DE4026447A1 - Wirbeldurchflussmesser - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wirbeldurchflußmesser.

Das US-Patent No. 48 91 988 des gleichen Anmelders offenbart einen Wirbeldurchflußmesser, der einen Drucksensor verwendet.

Das japanische Gebrauchsmuster No. 54-3 725 offenbart eine Druckdifferenzerfassung der Karmanwirbel, bei welcher ein Paar druckleitende Löcher und ein Paar Detektorkammern vorgesehen sind, und die Detektorkammern voneinander durch ein Paar Druckdifferenz-Detektorelementen getrennt sind.

Das japanische Gebrauchsmuster No. 62-4 808 offenbart die Verwendung eines Diaphragmen-Paares zur Verhinderung einer fehlerhaften Arbeitsweise eines Durchflußmessers aufgrund von Vibration der Diaphragmen.

Japan Kokai (P) 60-1 00 026 offenbart einen Drucksensor, bei welchem ein Diaphragmen-Paar differentiell angeordnet ist, um die restliche Störung zu beseitigen, die auf die Diaphragmen wirkt.

Japan Kokai (U) 59-1 80 625 oder Japan Kokai (U) 63-36 851 veröffentlichen ein anderes typisches Beispiel eines konventionellen Wirbeldurchflußmessers. Der in einem von diesen gezeigte Wirbeldurchflußmesser weist einen wirbelerzeugenden Pfosten auf, ein Paar beweglicher Trennwände, die im Stande sind, durch die von den wirbelerzeugenden Pfosten erzeugten Wirbel abgelenkt zu werden, zwei Detektorpaare zum Erfassen der Abweichungen dieser beweglichen Trennwände als komplementäre elektrische Veränderungen, und eine Brückenschaltung, welche diese Detektoren enthält.

In dem wie oben erwähnt aufgebauten Wirbeldurchflußmesser ist ein Karmanwirbelsensorabschnitt integriert in einem Kanal vorgesehen und daher kann eine Druckstörung wie Vibration oder ein mechanischer Schock auf den Kanal in eine Aushöhlung übertragen werden, in welcher ein Drucksensor gebildet ist, was bewirkt, daß die Aushöhlung leicht deformiert wird. Diese kleine Deformation der Aushöhlung wird über ein Medium, das heißt Luft, auf die beweglichen Trennwände, das heißt Diaphragmen, übertragen, so daß sich ein fehlerhaftes Ausgangssignal der Brückenschaltung ergibt.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wirbeldurchflußmesser zu schaffen, der eine verbesserte Meßempfindlichkeit aufweist, in dem verhindert wird, daß eine Druckverzerrung von einem Flüssigkeitskanal auf einen Drucksensor gegeben wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein Wirbeldurchflußmesser einen Sensorabschnitt, bestehend aus einer wirbelerzeugenden Einrichtung zur Erzeugung von Karmanwirbeln und einem Drucksensor, der mit der wirbelerzeugenden Einrichtung integriert ist und eingerichtet ist durch den Karmanwirbeldruck verformt zu werden, um ein Ausgangssignal zu liefern. Der Sensorabschnitt ist mit einem Haltemittel aus elastischem Material an einem Flüssigkeitskanal befestigt.

Das Haltemittel dient dazu, den durch Vibration und/oder Schock hervorgerufenen Druck zu absorbieren, der durch den Flüssigkeitskanal übertragen wird, um dadurch zu verhindern, daß dieser Druck zum Sensorabschnitt übertragen wird.

In den Figuren zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt eines Wirbeldurchflußmessers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt eines Sensorabschnitts des in Fig. 1 gezeigten Wirbeldurchflußmessers;

Fig. 3 ein Schaltdiagramm einer Steuerschaltung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Hauptabschnitts eines Kanals gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 5 und 6 jeweils perspektivische Ansichten von Haltemitteln gemäß der vorliegenden Erfindung.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

In Fig. 1, die einen Wirbeldurchflußmesser 1 im Querschnitt zeigt, enthält sie einen Kanal 2, durch welchen die zu messende Flüssigkeit fließt, und einen Sensorabschnitt 3, der entgegengesetzte Endabschnitte hat, die jeweils durch ein erstes und ein zweites Haltemittel 5 und 6 durch eine Wand des Kanals 2 gehalten werden.

Der Sensorabschnitt 3 enthält eine wirbelerzeugende Einrichtung 31 und eine sub-wirbelerzeugende Einrichtung 32, die beide quer über den Kanal 2 angeordnet sind. Begradigungsleitschaufeln 4 sind in einem Oberstrom des Kanals 2 vorgesehen, um den Flüssigkeitsfluß darin zu glätten. Der Sensorabschnitt 3 ist durch eine Druckplatte 7 unbeweglich befestigt. Ein Steuerschaltkreis 8 ist an einen Sensor des Sensorabschnitts 3 angeschlossen. Dieser wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 beschrieben. Der Sensorabschnitt 3 und der Steuerschaltkreis 8 sind durch die Schutzabdeckung 9 geschützt.

Fig. 2 ist ein vertikaler Querschnitt des Sensorabschnitts 3, der integral an der sub-wirbelerzeugenden Einrichtung 32 befestigt ist. Die sub-wirbelerzeugende Einrichtung 32 wird darin gebildet mit einem ersten und einem zweiten druckerfassenden Loch 34 und 35, zum Leiten der Karmanwirbeldrücke auf entgegengesetzte Seiten eines Drucksensors 36, der in einer in einem Sensordeckel 33 angeordneten Kammer gebildet ist, und der mit dem zweiten druckerfassenden Loch 35 in Verbindung steht. Der Sensor 36 wird abgedichtet durch eine Trennwand 37 gehalten, die zwischen der sub-wirbelerzeugenden Einrichtung 32 und dem Sensordeckel 33 angeordnet ist, so daß der Sensor 36 auf einer Seite Druck empfängt, der durch das erste Druckdetektorloch 34 eingeführt wird, und auf der anderen Seite Druck empfängt, der durch das zweite Druckdetektorloch 35 eingeführt wird. Der Sensor 36 enthält einen Deformationswiderstandschaltkreis 101 in Brückenform mit vier Anschlüssen, von denen Anschlüsse extern durch leitende Anschlüsse 38 verbunden sind.

Fig. 3 zeigt einen Aufbau des Steuerschaltkreises 8, der an die Deformationswiderstandsbrücke 101 angeschlossen ist, und eine Gleichstromleistungsquelle 105 hat, die über die zwei entgegengesetzten Anschlüsse der Brücke angeschlossen ist. Ein Differenzverstärker 102 hat zwei Eingänge, die an die verbleibenden zwei Anschlüsse der Brückenschaltung 101 angeschlossen sind, und ein Ausgang ist über einen Kondensator 106 und einen Widerstand 107 an einen Minus-Eingang eines weiteren Differenzverstärkers 103 angeschlossen, dessen Plus-Eingang an Masse gelegt ist. Ein Ausgang des Differenzverstärkers 103 ist an einen Eingang einer Wellenformschaltung 104 angeschlossen, und auch an den Minus-Eingang desselben über einen Widerstand 108 angeschlossen.

Der Kanal 2 wird durch Wände an Positionen gebildet, die den entsprechenden entgegengesetzten Endabschnitten der wirbelerzeugenden Einrichtung 32 entsprechen, mit einem Durchgangsloch 21 und einem Blindloch 22. Fig. 4 zeigt diese Löcher 21 und 22 perspektivisch. Das Durchgangsloch 21 ist von größerer Größe als das Blindloch 22, so daß der Sensorabschnitt 3 durch das Durchgangsloch 21 in den Kanal 2 eingesetzt werden kann.

Das elastische Haltemittel 5 nimmt eine ringförmige Form wie in Fig. 5 gezeigt ein und das Haltemittel 6 nimmt eine schalenförmige Form wie in Fig. 6 gezeigt an. Die Haltemittel 5 und 6 sind in den entsprechenden Löchern 21 und 22 eingepaßt und empfangen jeweils die oberen und unteren Enden des Sensorabschnitts 3. Das die Haltemittel 5 und 6 bildende elastische Material kann Silikongummi sein.

Beim Betrieb erzeugen die wirbelerzeugenden Einrichtungen 31 und 32 Karmanwirbel, wenn Flüssigkeit im Kanal 2 durch die Begradigungsleitschaufeln 4 fließt. Wirbeldrücke sind durch die Druckdetektorlöcher 34 und 35 auf den beiden Seiten des Drucksensors 36 eingeführt. Der auf dem Sensor 6 gebildete Deformationswiderstandsschaltkreis 101 wird durch eine Druckdifferenz zwischen den Sensorseiten deformiert und erzeugt demgemäß eine Potentialdifferenz. Die Potentialdifferenz wird durch den Differenzverstärker 102 verstärkt, und ein Gleichstromanteil des verstärkten Signals wird durch den Kondensator 106 und den Widerstand 107 so beseitigt, daß nur der Wechselstromanteil davon durch den Differenzverstärker 103 verstärkt wird. Ein Ausgangssignal des Verstärkers 103 ist durch den Impulsformschaltkreis 104 in rechteckförmige Impulse geformt, welche in der bekannten Art verarbeitet werden, um eine Anzeige der Flüssigkeitsdurchflußrate im Kanal vorzusehen.

In dieser Ausführungsform ist der Sensorabschnitt 3 durch den Kanal 2 über die elastischen Haltemittel 5 und 6 mit Hilfe der Druckplatte 7 gestützt. Daher wird irgendein im Kanal 2 durch externe Kraft erzeugter Druck durch die Haltemittel 5 und 6 absorbiert und daher wird eine Übertragung eines solchen Drucks zum Sensorabschnitt 3 verhindert. Folglich ist es möglich, die Empfindlichkeit des Sensors zu steigern, was einen verbesserten Dynamikbereich desselben bewirkt und bewirkt, daß eine Durchflußratenerfassung möglich ist, auch wenn der Wirbeldruck sehr gering ist.

Claims (3)

1. Karmanwirbeldurchflußmesser, gekennzeichnet durch eine in einem Flüssigkeitskanal (2) angeordnete wirbelerzeugende Einrichtung (31, 32), einen Sensorabschnitt (3), der einen Drucksensor enthält und mit der wirbelerzeugenden Einrichtung integriert gebildet ist, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das einer Deformation des Drucksensors hervorgerufen durch Wirbeldruck der durch die wirbelerzeugende Einrichtung erzeugten Karmanwirbel entspricht, und ein Paar elastischer Halteeinrichtungen zum elastischen Halten der entgegengesetzten Enden des integrierten Aufbaus jeweils der wirbelerzeugenden Einrichtung und des Sensorabschnitts, hinsichtlich einer Wand des Kanals.

2. Karmanwirbeldurchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Kanals (2) ein Durchgangsloch (21) und ein Blindloch (22) entgegengesetzt zum Durchgangsloch hat und wobei die elastischen Halteeinrichtungen jeweils in das Durchgangsloch und das Blindloch eingepaßt sind.

3. Karmanwirbeldurchflußmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtungen (5, 6) aus Silikongummi bestehen.