DE3851949T2

DE3851949T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Messung und Regelung einer Gasströmung mit veränderlichem Volumen.

Info

Publication number: DE3851949T2
Application number: DE3851949T
Authority: DE
Inventors: Leroy Dry Ginn; Leroyce Sloe Ginn; Karen B Schneider
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-03-30
Filing date: 1988-11-23
Publication date: 1995-05-18
Anticipated expiration: 2008-11-24
Also published as: ATE113372T1; US4796651A; EP0335040B1; DE3851949D1; EP0335040A3; JPH01292213A; CA1324508C; EP0335040A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Geräte zum Messen des Gasflußvolumens in einem solchen System, bei dem die Größe des Gasflusses in einer Leitung in Abhängigkeit von einer Veränderung der Fläche einer variablen Öffnung in der Leitung und/oder in Abhängigkeit von Veränderungen im Gesamtdruck des Gases stromaufwärts der Öffnung variieren kann.
Die Erfindung betrifft besonders Verfahren und eine Vorrichtung zur Bereitstellung hochgenauer Gasflußmessungen bei ziemlich geringen in der Leitung fließenden Gasvolumen.
Die vorliegende Erfindung findet besonders als Regelung des Luftflusses in einer Leitung mit variablem Luftvolumen eines Klimaanlagensystems, wie es in Gebäuden verwendet wird, Anwendung.
Die Erfindung kann auch zur Messung und Regelung von Gasflüssen in anderen Gasflußsystemen eingesetzt werden. Die vorliegenden Verfahren können bespielsweise verwendet werden, um den Gasfluß in einem Auto-System, bei dem es notwendig ist, eine Schadstoffmenge, z. B. die Menge an Stickstoffoxid, in den Abgasen eines Verbrennungsmotors zu messen und zu regeln.
Das Erhalten einer genauen Messung eines ziemlich geringen Luftflußvolumens (und die Ausübung effektiver Kontrolle über solche niedrigen Luftflüsse) kann mit einer Reihe von praktischen Problemen bei Gebäudeklimaanlagen mit variablem Luftvolumen verbunden sein. Das gesamte variable Luftvolumssystem für ein ganzes Gebäude ist sehr groß und verlangt oft eine relativ hohe Anzahl an Regelvorrichtungen zur Messung und Regelung des Luftflusses an örtlich begrenzten Zonen oder Bereichen, wie einzelnen Räumen oder Suiten im Gebäude. Da ein typisches System eine große Anzahl an Regelvorrichtungen erfordern kann, ist es wünschenswert, daß diese Regelvorrichtungen nicht zu teuer sind. Die Regelvorrichtungen sollten jedoch fähig sein, genaue, wiederholbare Messungen zu liefern, und zwar sowohl bei hohen Fließgeschwindigkeiten (im Bereich von 20 in/s (4000 ft/min) in einer typischen Rohrleitung mit 152 mm (6 inch) Durchmesser) als auch bei geringen Fließgeschwindigkeiten (im Bereich von 2 m/s (400 ft/min) oder weniger). Die Vorrichtungen sollten auch leicht vor Ort installiert werden können und wenig oder keine Eichung oder Nacheichung vor Ort nach der Installation erfordern.
Der Entwurf und die Herstellung einer Regelvorrichtung, die alle Anforderungen bei hohen Fließvolumina erfüllt, ist nicht zu schwierig.
Es ist jedoch schwierig, eine Regelvorrichtung herzustellen, die kostengünstig ist und die genaue Messung und Regelung von Fließvolumina bei niedrigen Fließraten (im Bereich von 400 ft pro Minute oder weniger) zufriedenstellend durchführt.
Viele der existierenden Meßvorrichtungen verlangen ein genaues Abfühlen des Geschwindigkeitsdrucks (dynamischer Druck). Der dynamische Druck hat bei niedrigen Fließvolumina einen niedrigen Wert. Beispielsweise erzeugt bei einem herkömmlichen Rohr mit 152 mm (6 Inch) Durchmesser eine Fließgeschwindigkeit von 20 in/s (4000 ft/min) einen dynamischen Druck von 1 Zoll Wassersäule und eine Fließgeschwindigkeit von 2 in/s (400 ft/min) einen dynamischen Druck Wassersäule von nur 0,01 Zoll Wassersäule. Wenn die Genauigkeit der Meßvorrichtung bei 1 Zoll hohen Wassersäule, die 20 in/s (4000 ft/min) entspricht, 1 Prozent beträgt (d. h. wenn die Genauigkeit plus oder minus 0,01 Zoll Wassersäule am oberen Ende beträgt), so kann die Vorrichtung bei einer Fließgeschwindigkeit in der Leitung von 2 in/s (400 ft/min) um einen Faktor von 100% (plus oder minus 0,01 Zoll Wassersäule) abweichen. Es gibt viele mechanische Verstärkungsmittel, aber solche Verstärkungsmittel sind nur bei höchsten Fließraten wirksam. Die Verstärker zeigen Probleme beim Messen niedriger Fließmengen.
Spezifische Dokumente, die den Stand der Technik zeigen, umfassen:
Die EP-A-61 856 (Lucas), auf der die vorliegende zweiteilige Anspruchsform basiert, beschreibt die Messung von Luftmassenflüssen in einer Verbrennungsmotorleitung mit einer beweglichen Drosselklappe. Der Druckabfall wird zwischen statischen Druckmeßwandlern stromaufwärts und stromabwärts der Drosselklappe gemessen und der Massenfluß aus dem Druckabfallwert und der Drosselklappenposition mit einer EPROM-Referenz-Datenbank berechnet.
Die EP-A-237 390 beschreibt die Überwachung eines Gasflusses durch eine Prüfvorrichtung mit einem einstellbaren Ventil, indem die Drücke stromaufwärts und stromabwärts des Ventils gemessen und der Fluß aus dem Verhältnis dieser Werte, der Ventilposition und der Gastemperatur berechnet wird.
Die EP-A-16 650s beschreibt das Messen eines Gasflusses unter Verwendung von zwei hintereinander angeordneten unveränderlichen Öffnungen, von denen jede mit einem stromaufwärtigen Drucksensor versehen ist.
Die JP-A-58/190 718 beschreibt die Überwachung von Abgasflüssen unter Verwendung abgefühlter Werte für dynamischen Druck und Temperatur.
Die EP-A-86 259 beschreibt die Messung eines Gasflusses durch eine variable Öffnung unter Verwendung der Größe der Öffnung und einer Differenz AP zwischen stromaufwärtigen und stromabwärtigen statischen Drücken.
Die EP-A-223 300 beschreibt eine mikroprozessorgesteuerte Gasflußregelung durch einen Mehrventilblock, wobei der statische Druckabfall über den Block konstant gehalten wird.
Das hier angesprochene allgemeine Problem liegt darin, neue Gasfließratenmeßverfahren und -geräte bereitzustellen, die eine genaue Messung bei niedrigen Fließgeschwindigkeiten erlauben.
Die erfindungsgemäße Lösung liegt, wie in Anspruch 1 und 6 definiert, darin, den Gesamtdruck stromaufwärts der Drossel zum statischen Druck stromabwärts der Drossel so in Bezug zu setzen, daß die abgefühlte Druckbedingung eine Bedingung ist, die für den Differentialdruck zwischen dem Gesamtdruck stromaufwärts der Drossel und dem statischen Druck stromabwärts der Drossel repräsentativ und ein Signal ist, das allgemein auch bei ziemlich geringen Gasfließgeschwindigkeiten und -volumina eine hohe Amplitude aufweist.
Nach diesem Ansatz ermöglicht die Erfindung das Erhalten einer grundsätzlichen Anzeige des Luftflusses in der Leitung durch das Abfühlen der Drosselposition, so daß dann die grundsätzliche Anzeige des Luftflusses nicht so vom Erhalten einer genauen Anzeige des dynamischen Drucks an sich in der Leitung abhängig ist.
Ein bevorzugtes Ziel ist es, ein Handelsprodukt mit konsistenter, vorhersagbarer, reproduzierbarer Geometrie unter Verwendung von Standardsensoren zu erzeugen, das in der Fabrik geeicht werden kann, indem ein Punkt in einer definierten Datenbank lokalisiert wird, der unter Verwendung eines einzigen Satzes an Fließbedingungsvolumina, die sich bei Fließen eines bekannten Luftvolumens durch das System ergeben, identifiziert wird.
Die vorliegende Erfindung sieht Verfahren und Vorrichtungen zum Messen eines Gasflußvolumens in einem solchen System vor, bei dem die Gasfließrate in einer Rohrleitung in Abhängigkeit von Veränderungen der Fläche einer Öffnung mit variabler Fläche in der Leitung, die durch unterschiedliche Drosselpositionen erzeugt werden, und/oder in Abhängigkeit von Veränderungen des Gesamtgasdrucks stromaufwärts der Öffnung veränderbar ist und worin der Gesamtgasdruck stromaufwärts der Öffnung zum statischen Gasdruck stromabwärts der Öffnung in Beziehung gesetzt wird.
Die Erfindung beinhaltet das Abfühlen des Gesamtdrucks stromaufwärts der Öffnung, das Abfühlen des statischen Drucks stromabwärts der Öffnung, das Abfühlen einer Bedingung, die für den Differentialdruck zwischen dem Gesamtdruck stromaufwärts der Öffnung und dem statischen Druck stromabwärts der Öffnung repräsentativ ist, das Erzeugen eines ersten Signals, das der für den Differentialdruck repräsentativen Bedingung entspricht, das Erzeugen eines zweiten Signals, das der Öffnungsfläche der Öffnung entspricht, die von der Drosselposition repräsentiert wird, das Zuführen des ersten und zweiten Signals zu einer Gasflußvolumendatenbank, die mit den Sensoren und der Öffnung in der Leitung korreliert ist, und das Auslesen des in der Leitung auftretenden Gasflußvolumens aus der Datenbank, entsprechend jenem ersten und zweiten Signal.
Die Erfindung umfaßt auch die Regelung des Fließvolumens durch Positionieren der Drossel, um so die Fläche der Öffnung mit variabler Fläche zu verändern.
Dies kann auch das Abfühlen einer Betriebsbedingung stromabwärts der Drossel und nachfolgende Regelung des Gasflußvolumens in Abhängigkeit von der abgefühlten Betriebsbedingung einschließen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Datenbank so konstruiert, daß sie eine einzige dimensionslose Kurve für alle Amplituden des ersten und zweiten Signals aufweist.
Die Erfindung kann vorteilhaft in Systemen angewandt werden, worin die in der Leitung strömende Gasmenge von ziemlich kleinen Gasflußvolumina bei ziemlich geringen Geschwindigkeiten bis zu ziemlich großen Gasflußvolumina bei relativ hohen Fließgeschwindigkeiten variiert, wobei die Komponenten solcherart sind, daß erste Signalerzeugungsmittel wirksam sind, um ein erstes Signal zu erzeugen, das stets ein Signal von relativ großer Amplitude ist, auch bei niedrigen Gasflußvolumina und -geschwindigkeiten, so daß hochgenaue Flußmessungen mit Sensoren erhalten werden können, die nicht für hohe Genauigkeit bei ganz niedrigen Amplitudenwerten einer abgefühlten Bedingung, wie bei niedrigen Gasflußvolumina und -geschwindigkeiten ausgelegt sein müssen.
Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen ersichtlich und werden durch die beigelegten Zeichnungen beispielhaft illustriert, die Ausführungen der vorliegenden Erfindung und ihre Prinzipien zeigen.
In den Zeichnungen:
Fig. 1 ist ein Seitenaufriß einer Vorrichtung, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, um das Gasflußvolumen in einem solchen System zu messen und zu regeln, bei dem die in einer Rohrleitung strömende Gasmenge in Abhängigkeit von Veränderungen der Fläche einer Öffnung mit variabler Fläche in der Leitung, die durch unterschiedliche Drosselpositionen erzeugt werden, und/oder in Abhängigkeit von Veränderungen des Gesamtgasdrucks stromaufwärts der Öffnung veränderbar ist.
Fig. 2 bis 7 sind Endaufrißansichten, die illustrieren, wie sich die Fläche für den Gasfluß durch die Öffnung mit variabler Fläche mit der Bewegung eines Regelelements (z. B. eine bewegliche Flügeldrossel, eine bewegliche Käfigdrossel, oder eine bewegliche konische Drossel) verändert. Fig. 2 zeigt die Öffnung vollständig geschlossen und Fig. 7 zeigt die Öffnung vollständig offen. Die Fig. 3 bis 6 zeigen die fortlaufend größer werdende Öffnungsfläche der Öffnung, wenn sich die Drossel von der vollständig geschlossenen zur vollständig offenen Position bewegt.
Fig. 8 ist eine Tabelle, die die abgefühlten Drücke und abgefühlten Öffnungsflächenöffnungssignale (erhalten gemäß der vorliegenden Erfindung) mit den jeweiligen Ansichten von Fig. 2 bis Fig. 7 korreliert. Das Diagramm von Fig. 8 geht davon aus, daß das Gas Luft ist, die Dichte 1,2 kg/m³ (0,075 lb/ft³) beträgt, daß der Gesamtdruck an S1 mit Bezug auf S2 bei 25 mm (1 Zoll) Wassersäule gehalten wird, daß der statische Druck an S1 und S2 in Fig. 7 gleich ist, daß die Rohrleitung stromaufwärts und stromabwärts der Öffnung gleich groß ist, und daß S2 nicht durch Strahleinschnürung beeinflußt ist. Die Illustrationen in den Fig. 2 bis 7 und die Daten in Fig. 8 sind hilfreich, um ein Prinzip der vorliegenden Erfindung zu demonstrieren, das weiter unten in der Beschreibung genauer erläutert wird.
Fig. 9 ist ein graphischer Ausdruck der Datenbankinformation, die verwendet wird, um das in der Leitung bei spezifischen Kombinationen eines abgefühlten Differentialdrucksignals und eines abgefühlten Öffnungsflächenöffnungssignals (Drosselpositionssignals) auftretende Gasflußvolumen abzulesen.
Die Fig. 10, 11 und 12 sind Seitenaufrißansichten, die Details verschiedener Sensorkonstruktionen zeigen, die zum Abfühlen einer Betriebsbedingung, die für den Differentialdruck zwischen dem Gesamtdruck stromaufwärts der Öffnung und dem statischen Druck stromabwärts der Öffnung repräsentativ ist, verwendet werden können.
Die Fig. 13, 14 und 15 sind Aufstellungen von Druckverlusten entlang einer Leitung, wenn eine Flügeldrossel vollständig geschlossen (Fig. 13), teilweise offen (Fig. 14) und vollständig offen (Fig. 15) ist.
In Fig. 1 ist eine Gasflußvolumenmeß- und -regelvorrichtung gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung allgemein mit dem Bezugszeichen 21 bezeichnet.
Die Vorrichtung 21 mißt das Gasflußvolumen in einem solchen System, bei dem die in einer Leitung strömende Gasmenge in Abhängigkeit von der Veränderung der Fläche einer Öffnung mit variabler Fläche in der Leitung und/oder in Abhängigkeit von Veränderungen im Gesamtgasdruck stromaufwärts der Öffnung variieren kann. Der Gesamtdruck stromaufwärts der Öffnung mit variabler Fläche wird zum statischen Druck stromabwärts der Öffnung in Bezug gesetzt. Die vorliegende Erfindung, wie weiter unten genauer beschrieben wird, fühlt den Gesamtdruck stromaufwärts der Öffnung ab, fühlt den statischen Druck stromabwärts der Öffnung ab, und fühlt eine Bedingung ab, die für den Differentialdruck zwischen dem Gesamtdruck stromaufwärts der Öffnung und dem statischen Druck stromabwärts der Öffnung repräsentativ ist. Die vorliegende Vorrichtung erzeugt ein erstes Signal, das der für den Differentialdruck repräsentativen Bedingung entspricht, erzeugt ein zweites Signal, das der Öffnungsfläche in der Öffnung entspricht, und führt das erste und zweite Signal einer mit den Sensoren und der Öffnung in der Leitung korrelierten Gasflußvolumendatenbank zu.
Die vorliegende Vorrichtung erlaubt auch die Regelung des Fließvolumens durch Variieren der Fläche der Öffnung mit variabler Fläche. Die Regelung kann in Abhängigkeit von einem eingestellten Wert und einer abgefühlten Bedingung erfolgen. Die abgefühlte Bedingung kann z. B. der Druck, die Temperatur und/oder die Feuchtigkeit in einem Raum oder in der Leitung sein. Als weiteres Beispiel kann die abgefühlte Bedingung die Menge eines Schadstoffs, z. B. Stickstoffoxid in den Abgasen eines Verbrennungsmotors, sein.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt die Vorrichtung 21 eine Rohrleitung 23.
Eine Flügeldrossel D-1 ist zur Schwenkbewegung auf einer Schwenkwelle 25 befestigt, so daß die Drossel D-1 zwischen einer Position (siehe Fig. 2), in der die Drossel D-1 den Gasfluß durch die Leitung 23 vollständig blockiert und einer Position (siehe Fig. 7), in der die Drossel D-1 weit offen ist und dem Luftfluß durch die Leitung minimalen oder überhaupt keinen Widerstand bietet, bewegt werden kann.
Die Position der Drossel (der Rotationswinkel um das Lager 25) wird von einem Drosselbetätigungselement 27 und einer Steuerleitung 29 von einem Computer/Regler 31 gesteuert. Das Betätigungselement 27 ist mit der Drossel D-1 über eine Anlenkverbindung 26-28 verbunden.
Die Luft fließt durch die Leitung von links nach rechts (wie durch die Legende "Luftfluß" in Pfeilrichtung in Fig. 1 angedeutet).
Wie in Fig. 1 dargestellt, wird die Winkelposition der Drossel D-1 an den Computer/Regler 31 durch eine Signalleitung 33 übertragen. Die Signalleitung empfängt ihr Eingangssignal von einem Drosselpositionssensor 34, der mit der Schwenkwelle 25 zum Abfühlen der Winkelposition der Welle 25 und damit der Position der Drossel D-1 und damit der Öffnungsfläche der Öffnung mit variabler Fläche, die durch die Drossel D-1 gebildet wird, verbunden ist. In einer spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Sensor 34 ein Potentiometer. Ein nur mäßig teures Potentiometer 34 bietet eine sehr genaue Anzeige des Winkels der Drossel D-1.
In einer anderen spezifischen Ausführungsform ist der Sensor ein digitaler Sensor, der der Leitung 33 ein Digitalsignal liefert. Diese Ausführungsform ist teurer, erzeugt jedoch ein Signal von sehr hoher Genauigkeit.
Es kann ein Schrittmotor hoher Genauigkeit verwendet werden.
Erfindungsgemäß fühlt ein Sensor DP-1 eine Bedingung ab, die für den Differentialdruck zwischen dem Gesamtdruck stromaufwärts der Öffnung mit variabler Fläche und dem statischen Druck stromabwärts der Öffnung mit variabler Fläche repräsentativ ist.
Ein erster Sensor S1 fühlt den Gesamtdruck stromaufwärts der Öffnung ab.
Ein zweiter Sensor S2 fühlt den statischen Druck stromabwärts der Öffnung ab.
Der Sensor DP-1 ist mit den Sonden S1 und S2 durch Rohrleitungen 36 und 38 verbunden, wie in Fig. 1 dargestellt. Der Sensor DP-1 kann jede der in den Fig. 10- 12 dargestellten Konstruktionen aufweisen, wie weiter unten genauer beschrieben wird.
Der Sensor DP-1 erzeugt das erste, oben erwähnte Signal (entsprechend der abgefühlten Bedingung, die für den Differentialdruck repräsentativ ist). Dieses erste Signal wird an den Computer/Regler 31 durch eine Signalleitung 35 übertragen.
In der vorliegende Erfindung kann eine sehr genaue Messung des Gasflußvolumens in der Leitung 23 erhalten werden, indem das erste Signal auf der Leitung 35 und das zweite Signal auf der Leitung 33 einer Gasflußvolumendatenbank zugeführt wird, die mit den Sensoren und der Öffnung in der Leitung korreliert ist. Es kann eine sehr genaue Messung des Gasflußvolumens erhalten werden, auch bei ziemlich niedrigen Gasflußvolumina, da (1) der DP-1 Sensor stets mit einem großen Signal (dem vorhandenen Gesamtdruck) anstatt mit einem kleinen Signal (z. B. einem Fließdrucksignal), das bei niedrigen Gasflußvolumina sehr klein werden kann, zu tun hat, und (2) ein Potentiometer 34 (wie oben erwähnt) eine sehr genaue Anzeige des Winkels der Drossel D-1 liefert.
Das in der Leitung beim abgefühlten Differentialdruck und der Öffnungsflächenöffnung auftretende Gasflußvolumen wird dann aus der Datenbank ausgelesen.
Die Fig. 9 zeigt eine erfindungsgemäß konstruierte Datenbank. Das Verfahren der Konstruktion der Datenbank wird unten genauer beschrieben. Die in Fig. 9 gezeigte Datenbank wird verwendet, um einen Verlustkoeffizienten auszulesen, der direkt und leicht in das Gasflußvolumen umgerechnet werden kann, das in der Leitung bei den abgefühlten Signalen auftritt, wie auch unten genauer beschrieben wird.
Um diese ein leitende Zusammenfassung der Struktur und Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Konstruktion zu vervollständigen, umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung 21 in den meisten Fällen einen Bedingungssensor 37, der mit dem Computer/Regler 31 durch eine Leitung 39 verbunden ist, so daß die Vorrichtung nicht nur zur Messung des Gasflusses in der Leitung 23, sondern auch zur Regelung des in der Leitung auftretenden Gasflußvolumens verwendet werden kann. Der Bedingungssensor 37 wird verwendet, um eine Bedingung (wie den Druck, die Temperatur und/oder die Feuchtigkeit in einem Raum oder in der Leitung 23) stromabwärts der Drossel D-1 abzufühlen. In anderen Anwendungen kann die abgefühlte Bedingung eine Schadstoffmenge, wie z. B. die Stickstoffoxidmenge in Abgasen eines Verbrennungsmotors sein.
Das der abgefühlten Bedingung entsprechende Signal wird an den Computer/Regler 31 über die Signalleitung 39 übertragen. Das Signal wird im Computer 31 mit einem Signal für einen eingestellten Wert verglichen. Die Größe des Signals für den eingestellten Wert kann manuell oder durch programmierte Instruktionen verändert werden. Die Differenz zwischen der abgefühlten Bedingung und der Bedingung für den eingestellten Wert wird dann vom Computer dazu verwendet, um das Drosselbetätigungselement 27 zu aktivieren, um die Drossel D-1 in die erforderliche Richtung zu bewegen, um die Differenz zwischen dieser Bedingung und der Bedingung für den eingestellten Wert zu eliminieren oder um die abgefühlte Bedingung innerhalb eines gewissen Bereichs des eingestellten Werts zu bringen.
Nach dieser einführenden Beschreibung und Zusammenfassung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung 21 wird nun auf die Fig. 2-8 Bezug genommen, um ein Arbeitsprinzip der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung zu erläutern.
Als Beispiel kann die Leitung 23 in den Fig. 2-8 als eine 152 mm (6'') Leitung mit einem Querschnitt von 0,018 m² (0,196 ft²) angesehen werden, und eine Fließgeschwindigkeit von 20 m/s (4000 ft/min) durch die Leitung erzeugt einen dynamischen Druck von 25 mm (1 Zoll) Wassersäule. Eine Fließgeschwindigkeit von 2 in/s (400 ft/min) durch die Leitung erzeugt einen dynamischen Druck von 0,25 mm (0,01 Zoll) Wassersäule.
Die Multiplikation der 20 in/s (4000 ft/min) Luftfließgeschwindigkeit in der Leitung mit der Querschnittsfläche der Leitung ergibt ein Fließvolumen von 0,37 m³/s (784 ft³/min) durch die Leitung bei einem dynamischen Druck von 25 mm (1 Zoll) Wassersäule.
Der dynamische Druck, auf den hier Bezug genommen wird, ist aus der Formel: Gesamtdruck = statischer Druck + dynamischer Druck abgeleitet. Der dynamische Druck beträgt 25 mm (1 Zoll) Wassersäule für den 20 m/s Fluß.
Zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen Meßmethode und Vorrichtung wird die folgende Erklärung unter Bezug auf die oben bezüglich der Fig. 8 getroffenen Annahmen gegeben.
Das Ziel dieser Erklärung der Fig. 2-8 ist es, das einfache angewandte physikalische Prinzip zu demonstrieren.
Der Gesamtdruck ist die Summe aus statischem Druck und dynamischem Druck.
In Fig. 2 (die die Drossel D-1 in der geschlossenen Position zeigt), mißt der DP-1 Sensor nur eine Differenz im statischen Druck über die Drossel D-1.
In Fig. 7 mißt der DP-1 Sensor den ganzen dynamischen Druck.
In den Fig. 3-6 mißt der DP-1 Sensor eine Kombination aus statischem und dynamischem Druck oder den Gesamtdruck. Der DP-1 Sensor ist eine Gesamtdruckmeßvorrichtung, die den Gesamtdruck über die Drossel D-1 mißt.
Alles was benötigt wird, um einen ft³/min-Wert des Luftflusses in der Leitung zu erhalten, ist die DP-1 Ablesung und eine geeichte Öffnung (Drosselposition); damit kann ein ft³/min-Wert errechnet werden.
Die Definitionen des Gesamtdrucks, wie er oben verwendet wird, bedürfen einer Bewertung. Normalerweise wird der Gesamtdruck auf Atmosphärendruck bezogen. Hier wird der Gesamtdruck (S1) direkt auf S2 stromabwärts der Öffnung (der Drossel D-1) bezogen. Obwohl Fig. 1 S2 als Atmosphäre zeigt, ist es unwahrscheinlich, daß dies bei einer echten Anwendung der Fall wäre. Durch den Bezug des Gesamtdrucks auf S2 entfällt die Notwendigkeit, Einschränkungen oder Variablen stromabwärts zu berücksichtigen (d. h. jede Einschränkung oder jede Variable stromabwärts der Stelle des S2 Sensors).
Eine Hauptnotwendigkeit bei diesem System ist die Notwendigkeit der Eichung und der Erstellung einer Datenbank bzw. Nachschlage-Tabelle für den Computer/Regler 31.
Die Vorrichtung 21 ist in ihrer Produktionsform eine voraussagbare Vorrichtung und erfordert, wenn einmal eine Datenbank aufgestellt ist, ein Minimum an Eichung der Geometrie o. ä.
Um einige signifikante Punkte bezüglich der obigen Erklärungen der Fig. 2-8 zusammenzufassen: der Differentialdruck S1 minus S2 wird nicht durch andere Druckabfälle im System beeinflußt; eine geeichte Datenbank unter Verwendung eines Signals vom DP-1 Sensor und eines Signals vom Drosselpositionssensor 34 kann zum beliebigen Zugriff durch den Computer/Regler 31 erstellt werden; die vom DP-1 Sensor gemessene Signalgröße ist der Gesamtdruck bezogen auf S2 und ist ein Signal hoher Größe (hohe Amplitude), auch wenn das Gasflußvolumen in der Leitung 23 ein ziemlich geringes Gasflußvolumen ist; und der DP-1 Sensor ist sehr wirtschaftlich, da die geringen Endanforderungen bei 2,5 mm (0,1 Zoll) Wassersäule anstelle von bei 0,25 mm (0,01 Zoll) Wassersäule bei herkömmlichen Flußmeßverfahren liegen.
Um diesen letzten Punkt weiter auszuarbeiten. Der DP-1 Sensor hat immer (auch bei niedrigen Gasflußvolumina) mit großen Signalwerten zu tun (dem vorhandenen Gesamtdruck) und nie mit einem Signal (z. B. einem dynamischen Drucksignal), das bei niedrigen Gasflußvolumina sehr klein werden kann. Dies erlaubt gemäß der vorliegenden Erfindung, weniger empfindliche Einrichtungen einzusetzen und trotzdem eine hohe Genauigkeit zu bewahren.
Dieser letzten Punkt wird vielleicht auch unter spezieller Bezugnahme auf Fig. 3 erkannt werden. Im Fall der sehr kleinen Öffnungsfläche der Öffnung 24, wie in Fig. 3 gezeigt, herrscht (wie in Fig. 8 gezeigt) nur eine sehr geringe Luftfließgeschwindigkeit in der Leitung 23 - in diesem Fall 0,074 m³/s (156 ft³/min) [4 in/s (800 ft/min) Fließgeschwindigkeit] gegenüber 0,37 m³/s (784 ft³/min) [20 m/s (4000 ft/min Fließgeschwindigkeit], wenn die Drossel vollständig offen ist, wie in Fig. 7 gezeigt. Die Vorrichtung erzeugt somit eine sehr geringe durchschnittliche Querschnittsluftgeschwindigkeit. Standardmessung wie sie in der Industrie verwendet werden, würden nur ein sehr geringes Luftgeschwindigkeitssignal (1 mm (0,04'') Wassersäule) in diesem Fall erzeugen, aber der DP-1 Sensor der vorliegenden Erfindung hat noch immer ein großes Signal zu messen (in diesem Fall einen Gesamtdruck von 25 mm (1 Zoll) Wassersäule). Diese hohe Signalamplitude erlaubt dem Sensor DP-1, auf der Leitung 35 ein hochgenaues Signal zu erzeugen.
Wie oben erwähnt, erfordert die praktische Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung, daß eine Datenbank erstellt wird, so daß der Computer/Regler 31 das in der Leitung bei den abgefühlten Signalen herrschende Gasflußvolumen auslesen kann.
Bei der Erstellung einer Datenbank für Klimaanlagen sollte eine Luftflußmeßkammer konstruiert werden, die die Spezifikationen des AMCA Standard §500-75, "Test Methods for Louvers, Dampers and Shutters", Air Movement an Control Association, Inc., angenommen und überarbeitet 1974, (oder einen geläufigeren Standard oder anzuwendende Spezifikationen) erfüllt oder übertrifft. Bei anderen Anwendungen als bei Klimaanlagen sollte die Luftflußmeßkammer so konstruiert sein, daß sie die anzuwendenden Spezifikationen erfüllt.
Die Datenbank wird durch das Erhalten der Daten des ersten und zweiten Signals, wie sie bei bekannten Luftvolumina erzeugt werden, aufgebaut.
Die Datenbank kann in Form einer Nachschautabelle konstruiert sein, die eigene Kurven für jeweilige unterschiedliche Größen der Amplitude des vom DP-1 Sensor abgefühlten Signals aufweist. Das heißt, die Datenbank könnte eine Kurve für ein DP-1 Signal von 13 mm (0,5 Zoll) Wassersäule, eine zweite Kurve für ein DP-1 Signal von 25 mm (1 Zoll) Wassersäule, eine dritte Kurve für ein DP-1 Signal von 38 mm (1,5 Zoll) Wassersäule etc. aufweisen; und die Fließrate in der Leitung könnte durch den Punkt bestimmt werden, bei dem bestimmte abgefühlte Signale der Drosselöffnungen (z. B. eine 20% Drosselöffnung, eine 40% Drosselöffnung, eine 60% Drosselöffnung, etc.) jeweils eine dieser Kurven schneiden. Eine Datenbank mit solchen Nachschlagtabellen kann jedoch einige Nachteile aufweisen. So kann ein Genauigkeitsverlust auftreten, Nachschautabellen dieser Art erfordern beträchtlichen Speicherplatz und der Zeitaufwand zur Erstellung einer solchen Datenbank kann beträchtlich sein.
Ein bevorzugter Weg zur Konstruktion einer Datenbank für die vorliegende Erfindung ist die Erstellung einer Datenbank, die die Speicherung vieler Kurven vermeidet und die die Prinzipien der Dimensionsanalyse anwendet, um eine einzige Verlustkoeffizientenkurve zu erzeugen, die alle vom DP-1 Sensor abgefühlten Signalamplituden widerspiegelt. Diese Datenbank ist in Fig. 9 dargestellt und das Verfahren zu ihrer Herstellung wird unten genauer beschrieben.
Um die Daten zum Aufbau der in Fig. 9 gezeigten Datenbankkurve zu erhalten, wurde eine Anzahl an Testläufen durchgeführt, bei denen der Gesamtdruck auf einem konstanten 13 mm (0,5 Zoll) Wert gehalten und die Drossel in verschiedene Positionen zwischen der vollständig offenen und der vollständig geschlossenen Stellung bewegt wurde. Das heißt, ein Lauf wurde durchgeführt, bei dem der Gesamtdruck auf einem konstanten 13 mm (0,5 Zoll) Wert gehalten und die Drossel in verschiedenen Positionen bewegt und entsprechende Messungen durchgeführt wurden. Ein weiterer Lauf wurde durchgeführt, bei dem der Gesamtdruck auf einem konstanten Wert von 25 mm (1 Zoll) Wassersäule gehalten und die Drosselposition variiert wurde, und ein weiterer Lauf wurde durchgeführt, bei dem der Gesamtdruck auf einem konstanten Wert von 38 mm (1,5 Zoll) Wassersäule gehalten und die Drosselposition zwischen der vollständig offenen und der vollständig geschlossenen Position variiert wurde. Es sollte beachtet werden, daß beim Aufstellen einer Datenbank nach den Prinzipien der Dimensionsanalyse es nicht notwendig ist, den Gesamtdruck auf konstanter Höhe zu halten, wenn genügend Punkte erhalten wurden, um eine genaue Kurve zu erzeugen.
Wenn diese Testläufe einmal für eine bestimmte Drosselkonfiguration und eine bestimmte Sensorkonfiguration durchgeführt wurden, können die Daten reduziert werden, um die Datenbankinformation für diese bestimmte Konfiguration zu liefern; und, da diese bestimmte Vorrichtung auf einem Fließband durch die Fabrik kommt, ist es nur notwendig, die Vorrichtung an einem Punkt zu eichen; und diese bestimmte Vorrichtung ist damit für alle anderen Punkte geeicht und eine Eichung am Einsatzort nicht notwendig.
Das Datenbankaufbauverfahren zur Erzeugung der in Fig. 9 gezeigten Verlustkoeffizientenkurve erzeugt einen Datensatz, der für die Drosselkonstruktion und -geometrie spezifisch ist. Für eine spezifische Drosselkonstruktion gibt es eine einzige Eichkurve, die die Luftfließrate zur Drosselposition für verschiedene DP-1 Druckdifferenzsignale, Fließeigenschaften und Leitungsdurchmesser in Beziehung setzt. Um ohne diese große Anzahl an Kurven auszukommen, die im Computer gespeichert werden müßten (für eine Datenbank in Form einer Nachschautabelle, die eine separate Kurve für jede Amplitude des abgefühlten DP-1 Signals hätte), wurde die Dimensionsanalyse eingesetzt.
Die Dimensionsparameter, die das abgefühlte DP-1 Sensorsignal beeinflussen können, sind die folgenden:
1. die prozentuelle Drosselöffnung D;
2. die Luftfließrate Q;
3. der stromaufwärtige Rohrleitungsdurchmesser d;
4. die Luftdichte Rho.
Gemäß der Dimensionsanalyse sollte das dimensionslose DP-1 Drucksignal ausgedrückt als Verlustkoeffizient CL eine Funktion der prozentuellen Drosselöffnung D und der Reynolds Fließzahl Re sein.
CL = f (D, Re)
wobei
CL = (DP-1 d&sup4;)/(Rho Q²)
D = Drosselöffnung in %
Re = (Rho Q d)/(Mu Ad)
DP-1 = vom DP-1 Sensor abgefühltes Signal
d = Leitungsdurchmesser
Rho = Luftdichte in der Leitung
Mu = Viskosität
Q = Volumenrate der Luftströmung
Ad = Querschnittsfläche der Leitung.
Diese Analyse resultiert in einer Kurvenfamilie des Verlustkoeffizienten gegenüber der Drosselöffnung mit der Reynoldszahl als Parameter. Wenn die Eichung als diese dimensionslosen Parameter ausgedrückt wird, dann wird die Anzahl der Eichkurven reduziert. Die Experimente zeigten, daß die Reynoldszahl kein wichtiger Parameter war. Daher gab es für jede Drosselkonstruktion nur eine Kurve, die den Verlustkoeffizienten zur Drosselöffnung in Bezug setzt. Die aus der Dimensionsanalyse resultierende Kurve kann durch die Methode der Einpassung kleinster Quadrate angenähert werden. Diese Einpassung wird dann in einen Regelalgorithmus geschrieben, wie er im Computer/Regler 31 verwendet wird.
Bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung im Feld bzw. in der Praxis verwendet ein Mikroprozessor des Computers/Regler 31 den folgenden Algorithmus:
1. Ablesen der Werte vom Differentialdruck- und Drosselpositionssensor unter Verwendung eines Analog-zu-Digital-Sensors oder eines Analog-zu- Digitalwandlers (falls erforderlich).
2. Bestimmen des passenden Kurvensegments auf der Eichkurve für das Drosselpositionssignal.
3. Substituieren des Drosselpositionssignals in das Kurvensegment, um einen Verlustkoeffizienten zu erhalten.
4. Lösen der folgenden Gleichung unter Verwendung des Verlustkoffizienten und des DP-1 Signals:
Q = [(CL Rho)/(DP-1 d&sup4;)]1/2
5. Rückkehr zur Hauptregelschleife, um die auf dieser Fließrate basierende Regelentscheidung zu treffen.
Dieser letzte Schritt (Schritt 5) setzt voraus, daß der Gasfluß sowohl geregelt als auch gemessen wird.
Die so konstruierte und in Fig. 9 dargestellte Einzelkurvendatenbank reduziert den notwendigen Speicherplatz und auch die Manipulationen, die mit den gespeicherten Daten durchzuführen sind, gegenüber dem notwendigen Speicherplatz und der Anzahl an Manipulationen, die für eine Mehrkurvendatenbank notwendig wären.
Während die in Fig. 9 gezeigte Kurve für eine Drossel mit konischer Geometrie ist, wird eine ähnliche, einzige Verlustkoeffizientenkurve für Drosseln erstellt, die andere Arten von Geometrien aufweisen, wie zum Beispiel eine Flügeldrossel wie in Fig. 1 gezeigt oder eine Schieberdrossel. Der Drosselpositionssensor 34 muß nicht physikalisch mit der Drossel verbunden sein, sondern kann statt dessen die Drosselposition durch eine indirekte Methode wie zum Beispiel eine Infrarot- oder Ultraschalleinrichtung abfühlen.
Es ist ein sehr wichtiges Merkmal, daß die Vorrichtung, einschließlich der variablen Öffnung und der verbundenen Gerätschaft, ein Handelsprodukt mit konsistenter, vorhersagbarer, reproduzierbarer Geometrie unter Verwendung von Standardsensoren ist und darüberhinaus in der Fabrik geeicht werden kann, indem ein Punkt in der definierten Datenbank lokalisiert wird, der durch Verwendung eines Öffnungsflächenöffnungssignals und eines Differentialdrucksignals identifiziert wird, die bei einem bekannten Luftvolumen durch das System erzeugt werden.
Die Vorrichtung 21 ist dann für die praktische Anwendung ohne zusätzlich notwendige Eichung bereit.
Es kann eine Vorrichtung konstruiert werden, die sehr genaue Messungen mit relativ billigen Drehpotentiometern und mit billigen DP-1 Drucksensorkonstruktionen liefert.
Die Fig. 10, 11 und 12 zeigen drei verschiedene Konstruktionen von DP-1 Sensoren, die in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können.
Der DP-1 Sensor von Fig. 10 ist ein Sensor, bei dem eine Membran oder ein piezoelektrisches Element 41 direkt an gegenüberliegenden Seiten des Elements 41 den in den Rohrleitungen 36 und 38 herrschenden Drücken ausgesetzt ist.
Fig. 11 zeigt einen Sensor des Rechtecköffnungs- oder Düsentyps. In diesem Fall ist eine Rechtecköffnung oder Düse 43 im Flußdurchgangsweg zwischen den Rohrleitungen 36 und 38 montiert. Eine Rohrleitung 45 überträgt den Druck stromaufwärts der Öffnung 43 zu einer Seite der Membran oder des piezoelektrischen Elements 41, und eine Rohrleitung 47 leitet den Druck stromabwärts der Öffnung 43 zur anderen Seite des Elements 41.
In Fig. 12 ist der Sensor DP-1 ein Heißdrahtanemometersensor. Wie in Fig. 12 dargestellt, ist ein Heißdrahtanemometer 51 in einer Flußleitung, die die Leitungen 36 und 38 miteinander verbindet, angeordnet. Ein erster erhitzter Draht 53 und ein zweiter erhitzter Draht 55 erzeugen ein Signal entsprechend einer Bedingung, die für den Differentialdruck zwischen den Sensoren S1 und S2 repräsentativ ist. Der Luftfluß über das Heißdrahtanemometer 51 kühlt den Draht 53 mehr als den Draht 55 ab, und diese Differenz in der Kühlung veranlaßt den Sensor DP-1, ein Signal auf der Leitung 35 zu erzeugen, das ein genaues Abbild des Gesamtdrucks über die Drossel darstellt.
Die Sensorkonstruktionen gemäß den Fig. 1-7 und 10-12 sind bekannte, im Handel erhältliche Sensorkonstruktionen. Es können auch andere bekannte Konstruktionen verwendet werden. Die Erfindung beruht darauf, wie die Sensoren mit den anderen Merkmalen des Systems verwendet werden, um eine Messung des Gasflußvolumens in der Leitung zu erhalten.
Die vorliegende Vorrichtung stellt ein System zum genauen Messen von Gasflußvolumina bereit und ist für genaue Messergebnisse bei ziemlich niedrigen Gasvolumenflüssen nützlich. Die beschriebene Vorrichtung erzielt diese Ergebnisse, indem industriell hergestellte Produkte mit konsistenter, vorhersagbarer, reproduzierbarer Geometrie verwendet werden, die in der Fabrik geeicht werden können, wie bereits erwähnt.
Es ist auch möglich, den Fluß nicht nur zu messen sondern auch in Abhängigkeit von einer abgefühlten Bedingung zu regeln.
Wie in Fig. 1 gezeigt, kann ein Bedingungssensor 37 stromabwärts der Drossel D-1 angeordnet werden, um eine bestimmte, auf den Gasfluß durch die Leitung 23 bezogene Bedingung abzufühlen.
Im Fall eines Klimaanlagensystems kann die abgefühlte Bedingung beispielsweise die Temperatur und/oder die Feuchtigkeit in einem Raum oder in der Leitung stromabwärts der Drossel D-1 sein.
In anderen Anwendungen kann die abgefühlte Bedingung die Schadstoffmenge, beispielsweise die Stickstoffoxidmenge in den Abgasen eines Verbrennungsmotors sein.
Das der abgefühlten Bedingung entsprechende Signal wird an den Computer/Controller 31 durch eine Signalleitung 39 übertragen. Dieses Signal wird im Computer 31 mit einem Signal für einen eingestellten Wert verglichen. Die Größe des Signals für den eingestellten Wert kann manuell oder durch programmierte Instruktionen verändert werden. Die Differenz zwischen der abgefühlten Bedingung und der Bedingung für den eingestellten Wert wird dann vom Computer benutzt, um das Drosselbetätigungselement 27 zu aktivieren, um die Drossel D-1 in die erforderliche Richtung zu bewegen, um die Differenz zwischen dieser Bedingung und der Bedingung für den eingestellten Wert zu eleminieren oder die abgefühlte Bedingung innerhalb eines gewissen Bereichs des eingestellten Werts zu bringen.
Die Fig. 13, 14, 15 sind Darstellungen von Druckverlusten entlang einer Leitung, wenn eine Flügeldrossel vollständig geschlossen (Fig. 13), teilweise offen (Fig. 14) und vollständig offen (Fig. 15) ist. Diese Figuren zeigen graphisch, wie der Differentialdruck DP-1 zwischen dem Gesamtdruck PT1 stromaufwärts der Drossel und dem statischen Druck Ps2 stromabwärts der Drossel für alle Drosselpositionen und für alle Gasflußvolumina und -geschwindigkeiten einschließlich niedriger Gasflußvolumina und -geschwindigkeiten auf großer Höhe bleibt.

Claims

1. Verfahren zum Messen und Steuern eines Gasflusses durch eine Rohrleitung (23) mit einer Öffnung mit steuerbar veränderlicher Fläche, durch welche Gas in der Rohrleitung (23) fließt, unter Betriebsbedingungen, in denen die Gasfließrate durch Änderung

(a) der Fläche der Öffnung (24) und/oder

(b) des Gasdrucks stromaufwärts der Öffnung (24) beeinflußt wird, wobei das Verfahren folgendes umfaßt:

das Abfühlen einer Betriebsbedingung, die für den Differentialdruck zwischen den stromaufwärts und stromabwärts der Öffnung (24) abgefühlten Drücken repräsentativ ist, sowie das Erzeugen eines ersten Signal s, das den Differentialdruck ausdrückt;

das Erzeugen eines zweiten Signals, das die Fläche der Öffnung (24) ausdrückt;

das Zuleiten des ersten und zweiten Signals zu einer Steuerung (31), um aus den ersten und zweiten Signalwerten unter Verwendung einer vorgegebenen Gasflußdatenbank eine Gasfließrate zu errechnen, dadurch gekennzeichnet, daß

der Differentialdruck zwischen dem stromaufwärts der Öffnung (24) abgefühlten Gesamtdruck und dem stromabwärts der Öffnung (24) abgefühlten statischen Druck bestimmt wird, daß die errechnete Gasfließrate eine Volumenfließrate ist, und daß die Steuerung (31) die Fläche der Öffnung (24) in Abhängigkeit von dieser Fließrate regelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Datenbank die vorbestimmte Verwendung von Daten für das erste und zweite Signal bei bekannten Luftvolumensfließraten vorsieht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, worin die Datenbank eine einzige, dimensionslose Kurve für alle Amplituden des ersten Signals aufweist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, umfassend das Kalibrieren eines Systems mit der genannten Rohrleitung (23) und einer Öffnung (24) einer bestimmten Geometrie, Sensoren (S1, S2) einer bestimmten Geometrie zur Erzeugung des ersten Signals und einem Sensor (34) einer bestimmten Konstruktion zur Erzeugung des zweiten Signals, wobei das Kalibrieren das Lokalisieren eines Punktes in der Datenbank unter Verwendung eines ersten Signalwerts und eines zweiten Signalwerts umfaßt, die bei einer bekannten Luftvolumensflußrate erzeugt werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiters umfassend das Abfühlen einer Betriebsbedingung stromabwärts der veränderlichen Öffnung (24) und das Einstellen der Fläche der Öffnung (24) in Abhängigkeit von der stromabwärts davon abgefühlten Betriebsbedingung.

6. Vorrichtung zum Messen und Steuern eines Gasflusses durch eine Rohrleitung (23) mit einer Öffnung mit veränderlicher Fläche, durch welche Gas in der Rohrleitung (23) fließt und worin die Gasfließrate durch Variieren

(a) der Fläche der Öffnung (24) und/oder

(b) des Gasdrucks stromaufwärts der Öffnung (24)

beeinflußt werden kann, wobei die Vorrichtung Sensoren (S1, S2) zum Messen des Drucks stromaufwärts und stromabwärts der Öffnung (24);

Mittel (DP-1) zum Abfühlen einer Betriebsbedingung, die für den Differentialdruck zwischen den durch die genannten Sensoren (S1, S2) abgefühlten stromaufwärtigen und

stromabwärtigen Drücken repräsentativ ist, und zum Erzeugen eines ersten Signals, das diesen Differentialdruck ausdrückt;

Mittel (34) zur Erzeugung eines zweiten Signals, das die Fläche der Öffnung (24) ausdrückt, und

eine Steuerung (31) umfaßt, die eine Gasflußdatenbank beinhaltet und ausgebildet ist, eine Gasfließrate in der Rohrleitung (23) mit Hilfe der genannten Datenbank und Werten des ersten und zweiten Signals zu berechnen, dadurch gekennzeichnet, daß

der stromaufwärtige Drucksensor (S1) ein Gesamtdrucksensor und der stromabwärtige Drucksensor (S2) ein statischer Drucksensor ist,

und daß die Gasflußdatenbank eine Gasvolumenfließ-Datenbank ist und die Steuerung (31) ausgebildet ist, eine Gasvolumensfließrate zu berechnen sowie die Fläche der Öffnung (24) mit veränderlicher Fläche in Abhängigkeit von dieser Fließrate zu regeln.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, worin das Mittel (DP-1) zum Abfühlen des Differentialdrucks und zum Erzeugen des ersten Signals ein Diaphragma oder piezoelektrisches Element (41) umfaßt, das auf einer Seite dem stromaufwärtigen Gesamtdruck und auf einer anderen Seite dem stromabwärtigen statischen Druck ausgesetzt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, worin das Mittel (DP-1) zum Abfühlen des Differentialdrucks und zum Erzeugen des ersten Signals eine Abfühlvorrichtung mit einer Rechteck-Öffnung (43, 45, 47) umfaßt, die auf einer Seite dem stromaufwärtigen Gesamtdruck und auf einer anderen Seite dem stromabwärtigen statischen Druck ausgesetzt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, worin das Mittel (DP-1) zum Abfühlen des Differentialdrucks und zum Erzeugen des ersten Signals ein Heißdrahtanemometer (51, 53, 55) umfaßt, das auf einer Seite dem stromaufwärtigen Gesamtdruck und auf einer anderen Seite dem stromabwärtigen statischen Druck ausgesetzt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, umfassend einen weiteren Sensor (37) zum Abfühlen einer Betriebsbedingung in der Rohrleitung (23) stromabwärts der Öffnung (24) und eine Steuerung zum Regeln der Fläche der Öffnung (24) in Abhängigkeit von der abgefühlten stromabwärtigen Betriebsbedingung.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, worin ein weiterer Sensor (37) ausgebildet ist, die Temperatur oder die Menge einer Verunreinigung im Gasfluß stromabwärts der Öffnung (24) abzufühlen.