SE449410B

SE449410B - Turbinmengdmetare

Info

Publication number: SE449410B
Application number: SE8004126A
Authority: SE
Inventors: W F Z Lee; R White; A F Charwat; F M Sciulli
Original assignee: Rockwell International Corp
Priority date: 1979-06-04
Filing date: 1980-06-03
Publication date: 1987-04-27
Also published as: FR2458796A1; ES8105473A1; ES492101A0; NL188247B; CH648931A5; GB2054870A; IT8022537A0; BE883603A; IT1132071B; CA1139584A; NL8003135A; DE3021237C2; BR8003482A; GB2054870B; NL188247C; US4305281A; ZA802889B; JPS5626217A; AU5847580A; SE8004126L

Description

449 :410 lagren i andra mätare kommer att förorsaka hos rotorerna, med vilka de är samordnade. Även vinklarna, i vilka skovlar- na är orienterade i förhållande till fluidströmningsriktnin- gen, kan variera något från mätare till mätare liksom arean e för den ringformade strömningskanal, genom vilken fluiden strömmar, när den passerar genom mätaren.

Med konventionella produktionsmetoder är det praktiskt taget omöjligt att hälla effekten av dessa faktorer lika från den ena mätaren till den andra.

Den mekaniska belastning, som utövas på mätaren av de olika drivelementen såsom utväxlingar, magnetisk koppling och så vidare mellan själva rotorn och registreringsmekanismen, kom- mer även att variera från mätare till mätare. Variationer i dessa faktorer från mätare till mätare medför sålunda, att varje mätare har ett speciellt värde för strömningen genom mä- taren vid en bestämd strömningsmängd, som uppmätes av prov- ningsapparaten. 5” Förhållandet mellan mätarutslaget vid varje bestämd ström- ningshastighet och provningsapparatens utslag benämnes regist- reringsbrâkdel. En mätare, som visar en strömningsregistre- ring av 999 mängdenheter av strömning, när provningsapparaten anger en strömningsmängd av 1000 mängdenheter, säges ha en registrering av 99,9%, d.v.s. den registrerar 99,9% av flui- den, som i själva verket strömmar genom mätaren.

Kurvan, som uppstår genom avsättningar av en mätares regist- reringsbrâkdel i olika strömningshastigheter över hela dess angivna driftsomrâde som funktion av strömningshastigheten be- nämnes kalibreringskurva, som varje mätare är ensam om. :'11 Om mätaren därför efter en bestämd tidsperiod med sin indika- tor anger i praktiken en mängd av 10 000 mängdenheter fluid, *E som strömmat genom mätaren med en bestämd hastighet, och om registreringsbråkdelen vid denna strömningshastighet är 99,9%, är den verkliga strömningen genom mätaren 10 000 dividerat _ 449 410 med 0,999 eller 10 010 mängdenheter fluid. Eftersom kalibre- ringskurvan anger registreringsbråkdelen för de olika ström- ningshastigheterna för mätarens hela driftsomrâde genom att dividera värdet, som anges av mätarens register, med regist- reringsbråkdelen enligt kalibreringskurvan för denna mäta- re vid den strömningshastighet, med vilken systemet drivits, kan den verkliga strömningen genom mätaren beräknas.

Under loppet av den följande användningen av mätaren i prak- tiken kan någon eller flera av ovannämnda faktorer varieras, som påverkar kalibreringskurvan.

Sålunda kan t.ex. rotorlagren vara slitna till följd av den kontinuerliga användningen, vilket medför avsevärt större la- gerfriktion än när dessa är nya, varvid främmande material i fluiden, som mätes, kan avsätta sig i lagren, eller kan den ringformade strömningsarean ändras till följd av upplagring av främmande material, vilket förorsakar en ändring i den in- verkan, som dessa speciella faktorer har på den mängd, som mätaren anger på sitt register för en bestämd mängd, som i själva verket passerar genom mätaren.

Om t.ex. lagerfriktionen ökat till följd av kontinuerlig an- vändning, så att rotorn utsättes för avsevärt större belast- ning, kan registret på mätaren i stället för att registrera 99,9% såsom i ovannämnda fall ange enbart 98,9% av fluiden, som i själva verket passerat genom mätaren.

I ett dylikt fall skulle mätaren registrera 1,1% mindre än 10 000 eller 9 890 mängdenheter. Eftersom operatörerna sak- nar uppgift om att mätaren ej arbetar i enlighet med dess kalibreringskurva, skulle utslaget av 9 890 komma att divi- deras med det nominella värdet av registreringsbrâkdelen av 99,9%, vilket skulle ge ett felaktigt resultat av 9890/0,999 = 9 900-mängdenheter.

På senare tid har det blivit gängse praxis att periodiskt av- 449 ,410 lägsna mätaren från mätbanan och åter kontrollera densamma och kalibrera den i förhållande till de normerade värdena hos en mätarprovningsapparat.

Härför erfordras givetvis avsevärd tid och kostnader och det- ta resulterar ofta i att mätaren drives, medan den saknar ka- librering, under långa tidsperioder mellan kalibreringskont- roller.

I amerikanska patentskriften 4 091 653 föreslås en metod och en anordning för att kontrollera noggrannheten hos och kalibre- ringen av en turbinmätare utan att avlägsna densamma från mätbanan och utan att behöva avbryta dess normala underhåll.

Såsom beskrives i denna patentskrift har man funnit, att änd- ringar i mätarens kalibrering eller registreringsbråkdel resul- terar i ändringar i den vinkel med vilken fluiden lämnar skov- larna på mätrotorn. Om utgångsvinkeln för fluiden, som lämnar rotorn, noteras och specificeras vid tidpunkten för den ur- sprungliga kalibreringen genom periodisk kontroll av utgångs- vinkeln för fluiden, medan mätaren är i drift, kommer sålunda varje avvikelse i fluidens utgångsvinkel från det specificera- de vid tidpunkten för den ursprungliga kalibreringen att för operatören indikera, att mätarens kalibrering ändrats.

I denna patentskrift föreslås organ inuti mätaren för att åstadkomma en indikering av fluidens utgångsvinkel. Förelig- gande uppfinning utgör en vidareutveckling av den i denna pa- tentskrift visade uppfinningen och utgör ett medel för att kontinuerligt övervaka fluidens utgângsvinkel, så att, när ändringar i utgångsvinkeln avkännes, dessa ändringar använ- des för att korrigera den registrerade fluidmängden i enlig- fl het med dessa ändringar för att uppnå kontinuerlig och nog- grann registrering av strömningen genom mätaren.

Tidigare förslag för uppnående av hög noggrannhet hos turbin- mätare återfinnas i amerikanska patentskrifterna 3 142 179 och 3 934 473. I den förstnämnda patentskriften föreslås en , 449 410 turbinmätare, vid vilken fluiden, som tillföres mätaren, bi- bringas en tangentiell hastighet med hjälp av fasta, vinkel- orienterade skovlar eller vingar.

Fluiden, som då har en tangentiell hastighetskomponent, träf- far skovlarna på en mätrotor, så att denna bringas att rotera.

Enligt uppgifterna i denna patentskrift arbetar mätaren med avsevärt förbättrad noggrannhet, när den tangentiella hastig- hetskomponenten är helt avlägsnad medelst mätrotorn. _ En broms ingår, som är inrättad att utöva ett bromsmoment på mätrotorn, varvid momentets storlek är inställbar genom vrid- ning av en avkänningsrotor, som befinner sig nedströms mät- rotorn. Om fluiden, som lämnar skovlarna på mätrotorn, har någon kvarstående tangentiell hastighetskomponent, som ej bli- vit avlägsnad medelst mätrotorn, kommer avkänningsrotorn att bringas att rotera. Till följd av avkänningsrotorns rotation ändras bromsverkan, för vilken mätrotorn utsättes, tills mät- rotorn roterar med ett varvtal, vid vilket hela den tangen- tiella hastighetskomponenten avlägsnas från fluiden, som läm- nar skovlarna på mätrotorn.

Enligt uppfinningen utsättes fluiden, som tillföres-mätrotorns skovlar, ej för någon tangentialkomponent och göres ej nâgra försök att avlägsna denna hastighetskomponent från fluiden, som lämnar mätrotorns skovlar.

I den sistnämnda amerikanska patentskriften föreslås en tur- binmätare, vid vilken en avkänningsrotor nedströms mätrotorn är inrättad att rotera i motsatt riktning mot mätrotorns ro- tationsriktning med i huvudsak samma varvtal som mätrotorn, varvid avkänningsrotorns varvtal varierar med ändringar i mätrotorns varvtal.

Enligt föreliggande uppfinning har det visat sig vara fördel- aktigt, när avkänningsrotorn arbetar i båda riktningarna men med avsevärt reducerat varvtal eller vid eller nära ett noll- tiiiståndﬂ 449 _1110 Andra patentskrifter, som är typiska för försök att förbätt- ra turbinmätares noggrannhet, är amerikanska patentskrifter- na 3 241 366 och 3 710 622. re.

Uppfinningen syftar till att åstadkomma en turbinmängdmätare av inledningsvis nämnt slag, som är praktisk, enkel, tillför- lig och synnerligen noggrann inom stora tryck- och strömnings- hastighetsomrâden för att kontinuerligt bibehålla noggrannhe- ten hos en turbinmängdmätare, medan denna är i bruk.

Detta uppnås enligt uppfinningen genom en turbinmängdmätare av nämnt slag, vilken uppvisar de i patentkravets känneteck- nande del angivna särdragen.

Uppfinningen beskrives närmare nedan med ledning av åtföl- jande ritning, där fig. 1 visar en sidovy av en turbinmätare med ett parti av höljet bortskuret för att visa mätkammaren och andra detal- jer, fig. 2 en tvärsnittsvy av mätkammaren i dess längdriktning, fig. 3 ett schema för en utföringsform av en turbinmätare med konstant noggrannhet, som såsom avkänningsanordning är försedd med ett pitotrör för détektering av strömningsrikt- ning enligt amerikanska patentskriften 4 091 653, fig. 4 schemat för ytterligare en utföringsform av en turbin- mätare med konstant noggrannhet, fig. 5, 6A, 6B, 7A och 7B hastighetsdiagram, som hänför sig * till utgângsvinkeln för fluid, som lämnar mätrotorn, varvid avkänningsrotorn avkänner denna utgàngsvinkel och organ in- ü går för att korrigera varje variation i utgångsvinkeln, me- \ dan fig. 6B och 7B utgör förstoringar av de cirkelomgivna partierna i fig. 6A och 7A, fig. 8 ett tvärsnitt längs linjen 8 - 8 i fig. 2, \O 4> -a (D fig. 9 manöverpanelen för den elektroniska delen av mätaren, på vilken olika värden, gränser och så vidare för förekomman- de parametrar återges synligt, fig. 10 deninnanför den i fig. 9 visade panelen belägen självkorrigerande koppling, fig. ll den innanför den i fig. 9 visade panelen anordnade självkontrollerande kopplingen, fig. 12 sambandet mellan mätrotorns varvtal och avkännings- rotorns varvtal för angivna tillstånd över hela det nominella området av Reynolds-tal för denna mätare, fig. 13 ett funktionellt blockschema för datoruppbyggnaden för genomförande av en procedur i enlighet med ytterligare en utföringsform av uppfinningen, fig. l4 en medelst den i fig. 13 visade anordningen alstrad tidsstyrande signal, fig. 15 en panel för synlig återgivning av fluidströmning och alstring av varningssignaler, fig. 16 ett mera detaljerat funktionellt blockschema för en del av den i fig. 13 visade anordningen, fig. 17A, l7B och l7C tillsammans ett detaljerat schema för den i fig. 13 visade anordningen, och fig. 18A - l8F flödesdiagram över proceduren, som inprogram- meras och genomföres medelst den i fig. 13, 17A, l7B och l7C visade anordningen.

Enligt ovannämnda amerikanska patentskrift 4 091 653 är va- riationer i den vinkel, med vilken genom mätaren strömmande fluid lämnar mätrotorn, varvid denna vinkel i detta fall är betecknad med 9, utmärkande för variationerna i mätarre- gistreringen. Enligt patentskriften indikeras utgångsvinkeln rätt och slätt på en anordning för synlig återgivning för åstadkommande av en grundval för korrigering av den totala strömningen genom mätaren, som indikeras på mätarregistret. 449 430 Pig. 3 i patentskriften visar en anordning, medelst vilken utgângsvinkeln övervakas och hålles vid ett fast värde.

Ett pitotrör 12 för detektering av flödesriktning av samma art som det i denna amerikanska patentskrift visade befin- ner sig nedströms sin mätrotorn 20, såsom visas i denna pa- tentskrift och i föreliggande figur 2. Vid tidpunkten för ursprunglig kalibrering inställes röret 12 till ett läge, som sammanfaller med önskad utgångsvinkel 9, och kommer där- för ej att avge någon utsignal i form av en tryckdifferen- tial Zšp, när utgångsvinkeln 6 har detta värde. Men när un- der loppet av driften utgångsvinkeln 6 avviker från dess vär- de vid ursprunglig kalibrering, kommer pitotröret att avge en tryckdifferential, som varierar med storleken av avikel- sen A.6. Denna tryckdifferential ,Ap, som är utmärkande för varje avvikelse Å 6 hos utgångsvinkeln 9 från dess ka- librerade värde 92, tillföres en i fig. 3 visad differen- tialtryckgivare l4. Givaren 14 omvandlar tryckdifferentialen Lip till en elektronisk felsignal, som varierar direkt med variationer i tryckdifferentialen och därför ändras ZXG vid utgångsvinkeln. Därför är Ap OO A9 0D felsignal Avvikelsen eller felsignalen tillföres sedan en signalbe- handlare 16, där den förstärker och i övrigt bearbetas till lämpligt tillstånd för matning till en bromsanordning 18.

Bromsanordningen 18 har till uppgift att utsätta mätrotorn för bromsverkan, vars storlek bestämmes av felsignalen till signalbehandlaren. Om därför mätrotorns 20 rotationshastig- het vid en bestämd fluidströmningshastighet därför med tiden bringas att minska till följd av lagerförslitning eller and- ra orsaker, kommer fluidens utgångsvinkel 6 att öka, vilket medför, att pitotröret 12 avger en tryckdifferential, som avkännes av givaren 14 såsom ett positivt tryck. Utsignalen från givaren 14 och signalbehandlaren 16, som är utmärkande för variationen i utgångsvinkeln 6, tillföres bromsanord~ nffï' ningen 18, som då minskar bromsverkan, för vilken mätrotorn 20 utsättes, så att mätrotorns varvtal ökar och utgàngsvin- keln 9 minskar. Den ursprungliga inställningen av bromskraf- ten kan eventuellt ej vara tillräcklig för att återföra vin- keln 6 till dess kalibrerade värde. Om så ej är fallet, kom- mer Ap och felsignalen från givaren att kvarstå, så att signalbehandlaren tvingas genomföra en serie successiva jus- teringar. Mätaren l0 kommer återigen att registrera fluid- strömningen noggrant inom gränserna för sitt ursprungligen kalibrerade värde. Av ovanstående framgår, att bromsanord- ningen 18 ständigt måste utsätta mätrotorn 20 för bestämd bromsverkan, till och med när mätaren 10 håller kalibrerade - värden och arbetar inom tillåtna gränser för avvikelse i vär- de av utgångsvinkeln 6 från det kalibrerade värdet 6:.

Om mätrotorns 20 varvtal av någon orsak skulle öka för en bestämd strömningshastighet över dess varvtal vid kalibre- ring, kommer utgångsvinkeln 6 att minska, så att pitotröret 12 kommer att avge en tryckdifferential, som avkännes av gi- varen 14 såsom ett negativt tryck, vilket medför negativa värden av utsignalerna från givaren 14, så att signalbehand- laren 16 minskar sin utsignal för att bringa bromsanordningen 18 att öka bromseffekten på mätrotorns 20, vars varvtal då kommer att nedgå till dess ursprungligen kalibrerade värde, medan den reducerade utgångsvinkeln kommer att nedgâ till noll för åstadkommande av en nollfelsignal.

Ovan beskrives ett arrangemang, medelst vilket driften av en turbinmätare 10 inställes i enlighet med avvikelser i varvta- let hos dess mätrotor från dess varvtal vid tidpunkten för kalibrering, så att dess ytstorhet ständigt kommer att vara noggrann inom gränserna för den ursprungliga kalibreringen.

Som redan beskrivits, återges avvikelser från kalibrerad drift i ändringar i utgångsvinkeln 6 för fluiden, som lämnar rotorn 20, vilka ändringar avkännes medelst ett pitotrör. En olägenhet att använda ett pitotrör för att avkänna ändringar 449 410 10 i utgângsvinkeln ligger däri, att de inbördes åtskilda öpp- ningarna och kanalerna i pitotröret enligt amerikanska pa- tentskriften 4 091 653 har benägenhet att bli igensatta av främmande partiklar i fluiden, i synnerhet om pitotröret kon- tinuerligt befinner sig i strömningsbanan.

Man har funnit, att en andra rotor 22, inrättad att rotera fritt på lämpligt avstånd nedströms mätrotorn 20, på nedan beskrivet sätt kan användas för att avkänna variationer i ut- gângsvinkeln för fluiden, som lämnar mätrotorn. - Pig. l, 2 och 8 visar de inre delarna av en turbinmätare l0, vars avkänningsrotor 22 befinner sig nedströms dess mätrotor 20 för att avkänna utgångsvinkeln 9 för fluiden, som lämnar rotorn 20. Mätaren l0 är försedd med ett hölje 50 med flänsar 52 och 54 vid inlopps- och utloppsändarna för inkopplings i en fluidströmningsledning. Uppströms mätkammaren 58 befinner sig en strömningsledare 56, som är fäst vid höljet 50 medelst radiellt utstående vingar 57. Förutom att uppbära ledaren 56 tjänar vingarna 57 till att eliminera eller till ett minimum reducera eventuella tangentialkomponenter i rikt- ningen för fluidströmning, innan denna inträder i mätkamma- ren 58. Mätkammaren 58 består av inre och yttre koncentriska cylinderformade väggar 63 och 65, som sammanhålles medelst åtskilda radiella stag 114 för bildande av en ringformad ka- nal 60, och är dimensionerad för att passa till höljet 50 fluidtätt, så att hela fluidmängden strömmar genom den ring- formade kanalen 60 i fig. 2 och 8 i kammaren. Inuti mätkamma- ren 58 är mätrotorn 20 monterad med radiellt utstående skov- lar 62, som helt överbryggar strömningskanalen 60. Rotorn 20 är fäst vid axeln 64 medelst en låskíl 66 och hâlles i läge medelst en mutter 68 och bricka 70. En inre monteringsdel 77 består av tvärgående väggar 77a och 77b, som överbryggas av partier 77c och 77d, som sträcker sig i längdriktningen. Väg- garna 77a och 77b och partierna 77c och 77d är utformade i ett stycke, som uppbäres av väggen 81 på lämpligt sätt t.ex. medelst en serie skruvar 83 och på väggen 8la medelst en se- 45 .Iß \ o $> -à c: ll rie skruvar 83a. Väggarna 63 och 81 kan vara utformade i ett enda stycke, medan väggen Bla är fäst vid väggen 63 medelst ej visade skruvar. Ett lager 72 kvarhålles på axeln 64 medelst en del av navet för rotorn 20, medan lagret 74 kvar- hålles på axeln medelst en mutter 73. Lagret 74 är monterat i väggen 77b och kvarhålles i densamma medelst en platta 69, som är fäst vid väggarna medelst skruvar. De inre väggarna 77a, 81 och 8la bildar en kammare 71 och uppbär utväxlings- drevet för registret 48 och den rotationsavkännande anord- ningen, som kommer att beskrivas senare. öppningar, varav en visas vid 75, är försedda med filter 75a och åstadkommer tryckjämvikt mellan ledningsfluiden och det inre av kammaren 71, medan filtren utestänger föroreningar från kammaren.

Utväxlingsdrevet för registret 48 åstadkommer mekanisk ut- lösning av den ackumulerade strömningsvolymen genom mätaren lO. Det består av ett snäckdrev 76, som är fäst vid rotor- axeln 64 och ingriper i och driver ett snäckhjul 78. Hjulet 78 är fäst vid en mellanaxel 80 medelst ett stift genom navet 79 för hjulet 78 och mellanaxeln 80. Axeln 80 är lagrad i lager 82 och 84, som är monterade på bryggpartierna 77d och 77c. Den ena änden av axeln 80 sträcker sig genom partiet 77c utanför lagret 84, medan ett kugghjul 86 är monterat på den- samma och är ingrepp med ett kugghjul 88, som är monterat på axeln 90, som är vridbart infäst i ytterväggen på mätkamma- ren 58 medelst ett lager 85 och ett ej visat lager inuti höl- jet för registret 48. När axeln 90 roterar, åstadkommer den direkt mekanisk drivning via en enhet 92 i fig. l, som består av en magnetisk koppling och samordnade reduceringsväxeldrev för drivning av registret 48, som är monterat ovanpå mätarens hölje. Den magnetiska kopplingen och härmed samordnade redu- ceringsdrev 92 är kända t.ex. genom amerikanska patentskrif- ten 3 858 488.

Förutom den mekaniska registreringsanordningen är en elektro- nisk avkänningsenhet 100 anordnad i kammaren 71, som omfat- tar en slitsförsedd givare 102 i fig. 8, som är monterad på 449 4:10 12 en av kammarens 71 innerväggar, och en metallskiva 104 med ett antal radiella slitsar 106, som är monterad på rotor- axeln 64 för rotation tillsammans med densamma. Givaren 102 är inrättad att mottaga en del av skivan 104 mellan tvâ åt- skilda delar av givaren på sådant sätt, att givaren vid ski- vans vridning detekterar passagen av slitsarna 106. Den typ av givare, som användes i föreliggande fall, tillföres en konstant elektrisk signal med en frekvens av t.ex. 40 kHz.

Omväxlande passage av slitsar och fasta delar av metallski- van mellan de åtskilda partierna ger upphov till ändringar eller modulationer i amplituden hos den till givaren matade signalen. Dessa modulationer likriktas eller behandlas på annat sätt inuti givaren för alstring av en puls, varje gång luftgapet ändras genom passage av en slits mellan de åtskil- da partierna av givaren. Ledare l08 i fig. 2 sträcker sig från givaren 102 till en energikälla och till en behandlings- koppling utanför mätaren, såsom kommer att förklaras senare. "i Omedelbart nedströms mätrotorn 20 är en tryckbalansplatta 110 med lämplig diameter och axiell längd försedd med längs periferin fördelade öppningar 112, som, när plattan 110 be- finner sig i läge, befinner sig mittför skovlarna 62 pâ ro- torn 20 och skovlarna 67 på avkänningsrotorn 22 och har sam- ma radiella dimension som den ringformade kanalen 60 för bil- dande av en fortsättning härav. De partier av plattan 110, som sträcker sig radiellt inåt har samma sträckning som par- tierna av rotorna 20 och 22, som sträcker sig radiellt inåt från skovlarna 62 och 67. Periferidelen av plattan 110 anlig- ger mot en ansats 120 i mätkammarens hölje och hålles i läge medelst en inställningsskruv 116.

Omedelbart nedströms plattan ll0 befinner sig en avkännings- rotorenhet 22 med skovlarna 67. Denna enhet är utformad på samma sätt som mätrotorn med undantag av att skovlarnas vin- kel i förhållande till fluidströmningen är en annan och nâg- ra åtgärder för mekanisk orientering ej erfordras i samband w .få \D JÄ -..x CD ' 13 med denna rotor. En monteringsdel 122, som är likartad monte- ringsdelen 77, består av väggar 123 och 124, som mellan sig innesluter en kammare 138. Rotoraxeln 126 är vridbart lagrad på väggar 123 och 124 medelst lager 134 och 136, medan rotorn 22 är fäst vid axeln 126 medelst en lâsmutter 132 och bricka 130. Avkänningsrotorn kan härigenom rotera fritt omedelbart nedströms mätrotorn 20 och plattan 110.

Inuti kammaren l38 är en avkänningsenhet 144, som omfattar en metallskiva 148 av samma art som skivan 104, anordnad för rotation tillsammans med axeln 126 och rotorn 22. En slits- försedd givare 146 av samma art som givaren 102 är försedd med inbördes åtskilda armar, som omger skivan på visat sätt.

Skivan 148 är försedd med slitsar på samma sätt som skivan 104 men ej med samma antal. Skivan 148 och givaren 146 samverkar pâ samma sätt som skivan 104 och givaren 102 och alstrar en puls i ledaren 150 i beroende av rotorns 22 vridning. Öpp- ningar 104 och filter 142 i väggarna 122, 123 och 124 åstad- kommer tryckutjämning mellan kammaren 138 och mätarens ström- ningskanal.

Innan fluiden träffar skovlarna 62 på rotorn 20, strömmar den i riktningen för en vektor V1, som är parallell med rotorns 20 rotationsaxel 23 enligt fig. 5. Till följd av sin passage genom skovlarna 62 på mätrotorn 20 för att övervinna motstånd med hänsyn till fluid och icke-fluid ändras riktningen och hastigheten på fluidströmningen, som lämnar rotorn, såsom an- ges genom en vektor V2. Den genom turbomätaren 10 strömmande fluiden närmar sig rotorn 20 på i fig. 5 visat sätt längs en riktning, som anges genom vektorn Vl, som träffar skovlarna 62 på rotorn 20 och lämnar dessa i en vinkel 0 i förhållande till en linje, som är parallell med axeln, omkring vilken rotorn 20 roterar. Sambandet mellan de olika relevanta para- metrarna är lätt att förstå med ledning av de i fig. 5 - 7B visade hastighetsdiagrammen för rotorskovlarna. I dessa fi- gurer gäller att 449 4jo 14 gp är lutningsvinkeln för mätrotorns skovlar i förhållande till rotorns 20 rotationsaxel 9 är fluidens utgângsvinkel, d.v.s. den vinkel, med vilken fluiden avböjes från rent axiell strömning till följd av dess passage genom mätrotorn, Va är den axiella komponenten av den absoluta hastigheten Vl för fluiden, som strömmar genom mätaren, och är lika med Q/A ' Q är fluidens strömningshastighet genom mätaren A är den effektiva arean hos strömningskanalen genom mätaren Vl är en vektor, som representerar riktningen för och storle- ken av den absoluta fluidhastigheten, när fluiden närmar sig rotorns 20 inloppssektion och antages sträcka sig i en riktning, parallellt med rotoraxeln, i vilket fall Vl = Va V2 är en vektor, som representerar riktningen för och storle- ken av den absoluta fluidhastigheten, när denna lämnar skov- larna 62 på rotorns 20, och är enligt fig. 5 - 7B förskjuten från den axiella riktningen med vinkeln 9, d.v.s. fluidens utgângsvinkel Um är en vektor, som representerar riktningen för ooh storle- ken av den aktuella tangentiella hastigheten för rotorn 20.

Vektor Um sträcker sig parallellt med en tangent till rotorns omkrets och utgår från en punkt, som är förskjuten från ro- torns rotationsaxel med en effektiv radie r, som beräknas enligt följande formel 7 n 2 2 /2 rt + rr 2 vr,- 15 där rt är rotorns 20 ytterradie och rr är radien för skov- larnas 62 inre rötter Ui är en vektor, som representerar riktningen för och storle- ken av rotorns 20 ideala tangentiella hastighet utan efter- släpning vid den effektiva radien E. Denna storhet represen- terar hastigheten hos en rotor, som ej utsättes för mekanisk belastning såsom lagerfriktion, belastningen av register- mekanismen och fluidfriktion.

Alm1är skillnaden mellan den ideala tangentiella hastighe- ten Ui och den aktuella tangentiala hastigheten Um för rotorn 20 till följd av lagerfriktion, fluidfriktion och annan be- lastning. 1” är lutningsvinkeln för skovlarna 67 på rotorn 22 i för- hållande till rotorernas 20 och 22 rotationsaxel.

Us är en vektor, som representerar riktningen för och storle- ken av den tangentiella hastigheten hos rotorn 22 vid dess effektiva radie, som definieras på samma sätt som den radie, som definieras med hänsyn till mätrotorn.

V3 är en vektor, som representerar riktningen för och storle- ken av den absoluta hastigheten för fluiden, som lämnar skovlarna 67 på avkänningsrotorn 22.

I föreliggande fall representerar storheter, till vilka en asterisk X är tillfogad, deras respektive värden vid kali- brering.

När fluiden, som strömmar genom den i en anläggning installe- rade mätaren 10, närmar sig skovlarna 62 på rotorn 20, lig- ger riktningen för fluidströmningen, som anges genom vektorn Vl, parallellt med rotorernas 20 och 22 rotationsaxel, d.v.s. någon märkbar tangentiell komponent finnes ej i riktningen för fluidströmningen. När fluiden träffar de vinkelorientera- 449 410 16 de skovlarna 62 på rotorn 20, utövar den ett drivande moment på skovlarna 62 för att bringa rotorn 20 att rotera med sitt synkrona varvtal, motsvarande den bestämda strömnings- hastigheten. Till följd av friktionen i rotorlagren, fluid- friktion, belastningen pâ rotorn till följd av det mekaniska registret och andra faktorer utsättes rotorn 22 för ett re- sulterande retarderande moment, som måste övervinnas, innan rotorn 22 kan rotera med sitt synkrona varvtal, Riktningen för fluidströmningen är därför avböjd från dess rent axiella riktning V1 till V2, när den passerar genom skovlarna 62 på rotorn 20. Det belopp, fluidströmningen avböjes från dess rent axiella strömning, är den vinkel, med vilken den lämnar rotorn 20 vid dess utgångssektion och som benämnes utgångs- vinkel 9. Såsom visas, är fluiden riktad vid avkänningsro- torn 22 i en riktning, som är angiven genom vektorn V2.

Av fig. 6A, 6B, 7A och 7B framgår, att avkänningsrotorn 22 ej kommer att rotera i någon riktning, om vinkeln Y, d.v.s. vinkeln för avkänningsrotorns skovlar är lika med ut- gångsvinkeln 9. I denna situation skulle riktningen för fluidströmningen ej utöva någon vridkraft på rotorn 22. Om utgångsvinkeln 6 är mindre än vinkeln för avkänningsrotorns skovlar, såsom visas i fig. 7A och 7B, kommer rotorn 22 att rotera i den genom vektorn Us angivna riktningen. Nu kan framhållas, att vinkeln, med vilken fluiden inträder i ro- torn 22, kommer att vara något mindre än utgângsvinkeln 6 till följd av blandningseffekten med hänsyn till inneboende energi, när fluiden passerar genom rummet mellan de båda ro- torerna, och andra faktorer. Men skillnaden är generellt obe- tydlig och vinkeln för fluiden, som inträder i avkännings- rotorns skovlar, kommer att vara proportionell mot utgångs- vinkeln G. I föreliggande fall kommer därför vinkeln för fluiden, som inträder i avkänningsrotorns skovlar, att be- traktas vara densamma som utgângsvinkeln 6 för fluiden, som lämnar mätrotorn. “få 4 \Q ¿> -_\ CD 17 Fig. 4 visar ett system, som i likhet med den i fig. 3 visade anordningen utövar en variabel bromskraft på rotorn 20 i be- roende av variationer i utgângsvinkeln 9 för att härigenom upprätthålla noggrannheten hos utläsningen av mätarens re- gister. Men vid anordningen enligt fig. 4 avkännes utgångs- vinkeln medelst en fritt roterbar avkänningsrotor 22 i stäl- let för ett pitotrör. Den inre uppbyggnaden av mätaren, som användes vid den i fig. 4 visade anordningen, skulle vara likartad den i fig. 2 visade, som utvecklats speciellt för användning vid självkontrollerande och självkorrigerandé mä- tare, som kommer att beskrivas närmare nedan. Men vid anordé ningen enligt fig. 4 användes ej skivan 104 och användes för avkänningsrotorn en annan typ av kodningsskiva 28, som er- sätter skivan 143 i fig. 2. Även fotodetektorer eller givare visas i stället för slitsförsedda givare, som beskrivits med ledning av fig. 2.

Den i fig. 4 visade anordningen utövar ständigt bromskraft på mätrotorn, medan avkänningsrotorn är inrättad att rotera med lågt varvtal omväxlande i motsatta riktningar genom ett nolltillstånd eller stillastående tillstånd. Fig. 6A och 6B visar i form av vektordiagram effekten av fluidströmningen genom mät- och avkänningsrotorerna. I detta fall kommer de kalibrerade värdena av utgångsvinkeln 6 (Sk) att vara deras medelvärden, när mätaren arbetar normalt och någon bromskraft utövas på mätrotorn, som bestämmes automatiskt såsom beskri- ves närmare nedan. Eftersom vinkeln G ökar med belastning i mätrotorn bringas för att uppnå, att vinkeln T för avkän- ningsrotorns skovlar blir approximativt lika med vinkeln 6 vid kalibrering (GX), denna vinkel att vara något större än det kalibrerade värdet av vinkeln 9 skulle vara, om ingen bromskraft utövades pâ rotorn.

Om värdet av 92 skulle förbli konstant och om vinkeln W” är densamma som 6:, skulle avkänningsrotorn vara stillaståen- de. Men om mätrotorns 20 varvtal minskar från sitt kalibre- rade värde, kommer utgångsvinkeln 6 att öka och bringas ro- 449 4:10 18 torn 22 att rotera i den ena riktningen, eftersom 92>T', medan en ökning i rotorns 20 varvtal kommer att förorsaka en minskning i utgångsvinkeln, som kommer att bringa rotorn 22 att rotera i den motsatta riktningen, eftersom 6 Om utgångsvinkeln 6 i fig. 6A för fluiden, som lämnar mätro- torn 20, ökar, kommer vinkeln 9 att vara större än Ox och kommer fluidströmningen, som riktas mot skovlarna 67 på ro- torn 22, att träffa skovlarnas 67 högra sidor enligt fig. 6A för att bringa avkänningsrotorn 22 att rotera åt vänster el- ler i riktning moturs, sett från botten i fig. 6A. Om rotorns 20 rotationshastighet skulle öka, kommer omvänt dess utgångs- vinkel 9 att minska och vara mindre än 1", så att fluid- strömningen kommer att träffa skovlarna 67 på den vänstra sidan, vilket medför, att rotorn 22 rör sig åt höger eller i riktning medurs, sett från botten i fig. 6A. Rotorns 22 ro- tation överföres via en axel- och utväxlingskombination 26 till en kodningsskiva 28 i fig. 4. En ej visad ljuskälla är inrättad att rikta en ljusstråle genom öppningarna i skivan 28 på ett par ej visade fotodetektorer. Denna skiva är för- sedd med två koncentriska serier av öppningar omkring skivans axel, som överlappar varandra på sådant sätt, att ljusstrå- len avbrytes periodiskt och de båda fotodetektorerna kommer att alstra pulser 30 och 32 för avkänningsrotorns rotation både medurs och moturs. De koncentriska öppningarna är ra- diellt orienterade på sådant sätt, att utpulser alstras med en fasskillnad av i90o i förhållande till varandra. När ski- van 28 roterar i den ena riktningen, kommer pulssignalen 30 att ligga 900 före pulssignalen 32, medan rotation hos ski- van i den motsatta riktningen kommer att resultera i att pulssignalen 30 ligger 900 efter pulssignalen 32. Fassamban- det mellan de båda pulssignalerna indikerar sålunda skivans 28 rotationsriktning. Utsignalen från fotodetektorerna till- föres en fasdetektor 34, som avkänner fassambandet mellan signalerna 30 och 32 och därmed skivans 28 rotationsriktning.

Fasdetektorn avger två digitala utsignaler 35 och 37, som tillföres en reversibel binär räknare 36. Utsignalen på -ns _> \0 ~ﬁ~ __; CD 19 ledningen 35 inställer räknaren 36 för att räkna antingen uppåt eller nedåt i beroende av fasambandet mellan signaler- na 30 och 32.

I beroende av fassambandet mellan signalerna 30 och 32, vil- ket avkännes av fasdetektorn 34, kommer den via ledningen 35 matade styrsignalen att inställa räknaren 36 för att räkna de till räknaren via ledningen 37 matade pulsvärdenauppât eller nedåt. När avkänningsrotorn roterar, matar ledningen 37 pulserna från fotodetektorerna till räknaren 36, som'räk- nas uppåt eller nedåt i beroende av den från fasdetektorn 34 mottagna signalen, som i sin tur beror på avkänningsrotorns och skivans 28 rotationsriktning.

Ett steg 38 för tröskelvärde och inställning av förspänning omfattar kända element såsom dels en analog-digital-omvand- lare, som mottager det analoga värdet av spänningen från ett buffertsteg 46, som bestämmes av värdet av förspänningen i ett digital-analogbuffertsteg 40, och omvandlar detta till ett digitalt värde, dels logiska element som matar förskjut- na värden i förhållande till den av digital-analogomvandlaren avkända förspänningen, varvid dessa förskjutna värden upp- rättar positiva och negativa tröskelvärden för förspänningen, och dels en komparator, som i beroende av order från ett följdstyrande steg 38 jämför pulsvärdet vid räknaren 36 med de positiva och negativa tröskelvärdena, och avgör, om räk- narens 36 räknetillstånd ligger inom eller utanför det av tröskelvärdena upprättade området. Ett tidsstyrsteg 41 bringar steget 38 periodiskt med bestämda tidsmellanrum ge- nomföra nedan beskrivna operationer. Steget 38 programmeras ursprungligen med en urpsrunglig förspänningsfaktor vid i- gångsättning medelst manuellt manövrerade strömställare. Me- dan denna förspänningsfaktor väljes godtyckligt, kommer dess generella värde att vara känt genom upprepad erfarenhet. I föreliggande fall kan förspänningsfaktorn antagas ha ett värde av 100. Så snart steget 38 programmeras med den ur- sprungliga förspänningsfaktorn av 100, överföres detta värde 449 gm 20 räknaren 36 och matas en signal till buffertsteget 40, som bringar detta att mottaga det i räknaren 36 lagrade värdet.

Buffertsteget innehåller nu den ursprungliga förspännings- faktorn. Denna faktor matas samtidigt till omvandlaren 44, som matar en analogsignal till buffertsteget 46, motsvarande den ursprungliga förspänningsfaktorn. Buffertsteget 46 avger en utsignal till bromsen 42, som förorsakar en ursprunglig bromskraft, motsvarande förspänningsfaktorn av 100, för ut- övning på mätrotorn. När steget 38 ursprungligen programme- ras, räknar det även förskjutna värden för att upprätta po- sitiva och negativa tröskelvärden för förspänningsfaktorn.

Man kan t.ex. antaga, att steget 38 programmeras för att ma- ta ett förskjutet värde av il0, så att tröskelvärden av 90 och ll0 kommer att upprättas.

Så snart steget 38 är programmerat med den ursprungliga för- spänningsfaktorn, kommer detta att medelst signaler aktivera räknaren 36, så att den börjar räkna pulser från avkännings- rotorn. Samtidigt aktiveras tidstyrsteget 41 för att avge tídstyrpulser till steget 38, som bestämmer fasta tidsperio- der. Under den första tidsperioden kommer räknaren 36 att stega framåt eller bakåt i beroende av riktningen, i vilken avkänningsrotorn roterar. I föreliggande fall antages, att den ursprungliga förspänningsfaktorn belastar mätrotorn, så att avkänningsrotorn bringas att rotera i en riktning, i vil- ken räknaren 36 framstegas. Vid slutet av den första tids- perioden matar tidsstyrsteget en signal till logiksteget 38, som åstadkommer, att detta omedelbart genomför följande ope- rationer. En jämförelse utföres mellan det då föreliggande värdet av pulsräknetillstàndet i räknaren 36 med de ursprung- ligen upprättade tröskelvärdena 90 och ll0. Om räknetill- ståndet ligger utanför tröskelvärdeområdet, t.ex. vid 115, signalerar komparatorn i steget 38 till buffertsteget 40 att acceptera räknarens 36 då existerande pulsräknetillstånd så- som ny förspänningsfaktor. Buffertsteget 40 avger då en ny signal till omvandlaren 44, som bringar denna att avge en ny 21 analog signal till steget 46, som i sin tur ger upphov till en ny utsignal till bromsen för ökning av bromskraften. Mät- rotorns varvtal minskar därför.

Analog-digitalomvandlaren i logiksteget 36 avkänner nu värdet av den nya utsignalen från buffertsteget 46, motsvarar för- spänningsfaktorn 115, och omvandlar denna till digital form, så att logiksteget 38 bringas att beräkna nya tröskelvärden av 105 och 125. Samtliga funktioner för steget 38 har nu genomförts för den första tidsperioden. ' Vid slutet av den andra tidsperioden kommer räknarens 36 räknetillstând åter att jämföras med tröskelvärdena 105 och 125. Om räknarens 36 räknevärde ligger inom detta område, sker ingenting förrän vid slutet av någon kommande tidspe- riod, när de av räknaren 36 lagrade pulserna ligger utanför området. Om den nya förspänningsfaktorn och den resulterande ökningen i bromskraft ej ännu varit tillräcklig för att re- versera avkänningsrotorns rotationsriktning, kommer räkna- rens 36 räknetillstånd att fortsätta att framstegasﬂ under följande tidsperioder, tills det lagrade räknetillståndet överskrider det övre tröskelvärdet. När räknarens 36 räkne- tillstånd vid slutet av en efterföljande period överskrider 125, t.ex. 126, upprättas en ny förspänningsfaktor av 126 med nya tröskelvärden av 116 och 136, som till följd av ovan beskrivna procedur kommer att resultera i något ökad broms- kraft på mätrotorn, som är tillräcklig för att bringa avkän- ningsrotorn att omkasta sin rotationsriktning, så att fas- sambandet mellan pulsserierna 30 och 32 omkastas, vilket med- för, att pulser från avkänningsrotorn bringar räknaren 36 att räkna nedåt från 126. Detta räknetillstånd kommer att fort- sätta att minska under följande tidsperioder, tills det nedre tröskelvärdet överskrides. När räknaren 36 räknat nedåt till någonting mindre än 116, t.ex. ll5, upprättas sålunda en ny förspänningsfaktor av l15 tillsammans med nya tröskelvärden av 105 och 125, vilket medför, att bromskraften på mätrotorn minskas, så att dess varvtal ökar, vilket medför, att avkän- 449__41o 22 ningsrotorns åter reverserar, så att räknetillstând från av- känningsrotorn åter kommer att bringa räknaren 36 att fram- stega. Detta sker, tills det då existerande övre tröskelvär- det av 125 överskrides, då förspänningsfaktorn åter kommer att upprättas vid värdet ovanför 125, t.ex. 126. Under efter- följande tidsperioder kommer därför förspänningsfaktorer av 115 och 126 att upprättas omväxlande, så att avkänningsro- torns rotationsriktning omkastas varje gång rätt förspän- ningsfaktor upprättas. Detta medför, att bromskraften på mät- rotorn omväxlande ökar och minskar, vilket resulterar i'mot- svarande omväxlande minskning och ökning av mätrotorns varv- tal och efter varandra följande reverseringar av avkännings- rotorns rotationsriktning. Till följd av denna procedur upp- rättas ett medelvärde av mätrotorns varvtal och utgångsvin- keln 6, vilka kan betraktas såom deras normala eller kalibre- rade värden.

Signalen från mätrotorn till registret kommer givetvis att inställas vid kalibreringstidpunkten på sådant sätt, att det- ta registrerar 100 %, som bestämmes medelst en nrovningsap- parat, när mätrotorn och avkänningsrotorn arbetar vid sina normala eller kalibrerade värden.

Om mätrotorns medelvarvtal bringas att variera antingen till följd av variationer i fluidens strömningshastighet eller felaktig funktion hos mätrotorn, kommer nya förspänningsfak- torer och tröskelvärden att upprättas, som automatiskt kom- mer att justera bromskraften på mätrotorns, så att denna bringas att rotera med ett varvtal, som kommer att medföra 100 % registrering vid registret 48.

Genom att använda en avkänningsrotor 22 för att avkänna flui- dens utgângsvinkel 9 från mätrotorn 20 erhålles en anordning med mycket liten sannolikhet att arbeta felaktigt till följd av föroreningar i fluidströmmen. Härigenom erhålles även ett medel att avkänna utgângsvinkeln G för fluiden över hela den ringformade strömningskanalen, så att ett mera noggrant me- 23 delvärde av utgångsvinkeln uppnås än som skulle kunna uppnås med det enda riktningsdetekterande pitotröret.

Vid båda anordningarna enligt fig. 3 och 4 användes ett återköpplingssystem och ett bromssystem med variabel storlek, med vars hjälp bromskraften på mätrotorn 20 ändras i enlighet med avvikelser i utgângsvinkeln Q från vinkeln 'Y för av- känningsrotorns skovlar för att hålla vinkeln 6 vid ett medel- värde, som är lika med vinkeln för avkänningsrotorns skovlar, d.v.s. 0 = GX = W', så att mätarens registrering noggrant hålles vid dess kalibreringsvärde.

Man har upptäckts, att slutresultaten av mätning med konstant noggrannhet genom att upprätthålla konstant utgångsvinkel för fluiden och stillastående avkänningsrotor medelst ett bromssystem, som inverkar på mätrotorn 20 via ett återkopp- lingssystem, även kan uppnås på ett alternativt sätt medelst ett nytt mätsystem, helt enkelt bestående av en mätrotor 20 i standardutförande och en fritt roterande avkänningsrotor 22 nedströms mätrotorn enligt fig. 2 utan behov av någon bromsanordning eller något återkopplingssystem. Detta mät- system kommer dessutom ej enbart att genomföra självkorrige- ring för att automatiskt och kontinuerligt upprätthålla kon- stant mätarnoggrannhet i kalibreringstillständ utan kan även genomföra självkontroll för att automatiskt och kontinuerligt indikera, att mätrotorn arbetar antingen inom eller utanför det valda avvikelsegränsområdet från sin kalibrerade mätarre- gistrering liksom storleken av varje sådan avvikelse. Grund- principen för detta nya mätsystem med denna möjlighet till självkorrigering och självkontroll åskådliggöres i fig. 7A och 7B.

Med ledning av definitionerna för vektorerna, vinklarna och andra parametrar i fig. 7A och 7B kan ett uttryck utvecklas för mätrotorns 20 registrering, som kommer att utgöra grund- val för utveckling av ett självkorrigerande mätsystem, som ej kräver användning av den i fig. 4 visade hysteresbromsen 42. n. -1 449 4,10 24 Först definieras mätrotorns 20 registrering såsom förhållan- det mellan den aktuella tangentiella hastigheten Um och den ideala tangentiella hastigheten Uí hos mätrotorns 20 i en- lighet med följande uttryck mätarregistrering = Um/Ui (I) Såsom framgår av hastighetsdiagrammet för utgângshastigheten V2 för fluiden, som strömmar från mätrotorn 20 i fig. 7, är den aktuella tangentiella hastigheten Um hos rotorn 20 skill- naden mellan den ideala tangentiella hastigheten Ui och mät- rotorns eftersläpning Almxtill följd av bromskraften eller belastningen på mätrotorn.

Ekvation l kan sålunda uttryckas på följande sätt genom en enkel substitution och omändring Um (Ui - AUm) AUm ' Ui Ui Ui Om mätrotorn 20 ej utsättes för någon belastning, kommer den utgående fluidmängden från rotorn 20 att i huvudsak vara den- samma som Vl, som tillföres rotorn 20, och ligga i en rikt- ning i huvudsak parallellt med rotoraxeln enligt fig. 7A.

Storleken av bromskraften eller belastningen ¿\Um kan med ledning av detta vektordiagram beräknas enligt ,A Um Va = t9 9 (3) Om denna ekvation löses med hänsyn till Atm\erhålles föl- jande ekvation AUm=Va tgG (4) Enligt fig. 7A kan på samma sätt den ideala tangentiella has- tigheten Ui uttryckas på följande sätt 'hf 25 Ui - = tglö Va Genom omordning av ekvation 5 kan den ideala hastigheten Ui uttryckas enligt Ui va tg F» (s) Om uttrycken 4 och 6 substitueras i uttrycket 2, blir Um 1 - Va tg 9 = 1 - tg 9 - ---- -- (7) Ui Va tg tg ß Av ekvation 7 framgår, att ändringen av det aktuella rotor- varvtalet Um hos rotorn 20 eller mätarregistreringen (Um/Ui) kommer att resultera i en ändring av utgångsvinkeln 9. Om mät- rotorns varvtal Um avtar, kommer vinken B att öka och omvänt.

Det är därför tydligt, att mätarregistreringen eller nog- grannheten vid en konventionell mätare kommer att bero på och variera med utgångsvinkeln G.

Avkänningsrotorns 22 mätarregistrering uttryckt i rotorns 20 ideala varvtal Ui för små skovelvinklar 7' hos skovlarna 67 på rotorn 22 och små angreppsvinklar ('Y - 9) hos fluiden, som lämnar rotorn 20 och riktas mot skovlarna 67 kommer nu att behandlas. 449 410 26 Av fig. 7A och 7B framgår, att avkänningsrotorns varvtal är Us = Va tg - Va tg 6 (8) Avkänningsrotorns registrering med hänsyn till den ideala hastigheten Ui hos mätrotorn är därför Us Va tg Y' - Va tg 9 _ - ___-___- (s) ui ni Genom substitution av uttrycket 6 i uttrycket 9 erhålles Us vatgY-vatge tg? tge Ui -va tgfö tg f; tgß Av uttrycket 10 framgår, att varje ändring i utgångsvinkeln 6 (10) hos rotorn 20 kommer att ändra rotorns 22 varvtal. En ökning av vinkeln 6 kommer att minska avkänningsrotorns varvtal Us.

När vinkeln 6 blir större, blir med andra ord angreppsvin- keln mindre för fluiden, när den strömmar från rotorn 20 en- ligt fig. 7A mot skovlarna 67, så att den totala kraft blir mindre för vilken skovlarna 67 utsättes. Om vinkeln 9 blir större än vinkeln 7” för avkänningsrotorns skovlar, erhålles 0 > T” och tg 9> tg Y-, Ekvation l0 visar, att varvtalet Us blir negativt, om vinkeln 6 skulle öka över vinkeln 'T . Fy- sikaliskt innebär detta, att rotorn 22 skulle rotera i mot- satt riktning mot den genom vektorn Us angivna riktningen en- ligt fig. 7A, d.v.s. rotorn 22 roterar nu i motsatt riktning mot mätrotorn 20. Därför gäller ovanstående ekvation för varje varvtalsändring hos rotorn 20, vilket resulterar i att varje ändring i utgångsvinkeln 9 skulle kunna vara större eller mind- re än Wr, och endera rotationsriktningen för rotorn 22. Men såsom förklaras närmare nedan kommer i praktiken, innan detta värde av 6 nås för att bringa avkänningsrotorn att reversera rotationsriktningen, en signal att ange, att mätaren arbetar utanför de tillåtna gränserna för avvikelse från kalibrering, så att mätaren kan tagas ur tjänst. * 27 Ekvationerna 7 och 10 visar, att utgângsvinkeln 6, om mätro- torns registrering (Um/Ui) ändras, kommer att ändra och att avkänningsrotorns registrering (Us/Ui) även kommer att änd- ras. Men om man betraktar skillnaden Uc mellan mätrotorns varvtal eller registrering och avkänningsrotorns varvtal eller registrering, varvid avkänningsrotorns varvtal tänkes vara positivt, när den roterar i samma riktning som rotorns 20 en- ligt fig. 7A, men negativt, när den roterar i motsatt rikt- ning mot mätrotorn, avledes följande från ekvationerna 7 och 10 _ Uc (Um Us) <1 - tg 6 tgï" tg G l - tg'r - = -- - -- = -- - -- - -- = -- (ll) ' tgﬁ tgß tgß tgp Ekvation ll anger, att skillnaden i rotorvarvtal eller re- gistrering Uc/Ui mellan mätrotorn och avkänningsrotorn för en första approximationsordning enbart beror på mätrotorns sko- velvinkel ß och avkänningsrotorn skovelvinkel 'T och där- för är en konstant för en bestämd mätare, på vilken uppfin- ningen tillämpas. Skillnaden beror ej pâ den varierande be- lastningen på mätrotorn 20 eller dess utgångsvinkel G. Det fysikaliska skälet härför är att, när mätrotorns varvtal Um ändrar för en bestämd strömningshastighet till följd av en ändring i t.ex. lagerfriktioner och fluidbromskraft, vinkeln 6 kommer att undergå motsvarande ändring enligt uttrycket 7.

Denna ändring av 6 kommer att ge upphov till en motsvarande ändring i avkänningsrotorns varvtal Us enligt uttrycket 10.

Av uttrycken l0 och ll framgår, att varje ändring i mätro- torns varvtal Um ger upphov till samma ändring i avkännings- rotorns varvtal Us, vilket resulterar i ingen nettoändring i Uc, om skillnaden Uc mellan mätrotorns varvtal och avkännings- rotorns varvtal mätes såsom grundval för âstadkommande av ett förbättrat självkorrigerande mätarsystem. Den algebraiska- skillnaden mellan varvtalet Um för mätrotorn och varvtalet Us för avkänningsrotorn kommer med andra ord att förbli orak- tiskt taget konstant för samtliga värden av mätrotorvarvtal vid en bestämd strömningshastighet, så länge rotorn 22 be- 449 410 28 finner sig i sitt normala arbetstillstånd. Detta samband, som är avlett från ekvation ll, som uttrycker den självkorri- gerande åtgärden enligt uppfinningen kan uttryckaå i % re- gistrering såsom Ne = Nm - NS - konstant ' = (12) När mätrotorns 20 skovlar bildar en vinkel av 45° med rikt- ningen för fluiden, som strömmar in i mätaren 10, vilket är konventionellt, kommer utgångsvinkeln 9: vid kalibrering att vara av storleksordningen 20. Skovlarna 67 på rotorn 22 kan bilda en vinkel 'T , som kommer att bringa densamma att nor- malt rotera i samma riktning som mätrotorn men med avsevärt lägre varvtal. Vid en praktisk utföringsform av uppfinningen har rotorn 20 sådant varvtal, att den kommer att ge upphov till en utsignal, som är approximativt 106 % av den verkliga ström- ningen genom mätaren, som skulle mätas medelst en provnings- apparat i serier i provningsslingan med mätaren, varvid den av provningsapparaten uppmätta strömningen betraktas vara 100 % registrering. Skovlarna 67 på rotorn 22 skulle intaga sådan vinkel, att rotorn 22 roterar i samma riktning som ro- torn 20, och har sådant varvtal, att dess utstorhet represen- terar approximativt 6 % av den verkliga strömningen. Utstor- heterna från mät- och avkänningsrotorerna kan betraktas vara förskjutna från det sanna eller kalibrerade värdet av ström- ningen genom mätaren. Sambandet mellan den självkorrigerade procentregistreringen Nc och mätrotorns procentregistrering Nm och avkänningsrotorns Ns bestämmes av ekvation 12 Nc = Nm - Ns = 106 % - 6 % = 100 DW Detta samband visas även grafiskt genom heldragna linjer i fig. 12 för samtliga värden av Reynolds-tal inom mätarens no- minella område. Inom mättekniken visas en mätares prestanda vanligen genom avsättning av procenttalet av registrering, som mätaren visar, som funktion av Reynolds-tal. Reynolds-talet är en parameter, som är välkänd inom mättekniken och repre- -IÄ rs \O 4> -à CD 29 senterar en kombination av effekterna av hastigheten för fluidströmningen genom mätaren, den kinematiska viskositeten hos fluiden och den karakteristiska dimensionen hos mätaren, som provas.

Giltigheten av det i ekvation 12 uttryckta sambandet kan be- visas ytterligare, om man antar, att mätrotorns 20 varvtal bringas att minska från dess kalibrerade värde 106 % till 105 % registrering. En dylik minskning skulle t.ex. kunna för- orsakas av lagerförslitning eller främmande partiklar, som samlas i rotorns 20 lager. När detta inträffar vid en konven- tionell mätare, skulle det utlästa värdet från mätaren vara mindre än dess kalibrerade värde och därmed mindre än den ak- tuella genomströmningsmängden genom mätaren. Men i förelig- gande fall kommer minskningen av l % registrering hos mätro- torn 20 att resultera i en ökning i rotoreftersläpning ÅÄUm och därmed en ökning i utgångsvinkeln 6 vid mätrotorn såsom framgår av ekvation 7 ( tg 9/tgfh ökat med l % = 0,01 eller 6 ökat med cirka 0,570).

Denna ökning i utgångsvinkel G kommer att reducera angrepps- vinkeln (W. - 6) vid avkänningsrotorn med 0,570, vilket resul- terar i minskning i procent registrering med samma belopp, d.v.s. l %, när avkänningsrotorn roterar med (6 % - l %) = 5% registrering, såsom framgår av ekvation l0. Den korrigerade procentregistreringen Nc förblir oförändrad enligt ekvationer- na ll och l2, eftersom Nc = Nm - Ns = l05 % - 5 % = 100 % Detta samband mellan procentregistreringen hos de båda rotorer- na 20 och 22 och den korrigerade procentregistreringen, som kvarstår vid 100 % registrering, till och med när mätrotorns varvtal reduceras från 106 % till 105 %, visas grafiskt ge- nom streckade linjer i fig. 12. 449 :410 30 Om mätrotorns varvtal ökar från sitt kalibrerade värde till t.ex. 107 % vid samma verkliga strömningshastighet, kommer utgângsvinkeln 6 på samma sätt att minska med 0,57 %, d.v.s. tg 6/tg ß kommer att minska med 0,01. Denna minskning i vin- kel 9 kommer att öka angreppsvinkeln (1”- 6) för fluiden mot skovlarna 67 på rotorn 22, vilket resulterar i en ökning av rotorns 22 procentregistrering med samma belopp, d.v.s. l % frân"6 % till 7 %. Den korrigerade procentregistreringen Nc kommer fortfarande att vara densamma, d.v.s. 100 %, eftersom Nc = Nm - Ns = 107 % - 7 % = 100 % Ett dylikt samband visas genom streckade linjer i fig. 12.

Man finner sålunda, att en avläsning i form av den algebraiska skillnaden mellan rotorns 20 varvtal och rotorns 22 varvtal vid en bestämd strömningshastighet kommer att ge upphov till en avläsning av 100 % noggrannhet vid samtliga varvtal hos mätrotorn, till och med om mätrotorns varvtal avviker från dess kalibrerade värde, under förutsättning att rotorn 22 arbetar på rätt sätt. Det är detta kännetecken för uppfinning- en, som benämnes självkorrigering.

Avkänningsrotorns 22 dimensionerade varvtal skulle givetvis kunna ha varje värde relativt mätrotorns 20 dimensionerade varvtal och ovanstående uttryck för självkorrigering skulle fortfarande vara giltigt. Men såsom en praktisk bedömning är det önskvärt att dimensionera avkänningsrotorn 22 på sådant sätt, att den roterar med avsevärt lägre varvtal i jämförelse med rotorns 20 varvtal för att till ett minimum nedbringa an- talet omloppsvarv och både den radiella belastningen och sido- belastningen och därmed förslitning av avkänningsrotorns la- ger och till ett minimum nedbringa sannolikheten av avkän- ningsrotorns felaktiga funktion. Det är även önskvärt, såsom bevisas i fortsättningen, att avkänningsrotorn har avsevärt lägre varvtal än mätrotorn i syfte att helt utnyttja uppfin- ningens fördelar. Vid ovan beskrivna utföringsform skulle skovlarna 67 på rotorn 22 approximativt antaga_en vinkel av 31 3° till 4°, d.v.s_. T = 3° till 4°, för att åstadkomma s s registrering vid kalibrering, medan rotorns 20 skovelvinkelfb uppgår till cirka 45° för att uppnå 106 % registrering vid kalibrering.

Ovanstående uttryck är även giltigt i det fall, då rotorn 22 är avsedd att rotera i motsatt riktning mot mätrotorn 20.

Vid en mätare, vid vilken avkänningsrotorn 22 är avsedd att rotera i motsatt riktning mot mätrotorn 20 vid kalibrerade varvtal, kommer vinkeln T* för avkänningsrotorns skovlar 67 i förhållande till fluidens strömningsriktning in i mätaren att vara mindre än utgångsvinkeln 6 och kan till och med vara negativ i förhållande härtill, d.v.s. avvika från rotations- axeln i motsatt riktning mot vinkeln 9. En minskning i rotorns 20 varvtal från dess kalibrerade värde, som förorsakar en ök- ning i vinkeln 6, kommer att förorsaka en ökning i rotorns 22 varvtal, medan omvänt en ökning i rotorns 22 varvtal över dess kalibrerade värde kommer att förorsaka en minskning i av- känningsrotorns varvtal. Om sålunda rotorns 20 varvtal är ut- märkande för 94 % registrering vid kalibrering och avkännings- rotorns varvtal är 6 % i mätrotorns motsatta rotationsrikt- ning Nc = Nm - Ns = 94 % - (-6%) = 100 % registrering kommer en l-procentig minskning i mätrotorns varvtal att för~ orsaka en 1-procentig ökning i avkänningsrotorns varvtal i den motsatta riktningen, så att NC = 93 % _ (-7 %) = 100 % Till följd av uppfinningen uppnås sålunda självkorrigering, när rotorerna roterar i motsatt riktning liksom när de är av- sedda att rotera i samma riktning. Men när de båda rotorerna roterar i motsatta riktningar, är den självkontrollerande, nedan beskrivna egenskapen ej lika tillförlitlig som med två rotorer, som roterar i samma riktning. 449 4:10 32 Till följd av ovan angivna självkorrigering enligt uppfin- ningen uppnås 100 % registrering vid samtliga varvtal hos mät- rotorn 20 vid en bestämd strömningshastighet, så länge av- känningsrotorn 22 arbetar på rätt sätt. Det skulle därför va- ra helt möjligt för rotorn 20 att rotera med sâ låga varvtal som 50 % av dess kalibrerade värde, medan det korrigerade avläsningsvärdet Nc fortfarande skulle medföra noggrann re- gistrering. Till följd av självkorrigeringen erhålles ej nå- gon indikering om det tillstånd, då antingen rotorn 20 eller rotorn 22 arbetar felaktigt. För att förhindra onödig skada på mätaren är det i praktiken önskvärt, att mätaren tages ur bruk och repareras, när mätrotorns varvtal avviker från det kalibrerade värdet utanför vissa förutbestämda gränser.

Den här beskrivna uppfinningen och betydelsen av avkänningen av utgångsvinkeln förklaras nu närmare nedan. Med hänvisning till fig. 5 är noggrannheten hos en mätare utan avkänningsro- tor lika med förhållandet mellan mätrotorns verkliga hastighet Um och dess indala hastighet Ui, vilket är den hastighet den skulle uppnå, om rotorn ej utsattes för något motverkande mo- ment. Mätarens noggrannhet eller registrering uttryckes mate- matiskt i ekvationerna l, 2 och 7, vilket ur bekvämlighetssyn- punkt upprepas nedan. um Ui - A um A Um __... = í-í-à = l _ Ui Ui Ui tg 9 tg p Av detta uttryck framgår, att mätarens noggrannhet är beroen- de av värdet av utgångsvinkeln B. Inom det mättekniska omrâ- det är det känt att . (Tn + Tf)m tg e = -_---- (13) š/A P Qz 33 där Tn är det motverkande momentet utan fluid, som påverkar mät- rotorn Tf det motverkande moment, som påverkar mätrotorn till följd av fluiden (Tn + Tf)m är det totala motverkande moment, som påverkar mätrotorn E är rotorns effektiva radie A är den effektiva strömningsarean P är fiuiaens täthet och Q är fluidens strömningshastighet genom mätaren.

För små värden av 9, normalt cirka 30, är tg 9 approximativt lika med 9. Därför gäller att (Tn + Tf)m eps ¿¿---¿í- (14) (r/MfQ Eftersom faktorn (Tn + Tf)m generellt en liten men variabel (š/A) P92 storhet, är fluidens utgångsvinkel 9 vid en konventionell mä- tare därför ej konstant, så att uttrycket l - tg 9/tgfå för mätarens noggrannhet ej är konstant. Eftersom de enda fakto- rer, som påverkar mätarens noggrannhet, är vinkeln 9 och sko- velvinkeln ﬁ>, varvid skovelvinkeln är fastlagd, vid en tur- binmätare, vid vilken vinkeln 6 hâlles konstant, eller en mä- tare, som arbetar oberoende av vinkeln 6, kommer mätarens nog- grannhet att vara konstant. Såsom beskrivits ovan, uppnår de i fig. 3 och 4 visade mätarna konstant noggrannhet genom att hålla vinkeln G konstant, medan de i fig. 10 och ll visade mätarna är oberoende av vinkeln 9. Det sätt, på vilket detta 449 M0 34 uppnås enligt uppfinningen, framgår av följande analys.

Eftersom fluidens bromsverkan på avkänningsrotorn är mindre än på mätrotorn, d.v.s. vinkeln 9 är mindre än vinkeln ß, är lagerbelastningen på avkänningsrotorn mindre än på mätro- torn, så att momentet (Tn)s på avkänningsrotorn utan fluid är mindre än momentet (Tn)m utan fluid på mätrotorn, d.v.s. (mms < (mmm (15) De motverkande momenten (Tf)m och (Tf)s på mät- och avkän- ningsrotorerna verkar i tangentiell riktning och är var för sig proportionella mot sinus för skovelvinkeln ß och sinus för skovelvinkeln T . Därför gäller att (Tfhn 00 sinß och (Tf)s dD sin'Y Men eftersom den relativa hastigheten för fluiden, som läm- nar avkänningsrotorn, är mindre än den relativa hastigheten för fluiden, som lämnar mätrotorn, skulle förhållandet mellan deras moment (Tf)s/(Tf)m till följd av fluid vara mindre än förhållandet mellan sin'YYsinf3. Därför gäller att (Tf)s sin 7' (16) (Tf)m sin ß sinï' sin 30 l sinp sin 4s° 14,2 Därför är förhållandena mellan de resulterande momenten till följd av fluídbromskraft avsevärt mindre än l, d.v.s.

(Tf)s (_l (17) (Tf)m <1 -b -Ä ~o JH .A o 35 Eftersom momentet utan fluid, som påverkar avkänningsrotorn, är mycket mindre än detta moment, som påverkar mätrotorn, och eftersom förhållande mellan fluidbromskraften, som pâver- kar avkänningsrotorn, och den bromskraft, som påverkar mätro- torn, är avsevärt mindre än l, är det tydligt, att det totala motverkande momentet (Tn + Tfjs, som påverkar avkänningsro- torn, mycket mindre än det totala motverkande momentet på mätrotorn, d.v.s.

(Tn + Tfxs << (Tn + Tfm (18) Enligt ekvation l4 gäller (Tn + Tf)m 9G/ 'V (Em p 92 och (Tf + Tf)S 6s“” nl _ 2 (19) (r/A) f? Q Enligt ekvationerna 14, 18 och 19 gäller att (Tn + Ts)s (Tn + Tf)m Bsfv ___-___ <9 f» (20) 'V (š/Aïp oz < N (š/Popoz Man finner därför, att Gs är mycket mindre än 6.

Uttrycket för noggrannheten eller registreringen hos en mäta- re, på vilken uppfinningen tillämpas och vid vilken båda ro- torerna roterar i samma riktning, är (Um - Us) mätarnoggrannheten = ----- (21) (Ui) vilket kan skrivas 449 410 36 (Um) (Us) ~ (22) (Ui) (Ui) _ u U 9 _ .

Enligt uttrycket 7 ar %Ü%% = l - Eg B och enligt fig. 7B är Us = Va ~ tgï' - Va - tg (9 + Gs) Uttrycket 22 kan därför skrivas Um Us 1 - tg 6 Va - tgT"- Va - tg (6 l Bsm tg ß Ui / Ui Ui (23) Enligt fig. 7A är Ui = Va - tgfš och om i ekvation 23 ut~ trycket substitueras, som gäller noggrannheten för en mätare, vid vilken båda rotorerna roterar i samma riktning, är l-tge tqà/ tg (e+es) mätarnoggrannheten = - - (24) 'C913 #913 tgß Såsom visats ovan är Gs mycket mindre än 9 och kan försummas för samtliga praktiska ändamål, så att l - tg 8 tg'Y tg 9 mätarnoggrannheten = -- - -- - -- (25) tgß tgp tgß eller tgï" mätarnoggrannheten = l - = konstant (26) å? Vid en turbinmätare, på vilken självkorrigeringen enligt upp- finningen tillämpas, är fluidens variabla utgångsvinkel 9 er- satt av en konstant skovelvinkel Y'. 4; .I 5 \O .JL ...i (D 37 Genom en analys av samma art som den som användes vid ut- vecklingen av uttrycket 24 kan man visa, att uttrycket för noggrannheten hos en mätare, vid vilken de båda rotorerna ro- terar i motsatta riktningar, är Um - (-Us) mätarnoggrannheten (27) Ui tgï' tg Bs tgrftgß (28) Om avkänningsrotorn vid en dylik mätare är avsedd att rotera med i det närmaste samma varvtal som mätrotorn enligt t.ex. amerikanska patentskriften 3 934 473, kommer avkänningsrotorns skovelvinkel att i huvudsak vara densamma som skovelvin- keln vid mätrotorn, d.v.s. faktorn tg /tg l, och över- går uttrycket 28 till tg Gs mätarnoggrannhet = l + l - (29) tg Ö tg Gs = 2 l - l/2 (30) tg ß Här kan framhållas, att mätarens noggrannhet kommer att va- riera med hälften av värdet av avkänningsrotorns avböjnings- vinkel Bs. Eftersom båda rotorerna vid en dylik mätare rote- rar med i huvudsak samma varvtal, kommer respektive avböj- ningsvinklar att vara i det närmaste lika, d.v.s. 9s%=6, och skulle storleken av variationen i registrering vara hälften så stor som vid en konventionell mätare.

Med hänsyn till en mätare, vid vilken de båda rotorerna rote- rar i motsatta riktningar men avkänningsrotorns varvtal är t.ex. en storleksordning mindre än varvtalet hos mätrotorn, är Qs liten i jämförelse med 9 eller kan försummas. Uttryc- ket 28 övergår då till 449 4_1o 38 tgﬁ' tg ß mätarnoggrannheten = l + (31) Eftersom en dylik mätares noggrannhet är oberoende av varje variabel faktor, kommer i huvudsak fullständig korrigering och 100 % registrering att uppnås. Men såsom tidigare angi- vits, kommer en mätare, vid vilken rotorerna roterar i mot- satta riktningar, ej att tillförlitligt indikera felaktig funktion.

Vid ovanstående analys har Gs försummats, när avkänningsro- torns varvtal är avsevärt mindre, t.ex. en storleksordning, än mätrotorns varvtal. Men till följd av faktorn Bs i ut- trycken 23 och 28 inför avkänningsrotorn i realiteten ett mycket litet fel i mätarens noggrannhet eller registrering.

Men när avkänningsrotorns varvtal och Gs är en storleksord- ning mindre än mätrotorns varvtal och 9, är avvikelsen från noggrannheten 100 %, som förorsakas av avkänningsrotorn, så liten, att den ligger inom accepterade gränser för mätbar upprepbarhet hos mätaren (iO,l %Y och saknar därför prak- tisk betydelse.

Vid ovan beskrivna utföringsform, där de ursprungliga, kali- brerade värdena av mätrotorns varvtal och avkänningsrotorns varvtal är Nmx = 106 % och NSX = 6 % vid 100 % korrigerad registrering, är förhållandet mellan mät- rotorns varvtal och avkänningsrotorns varvtal Nm/Ns = Nmx/Ns* = 106/6 = l7,67 Om det är önskvärt att driva mätrotorn inom il % registre- ring vid dess kalibrerade värde vid -l %, är 106-1 105 Nm/Ns = --- = -- = 21 6-l 5 39 och är vid +1 s Nm/Ns = 106% = 107 = 15 29 6+1 7 Så länge förhållandet mellan mätrotorns 20 och avkänningsro- torns 22 varvtal ligger inom gränserna av 15,29 till 21, kom- mer mätrotorns 20 varvtal att ligga inom il % av dessa kali- brerade värde. Men om mätrotorns 20 varvtal skulle nedgâ under de förutbestämda gränserna med t.ex. 2 % under dess kalibre- rade värde är vid -2 % Nm/Ns=---=-_ =2e>21 Om mätrotorns varvtal skulle öka med 2 % över dess kalibrera- de värde är på samma sätt vid +2 % l06+2 108 Nm/Ns = -- = 13,5 < 15,29 6+2 8 Genom kontinuerlig övervakning av värdet av Nm/Ns erhålles sålunda ett medel för att avkänna en avvikelse av mätrotorns 20 varvtal från dess kalibrerade värde utanför de förutbestäm- da gränserna, så länge avkänningsrotorn arbetar på rätt sätt. Å andra sidan kommer förhållandet Nm/Ns i det osannolika fal- let, då avkänningsrotorn börjar arbeta felaktigt, medan mät- rotorn arbetar på rätt sätt, att på samma sätt ligga utanför de förutbestämda gränserna av 15,29 och 2l. För att åskådlig- göra detta kan vid ovan beskrivna utföringsform antagas, att avkänningsrotorn 22 roterar l % långsammare än den skulle gö- ra medan mätrotorn 20 fortsätter att arbeta med sina kali- brerade värden, blir Nm/Ns = -- - -- = 21,20 vilket är mindre än 21 Om rotorns 22 varvtal är högre än det skulle vara, medan ro- torn 20 arbetar med kalibrerade värden, blir 449 410 4G Nm/Ns = 106 = 106 = 5,14, vilket är mindre än 15,29 6+1 1 När rotorn 20 arbetar inom il % av sitt kalibrerade värde, kommer sålunda förhållandet Nm/Ns att ligga inom de förutbe- stämda gränserna och kommer den korrigerade registreringen Nc att ligga inom sina förutbestämda gränser och kommer att motsvara en noggrannhet av 100 %, om avkänningsrotorns 22 ar- betar på rätt sätt. Men en avvikelse av il % i avkänningsro- torns varvtal från dess normala värde kommer att förorsaka, att förhållandet Nm/Ns faller utanför de föreskrivna grän- serna, till och med om mätrotorn 20 arbetar med sitt kalibre- rade värde. En anordning kommer nedan att beskrivas, som över- vakar varvtalet både hos rotorn 20 och rotorn 22 och avger en utstorhet som är utmärkande för skillnaden mellan rotorer- nas 20 och 22 varvtal, varvid denna anordning även är inrät- tad att åstadkomma en indikering, så snart förhållandet Nm/Ns faller utanför de gränser, för vilka mätaren och anord- ningen är inställda att arbeta. En observatör underrättas därför om omständigheten, att antingen den ena eller båda ro- torerna har avvikit från sina kalibrerade varvtal.

Vid ovan beskrivna utföringsformer har antagits, att mätro- torn 20 avvikit från sitt kalibrerade värde, medan avkän- ningsrotorn 22 arbetar normalt. Även möjligheten är avlägsen, då avkänningsrotorn 22 roterar med avsevärt lägre varvtal än mätrotorn 20, är det fortfarande möjligt för rotorn 22 att minska sitt varvtal från det normala värdet till följd av dess egen ökade lagerfriktion. I dylika fall kan en indikator för överskriden gräns aktiveras, även om mätrotorn 22 arbetar inom de föreskrivna avvikelsegränserna.

Ovan beskrivna utföringsform, där de kalibrerade värdena av rotorernas 20 och 22 varvtal är Nm = l06 % och Ns = 6 %, å- skådliggöra detta, kan man antaga att mätrotorn roterar 0,5 % långsammare och avkänningsrotorn även med 0,5 % långsammare än det normala värdet. n...

.En .In xD .I>. ...x CD ' 41 Eftersom en minskning i mätrotorns varvtal förorsakar en ökning i utgângsvinkel, som resulterar i en motsvarande minskning i avkänningsrotorns varvtal (0,5 %) och eftersom avkänningsrotorn roterar 0,5 % långsammare än den borde, er- hålles Nm = 106 - 0,5 = 105,50 och Ns = (6 - 0,50) - 0,50 = 5,00 och 105,50 Nm/Ns = -_-_- - 21,10 > 21,0 5,00 ' I ett dylikt fall kommer den gränsöverskridna indikatorn att påverkas, till och med om mätrotorns varvtal legat inom de föreskrivna gränserna av il %.

Om det fall betraktas, då båda rotorerna är dimensionerade för att rotera i samma riktning under normal drift, och hän- syn tages till det mest sannolika onormala tillståndet, i vilket både mätrotorn 20 och avkänningsrotorn 22 arbetar fel- aktigt och därmed roterar långsarmnare än normalt till följd av ökad lagerfriktion på varje rotor med beloppen ,ﬂNm och ¿ÄNs, är den korrigerade mätarregistreringen Nc ej längre 100 % noggrannhet utan kommer att ha ett fel ANC, som är lika med storleken av rotorns 22 varvtalsminskning 4QNs, nämligen ANC = ÖNs (32) Om gränserna för avvikelse från kalibreringstillståndet vid denna självkontrollerande och självkorrigerande mätare, som betecknas med ¿;Q, inställes vid il %, kan visas, att grän- serna ÅSQ = il % överskridits och gränsöverskridning kommer att indikeras, så snart summan av mätrotorns avvikelse ¿lNm och avkänningsrotorns fel ANs når den inställda gränsen av l % i enlighet med följande -[Anm + Ang G» -1% = Ao (sm 449 M0 42 där ANm och ANs endast är numeriska värden.

Av ekvation l2 framgår, att den korrigerade mätarangivelsen Nc = Nm - Ns kommer att vara 100 % noggrann, så länge avkän- ningsrotorn 22 arbetar normalt, d.v.s. ANC = ANs = O. Men om avkänningsrotorn 22 ej arbetar på rätt sätt, kommer det maximala möjliga felet i den korrigerade mätarregistreringen, (ANC) maximum ej att överskrida den inställda gränsen ÅQ, eftersom (ANG) max = (ANS) max =IAQI - (iANm) _<_ [AOI (34) Nu betraktas det fall, då avkänningsrotorn 22 är avsedd att rotera i motsatt riktning mot mätrotorn 20 och tages hänsyn till det onormala tillstånd, i vilket både mätrotorn 20 och avkänningsrotorn 22 kan rotera långsammare till följd av ökad lagerfriktion med beloppet ÅNm och ANs. Liksom i fö- regående fall har den korrigerade mätarregistreringen Nc ej ”__ längre noggrannheten 100 % utan kommer att ha ett felANc, som är lika med storleken av varvtalsminskningen hos avkännings- rotorn, nämligen ANC = ANS (32) Om gränserna för avvikelse från kalíbreringen ÅQ är inställ- da till -_I-_l %, kommer gränserna ÅQ = il % att överskridas, när skillnaden mellan avkänningsrotorns varvtalsminskningen ÅNs och mätrotorns varvtalsminskning ANs når den inställda gränsen av cirka -_l-_l %, varvid detta samband uttryckes genom DANS) _ (ANmü (då AQ = cirka -_+_l % (35) Av ekvationerna 32 och 35 framgår, att den korrigerade mätar- avvikelsen Nc = Nm - Ns kommer att vara 100 % noggrann, så länge rotorn 22 arbetar normalt, d.v.s. ANc = ANs = 0, just i likhet med föregående fall, då rotorerna roterar i samma riktning. Men om avkänningsrotorn 22 arbetar felaktigt, 4,: ns -> ~D -se -..i- CD 43 d.v.s. ¿\Ns är lika med O, kan det maximala möjliga felet hos den korrigerade mätarregistreringen (A,Nc) max överskrida den inställda gränsen ¿ﬂQ = il % utan att ge¿upphov till nâ- gon felindikering. Man kan t.ex. antaga, att mätrotorn 20 ro- terar l % för långsamt, varvid avkänningsrotorn 22 skulle kun- na minska sitt varvtal till t.ex. 1,5 %, vilket resulterar i ett fel av 1,5 % varvtalsminskning i den korrigerade mätarre- gistreringen utan att ge upphov till någon indikering, att den inställda gränsen A,Q = il % överskridits, eftersom genom ekvation 35 - BANS) - (Anmü = [1,5 a - 1 al = +o,s %< 1 s = AQ d.v.s. fortfarande inom den inställda gränsen Å\Q = il %.

När mätrotorns varvtal minskat med l % kommer detta att med- föra en minskning i avkänningsrotorns varvtal av åtminstone 2 %, vilket resulterar i ett mätfel av åtminstone 2 % för att indikera att den inställda gränsen av A.Q = il % överskri- dits, eftersom [Ana-Ann] = E2%-1%] =¿1%=AQ Av ovanstående framgår, att två rotorer, som roterar i samma' riktning vid normala tillstånd, är ett särskilt lämpligt fall för självkontroll, om avkänningsrotorn 22 även skulle arbeta felaktigt till följd av onormala tillstånd, även om sannolik- heten för dylik förekomst är liten. Med ledning av ovanståen- de analys kan slutsatsen dragas, att en mätare med en avkän- ningsrotor, som roterar i motsatt riktning mot mätrotorn med i huvudsak samma varvtal som mätrotorn, såsom föreslås i ovannämnda patentskrift, kommer att ha något bättre prestanda än konventionella mätare med hänsyn till den noggrannhet, som kan uppnås, och att en mätare, vid vilken avkänningsrotorn roterar med märkbart lägre varvtal än mätrotorn kommer att ha ännu bättre prestanda med hänsyn till noggrannhet oberoende av de båda rotorernas relativa rotationsriktning. Men en mä- 449 4:10 44 tare, vid vilken de båda rotorerna roterar i motsatta rikt- ningar, lämnar ej någon tillförlitlig indikering av felaktig funktion (självkontrollerande). Därför uppnås optimala prestanda, när avkänningsrotorn är dimensionerad för att ro- tera i samma riktning som mätrotorn med ett varvtal av en storleksordning mindre än mätrotorns varvtal. Men en mätare, vid vilken avkänningsrotorn roterar med avsevärt lägre varv- tal än mätrotorn, ligger givetvis inom ramen för uppfinningen oberoende av rotorernas relativa rotationsriktning.

Inom turbinmätartekniken är det gängse praxis att uppströms mätrotor placera uträtande vingar, som är likartade vingarna 57 i fig. l, för att till ett minimum reducera eventuella tangentiella hastighetskomponenter i fluidströmningens rikt- ning, innan denna träffar skovlarna på mätrotorn. Men störan- de element eller hinder uppströms mätrotorn kan förorsaka virvlar, d.v.s införa en tangentiell komponent, i den till mätaren strömmande fluiden, som ej helt kan avlägsnas N* medelst vingarna. Dylika störningar kan även förorsaka olik- J formig hastighetsfördelning i den till mätaren strömmande fluiden. Fluidens axiella hastighet vid olika punkter vid mä- tarens inloppssektion kan med andra ord variera avsevärt och olikformigt. Vid konventionella mätare kommer dylika virvlar eller olikformig hastighetsfördelning av den till mätrotorn matade fluiden att ogynnsamt påverka mätarens noggrannhet.

Prov har visat, att en mätare enligt uppfinningen är jämförel- sevis okänslig för dylika fenomen. Noggrannheten hos en mäta- re enligt uppfinningen påverkas med andra ord ej ogynnsamt av eventuella virvlar eller olikformig hastighetsfördelning av fluiden, som träffar mätrotorn.

Det sätt, på vilket utstorheterna från mätrotorn och avkän- ningsrotorn behandlar för att åstadkomma en korrigerad mätar- registrering, kommer nu att beskrivas med ledning av fig. 10.

Vid en utföringsform, vid vilken mätrotorns varvtal vid ka- librering befunnits ge upphov till en registrering av 105,3 %, ger avkänningsrotorns varvtal upphov till 5,3 % registrering, 4_AQ A 40 _ H-/ % :U 45 så att genom subtrahering av avkänningsrotorns utstorhet från mätrotorns utstorhet skillnaden är utmärkande för 100 % re- gistrering enligt ekvation 12. Den i fig. 10 visade anord- ningen räknar antalet pulser pm från mätrotorn, vilket avkän- nes av givaren 102 för varje 500 pulser ps från avkännings- rotorn, vilket avkännes medelst givaren 146. I detta fall är 500 pulser från avkänningsrotorn likvärdigt med 57,34 volyms- enheter av fluidströmning genom mätaren 10 vid kalibrering.

I fig. 10 innehåller ett följdstyrsteg l54 logiska element för att i följd ordna order till de olika övriga elementen i anordningen och ett tidstyrsteg, som alstrar tidstyrpulser med en frekvens av storleksordningen 100 kHz. Samplingsperio- den är den tid, räknaren 151 kräver för att lagra 500 pulser från givaren 146. Från början aktiveras samtliga räknare och låssteg och innehåller därför ej några räknetillstånd och har ej några värden vid sina olika utgångar, varvid styrste- get 154 i sin ursprungliga driftart avvaktar en signal från räknaren 151, som anger, att räknaren lagrat 500 pulser. Så snart räknaren 151 lagrar 500 pulsräknetillstånd, avger den en signal till följdstyrsteget, vilket medför, att detta över- går till sin andra driftart, vid vilken det överför räkne- tillstânden hos räknarna l5l och 155 till låssteg l57a och l57b. Detta sker genom sändning av en transportsignal till dessa låssteg, som inställer låssteget för mottagning av räknetillståndssignalerna från räknarna. Denna transportsig- nal medför även, att följdstyrsteget automatiskt övergår till sin tredje driftart genom återmatning av transportsignalen till styrsteget. Vid denna tredje driftart avger pulsstyrste- get en återställningssignal till båda räknarna 151 och 155, så att dessa återställes till sitt ursprungliga tillstånd för att lagra flera pulser från givarna. För lagring av 500 pul- ser i räknaren 151 kräves jämförelsevis lång tid i jämförel- se med den tid, som kräves för anordningen att behandla sig- nalerna från räknarna och lâsstegen, så att följdstyrsteget därför kommer att kvarstå i sin första driftart under jämfö- relsevis lång tid i jämförelse med den tid, som âtgör för över- gång till efterföljande driftarter. Låsstegen har givetvis 449 41__U 46 till uppgift att mottaga och lagra pulserna från givarna 102 och 146 vid slutet av var femhundrade puls från givaren l46, så att räknarna vid slutet av varje sådan tidsperiod omedel- bart kan inställas till att börja räkning av nya serier pul- ser från givarna, medan de under föregående samplingsperiod lagrade pulsräknetillstânden behandlas. Återigen matas åter- ställningssignalen till räknarna tillbaka till styrsteget 154 för dess automatiska övergång till sin fjärde driftart.

I sin fjärde driftart avger styrsteget en ordersignal till multiplikatorer 152 och 156, som inställer dessa för mottag- ning av signalvärdena, som uppträder vid utgångarna på lås- stegen l57a och l57b. Multiplikatorerna genomför sedan en procedur, under vilken värdet av signalerna från låsstegen l57a och l57b multipliceras med skalfaktorer Ks och Km.

Dessa faktorer är programmerbara och representerar antalet pulser, som avges från mät- och avkänningsrotorerna för var- je mängdenhet fluid, som passerar genom mätaren vid kalibre- ring, varvid dessa faktorer bestämmes individuellt för varje mätare vid den ursprungliga kalibreringen.

Efter fullbordad multiplikation avger multiplikatorerna en slutsignal till styrsteget 154, som bringar detta att övergå till sin femte driftart eller subtraktionsdriftart. I denna driftart avger styrsteget en signal till subtraktionssteget 158, som inställer detsamma för mottagning av de binära sig- nalerna från multiplikatorn. Subtraktionssteget subtraherar då värdet av signalen från multiplikationssteget 152 från värdet av signalen från multiplikationssteget 156, varefter subtraktionssteget avger en signal angående avslutad proce- dur till följdstyrsteget, som bringas att övergå till sin sjätte driftart. Utsignalen från subtraktionssteget är en bi- när signal och representerar antalet mängdenheter, som pas- serar genom mätaren under varje samplingsperiod av 500 pulser från avkänningsrotorn. I sin sjätte driftart bringar styrste- get nedräknaren 159 att mottaga den binära utsignalen från steget 158. Återigen matas transportsignalen tillbaka till 47 styrsteget, så att dett automatiskt övergår till sin sjunde eller sista driftart.

I sin sista driftart avger styrsteget samtidigt signaler till räknaren 159 och till en delningsräknare 161 för att mottaga tidstyrpulser från den i styrsteget 154 ingående tidstyrkret- sen. För varje av räknaren 159 mottagen tidstyrpuls tillbaka- stegas densamma ett räknetillstånd. Samtidigt mottager räkna- ren 161 pulser från tidstyrkretsen, så att denna räknare för varje räknetinståna, med vilket räknaren 159 tillbakastegas, mottager och lagrar ett pulsräknetillstånd. Till följd av denna procedur överföres det till räknaren 159 matade räkne- tillståndet från subtraktionssteget till räknaren 161. För var tiotusende puls, som mottages av räknaren 161, avger den en puls, som tillföres ett register 160, som bringar detsamma att framstega i volymsenheter. För varje puls, som mottages från räknaren 161, och för vart tiotusende pulsräknetillstånd, med vilket räknaren 161 tillbakastegas, anger sålunda re- gistret 160 en extra volymsenhet fluid, som passerat genom mätaren. Sedan räknaren 161 avgivit en puls för var tiotu- sende mottagen styrpuls, kommer den att mottaga och lagra varje återstående antal pulser från räknaren 161, som är mindre än tiotusen, varvid denna återstod kommer att överfö- ras och adderas till nästföljande serie pulser, som överförts från räknaren 159. När räknaren 159 stegas tillbaka till noll medelst tidstyrpulserna, avger den en signal angående av- slutad tillbakastegning till styrsteget 154, som bringar det- ta att övergå till sin ursprungliga driftart, så att räknar- na 159 Och 161 avaktiveras för att ej mottaga några ytterli- gare tidstyrpulser och bringa anordningen att återgå till sitt ursprungliga tillstånd, så att hela proceduren kan upp- repas vid mottagning av nästa 500 pulser vid räknaren 151.

Vid den här beskrivna utföringsformen alstrar den slitsför- sedda skivan 104 fyra pulser för varje omloppsvarv hos mät- rotorn, medan den slitsförsedda skivan 148 alstrar sju pul- ser för varje omloppsvarv hos avkänningsrotorn. Med ett dy- 449 430 48 likt arrangemang kan man visa, att för var femhundrade puls Ps, som alstras av avkänningsrotorn, medeltalet pulser Pm, som alstrats av mätrotorn under ett antal samplingsperioder, bestämmer av uttrycket x Ps x 1,o1o3 X6 lägg-_) (36) Q +ZÄQ Qbh Pm = där l,0l03 är en mätarkonstant, som tar hänsyn till den obetyd- liga skillnaden i den effektiva strömningsarean mellan de båda rotorerna och även till dödvattenseffekten och fluid- kopplingseffekten mellan de båda rotorerna och som i allmän- het i det närmaste är lika med l, varvid dess exakta värde måste bestämmas under kalibrering, Ö* är procentjusteringen eller registreringen av avkännings- rotorn vid kalibrering och ÄÄQ är den procentuella avvikelsen från kalibrering.

I föreliggande fall visar kalibrering, att avkänningsrotorns registrering är 5,3 %. Därför bestämmer medeltalet Pm pulser från mätrotorn vid kalibrering för var femhundrade puls från avkänningsrotorn genom ekvation 36 för Q* = 5,3 och ZÄQ = O såsom x soo x 1,o1o3 l J" _92 = s73s,o1e Pm = s,3+o uhu Bråkdelstalet 5735,0l8 pulser är givetvis ett medelvärde, som skulle erhållas genom medelvärdebildning av det aktuella antalet pulser, som mottagits från mätrotorn under flera ef- ter varandra följande samplingsperioder, medan det aktuella antalet pulser, som mottagits under varje bestämd samplings- period, kan variera med flera pulser över eller under detta medelvärde; Enligt ovan representerar 500 pulser från avkän- ningsrotorn 57,34 volymsenheter fluidströmning genom mätaren vid kalibrering, d.v.s. när [SQ = 0. När 500 pulser räknats 'w 49 av räknaren 151, kommer därför räknaren 155 vid kalibrering att ha lagrat ett medeltal av 5735,0l8 pulver, så att de vid utgången på räknaren 155 och utgången på låssteget l57b upp- trädande signalerna kommer att ha ett medelvärde av 5735,0l8, när utsignalerna från räknaren 151 och låssteget 157a har ett värde av 500. Multiplikatorerna 156 och 152 multiplicerar signalerna från låsstegen l57b och l57a med faktorer Km och Ks. Rotorfaktorerna Km och Ks bestämmes vid tidpunkten för kalibrering och representerar volymsenheten av registrering för respektive rotor för varje av rotorerna alstrad puls.

Faktorn Km erhålles genom multiplicering av strömningen genom mätaren (57,34 volymsenheter), såsom visas medelst provnings- apparaten, med en faktor 1,053 (mätrotorns registrering = 105,3 %) och genom division med antalet pulser Pm från mät- rotorn. Sålunda erhålles Km = âziåêïëšligâå = 0,0l0528 volymsenheter/Pm Liksom beträffande faktorn Km erhålles avkänningsrotorns fak- tor Ks genom att multiplicera strömningen genom mätaren med en faktor 0,053 (avkänningsrotorns registrering = 5,3 %) och dividera med pulserna Ps från avkänningsrotorn, så att Ks = âZLâ%5%~gL9âå = 0,006078 volymsenheter/ps Signalen från låssteget l57b med ett medelvärde av 3735,0l8 pulsräknetillstånd multipliceras i multiplikatorn 156 med Km för bildande av en binär utsignal med ett medelvärde, som re- presenterar 60,378 volymsenheter. På samma sätt multipliceras signalen från låssteget 157a med ett värde av 500 pulsräkne- tillstånd i multiplikatorn 152 med Ks för bildande av en bi- när utsignal med ett värde, som representerar 3,0390 volyms- enheter.

Signalerna från multiplikatorerna 156 och 152, som represen- terar medelvärdena 60,378 och 3,039 volymesenheter tillföres subtraktionssteget 158, som subtraherar det senare från det 449 410 50 förra för bildande av en binär utsignal med ett medelvärde, som representerar 57,339 volymsenheter. Den binära utsignalen från subtraktionssteget tillföres räknaren 159 i sådan form, att 573390 tidstyrpulser från tidstyrsteget kommer att er- fordras för att stega denna räknare ned till noll. Såsom förklarats ovan, avger räknaren 161 en utpuls för var tio- tusende tidstyrpuls, som mottages av densamma, så att den kommer att avge 570.000/10.000 eller 57 pulser till registret 160, som bringas att registrera 57 volymsenheter strömning genom mätaren. De återstående 3390 pulserna kommer att bibe- hâllas av räknaren 161 och kommer att adderas till pulserna, som överförts till densamma från räknaren 159 under nästa samplingsperiod. Under efter varandra följande samplingspe- rioder kommer anordningens resulterande effekt att vara att subtrahera utstorheten från avkänningsrotorn från utstorhe- ten från mätrotorn för bildande av en noggrann indikering av strömning på registret 160. Eftersom registret 160 framstegas i volymsenheter, kommer givetvis bråkdelsvärden av volymsen- heter att lagras för efterföljande samplingsperioder. Här kan framhållas, att signalen från multiplikatorn 156, som re- presenterar en mätrotorregistrering av 105,3 % och har ett medelvärde av 60,378 volymsenheter, och signalen från multi- plikatorn 152, som representerar 3,0390 volymsenheter eller 5,3 % registrering, behandlas medelst subtraktionssteget 158 enligt ekvation 12, så att Nc = 60,378 - 3,039 = 57,339 (100 % registrering) Om mätrotorns varvtal, medan den är i bruk, minskar med nå- got belopp under dess kalibrerade värde, t.ex. 2 %, till 103,3 % registrering, kommer utgångsvinkeln 6 att öka. Denna ökning i utgångsvinkeln 9 för strömningen från mätrotorn 20 kommer att bringa avkänningsrotorn 22 att minska sitt varvtal eller registrering Ns med 2 % till 3,3 % registrering. Om fluidströmningens hastighet genom mätaren 10 förblir konstant, erfordras längre tid för avkänningsrotorn att alstra 500 pulser, så att mera fluid kommer att strömma genom mätaren 10, 4:. -ï UD -F-v- ...s CJ 51 medan avkänningsrotorn 22 alstrar 500 pulser. Denna nya ökade fluidströmningsmängd kan beräknas genom att multiplicera den vid kalibrering erhållna strömningen med förhållandet mellan avkänningsrotorns registrering vid kalibrering (5,3 %) och den nya registreringen (3,3 %), d.v.s.

S 3 _ 57,34 x 3:3 - 92,09 När mätrotorns 20 varvtal minskar med 2 %, kommer därför 92,09 volymsenheter fluid att strömma genom mätaren för var femhundrade puls från avkänningsrotorn 22. Eftersom avkän~ ningsrotorn kräver längre tid för att alstra 500 pulser Ps, kommer även antalet pulser Pm att öka. Det nya medeltalet pulser Pm för 500 pulser Ps kan beräknas med ledning av ek- vation 36, vid vilken ¿§Q = -2 % eller med ledning av ut- trycket 3: Pm = Pm* x EE* x Ei- (37) Rm Rs där Pm* = medeltalet pulser från mätrotorn vid kalibrering, Pm = nytt medeltal pulser från mätrotorn, Rmx = hastigheten för mätrotorns registrering vid kalibrering, Rm = ny registreringshastighet hos mätrotorn, Rs* = avkänningsrotorns registreringshastighet vid kalibre- ring och Rs = ny registreringshastighet för avkänningsrotorn, så att Pm = 57-35 gg-â-â x = 90.35,8 449 4:10 52 När mätrotorns varvtal minskar från sitt kalibrerade värde med 2 %, kommer den därför att alstra ett medeltal av 9035,l pulser medan avkänningsrotorn alstrar 500 pulser.

Under flera efter varandra följande samplingsperioder kommer därför pulsräknetillstândet från lâssteget l57b till multi- plikatorn 156 att ha ett medelvärde av 9035,8, som vid multi- plikation med Km ger upphov till en utsignal med ett medel- värde av 95,129 volymsenheter, som motsvarar 103,3 % re- gistrering, medan 92,09 volymsenheter fluid i själva verket strömmar genom motorn. Eftersom avkänningsrotorn fortfarande alstrar 500 pulser under denna tidsperiod, utgör signalen från multiplikatorn 152 fortfarande en signal, som represen- terar 3,039 volymsenheter, vilket nu motsvarar 3,3 % registre- ring. När de båda signalerna behandlas av subtraktionssteget 158 för att subtrahera värdet av signalen från multiplika- torn 152 från värdet av signalen från multiplikatorn 156, kommer subtraktionssteget att avge en utsignal med ett medel- värde av 92,09, som motsvarar 100 % registrering.

Om mätrotorn bringas att rotera 2 % snabbare än dess kalibre- rade värde genom användning av samma ovan beskrivna procedur, kommer man att finna, att 4l,6297 volymsenheter fluid kommer att passera genom mätaren, medan avkänningsrotorn alstrar 500 pulser, och att pulsräknetillstândet från lâssteget l57b till multiplikatorn l56 under flera efter varandra följande samplingsperioder kommer att ha ett medelvärde av 4242,85, som efter multiplikation med Km kommer att ge upphov till en medelutsignal, som representerar 44,6687 volymsenheter, som motsvarar 107,3 % registrering. Subtraktionssteget subtrahe- rar signalen från multiplikatorn 152, som har ett värde av 3,0390, från värdet av signalen från multiplikatorn 156, som har ett medelvärde av 44,6687 volymsenheter för bildande av en medelutsignal, som representerar 41,629? volymsenheter, motsvarande 100 % registrering. Man finner sålunda, att genom att subtrahera volymen, som representeras av antalet omlopps- varv hos avkänningsrotorn, från volymen, som representeras Mn qs .få \O J> ...L CD 53 av antalet omloppsvarv hos mätrotorn, resultatet ständigt kommer att vara utmärkande för 100 % registrering vid samtli- ga varvtal hos mätrotorn, så länge avkänningsrotorn arbetar felfritt.

Fig. ll visar en anordning för att förbättra självkontrollen enligt uppfinningen. Pulserna Pm från mätrotorn matas via en förstärkare 186 till en räknare 188, som räknar pulserna och bildar en digital utsignal, som tillföres en komparator 190.

Pulserna Ps från avkänningsrotorn tillföres räknaren 182 via en förstärkare 180. En grupp handmanövrerade strömställare 184 kan användas för inställning av räknaren 182 för bildande av en utpuls för ett valt antal pulser Ps, som tillföres räk- naren 182. Vid den beskrivna utföringsformen inställes räkna- ren 182 till sådant tillstånd, att den avger en utpuls för var femhundrade puls Ps från avkänningsrotorn. Tidsperioden mellan tvâ efter varandra följande pulser från räknare 182 bestämmer samplingsperioden för den i fig. ll visade anord- ningen. Under denna samplingsperiod lagrar räknaren 188 pul- ser Pm. Varje puls från räknaren 182 användes såsom aktive- ringssignal för att bringa komparatorn 190 att jämföra anta- let pulser i räknaren 182 med det övre och det undre gräns- talet, som inställes medelst strömställarna 192 och 194. Kom- paratorn 190 innehåller logiska element, som efter avslutat jämförelseförlopp nollställer räknaren 188 och återställer räk- naren 182 till det medelst strömställaren 184 inställda vär- det, så att en ny samplingsperiod påbörjas.

Strömställarna 192 och 194 är förbundna med komparatorn 190 för att var för sig inställa komparatorn 190 till den valda övre och undre gränsen för godtagbar avvikelse i det aktuella antalet pulser Pm från det kalibrerade värdet för var femhund- rade puls från avkänningsrotorn. Fig. 9 visar en tavla för synlig återgivning, på vilken den korrigerade registreringen visas vid 196, medan den medelst strömställare 192 valda övre gränsen visas vid 198 och den valda nedre gränsen vid 200. 449 410 54 Sambandet mellan medeltalet pulser Pm från mätrotorn och anta- let pulser Ps från avkänningsrotorn vid utföringsformen, vid vilken skivan 104 alstrar fyra pulser för varje omloppsvarv hos mätrotorn och skivan 148 alstrar sju pulser för varje om- loppsvarv hos avkänningsrotorn, uttryckes genom ekvation 17 ovan. Därför gäller att Pm = (4/7) x Ps x 1,o1o3 x (l + ëg-9--) (36) Q +ÅQ Vid den beskrivna utföringsformen, där Ö* = 5,3 % och LÄQ = 0 vid kalibrering, erhålles för var femhundrade puls Ps från avkänningsrotorn x 1 + 1oo Pm (4/7) x soo x 1,o1o3 x < ïím) eller Pm* 5735 pulser.

När mätaren arbetar vid kalibrerade värden matas sålunda för varje puls till komparatorn 190 från räknaren 182 en binär signal till komparatorn 190 från räknaren 188, som är utmär- kande för 5735 pulser Pm från mätrotorn. Med hänsyn till föl- jande diskussion angående självkontroll har givetvis de be- räknade pulsräknetillståndvärdena och de i nedanstående ta- bell visade värdena blivit avrundade till sina närmaste hel- talsvärden. Om det är önskvärt att driva mätrotorn inom avvi- kelsegränser av il %, vilket substitueras i ekvation 36, när ÅÄQ = -l % erhålles 100 _ 4 l + _ Pm - 17 X X l,ÛlÛ3 X < ~ pUlSEI' och erhålles när AQ = +l % Pm = 5,- x soo x 1,o1o3 <1 J' šl-š-få-> = 4870 Pul-ser 55 Om det sålunda är önskvärt att driva mätrotorn inom avvikel- segränserna il %, manövreras strömställarna 192 och 194 för inställning av komparatorn 190 för 4870 pulser och 7002 pulser.

När komparatorn 190 är inställd på detta sätt, kommer kompara- torn 190, om signalen från räknaren 188, som avkännes av kom- paratorn 190, är utmärkande för ett antal mätrotorpulser mel- lan gränserna 7002 och 4870 för varje aktiveringspuls från räknaren 182, att alstra en utsignal till en indikatorlampa 206 för att indikera, att mätrotorn arbetar inom de förut- bestämda noggrannhetsgränserna. Om signalen till komparatorn från räknaren l88 är utmärkande för flera än 7002 pulser Pm för varje aktiveringspuls från räknaren 182, kommer kompara- torn 190 att avge en utsignal till en indikatorlampa 204 för att indikera, att mätrotorns varvtal eller avkänningsrotorns varvtal är mera än l % långsammare än deras kalibrerade vär- den eller att deras kombinerade avvikelse är mera än l % långsammare än deras kalibrerade värden. Om signalen till komparatorn 190 från räknaren 188 är utmärkande för mindre än 4870 pulser Pm för varje aktiveringspuls från räknaren 182, kommer den att avge en utsignal till en indikatorlampa 202 för att indikera, att mätrotorns varvtal eller avkänningsro- torns varvtal är mera än l % snabbare än deras kalibrerade värden eller att deras kombinerade avvikelse är mera än l % snabbare än deras kalibrerade värden. Komparatorn 190 omfat- tar även en krets, som räknar antalet efter varandra följande jämförelser, för vilka pulserna Pm ligger utanför de förutbe- stämda gränserna och om detta onormal tillstånd råder under ett bestämt antal jämförelser, t.ex. 15, kommer komparatorn 190 att avge en utsignal till en indikatorlampa 208 för att indikera, att det onormala arbetstillståndet ej är ett över- gångsförlopp.

Det är väsentligt att framhålla, att genom att dimensionera avkänningsrotorn 22 på sådant sätt, att den roterar med avse- värt lägre varvtal, generellt en storleksordning mindre än mätrotorns varvtal, och därmed även uppnå avsevärt lägre bromsbelastning på avkänningsrotorns lager än på mätrotorns 449 4_10 56 lager, avkänningsrotorn 22 generellt har avsevärt mindre möj- lighet att arbeta felaktigt än mätrotorn 20. När därför in- dikatorlampan 208 tändes, innebär detta mest sannolikt, att mâtrotorn arbetar utanför den valda gränsen, medan den korri- gerade mätarangivelsen Nc = Nm - Ns kvarstår vid kalibre- ringsvärdet eller 100 %_noggrannhet.

Tabellen nedan visar med Ps = 500 pulser mätrotorns övre och undre pulsgränser för samtliga värden av avvikelse mellan 0 och 14,00 % för ovan beskrivna utföringsform, där avkännings- rotorns registrering vid kalibrering är 5,3 %. Med en dylik tabell kan en operatör inställa vilka som helst önskade nog- grannhetsgränser genom enkel inställning av strömställarna 192 och 194 till de pulsvärden, som visas för de önskade nog- grannhetsgränserna. Eftersom det kalibrerade värdet av av- känningsrotorns varvtal kommer att variera något för varje mätare, måste en likartad tabell uppställas för varje mätare, som visar pulsvärdena för det noggrannhetsområde, som är spe- ciellt för det kalibrerade värdet av avkänningsrotorns varv- tal för varje mätare.

AQ Pm AQ Pm 0 5735 = Pm -0,10 5840 +0,10 5634 -0,20 5949 +0,20 5537 -0,30 6062 +o,30 5443 -0,40 6180 +0,4o 5353 -0,50 6302 +o,5o 5265 -0,60 6430 +0,60 5181 -0,75 6633 +o,75 5060 -1,00 7002 +1,0o 4870 -1,25 7416 +1,25 4696 -1,50 7885 +1,5o 4534 -1,75 8420 +1,75 4384 -2,00 9036 +2,00 4243 4 : 57 [ÄQ Pm [SQ Pm 0 5735 = Pm -2,50 10598 +2,50 3989 -3,00 12839 +3,00 3766 -3,50 16325 +3,50 3569 -4,00 22493 +4,00 3392 Här kan framhållas, att delen inom parentes av ekvation 36 är proportionell mot förhållandet mellan de båda rotorernas varvtal liksom pulsernas förhållande. När båda rotorerná ar- betar med kalibrerade värden gäller sålunda Ns = 5,3 % och Nm = 105,3 % Nm _ 105 3 = ñš - -§-â- 19,87 Om substitution sker i delen inom parentes av ekvation 36 er- hålles på samma sätt 1+ 100 _ 1+ ioo : < aiïíiaﬂ Man kan sålunda fastställa, att w = (Pm/n = 11 + 100 m) Ns (Ps/7) (l,0lO3) Öx +_AQ Enligt beskrivningen ovan och vid de i fig. 10 och ll visade anordningarna avses användning av ett på förhand valt antal pulser från avkänningsrotorn för att bestämma en tidsperiod, under vilken pulser från mätrotorn räknas, varvid antalet pulser från mätrotorn kombineras med och/eller jämföres med det på förhand valda antalet pulser från avkänningsrotorn för âstadkommande av en korrigerad registrering liksom en indike- ring av avvikelse från kalibrering. Såsom ett alternativ kan framhållas, att ett på förhand valt antal pulser från mätro- ,... 449 430 58 torn skulle kunna räknas för bestämning av en tidsperiod, un- der vilken pulserna från avkänningsrotorn räknas, varvid. pulserna från de båda rotorerna sålunda kombineras och/eller jämföres enligt ovan angivna principer. Det är även möjligt att använda en realtídgivare vid anordningarna enligt fig. 10 och ll och räkna pulserna från varje rotor under en be- stämd tidsperiod, som bestämmes av tidgivaren. En dylik an- ordning kommer att beskrivas nedan med ledning av fig. 13 - l8F.

Det i fig. 13 visade datorsystemet 300 utgör en utförings- form av uppfinningen, vid vilken ett program lagras i ett minne 312, som tillföres konstanter, som lagras i en program- merbar lagringsenhet 314 och åstadkommas under inverkan av en databehandlare 302, som kan vara av konventionell typ.

Ett klockpulssteg 310, vars utsignal visas i fig. 14, matar en serie pulser för tidstyrning av databehandlaren 302. In- och utsignaler dirigeras till och från systemet 300 via ett in-utsteg 306. Såsom vidare visas i fig. 16, avkännes roto- rernas 20 och 22 hastighet medelst slitsförsedda detektorer 102 och 146 för avledning av signaler, som via förstärkare 336 och 334 tillföres ett ingångsförbindelsesteg 338, som vi- sas i fig. l6 och utgör en del av steget 306. Både minnet 312 och lagringsenheten 314 är förbundna med databehandlaren 302 via en huvudledning 308 i fig. 13. Steget 306 omfattar även ett utgångsförbindelsesteg 340, som via en huvudledning 304 är förbundet med databehandlaren 302 för matning av utsig- naler för olika strömmatning av indikatorlampor såsom lampan 324 avseende beräkning, lampan 326 avseende normal drift och lampan 328 avseende onormal drift liksom en elektromekanisk adderare 322, så att det aktuella totalvärdet av den uppmätta fluiden återges synligt. Såsom visas i fig. 16, strömmatar utgângsförbindelsesteget ett antal drivsteg 344, 346, 348 och 350 för att aktivering av indikatorer 322, 328, 326 och 324.

Steget 340 avger dessutom en signal via drivsteget 342 för uppnâende av en signal, som är utmärkande för strömningshas- tigheten genom mätaren 10. De i fig. 16 visade indikatorele- \O .,f>.

-A (D 59 menten är monterade på en tavla enligt fig. 15, så att adde- raren 322 och lamporna 324, 326 och 328 lätt kan observeras av en operatör.

I fig. 17A, l7B och l7C visas mera detaljerat datorsystemets 300 funktionella blockschema, varvid samma hänvisningsbe- teckningar anger lika element. Detektorerna 146 och 102 i fig. l7C är förbundna med klämmor l, 2 och 3, 4, så att mot- svarande insignaler matas via förstärkare 336 och 334 till nivåomvandlare, som i huvudsak är sammansatta av transisto- rer Ql och Q2. De nivâförskjutna utsignalerna uttages från kollektorerna i dessa transistorer och matas via ledningar 304b och 304c till ingångarna CAl och CA2 på det i fig. l7B visade in-utsteget 306, som kan vara av konventionell typ.

Utsignaler uttages från stift 10, ll, 12 och 13 pâ steget 306 och matas via en grupp 304d ledningar till drivenheten 308 i fig. l7C för matning av olika signaler, som är utmärkande för den sammanlagda strömningen och förekomsten av normalt till- stånd, onormalt tillstånd och beräkningstillstånd. Dessutom alstras en digital motsvarighet till den analoga självkon- trollsignalen medelst steget 306 vid stift 2 - 9, som till- sammans är betecknade med 304f. Stift ll - 13 på steget 306 är enligt fig. l7C även via en grupp ledningar 304e förbund- na med buffertförstärkare 346, 348 och 350 för strömmatning av indikatorerna 324, 326 och 328. Dessutom uttages signaler från kollektorerna i transistorerna Q2 och Q1 och matas via drivenheten 380 för bildande av signaler, som var utmärkande för mät- och avkänningsrotorernas rotation.

En energikälla 376 ingår, så att en spänning av 5 volt från en yttre likspänningskälla tillföres de olika elementen i da- torsystemet 300. I fig. l7A och l7B visas två distinkta min- nen, nämligen ett första minne 3l2, som är sammansatt av ett par permanentminnen 364 och 366, är via en adresshuvudled- ning 308 och en datahuvudledning 308a förbundet med mikroda- torn 302. Såsom visas matas de mest signifikanta bitarna på adresshuvudledningen från databehandlaren 302 till en avkoda- 449 430 60 re 372, som under drift och i beroende av tillståndet hos dessa bitar väljer antingen minnet 364 eller minnet 366 såsom den anordning, från vilken ett bestämt lagringsställe skall utläsas. Minnena 364 och 366 är av konventionell typ. Under systemets ursprungliga utvecklingsstadium kan speciella min- nen användas i stället för minnena 364 och 366, så att pro- grammet kan programmeras frân början och sedan âterprogramme- ras, när systemet 300 utsättes för ändringar. Ett andra minne 312 består vidare av minnen 368 och 370 med direkt access, som användes för temporär datalagring och är förbundna med databehandlaren 302 via ledningarna 308 och 308a. Minnena 368 och 370 adresseras även via en adressavkodare 372. På liknande sätt som tidigare beskrivits med hänsyn till minnena 364 och 366 avger avkodaren 372 en valsignal till minnena 368 och 370, som aktiverar dessa minnen, så att de reagerar för adressen på ledningen 308.

Ett i fig. l7A visat återställningssteg 374 reagerar för till- försel av likspänningen S volt till systemet och avger en puls, som via ledningen 304a matas för återställning av data- behandlaren 302, så att ett program för aktivering och ström- matning genomföres. En klockpulssignal enligt fig. 14 alstras av klockpulssteget 310, som omfattar en oscillator 362 med ett kristallelement Zl, som svänger med en frekvens av 4 MHz.

Utsignalen från oscillatorn 362 delas medelst delningssteget 360, som består av ett par bistabila vippsteg, innan de till- föres klockpulsingången på databehandlaren 302, som i sin tur överför denna klockpulssignal till återstoden av kopplingen.

Lagringsenheten 314 är enligt fig. l7B via ledningen 308 och ledningen 308a förbunden med minnet 312 och databehandlaren 302, så att en sats konstanter, som programmerats i densamma, kan tillföras systemet 300. Delningssteget 360 och lagrings- enheten 314 är av konventionell typ. Även en analog utsignal, som är utmärkande för och proportionell mot felsignalen, kan avledas från den digitala motsvarigheten till utsignalerna 304f, som alstras av steget 306 och uppträder på dess stift 2 - 9, i förening med de kaskadkopplade transistorerna Q4 61 och Q3 medelst en analog-digitalomvandlare 306a.

Ekvation 12 kan omskrivas för att uttrycka mätrotorns och avkänningsrotorns pulser enligt följande Vc = Pm/Km - Ps/Ks (38) där Vc är den korrigerade volymen i volymsenheter, som ström- mar genom mätaren under en bestämd tidsperiod, Pm och Ps är pulserna från mät- och avkänningsrotorerna, som lagras under denna tidsperiod, och Km och Ks är rotorernas faktorer i pulser per volymsenhet strömning genom mätaren, vilka fakto- rer bestämmes vid tidpunkten för den ursprungliga kalibre- ringen. Systemet 300 är inrättat att avkänna och räkna anta- ler av rotorerna alstrade pulser Pm och Ps och att lösa ek- vation 38 för att åstadkomma en indikering av den korrigera- de volymen Vc.

Beräkning av den korrigerade volymen genomföres på grundval av en kontinuerligt uppträdande tidsbas av l sekund, som be- stämmes av en räkneperiod, som inställes medelst tidstyrsig- nalen med en varaktighet av en 1 sekund, som matas från klockpulssteget 310. Den beräknade korrigerade volymen Vc matas i sin tur upprepat efter varje sådan tidstyrningspe- riod om l sekund till adderaren 322, så att värdena av ström- ningen summeras under en tidsperiod för uppnående av en total strömningsmängd av fluiden genom mätaren 10 under denna tid.

Vidare är systemet 300 programmerat för att utföra olika kontroller av mätarens 10 funktion. Om rotorns 20 varvtal t.ex. minskar märkbart från sitt kalibrerade värde utanför föreskrivna gränser, såsom beskrives nedan, noteras ett fel eller felaktig funktion. Avkänningsrotorn 22 är i själva ver- ket avsedd att rotera med avsevärt lägre varvtal än rotorn 20.

Under dylika omständigheter kan man normalt förvänta, att rotorns 20 lager kommer att försämras före rotorns 22 lager, vilket medför, att rotorns 20 varvtal kommer att avvika av- sevärt från sitt kalibrerade värde utanför de föreskrivna 449 410 62 gränserna. I ett dylikt fall blir faktorn Pm/Km mindre än faktorn Ps/Ks. För att detektera ett dylikt tillstånd kon- trollerar systemet 300 därför periodiskt storleken av fak- torn Pm/Km i förhållande till storleken av faktorn Ps/Ks.

Om Pm/Km är mindre än Ps/Ks, erhålles den justerade volymen Vc genom följande ekvation vc = 11:-:- (39) Den genom ekvation 39 angivna justerade volymen Vc utgör en approximation av fluidströmningen. Vid detektering av det tillstånd, då Pm/Km är mindre än Ps/Ks, indikerar dessutom ett feltillstånd medelst indikatorlampan 328, som då akti- veras.

Självkontroll uppnås vidare genom bestämning av bråkdelen av avvikelse AQ i avkänningsrotorns varvtal från dess kalibre- rade värde i enlighet med nedanstående ekvation, som kan av- r: ledas från ekvation 36, nämligen = 0100 - Ö* AQ Pm/Ks _ * Ps/Km 1 (40) Avvikelsen i avkänningsrotorns varvtal från dess ursprungli- gen kalibrerade värde beräknas kontinuerligt. Vid den själv- kontrollerande beräkningen avkänner systemet 300 ett förut- bestämt antal pulser Pm från mätrotorn, och löses ekvation 40, när detta antal är lika med det förutbestämda antalet, t.ex. 25.000, motsvarande 50 sekunder vid maximal ström- ningshastighet, och jämföres det beräknade värdet av [LG med gränser j:AQp, som förinställts medelst den programmerbara enheten 314. Om de förinställda gränserna överskrides, d.v.s. om LAQ! är större än ßßQp1, arbetar mätaren utanför de valda felgränserna och kommer indikatorlampan 328 att akti- veras periodiskt. Om emellertid värdet av ([1QI är mindre än de förinställda gränserna LﬂQp I, arbetar mätaren 10 normalt och aktiveras indikatorlampan 326. _:- -r>- ~o :- -å- f: 63 Datorsystemet 300 möjliggör även indikering av strömnings- hastighet F uttryckt såsom frekvens i Hz enligt följande ekvation = Pm/Km X 100 Q max 100 +16* F x fmax (41) där fm är mätrotorns pulshastighet uttryckt i pulser per tim- me, vilket i sin tur är lika med 3600 Pm/t i sekunder, där t är en samplingsperiod t.ex. 1 sekund, Q max är mätarens 10 nominella strömningshastighet i volymsenheter per timme och fmax är den önskade maximala utfrekvensen vid maximal ström- ning. Det i systemet 300 lagrade och bearbetade programmet beräknar strömningshastigheten F enligt ekvation 41 på basis av en pulsräkneperiod t, t.ex. l sekund, som bestämmes av den från steget 310 avgivna klockpulssignalen. Strömningshas- tighetssignalen avledes från utgångsklämman 16 på utgångs- drivsteget 380 i fig. l7C.

Ytterligare en kontroll utföres medelst systemet 300 för att avgöra, om ett tillstånd av minimumströmning föreligger, ne- danför vilket systemets upplösning ej kommer att lämna någon noggrann strömningsindikering, genom att avgöra, om avkän- ningspulsernas frekvens är lägre än 1 Hz och om frekvensen för mätrotorns pulser är mindre än 2 Hz under en bestämd tidsperiod, t.ex. l minut. Detta representerar ett normalt tillstånd, som indikeras av systemet 300 enligt nedan. Om mät- rotorns pulshastighet dessutom är mindre än 2 Hz och avkän- ningsrotorns pulshastighet är större än l Hz under en konti- nuerlig tidsperiod av l minut, bedömmes detta tillstånd re- presentera en stillastående mätrotor, som även indikeras av systemet 300, såsom beskrives nedan.

Datorsystemet 300 beräknar sålunda kontinuerligt den juste- rade volymen Vc och strömningshastigheten F och kontrollerar kontinuerligt olika tillstånd, så att ett normalt eller onor- malt driftstillstånd indikeras. 449 430 64 Med ledning av fig. 18A - 18F beskrives nedan i form av ett flödesdiagram programmet, som lagras i datorsystemet 300 en- ligt fig. l7A, l7B och l7C och i synnerhet i något av dess minnen 364 eller 366. I fig. 18A visas ett exekutivt program, medelst vilket systemet 300 aktiveras eller strömmatas, så snart tillförseln av likspänningen 5 volt avkännes medelst steget 374. Efter startpunkten vid steget 400 genomföres ste- get 402 för att uppnå, att in- utsteget 306 inställes och i synnerhet att dess in- och utgångar är avdelade för mottag- ning och sändning av data och även är inställda med hänsyn till strömmatning av tillämplig lampa av lamporna 324, 326 och 328. Därefter nollställes minnena 368 och 370 vid steg 404. Konstanter såsom mätarfaktorerna Km och Ks och skalfak- torerna inklusive f max förflyttas under steg 406 från lag- ringsenheten 314 till minnena 368 och 370. Under steg 408 an- vändes dessa konstanter för att beräkna frekvensfaktorn, som är en skalfaktor, som enligt nedan under steg 518 och 434 an- vändes för att indikera strömningshastigheten vid utgångs- drivsteget 380 i fig. l7C. Därefter aktiveras en ej visad men i steget 306 ingående tidgivare T2 till ett bestämt vär- de och får arbeta med ledning av pulser från klockpulssteget 310, så att upprepade tidstyrsignaler med noggrant bestämda mellanrum alstras, som vid avkänning medelst databehandlaren 302 tjänar till att utlösa självkontrollberäkningarna och olika tillståndskontroller av mätarens drift. Närmare be- stämt räknas det speciella antal pulser, som uttages från steget 310 i tidgivaren T2 för att begränsa en tidstyrperiod av t.ex. S0 msekunder, medan slutet av en dylik tidsperiod kontinuerligt räknas medelst databehandlaren 302 under 20 perioder med användning av en tidgivare T3 för alstring av tidsbasen av 1 sekund, som erfordras för den självkorrigeran- de beräkningen och ovannämnda kontroller av ingen strömming och stillastående mätrotor. Eftersom ovanstående steg endast uppträder, när systemet först strömmatas, kan-steget 400 - 410 betraktas vara ett program för energitillförsel, så att systemet förberedes att utföra övervakning, varigenom turbin- Il..

'J mätaren 10 enligt fig. 1 och 2 blir självkorrigerande i den_ . _yx .Ia \O .fx ...s CD 65 meningen, att den indikerade utsignalen korrigeras och självkontrolleras och att olika feltillstånd detekteras och indikeras medelst någon av indikatorlamporna 324, 326 och 328.

Därefter räknas under steg 412 utsignalen från tidgivaren T2 medelst en annan ej visad tidgivare T3, som ingår i något av minnena 368 eller 370 för att avgöra, om 20 x 50 msekunder pulser har räknats, d.v.s. om l sekund förflutit. Om så ej är fallet, utför tidgivaren T3 ytterligare en kontroll in- till den tidpunkt, då tidgivaren T3 anger, att l sekund för- flutit. Vid denna tidpunkt utföres en självkontrollerande be- räkning enligt nedan och aktiveras indikatorlampan 324 pe- riodiskt under steg 414. Om onormalt tillstånd indikeras un- der loppet av beräkningarna av antingen programmet för själv- korrigering eller programmet för självkontroll, aktiveras indikatorlampan 328 periodiskt under steg 418. Om så är fal- let, vilket avgöres under steg 4l6, övergår proceduren via övergångspunkten 5 till steg 420 i fig. l8B, där en ej visad tidgivare T4, som även ingår i något av minnena 368 eller 370, provas för att avgöra, om den blivit aktiverad under steg 446, såsom beskrives nedan. Om så är fallet, framstegas det i tidgivaren T4 lagrade räknetillståndet med l, vilket representerar passagen av l sekund. Om tidgivaren T4 ej ak- tiverats, övergår proceduren till steg 426, då ett avgörande sker, om beräkning markerats för att påbörja beräkningen av den korrigerade volymen av de självkontrollerande beräkning- arna för att rätt och slätt fortsätta pulsräkníng. I före- liggande fall genomföres de självkorrigerande beräkningarna av den korrigerade volymen Vc varje sekund, medan de själv- kontrollerande beräkningarna genomföres vid uppträdande av 25.000 pulser Pm från mätrotorn. Om beräkningen ej markerats, övergår proceduren till steg 428, då pulser Pm och Ps utta- ges från givarna 102 och 146, vilka pulser räknades under den just avslutade tidsperioden av l sekund, som bestämmes av tidgivaren T3, och förskjutes från en första sats regis- ter Pmi och Psi (avbrottsräknande register, i vilka pulserna 449 430 66 ursprungligen blev avbrottsräknade under den just avslutade tidsperioden av 2 sekunder) som ingår i minnena 368 och 370, till en andra sats hàllregister Pmc och Psc eller beräk- ningsregister, som bestämmes av speciella adresser och även ingår i minnena 368 och 370. Denna andra sats register använ- des vid samtliga beräkningar, medan den första satsen regis- ter endast användes för temporär lagring, medan de här lagra- de räknetillstånden lätt kan framstegas under avbrottsbehand- lingen. Sedan markeras beräkning under steg 430 och övergår proceduren till underprogrammen för huvudberäkning, d.v:s. programmen för självkontroll och självkorrigering, såsom förklaras nedan. Sedan ett av programmen för självkontroll och självkorrigering genomförts, återgår programmet till den i fig. l8B visade proceduren, där den halva perioden för strömningens utfrekvens beräknas under steg 518 i form av en klockpulsskalfaktor, som delvis bestämmes av den under steg 408 beräknade frekvensfaktorn, varvid pulsfrekvensen Pmf tillföres en programmerbar frekvensdelare i steget 306 för uppnående av en delad utsignal, som är utmärkande för ström- ningshastigheten från klämma 16 på drivsteget 308. Under steg 436 kontrolleras sedan om nâgra markeringar finnes, som skulle ändra någon av lampornas 324, 326 och 328 aktiverings- tillstånd.

Såsom visas i fig. l8B sker vid steg 432 övergång till under- programmet för huvudberäkningen, som nu förklaras med led- ning av fig. l8C. Detta beräkningsunderprogram börjar under steg 440 med att första under steg 442 återställa den först angivna satsen register Pmi och Psi i minnena 368 och 370 till förberedelse för mottagning av nästa serie pulser Ps från detektorn 146 och pulserna Pm från detektorn 102. Vid nästa steg, nämligen beslutssteget 444, kontrolleras pulserna Pm, som överförts till hållregistret i den andra satsen i minnena 368 och 370, för att undersöka, om det tidigare lag- rade pulsräknetillståndet Pm från mätrotorn är mindre än 2, vilket anger, att mätrotorns 20 rotationshastighet reducerats avsevärt från dess kalibrerade värde, och om så är fallet att 67 under l minut markera utlösning av en tidstyrperiod medelst tidgivaren T3 för att under steg 448 avgöra, om rotorns 20 tillstànd med reducerat varvtal fortsätter under denna pe- riod av l minut. Eftersom pulslagringstiden blivit inställd till 1 sekund medelst tidgivaren T3 genom räkning av den re- gelbundna förekomsten av 20 tidstyrperioder om 50 msekunder, som alstras av steget 306 i förening med klockpulsgivaren 310 av tidgivaren T2, kommer de lagrade pulserna från båda gi- varna 102 och 146 under denna tidsperiod av 1 sekund att vara lika med frekvensen för respektive rotorsignaler. Om mätro- torns 20 tillstånd med reducerat varvtal ej fortsätter under en hel minut, övergår proceduren till steg 460, och om detta tillstånd i själva verket varar under 1 minut, övergår pro- ceduren till steg 450, där ett avgörande fattas, om avkän- ningsrotorns 22 varvtal, som anges genom pulsräknetillstån- det Ps under tiden av l sekund, överstiger en förutbestämd frekvens, t.ex. l Hz. Om frekvensen för avkänningsrotorns pulser ej ligger ovanför detta värde av 1 Hz, så att i före- ning med låg pulsfrekvens från mätrotorn, som bestämmes under steg 444, att fluidströmningen genom mätaren 10 understiger den minimummängd, för vilket systemet 300 kommer att åstad- komma tillämplig upplösning, bringar steget 452 indikatorlam- pan 326 att lysa, medan indikatorlampan 328 förblir avaktive- rad. Om rotorns 22 varvtal å andra sidan är större än 1 Hz, vilket anger stillastående mätrotor 20, avaktiveras under steg 454 lampan 326 och aktiveras lampan 328, vilket anger felaktig funktion hos mätaren 10 med stillastående mätrotor.

Om under steg 444 fastställes, att rotorn 20 roterar över det förutbestämda minimumvärdet, àterställes markeringen för l minut, så att tidgivaren T4 åter aktiveras för att påbörja tidstyrning av en ny period, för den händelse mätrotorns puls- frekvens under en efterföljande programperiod blir mindre än l Hz.

Vid denna punkt i proceduren sker enligt fig. l8C den ur- sprungliga kontrollen för att fastställa, om anläggningen är försatt i funktion eller ej blivit försatt i funktion, och 449 410 68 övergår proceduren nu till att beräkna den korrigerade voly- men Vc enligt ekvation 38. Under steg 460 fastställes spe- ciellt, om båda de lagrade pulserna Pm och Ps är lika med = noll, vilket anger, att var och en av rotorna 20 och 22 är stillastående, medan om så är fallet proceduren upphör via transportpunkten 3. Om så ej är fallet fastställes under steg 462, om enbart mätrotorns pulser Pm är lika med noll och sker under steg 464 en markering, som anger att rotorn 20 är stillastående, vilket innebär, att någon strömning ej förekommer genom mätaren 10, som kan bero på en stillaståen- de mätrotor 20 eller möjligen ett fel hos givaren 102 eller i systemet, som leder från givaren i detektorn l02. Om Pm ej är lika med noll, vilket fastställes under steg 462, sker indikering, att mätrotorn roterar. Om rotorn 22 vid denna tidpunkt är stillastående, avger den ej några pulser och av programmet enligt fig. l8C förmåga att bringa beräkningarna av den korrigerade volymen Vc att upphöra. Först under steg 466 beräknas värdet av Pm/Km för användning på nedan beskri- vet sätt. Under steg 468 fattas sedan ett beslut med hänsyn till om antalet pulser Ps är lika med noll, d.v.s. avkän- ningsrotorn avger ej några pulser, och beräknas om så är fal- let värdet av Pm/Km under steg 466, som under steg 470 till- delats den korrigerade volymen Vc, eftersom värdet av faktorn Ps/Ks enligt ekvation 38 är lika med noll för det tillstånd, då Ps är lika med noll. Vid denna punkt utgår programmet via punkten 2, så att vissa beräkningsmoment, som i annat fall skulle erfordrats, ej kommer att genomföras. Från steget 468 beräknas under steg 472 värdet av Ps/Ks. Om det under steg 474 blivit bestämt, att mätrotorn ej avger några pulser, d.v.s. Pm är lika med noll, tilldelas under steg 476 värdet Ps/Ks såsom värdet av den korrigerade volymen Vc och utgår på samma sätt programmet via punkten 2 till det i fig. l8D visa- de underprogrammet, så att vissa moment i proceduren ej kom- mer att genomföras och därmed beräkningstid kan reduceras.

Om avkänningsrotorn avger pulser Ps såsom fastställts under steg 468 och om mätrotorn avger pulser Pm såsom fastställts under steg 474, avgrenas steget 474 via avgångspunkten l till .få .få \O lå -a (I) 69 det i fig. l8D visade underprogrammet. I detta senare fall är det då nödvändigt att fortsätta genom hela underprogrammet enligt fig. l8D, medan programmet, om ingen av rotorerna av- ger pulser, utgår via en av punkterna 2 för att härigenom eliminera ett antal beräknings- eller behandlingsmoment en- ligt fig. l8D. Såsom visas i fig. l8C uppnås denna inbespa- ring av beräkningstid delvis genom uppdelning av beräkningen av värdena Pm/Km och Ps/Ks.

Avgångspunkterna l, 2 och 3 från programmet enligt fig.'l8C överför proceduren till olika punkter i underprogrammet en- ligt fig. l8D. Om pulser både från mätrotorn och avkännings- rotorn fastställes under stegen 462 och 468 att föreligga, övergår proceduren via transportpunkten 1 till steg 500, un- der vilket fastställes, om faktorn Pm/Km är mindre än fak- torn Ps/Ks och beräknas om så ej är fallet den korrigerade volymen Vc vid steg 504 enligt ekvation 38. I en speciellt onormal situation, då mätrotorns prestanda nedgår till den punkt, där faktorn Ps/Ks överstiger faktorn Pm/Km, vilket fastställes under steg 500, approximeras den korrigerade vo- lymen Vc under steg 502, då det tidigare beräknade värdet av Ps/Ks tilldelas såsom det approximativa värdet av Vc. Vid denna punkt i proceduren enligt fig. l8D har ett värde av Vc blivit beräknat antingen under steget 504 eller 502 eller ett av stegen 470 och 476 enligt fig. l8C.

Här kan nu framhållas, att ovan beskrivna procedur beräknar den korrigerade fluidvolymen Vc vid slutet av varje tidspe- riod om l sekund, som passerat genom mätaren under denna tids- period. Om värdet av Vc under denna tidsperiod ej är till- räckligt för att framstega registret 322, kommer detta värde av Vc att lagras i minnena 368 och 370 såsom en rest R, som kommer att adderas till resultaten av beräkningen av Vc, som genomförts vid slutet av nästföljande tidsperiod av l sekund. 449 440 70 Det är nu nödvändigt att fastställa, om värdet av den totala korrigerade volymen inklusive resten R från föregående tids- period är tillräckligt för att framstega det elektromekaniska registret 322 i fig. 15. Om så är fallet, kommer registret 322 att framstegas. Först under steg 506 adderas resten R, som är den kvarlämnade bråkdelen av registrets faktor, som kan ha existerat vid sammanfattningen av samtliga framsteg- ningar av registret 322 till följd av tidigare beräkningar av korrigerad volym, till det nyligen beräknade värdet av den korrigerade volymen Vc, som beräknats under den just avslu- tade tidsperioden av l sekund för uppnående av den totala vo- lymen Rl, som skall jämföras med registrets faktor. Denna fak- tor är volymen t.ex. 10 volymsenheter, som erfordras för att framstega registret 322 med 1. Under nästa steg 508 åstad- kommes heltalsvärdet I av det nyligen beräknade värdet av Rl.

Detta heltalsvärde I jämföres sedan för att undersöka, om det är lika med eller större än registerfaktorn, och bestäm- mes om så är fallet antalet framstegningar N i registret 322 under steg 512. Den nya resten R, som lagras för användning vid den omedelbart följande beräkningen av den korrigerade volymen, fastställes under steg 514 såsom skillnaden mellan Rl och N x I. Om den av heltalsvärdet I represeterade volymen är mindre än registerfaktorn, sparas den nyligen beräknade justerade volymen Rl för användning vid den omedelbart föl- jande beräkningen av den korrigerade volymen genom lagring i minnena 368 och 370 på det ställe, som anvisats för R. Pro- ceduren fortsätter under steg 518 i fig. l8B för beräkning av det nya halvperiodsräknetillständ, som är en skalfaktor, som tillföres steget 306 under steg 434 för alstring av den frekvensbaserade strömningshastighetssignalen enligt ekva- tion 41.

Vid denna punkt övergår proceduren via transportpunkten 4 till det självkontrollerande underprogrammet enligt fig. l8E, varvid systemet avgör, om det arbetar normalt eller onormalt och lämnar motsvarande indikering genom aktivering av mot- svarande lampor 324, 326 och 328. Under stegen 520 och 522 m: »n 71 överföres pulsräknetillstânden Pm och Ps kontinuerligt från den första satsen hållregister Psi och Pmi till en tredje sats lagringsregister eller pulsackumulerande register Psr och Pmr i minnena 368 och 370 och lagras tillsammans med för- utvarande innehåll i dessa register tills 25.000 mätrotor- pulser blivit räknade. Denna tredje sats register är nödvän- dig, eftersom flera programsamplingsperioder erfordras för att lagra nämnda pulsräknetillstånd. I detta avseende är det lämpligt att låta en jämförelsevis läng tidsperiod uppträda mellan de självkontrollerande beräkningarna därigenom, att deras noggrannhet förbättras. Såsom ett âskâdliggörande exem- pel, där systemet 300 och i synnerhet mikrodatorn 302 reage- rar för klockpulssignalen från klockpulssteget 310 för att genomföra en självkorrigerande beräkning varje sekund, räk- nar ovan beskrivna system 25.000 mätrotorpulser, vilket kom- mer att kräva cirka 50 sekunder vid maximal strömningshastig- het. Därefter fastställes under steg 524, om antalet pulser Pm är större än 25.000 och påbörjas om så är fallet de olika självkontrollerande beräkningarna för att fastställa, om mätrotorsystemet arbetar riktigt. Om 25.000 mätrotorpulser ej blivit lagrade, övergår proceduren till steg 526, under vil- ket beräkningsmarkeringen återställer och pulsräkningen fortsätter i registren för Pm och Ps. Vid detektering av förekomsten av det förutbestämda antalet, t.ex. 25.000 mät- rotorpulser, d.v.s. innehållen i hållregistren Pmr och Psr i den tredje satsen, påbörjas den självkontrollerande beräk- ningen, nämligen ekvation 40 löses med hänsyn till avvikel- sen från de kalibrerade tillstânden uttryckt i ¿§Q under steg 528. Därefter jämföres avvikelsevärdet [SQ med den ur- sprungligen programmerade undergränsen ¿SQP för det god- tagbara avvikelsevärdet, och aktiveras vid steg S32, om det- ta ligger inom godtagbara undergränser, indikatorlampan 326, medan lampan 328 avaktiveras. Om den beräknade avvikelsen .ÄQ är större än det förutbestämda värdet A1QP, fattas under steg 534 ytterligare ett beslut för att fastställa, om vär- det ÅÄQ är'större eller mindre än gränsvärdet (Ö* - l) och avaktiveras under steg 538 om det är mindre lampan 326, me- 449 410 ' 72 N, dan lampan 328 aktiveras periodiskt för att ange, att grän- sen ej blivit överskriden men att värdet AQP överskri- dits. Om storleken av avvikelsen [SQ är större än den gräns, som fastställts under steg 534, avaktiveras vid steg 536 ' lampan 326, medan lampan 328 aktiveras kontinuerligt för att angiva ett allvarligare mätarfel.

I fig. l8F visas ett underprogram för att möjliggöra för systemet att godtaga och behandla vilket som helst av tre möjliga avbrott. När ett avbrott uppträder, övergår procedu- ren frân varje orderställe i hela programmet, som visas i fig. 18A - l8E, till ingångspunkten 650 för programmet för avbrottsbehandling. Vid steg 652 fastställes först, om någon inpuls matats från mätrotorns kodare via ingången CA2 pâ steget 306. Om någon mätrotorpuls blivit alstrad, framstegas det register i minnena 368, 370, som blivit reserverat för mätrotorpulserna, som betecknats med Pmi, framstegas med l under steg 654 och en signal, som bekräftar detta, sändes till steget 306 för återställning av avbrottsledningen, som är samordnad med ingången CA2 på sådant sätt, att varje ef- terföljande mätrotorpuls kommer att erkännas och behandlas av systemet. Vid steg 658 avgöres på samma sätt, om någon insignal tillföres klämman CAl på steget 306 och framstegar registret Psi i den första satsen i minnena 368 och 370 med l och avges på samma sätt en signal om bekräftelseåterställ- ning för återställning av den med ingången Cal samordnade avbrottsledningen. Därefter fastställes under steg 664, om tidgivaren T3 avslutat sin tidstyrperiod av 50 msekunder, och framstegas om så är fallet tidgivaren T2 som provas medelst klockpulsgivaren 412 med ett under steg 666, innan en återställningssignal tillföres den med tidgivaren T3 sam- ordnade avbrottsledningen, så att det blir möjligt att av- känna slutet av nästa tidstyrperiod av 50 msekunder. När det- ta avbrottsbehandlingsprogram kulminerar, återgår programmet till nästa order, som följer efter ordern, som omedelbart föregår förekomsten av avbrottet. m 4; 4> \D ¿> -..i CD : 73 Med fluid avses i föreliggande fall både ett vätskeformigt medium och ett gasformigt medium.

Claims

74 449 410 Patentkrav Turbinmängdmätare, vari í ett hölje är anordnad en mätrotor (20) med inbördes åtskilda skovlar (62), anordnad att rotera inuti nöljet i beroende av fluidströmning genom mätaren, ett utgângssteg som påverkas av rotorn och alstrar en för fluid- strömning genom rotorn utmärkande utstorhet, och en nedströms mätrotorn anordnad andra rotor (22), vilken är anordnad att rotera åt samma håll men med avsevärt mindre varvtal än'mät- rotorn, varvid den andra rotorn (22), som är anordnad för av- känning av utgângsvinkeln (6) för den skovlarna på mät- rotorn (20) lämnande fluiden, har skovlar (67), vilka bildar en från noll skild vinkel (2/) 1 förhållande till riktningen för den andra rotorns rotationsaxel (126), samt medel är anordnade för mätning av de båda rotorernas rotationer, k ä n n e t e c k n a d av att medel är anordnade för att från antalet varv (Nm) som mätrotorn roterar och som är anordnat att motsvara ett strömningsvärde " erstigande det verkliga, draga absolutvärdet av antalet vgšv (NS) som den _ i andra rotorn samtidigt roterar, för erhållande av ett korri- gerat värde (NC), som är representativt för den genom- strömmade fluidmängen och 1 stort sett kompenserat för olika strömníngshastighet.