DE4009284A1 - Fluidzaehler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Fluidzähler nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein derartiger Fluidzähler ist aus der DE 33 10 239-C bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung ist ein Ultraschallsender so angeordnet, daß er ein Signal in einer Richtung parallel zur Drehachse des Flügelrades zwischen den sich drehenden Flügel­ enden auf eine gegenüberliegende Fläche sendet. Auf dieser Fläche werden die Signale reflektiert, laufen zwischen den hindurchdrehenden Flügelenden zurück und werden von dem Empfän­ ger aufgenommen. Da die Signale bei beiden Drehrichtungen gleich sind, kann die Drehrichtung des Flügelrades nicht bestimmt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fluidzähler der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der eine genaue Messung zuläßt. Nach einer Weiterbildung der Erfindung soll der Fluidzähler so ausgebildet sein, daß auch die Drehrichtung des Flügelrades bestimmbar ist.

Diese Aufgabe wird durch den im Patentanspruch 1 gekennzeich­ neten Fluidzähler gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil eines Flügelrades mit Ultraschall-Sende-Empfangseinrichtung nach einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 eine entsprechende Darstellung für eine abgewandelte Ausführungsform;

Fig. 3 einen Schnitt durch ein Flügelrad mit einer Ablenk­ fläche;

Fig. 4 eine Draufsicht auf das in Fig. 3 gezeigte Flügelrad von unten;

Fig. 5a) bis 5d) verschiedene Codierungen des Flügelrades.

Der Fluidzähler 1 weist ein in den Figuren schematisch ange­ deutetes Gehäuse 2 mit einem darin angeordneten und nur teil­ weise gezeigten Flügelrad 3 auf. Das Flügelrad weist eine Nabe 4 und daran in bekannter Weise in Umfangsrichtung jeweils einen konstanten Abstand voneinander aufweisende Flügel 5, von denen nur zwei vollständig gezeichnet sind, auf. Das Flügelrad ist auf einer Achse 6 drehbar gelagert. Die Flügel haben in der aus den Figuren ersichtlichen Weise einen Abstand voneinander der­ art, daß zwischen jeweils zwei benachbarten Flügeln eine von der Nabe gebildete Fläche vorhanden ist.

Am Gehäuse 2 ist eine Ultraschall-Sende-Empfangseinrichtung 8 als Piezo-Element ausgebildet. Das Piezo-Element ist so am Gehäuse angeordnet, daß es einen möglichst kleinen Abstand zu dem vorbeidrehenden Flügelrad aufweist und senkrecht zur Achse 6 gerichtet ist.

Die Flächen 7 zwischen jeweils zwei benachbarten Flügeln dienen als Reflektoren.

Bei einer ersten Ausführungsform sind die Flächen 7 als zylin­ dersegmentförmige Diffusoren ausgebildet. Bei dieser Version wird in jedem Fall ein Teil des von dem Piezo-Element 8 kommen­ den Ultraschallstahles auf die Sende-Empfangseinrichtung zu­ rückreflektiert. Die zurückkommende Energie reicht zur Weiter­ verarbeitung des Empfangssignales aus.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform sind die zylinder­ segmentförmigen Flächen 7 durch geradflächige Reflektoren 9 ersetzt. Die Flächen 9 erstrecken sich parallel zur Tangente des Nabenzylinders und parallel zur Achse 6. Bei jeder Fläche wird nur in einer singulären Drehstellung zu der Sende- Empfangseinrichtung reflektiert.

Ein Teil der Flächen 7 bzw. 9 ist als Reflexionsflächen aus­ gebildet und so ausgerichtet, daß die Fläche sich senkrecht zur Richtung des von dem Piezo-Element 8 kommenden Signalstrahles 10 erstreckt und diesen zu dem Sende-Empfangselement reflek­ tiert. Ein anderer Teil der Flächen 7 bzw. 9 ist als eine Ab­ lenkfläche 11 ausgebildet. Diese Fläche weist gegenüber den Reflexionsflächen eine Neigung auf, wie diese am besten aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist. Die Neigung der Fläche 11 ist so groß, daß der von dem Piezo-Element kommende Signalstrahl 10 unter einem Winkel als Reflexionsstrahl 12 abgelenkt wird, so daß das abgelenkte Signal nicht auf die Sende-Empfangsein­ richtung trifft. In Fig. 4 ist eine solche Ablenkfläche 11 gezeigt.

In Fig. 5 sind vier verschiedene Ausführungsformen der Codierung durch Vorsehen der Folge von Reflexions- und Ab­ lenkflächen gezeigt. Bei dem Ausführungsbeispiel a sind alle Flächen als Reflexionsflächen ausgebildet, so daß eine Signal­ folge erhalten wird, die für jede Fläche 7 einen Impuls auf­ zeigt.

Bei der Ausführungsform b folgen jeweils abwechselnd Re­ flexionsflächen 7 und Ablenkflächen 11. Bei dieser Ausführungs­ form entsteht ein Signal, bei dem jeder zweite Reflexionsimpuls unterdrückt ist.

Bei der Ausführungsform c folgen in einer Drehrichtung auf zwei Reflexionsflächen 7 zwei Ablenkflächen, die von einer Reflexionsfläche und einer Ablenkfläche gefolgt werden. Durch diese unsymmetrische Lösung ist die Drehrichtung durch die Signalfolge des Reflexionssignales gekennzeichnet.

Bei der Ausführungsform d sind die reflektierenden Flächen 12 und 13 in Reflexionsabschnitt 14 und kleinere Ablenkabschnitte 15 unterteilt. Die Asymmetrie der Ausbildung der Flächen ent­ spricht ansonsten derjenigen von der Ausführungsform c. Es gibt dadurch eine größere Anzahl von reflektierten Signalen.

Die Ultraschall-Sende-Empfangseinrichtung 8 ist mit einer Takt­ steuerung und Auswerteeinrichtung 16 verbunden, die schematisch angedeutet ist.

Im Betrieb wird bevorzugt mit einem getakteten Impulssignal gearbeitet, um einen günstigen Energieverbrauch zu erzielen. In Übereinstimmung mit dem bekannten Abtasttheorem von Shannon wird die Impulsfolgefrequenz dabei mindestens zweimal dem Produkt aus der Drehzahl des Flügelrades, der Anzahl der reflektierenden Flächen und dem Winkelverhältnis zwischen nichtreflektierenden und reflektierenden Flächen entsprechend gewählt. Die nichtreflektierenden Flächen sind in diesem Fall der Flügel selbst und die Ablenkfläche. Die Auswerteeinrichtung weist ein Zeitfenster auf, welches ein Signal nur aufnimmt, wenn ein Echo erwartet wird. Auf diese Weise wird die Auswer­ tung verbessert.

Claims (9)

1. Fluidzähler mit einem Gehäuse und einem in diesem um eine Achse drehbaren Flügelrad und einer Ultraschall-Sende-Empfangs­ einrichtung zum berührungslosen Messen der Drehung des Flügelrades, dadurch gekennzeichnet, daß das Flügelrad wenigstens eine Reflexionsfläche und wenigstens eine Ablenkfläche aufweist und am Gehäuse die Ultraschall-Sende-Empfangseinrichtung so ange­ ordnet ist, daß die Signalrichtung sich im wesentlichen senkrecht zu der Reflexionsfläche erstreckt.

2. Fluidzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche sich in einer Ebene parallel zur Drehachse erstreckt.

3. Fluidzähler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkfläche relativ zur Reflexionsfläche geneigt ist.

4. Fluidzähler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Reflexionsflächen vorgesehen sind und diese in Umfangsrichtung gesehen unsymmetrisch angeordnet sind.

5. Fluidzähler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Ablenkflächen vorgesehen ist.

6. Fluidzähler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsflächen und die Ablenkflächen auf der Nabe des Flügelrades gebildet sind.

7. Fluidzähler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsflächen jeweils durch einen Zylinderwandabschnitt zwischen zwei Flügeln gebildet sind.

8. Fluidzähler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsflächen durch ebene Flächen gebildet sind, die sich parallel zur Tangente des Nabenzylinders erstrecken.

9. Fluidzähler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von in Umfangs­ richtung gesehen unsymmetrisch angeordneten Ablenkflächen vorgesehen ist.