabsfaktoren ein­ schließlich f max aus den programmierbaren Speichereinheiten 314 zu den RAMs 368 und 370 geschafft. Im Schritt 408 wer­ den diese Konstanten verwendet, um den Frequenzfaktor zu berechnen, der als Maßstabsfaktor in den später beschrie­ benen Schritten 518 und 434 benötigt wird, um eine Anzeige des Strömungsdurchsatzes am Ausgangstreiber 380 (Fig. 1 22575 00070 552 001000280000000200012000285912246400040 0002003021237 00004 224561C) zu liefern. Danach wird ein nicht dargestellter, jedoch in der Ein/Ausgabe-Schaltung 306 enthaltener Taktgeber T2 auf einen bestimmten Wert initiiert und zum Weiterlaufen ausge­ hend von Impulsen, die aus dem System-Taktgeber 310 stammen, freigegeben, so daß sich wiederholende und einen genauen Abstand voneinander aufweisende Taktsignale erzeugt werden, die beim Abfragen durch den Prozessor 302 als Ereignisse dienen, durch welche die Selbstprüfungsberechnungen und ver­ schiedenen Zustandsüberprüfungen des Meßgeräts ausgelöst werden. Die jeweilige Anzahl von Impulsen, die aus der Takt­ geberschaltung 310 abgeleitet werden, wird in dem Taktgeber T2 gezählt, um ein Taktintervall zu definieren, das insbe­ sondere 50 ms beträgt; die Enden dieser Intervalle werden fortwährend von dem Prozessor 302 gezählt, und zwar während 20 Perioden und unter Verwendung eines nachstehend beschrie­ benen Taktgebers T3, zur Erzeugung der 1-s-Zeitbasis, die für die Selbstkorrekturberechnung erforderlich ist, ebenso wie für die Überprüfung hinsichtlich fehlender Strömung bzw. blockierten Meßrotors in der beschriebenen Weise. Da die oben genannten Schritte nur auftreten, wenn die System-Stromversorgung erstmalig angelegt wird, können die Schritte 400 bis 410 als "Initiierungs"- oder "Stromein­ schaltungs"-Routine betrachtet werden, durch die das in den Fig. 11A, 11B und 11C gezeigte System für die Durchfüh­ rung eines Überwachungsvorgangs vorbereitet wird, wodurch das in den Fig. 1 und 2 gezeigte Flügelrad-Meßgerät 10 in dem Sinne selbstkorrigierend wird, daß der angezeigte Ausgabewert korrigiert und selbsttätig überprüft ist und daß verschiedene Fehlerzustände ermittelt werden, um diese anzuzeigen, indem die betreffenden Anzeigelampen 324, 326 und 328 erregt werden.

Im Schritt 412 wird dann das Ausgangssignal des Taktgebers T2 durch einen 1-s-Programmtaktgeber T3 gezählt, der nicht dar­ gestellt ist, sich jedoch innerhalb des einen oder anderen RAM 368, 370 befindet, um zu bestimmen, ob 20 Impulse von 50 ms Dauer gezählt wurden, ob also eine Sekunde verstrichen ist. Wenn dies nicht der Fall ist, erfolgt eine weitere Prüfung des Taktgebers T3, bis dieser anzeigt, daß 1 s abge­ laufen ist. Dann erfolgt eine Selbstprüf-Berechnung, wie später anhand des Schritts 414 erläutert wird, und die An­ zeigelampe 324 "berechnen" blinkt. Wenn im Verlaufe der Be­ rechnungen der Selbstkorrektur- oder Selbstprüf-Routinen ein blinkendes Kennzeichen "abnorm" gesetzt wird, wird im Schritt 418 die Anzeigelampe 328 "abnorm" intermittierend angesteuert (ein- und ausgeschaltet). Anderenfalls - was im Schritt 416 entschieden wird - verläuft der Vorgang durch den Übergangspunkt 5 zum Schritt 420 in Fig. 12B, durch den ein 1-min-Programmtaktgeber T4, der nicht dargestellt, je­ doch ebenfalls in einem RAM 368 oder 370 enthalten ist, prüft, ob er durch den nachstehend beschriebenen Schritt 446 eingeschaltet wurde. Wenn dies zutrifft, wird die in dem Programm-Taktgeber T4 gespeicherte Zählrate um 1 erhöht (entsprechend dem Ablauf 1 s). Wenn der Taktgeber T4 nicht eingeschaltet wurde, geht der Vorgang weiter zum Schritt 426, worin bestimmt wird, ob ein Kennzeichen "berechnen" gesetzt wurde, um die Berechnung des korrigierten Volumens der Selbstprüfberechnungen zu beginnen oder einfach mit dem Impuls zählen fortzufahren. Bei der hier beschriebenen Aus­ führungsform werden die Selbstkorrekturberechnungen des korrigierten Volumens Vc jede Sekunde durchgeführt, während die Selbstprüfberechnungen erfolgen, wenn 25000 Impulse Pm des Meßrotors aufgetreten sind. Wenn das Kennzeichen "be­ rechnen" nicht gesetzt ist, geht der Vorgang zum Schritt 428 weiter, worin die Impulse Pm des Rotor-Schlitzsensors 102 und die Impulse Ps des Rotor-Schlitzsensors 146, die wäh­ rend des gerade abgeschlossenen 1-s-Zeitintervalls, das durch Taktgeber T3 festgelegt wird, gezählt wurden, von einem ersten Satz Registern Pmi und Psi (Unterbre­ chungs-Zählregister, in denen die Impulse anfangs während des gerade abgeschlossenen 2-s-Intervalls während der Unter­ brechung gezählt wurden), die sich innerhalb der RAM-Speicher 368 und 370 befinden, zu einem zweiten Satz von Haltere­ gistern Pmc und Psc verschoben (Berechnungsregister), die durch spezifische Adressen ebenfalls innerhalb der RAM- Speicher 368 und 370 definiert sind.

Dieser zweite Satz von Registern wird bei allen Berechnun­ gen verwendet, während der erste Satz von Registern nur zur vorübergehenden Speicherung verwendet wird, wodurch die darin gespeicherten Zählraten während Unterbrechungs­ abläufen leicht inkrementiert werden können. Danach wird im Schritt 430 das Kennzeichen "berechnen" gesetzt, und der Vorgang geht zu den Hauptberechnungs-Unterroutinen über, d. h. zu der Selbstüberprüfungs- und der Selbstkorrek­ tur-Routine, die später erläutert werden. Nach Ausführung einer dieser beiden Routinen kehrt das Programm zu dem in Fig. 12B gezeigten Vorgang zurück; dabei wird die Halb­ periode für das Durchflußraten-Frequenz-Ausgangssignal, das im Schritt 518 als Takt-Maßstabsfaktor berechnet wird, der teilweise durch den im Schritt 408 berechneten Fre­ quenzfaktor und die Rotorimpulsfrequenz Pmf bestimmt wird, an einen programmierbaren Teiler in der Ein/Ausgabe-Schal­ tung 306 angelegt, um ein maßstäbliches, die Durchflußrate angebendes Ausgangssignal am Anschluß 16 des Ausgabetreibers 380 zu erzeugen. Im Schritt 436 wird dann geprüft, ob irgendein Kennzeichen gesetzt ist, durch das Erregungs­ zustand irgendeiner der Anzeigelampen 324, 326 und 328 zu verändern wäre.

Wie in Fig. 12B angegeben ist, erfolgt beim Schritt 432 ein Sprung zu der Hauptberechnungs-Unterroutine, die nun unter Bezugnahme auf Fig. 12C erläutert wird. Die Haupt­ berechnungs-Unterroutine beginnt mit dem Schritt 440 und setzt zunächst im Schritt 442 den erstgenannten Satz von Registern Pmi und Psi der RAM-Speicher 368 und 370 zurück, als Vorbereitung für den Empfang der nächsten Serie von Impulsen P_s des Fühlerrotor-Detektors 146 und Impulsen P_m des Meßrotor-Detektors 102. Im nächsten Schritt, der als Entscheidungsschritt 444 bezeichnet ist, werden die zu dem Halteregister des zweiten Satzes von RAM-Speichern 368 und 370 überführten Impulse P_m daraufhin überprüft, ob die zuvor kumulierte Impulszählrate P_m des Meßrotors kleiner als 2 ist, was anzeigt, daß die Rotationsgeschwin­ digkeit des Meßrotors 20 gegenüber seinem Eichwert stark abgesunken ist; falls dies zutrifft, wird ein 1-min-Kenn­ zeichen gesetzt, um eine Taktperiode (Taktgeber T₃) ein­ zuleiten und durch Schritt 448 zu bestimmen, ob die abge­ sunkene Geschwindigkeit des Meßrotors 20 während 1 min andauert. Da das Intervall zur Impulszählung durch den Takt­ geber T₃ auf 1 s eingestellt wurde, und zwar durch Zählen des Auftretens von 20 Zeitintervallen einer Dauer von je­ weils 50 ms, die von der Ein/Ausgabe-Schaltung 306 in Zu­ sammenwirkung mit dem System-Taktgeber 310 durch den Takt­ geber T₂ erzeugt werden, sind die sowohl von dem Meßrotor­ als auch von dem Fühlerrotor-Sensor 102, 146 während dieses 1-s-Intervalls kumulierten Impulse gleich der Frequenz der jeweiligen Rotorsignale. Wenn der Zustand reduzierter Ge­ schwindigkeit des Meßrotors 20 nicht während einer ganzen Minute anhält, geht der Vorgang zum Schritt 460 über, und wenn der Zustand 1 min andauert, geht der Vorgang zum Schritt 450 über, in dem bestimmt wird, ob die Geschwindig­ keit des Fühlerrotors 22, die von der Impulszählrate P_s angezeigt wird, die über das 1-s-Intervall zeitlich festge­ legt ist, eine vorbestimmte Frequenz überschreitet, z. B. 1 Hz.

Wenn die Frequenz der Fühlerrotorimpulse diesen Wert von 1 Hz nicht überschreitet - wodurch in Verbindung mit der im Schritt 444 festgestellten zu niedrigen Impulsfrequenz des Meßrotors angezeigt wird, daß die Fluidströmung durch das Meßgerät 10 unter dem Minimum liegt, für das das System 300 eine geeignete Auflösung ergibt - wird durch den Schritt 452 veranlaßt, daß die Anzeigelampe 326 "normal" eingeschal­ tet wird, während die Anzeigelampe 328 "abnorm" abgeschaltet bleibt. Wenn aber die Geschwindigkeit des Fühlerrotors 22 einer Frequenz von mehr als 1 Hz entspricht, was anzeigt, daß der Meßrotor 20 blockiert ist, wird über Schritt 454 die Anzeigelampe 326 "normal" abgeschaltet und die Anzeige­ lampe 328 "abnorm" eingeschaltet, um eine Fehlfunktion (blockierten Meßrotor) des Flügelrad-Meßgeräts 10 anzu­ zeigen. Wenn im Schritt 444 festgestellt wird, daß der Meß­ rotor 20 mit einem Wert oberhalb des vorbestimmten Minimums rotiert, wird das 1-min-Kennzeichen zurückgesetzt, wodurch der 1-min-Taktgeber T₄ neu initiiert wird, um eine neue Periode zu beginnen, wenn die durch den Entscheidungs­ schritt 444 festgestellte Impulsfrequenz des Meßrotors während eines darauffolgenden Zyklus der Programmausführung niedriger als 1 Hz wird.

An dieser Stelle des in Fig. 12C gezeigten Programms ist die Anfangsprüfung zur Feststellung, ob das System betriebs­ bereit ist, erfolgt, und der Vorgang geht nun weiter zur Berechnung des korrigierten Volumens V_c nach Gleichung (38). Im Schritt 460 wird bestimmt, ob sowohl die kumulierten Impulse Pm des Meßrotors als auch die kumulierten Ps des Fühlerrotors gleich Null sind, wodurch angezeigt würde, daß sowohl der Meßrotor 20 als auch der Fühlerrotor 22 stillstehen; wenn dies zutrifft, erfolgt am Punkt 3 ein Verlassen des Programms. Wenn dies nicht zutrifft, bestimmt Schritt 462, ob nur die Impulse Pm des Meßrotors gleich Null sind; wenn dies zutrifft, setzt Schritt 464 ein Kennzeichen, welches anzeigt, daß der Meßrotor 20 stillsteht, wodurch angegeben wird, daß keine Strömung durch das Meßgerät 10 erfolgt; dies kann auf einem blockierten Meßrotor 20 beruhen, oder auch auf einem Fehler des Sensors 102 oder des Systems von dem Sensor zu dem zugeordneten Detektor. Wenn Pm nicht gleich Null ist, was im Schritt 462 ent­ schieden wird, wird eine Anzeige gebildet, daß der Meß­ rotor 20 rotiert. Wenn zu diesem Zeitpunkt der Fühlerrotor 22 stillsteht,l treten keine Fühlerrotor-Impulse auf, und die in Fig. 12C gezeigte Routine kann die Berechnung des korrigierten Volumens V_c unterbinden. Zunächst wird im Schritt 466 der Wert P_m/K_m berechnet, der in einer später erläuterten Weise verwendet wird. Dann erfolgt im Schritt 468 eine Entscheidung, ob die Anzahl von Impulsen P_s gleich Null ist, d. h. ob keine Fühlerrotorimpulse vorhanden sind; wenn dies zutrifft, wird der im Schritt 466 berechnete Wert P_m/K_m durch den Schritt 470 dem korrigierten Volumen V_c zugeordnet, da der Wert des Faktors P_s/K_s (38) für den Zustand, wonach P_s gleich Null ist, den Wert Null hat. An diesem Punkt wird die Routine über Punkt 2 verlassen, wo­ durch bestimmte Berechnungsschritte, die sonst erforderlich wären, nicht ausgeführt werden. Ausgehend vom Schritt 468 berechnet Schritt 472 den Wert von P_s/K_s. Wenn im Schritt 474 entschieden wird, daß vom Meßrotor keine Impulse abge­ leitet werden, d. h. P_m = O, so wird der Wert von P_s/K_s durch Schritt 476 dem Wert des korrigierten Volumens V_c zugeordnet; in gleicher Weise wird die Routine über Punkt 2 verlassen und geht zu der in Fig. 12D gezeigten Unterroutine über, wodurch bestimmte Schritte des Vorganges nicht ausge­ führt werden und somit die Rechenzeit reduziert wird. Wenn Fühlrerrotor-Impulse P_s vorhanden sind, wie im Schritt 468 festgestellt wird, und wenn Meßrotor-Impulse P_m vorhanden sind, was durch Schritt 474 entschieden wird, so verzweigt der Schritt 474 zum Austrittspunkt 1 zum Übergang in die in Fig. 12D gezeigte Unterroutine. Im letzteren Falle ist es dann erforderlich, die gesamte in Fig. 12D ge­ zeigte Unterroutine zu durchlaufen; wenn aber keine Fühler­ rotor-Impulse oder keine Meßrotor-Impulse vorhanden sind, wird die Routine über einen der Austrittspunkte 2 verlas­ sen, um auf diese Weise eine Anzahl von Berechnungs- oder Verarbeitungsschritten aus Fig. 12D aus zulassen. Wie in Fig. 12C gezeigt ist, wird diese Einsparung von Berechnungs­ zeit teilweise dadurch erreicht, daß die Berechnung der Werte P_m/K_m und P_s/K_s aufgespalten wird.

Die Austrittspunkte 1, 2 und 3 aus der Routine nach Fig. 12C führen zu verschiedenen Punkten der in Fig. 12D gezeigten Unterroutine. Wenn in den Schritten 462 und 468 festgestellt wird, daß sowohl Meßrotor- als auch Fühlerrotor-Impulse vor­ handen sind, erfolgt der Übergang vom Punkt 1 zum Schritt 500, in dem bestimmt wird, ob der Faktor P_m/K_m kleiner ist als der Faktor P_s/K_s; wenn dies nicht zutrifft, wird das korrigierte Volumen V_c im Schritt 504 nach Gleichung (38) berechnet. In einer besonderen abnormen Situation, bei der der Betrieb des Meßrotors so weit beeinträchtigt ist, daß der Faktor P_s/K_s größer ist als der Faktor P_m/K_m, was im Schritt 500 festgestellt wird, erfolgt im Schritt 502 eine Approximierung des richtigen Volumens V_c, wobei der zuvor berechnete Wert von P_s/K_s als angenäherter Wert von V_c angenommen wird. An dieser Stelle des in Fig. 12D ge­ zeigten Programms ist ein Wert V_c entweder im Schritt 504 oder im Schritt 502 berechnet worden, oder aber in Schritt 470 oder Schritt 476, wie in Fig. 12C gezeigt.

Es wird nun verständlich, daß am Ende eines jeden 1-s-Inter­ valls das korrigierte Fluidvolumen V_c berechnet wird, das in diesem Intervall durch das Meßgerät geströmt ist. Wenn der Wert V_c für dieses Intervall nicht ausreicht, um das Register 322 hochzuschalten, wird dieser Wert V_c in den RAMs 368 und 370 als Rest R gespeichert, der zu den Ergebnissen der V_c-Berechnung hinzuaddiert wird, die am Ende des nächsten 1-s-Intervalls durchgeführt wird.

Es ist nun erforderlich, zu bestimmen, ob der Wert des ge­ samten korrigierten Volumens einschließlich des Restes R aus dem vorhergehenden Intervall ausreicht, um das mechani­ sche Zählwerk bzw. Register 322 (Fig. 9) hochzuschalten. Wenn dies zutrifft, wird das elektromechanische Zählwerk 322 hochgeschaltet. Zunächst wird im Schritt 506 der Rest R, bei dem es sich um den übriggebliebenen Bruchteil des Zähl­ werksfaktors handelt, der am Ende der Weiterstellungen des­ selben aufgrund der vorhergehenden korrigierten Volumenbe­ rechnungen vorhanden gewesen sein kann, zu dem neu berechne­ ten Wert des korrigierten Volumen V_c hinzuaddiert, das für das gerade abgeschlossene 1-s-Intervall berechnet wurde, um das Gesamtvolumen R₁ zu liefern, das mit dem Zählwerks­ faktor zu vergleichen ist. Der Zählwerksfaktor ist das Volu­ men, z. B. 10 Volumeneinheiten, das erforderlich ist, um das elektromechanische Zählwerk 322 um einen Schritt weiterzu­ schalten. Der nächste Schritt 508 nimmt den ganzzahligen Teil I des neu berechneten Wertes R₁ auf. Dieser ganzzahlige Wert I wird dann verglichen, ob er gleich dem Zählwerksfaktor ist oder größer als dieser; wenn dies zutrifft, wird die Anzahl von Weiterschaltungen bzw. Inkrementierungen N des elektromechanischen Zählwerks 322 im Schritt 512 bestimmt. Der neue Rest R, der zur Verwertung bei der unmittelbar an­ schließenden Berechnung des korrigierten Volumens gespeichert wird, wird im Schritt 514 als Differenz zwischen R₁ und N×I bestimmt. Wenn das durch den ganzzahligen Wert I dar­ gestellte Volumen kleiner ist als der Zählwerksfaktor, so wird das neu berechnete berichtigte Volumen R₁ aufbewahrt, um bei der unmittelbar anschließenden Berechnung des korri­ gierten Volumens verwendet zu werden, wobei diese Aufbe­ wahrung in den RAM-Speichern 368 und 370 an einer Stelle folgt, die für R bereitgestellt ist. Im Schritt 518 (Fig. 12B) wird dann die neue Halbperioden-Zählrate berechnet, bei der es sich um einen Maßstabsfaktor handelt, der über Schritt 434 an die Ein/Ausgabe-Schaltung 306 angelegt wird, um das durch Gleichung (41) gegebene Durchflußraten-Aus­ gangssignal auf Frequenzbasis zu erzeugen.

Der Vorgang geht dann über den Überführungspunkt 4 zu der Selbstprüf-Unterroutine über, die in Fig. 12E gezeigt ist; darin bestimmt, das System, ob es normal oder abnorm arbei­ tet, und es liefert eine entsprechende Anzeige durch Er­ regung der entsprechenden Anzeigelampen 324, 326 und 328. In den Schritten 520 und 522 werden die Impulszählraten Pm des Meßsensors und die Impulszählraten Ps des Fühlersensors kontinuierlich aus dem ersten Satz Halteregistern Psi und Pmi in einen dritten Satz Speicherregister Psr und Pmr überführt (Pulskumulierregister), die zu dem RAM-Speicher 368 bzw. 370 gehören, und werden mit den vorhergehenden Inhalten dieser Register kumuliert, bis 25 000 Meßrotor-Impulse ge­ zählt sind. Dieser dritte Satz von Speicherregistern ist erforderlich, da verschiedene Abtast-Programmzyklen erfor­ derlich sind, um 25 000 Impulse des Meßrotors zu einer Zähl­ rate zu kumulieren. Dabei wird bevorzugte, daß eine relativ lange Zeitspanne zwischen den Selbstprüfberechnungen liegt, weil dadurch die Genauigkeit der Selbstprüfberechnungen bzw. der entsprechenden Schritte gesteigert wird. Bei einem Aus­ führungsbeispiel sprechen das System 300 und insbesondere der Mikroprozessor 302 auf die Taktsignale an, die aus der System-Taktschaltung 310 abgeleitet werden, um jede Sekunde eine Selbstkorrekturberechnung auszuführen, und das oben beschriebene System zählt 25000 Meßimpulse, die etwa 50 s bei maximaler Strömungsrate benötigen. Danach erfolgt im Schritt 524 eine Bestimmung, ob die Anzahl der Meßimpulse Pmr größer ist als 25 000; falls dies zutrifft, werden die verschiedenen Selbstprüfberechnungen ausgelöst, um zu be­ stimmen, ob das Meßsystem korrekt arbeitet. Wenn aber keine 25 000 Meßrotorimpulse gezählt wurden, geht der Vorgang zum Schritt 526 über, bei dem das Kennzeichen "berechnen" zu­ rückgesetzt wird und das Impuls zählen in den Registern Pm und Ps andauert. Wenn das Auftreten der vorbestimmten Zahl, z. B. 25000 Meßimpulse, die Inhalte der Halteregister des dritten Satzes Pmr und Psr, ermittelt wird, wird die Selbst­ prüfberechnung eingeleitet, d. h. die Lösung der oben ange­ führten Gleichung (40) für die Abweichung ΔG gegenüber den Eichbedingungen, und zwar im Schritt 528. Danach wird der Abweichungswert ΔG verglichen mit der anfangs einprogrammier­ ten Untergrenze ΔGp für den tolerierten Abweichungswert, und wenn er innerhalb der tolerierten Grenzen liegt, wird durch Schritt 532 die Anzeigelampe 526 "normal" erregt, während die Lampe 328 "abnorm" abgeschaltet wird. Wenn die berechnete Abweichung ΔG größer ist als der vorbestimmte Wert ΔG, erfolgt im Schritt 534 eine weitere Entscheidung, ob der Abweichungswert ΔG größer oder kleiner ist als die Grenze (*-1), und wenn er kleiner ist, wird durch Schritt 538 die Anzeigelampe 326 "normal" abgeschaltet, während die Lampe 328 "abnorm" blinkt, um anzuzeigen, daß zwar nicht die Grenze überschritten wurde, wohl jedoch der Wert ΔGp über­ schritten wurde. Wenn der Betrag der Abweichung AG größer ist als die Grenze, was im Schritt 534 bestimmt wird, wird durch Schritt 536 die Anzeigelampe 326 "normal" abgeschaltet, während die Lampe 328 "abnorm" dauernd eingeschaltet wird, um einen schwerer wiegenden Fehlerzustand des Geräts anzu­ zeigen. Die Anwendung des Zustands "blinken" wird erleichtert durch das im Schritt 538 gegebene Kennzeichen "blinken", dessen Zustand im Schritt 416 geprüft wird, damit die Anzeige­ lampe 328 "abnorm" tatsächlich hin- und herkippt. Danach werden im Schritt 540 der dritte Satz Halterregister zum Kumulieren der Meßrotorimpulse Pmr und der Fühlerrotorimpulse Psr auf Null zurückgesetzt, bevor das Kennzeichen "berechnen" im Schritt 542 zurückgesetzt wird und zur Eingangsstelle 412 des gesamten Ausführungsprogramms zurückgekehrt wird.

Vorstehend sind ein Meßgerät und ein dafür geeignetes Elektroniksystem beschrieben, die eine Anzeige der Fluid­ strömung durch das Meßgerät liefern, die kontinuierlich auf die Eichwerte korrigiert werden, obwohl die Geschwin­ digkeit des Meßrotors von dem Eichwert abgewichen ist, wobei ferner eine Anzeige erfolgt, wenn entweder die Ge­ schwindigkeit des Meßrotors oder die des Fühlerrotors oder beide über voreingestellte Grenzen hinaus von den Eich­ werten abgewichen sind. Es ist noch zu betonen, daß die vorstehend beschriebene Erfindung sowohl bei dem Messen von gasförmigen Strömungen als auch zum Messen von Flüssig­ keitsströmungen Anwendung finden kann.

Claims (4)

1. Selbstüberprüfende Flügelrad-Meßvorrichtung zum Liefern einer Anzeige über die Veränderung der Rotorfunktion ge­ genüber einem anfänglichen Eichwert, mit

• - einem ansprechend auf eine Fluidströmung drehbar ge­ lagerten Meßrotor (20),
• - einem stromabwärts von dem Meßrotor (20) angeordneten und drehbar gelagerten Fühlerrotor (22),
• - einer ersten, auf die Drehung des Meßrotors (20) an­ sprechenden Einrichtung (102) zum Liefern einer er­ sten Reihe von Impulsen, deren Frequenz der Rota­ tionsgeschwindigkeit des Meßrotors (20) entspricht,
• - einer zweiten, auf die Drehung des Fühlerrotors (22) ansprechenden Einrichtung (146) zum Liefern einer zweiten Reihe von Impulsen, deren Frequenz der Rota­ tionsgeschwindigkeit des Fühlerrotors (22) ent­ spricht,
• - einer Verarbeitungseinrichtung, enthaltend einen Taktgeber (310) zur Erzeugung einer Reihe von Taktsignalen, wobei das Intervall zwischen den Taktsignalen ein Zählintervall definiert,
• - Mittel zum Zählen der ersten und der zweiten Reihe von Impulsen während der Intervalle zum Liefern einer ersten bzw. einer zweiten Zählrate,
• - Speichermittel (314) zum Speichern eines Meßro­ tor-Faktors, der bei der Eichung bestimmt wird, und eines Fühlerrotor-Faktors, der bei der Eichung be­ stimmt wird, und
• - Berechnungsmittel (302, 312) zum periodischen Verarbeiten der ersten Zählrate und des Meßrotor-Fak­ tors zum Liefern einer ersten geeichten Volumen-Dar­ stellung für das Volumen der durch das Meßgerät er­ folgenden Fluidströmung und zum Verarbeiten der zwei­ ten Zählrate und des Fühlerrotor-Faktors zum Erzeugen einer zweiten geeichten Volumen-Darstellung für das Volumen der durch das Meßgerät erfolgenden Fluidströ­ mung, und zur Gewinnung eines ersten Verhältnis­ signals aus den beiden Zählraten, welches dem Ver­ hältnis der aktuellen Rotationsgeschwindigkeit des Meßrotors (20) zu der aktuellen Rotationsgeschwindig­ keit des Fühlerrotors (22) entspricht, sowie zur Ge­ winnung eines zweiten Verhältnissignals aus den ent­ sprechenden Zählraten, welches dem Verhältnis der Ro­ tationsgeschwindigkeit des Meßrotors (20) bei der Ei­ chung zu der Rotationsgeschwindigkeit des Fühlerro­ tors (22) bei der Eichung- entspricht, wobei eine Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Ver­ hältnissignal zum Erzeugen einer Anzeige für die Än­ derung der Rotorfunktion zwischen der Eichung und dem aktuellen Betriebszustand gebildet wird,

dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel des Meßrotors (20) und des Fühlerrotors (22) so orientiert sind, daß im geeichten Zustand Meß- und Fühler­ rotor sich in derselben Richtung drehen, und daß die Berechnungsmittel so ausgebildet sind, daß eine Differenz zwischen der ersten und der zweiten Volumen-Dar­ stellung gebildet und eine Anzeige für das tatsächliche Volumen der Fluidströmung durch das Meßgerät geliefert wird.

2. Flügelrad-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung ferner Mittel enthält, die auf eine vorbestimmte Anzahl von Impulsen aus der ersten Reihe ansprechen, um die Differenzbildung zwischen dem er­ sten und zweiten Verhältnissignal auszulösen.

3. Flügelrad-Meßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichermittel (314) Grenzwerte für die Differenz zwi­ schen dem ersten und dem zweiten Verhältnissignal spei­ chert, und daß die Berechnungsmittel (302, 314) zum Vergleichen der Differenz der Verhältnisse mit den gespeicherten Grenz­ werten vorgesehen sind, die, falls sie nicht zwischen den gespeicherten Grenzwerten liegt, eine Anzeige dafür lie­ fert.