WO1992003706A2 - Volumenstromgeber - Google Patents

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WO1992003706A2
WO1992003706A2 PCT/DE1991/000670 DE9100670W WO9203706A2 WO 1992003706 A2 WO1992003706 A2 WO 1992003706A2 DE 9100670 W DE9100670 W DE 9100670W WO 9203706 A2 WO9203706 A2 WO 9203706A2
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pulse
guide
working space
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Stefan Hein
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Hydac Technology Gmbh
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    • G01F1/72—Devices for measuring pulsing fluid flows

Definitions

  • the invention relates to a volume flow transmitter according to the features in the preambles of claims 1 or 16.
  • Such a volume flow sensor is part of the state of the art due to DD-PS 2 61 425.
  • a disc-shaped pickup that is completely closed in its surface is arranged to float in a fluid within a cylindrical working space. It is penetrated in the middle by a support tube which passes through the bearings located at the end of the work space with great play.
  • the pipe sections on both sides of the pickup are guided in the bearings in a floating manner.
  • the pipe sections made of non-magnetic material are covered on the inside with a magnetizable iron layer.
  • the pipe sections protrude beyond the bearings into cylinder connections, which are surrounded on the circumference by induction coils.
  • the induction coils are connected to an electro-hydraulic valve which, due to the interaction of the magnetic zones of the pipe sections with the induction coils, alternately supplies the end connections to the cylinder connecting piece with the hydraulic fluid.
  • volume flow transmitter allows the determination of rapidly changing absolute values of the volume flow with high accuracy.
  • he is responsible for the defect that at least one electro-hydraulic directional valve is required for switching the volume flow transmitter in the displacement end points in order to be able to move the system pickup and support tube back into their respective starting positions.
  • the known volume flow sensor also has a large overall length. In addition, it can only be used without errors up to certain frequencies due to its mass. The known volume flow sensor is not suitable for measurements based on the throttle principle.
  • the invention is based on the object of further designing it in such a way that its field of application is expanded by the combination of the displacer and throttle principle and improved dynamics with simple means for the measurement of high-frequency alternating volume flows, dynamic impedances and quasi-stationary volume flows can be achieved.
  • the size d corresponds to the hydraulically equivalent diameter of the respective cross-sectional shape of the throughflow openings.
  • values of 0.95 ⁇ a ⁇ 1.0 can be achieved, so that the mass reduction is over 95% compared to a massive pulse pick-up without flow-through openings. In this case, the greatest possible number of webs with the largest possible number of throughflow openings with sufficient stability of the pulse pickup is sought.
  • the configuration of the pulse pickup according to the invention gives rise to the apparently contradictory effect that as the cross-sectional size of the throughflow openings increases and the pickup becomes lighter, the requirements for the sealing of the pulse pickup with respect to the peripheral wall of the working space become less and less. It is precisely this effect that one and the same pickup can be used both on the displacement principle and on the throttle principle.
  • the fluid enters the work space through one of the connections and, regardless of the throughflow openings, displaces the momentum sensor, which has only an insignificant mass and is therefore almost massless, synchronously with the change in volume flow. Because of the minimal mass of the pickup, no pressure reaction is caused by the measuring process of the alternating volume flow itself.
  • the movement of the pickup can be detected in a known manner via non-contact measuring systems which are arranged at suitable points in the working area. Since a measurement of the alternating volume flow without pressure pressure is possible, the fast volume flow transmitter, with simultaneous measurement of alternating pressures, also enables the direct determination of the dynamic impedance.
  • the invention also allows the arrangement of at least one temperature sensor in the work space in order to be able to monitor the fluid state at any time.
  • the pulse pick-up provided with the through-flow openings has the further advantage that it can be used as a throttle when the position is locked and can even be moved against the direction of flow of the fluid during switching operations.
  • the rapid volume flow transmitter according to the invention is characterized by a simple design and enables the measurement of alternating volume flows and of dynamic impedances of liquid, vapor and gaseous fluids both after the displacer and in a large volume flow, pressure and viscosity range of the respective fluid also based on the throttle principle.
  • Both the pickup and the guide plates can be made of aluminum, an aluminum alloy, a ceramic material or a light but pressure-resistant plastic.
  • the mass of the impulse transducer and the guide lamellae is reduced to a minimum.
  • the pickup can also be manufactured relatively easily since no fine dimensions are required.
  • the surface processing of the work area only has to meet minimal requirements. Due to the low mass of the pickup, volume flow fluctuations can be measured well above 1000 Hz.
  • the guide cylinder according to claim 3 is preferably formed from a material with low permeability. Between the plates and the end faces of the guide cylinder, rubber sealing rings in particular are incorporated, so that the working space is closed properly.
  • the inlet and outlet openings preferably have threads into which inlet and outlet lines can be screwed.
  • the induction coil extends at least over a partial length of the working space u on the catch side of the guide cylinder. It is connected via connections and lines to a changeover switch, which in turn is coupled to an evaluation unit via measuring lines, an excitation line and a counting line.
  • the various sensors are also coupled to the changeover switch and, via this, to the evaluation unit via electrical connecting lines incorporating operational amplifiers.
  • the annular permanent magnet according to claim 4 is poled in the direction of displacement of the pickup and non-positively connected to the pickup. As a result, it follows every stationary and unsteady movement of the pickup and induces a voltage between the connections of the induction coil which is proportional to the fluid velocity and thus to the volume flow. When the switch is in the appropriate position, this voltage is then fed to the evaluation unit via a measuring line and registered there as a measured value for the volume flow fluctuations.
  • sensors for the pressure of the fluid and the alternating pressure and also contactless signal transmitters can be arranged in the work space.
  • the Hall sensors are located in the end sections of the working space and, in cooperation with the permanent magnet on the pulse pickup, determine the positions in which the pulse pickup is reversed in the other direction.
  • the Hall sensors are connected via connections and electrical connecting lines to an operational amplifier, which in turn is connected to the switch already mentioned.
  • the measuring line is switched over to the excitation line.
  • a high external voltage between the connections of the induction coil is now applied with the correct polarity that the permanent magnet, like a linear motor, and thus also the impulse pick-up, is moved back to the starting position up to the Hall sensor at the other end of the working area against the flow of the fluid .
  • the permanent magnet comes into contact with the Hall sensor arranged here, a switchover from the excitation line to the measuring line is then effected, so that a renewed measurement of the volumetric flow fluctuation can be carried out until the permanent magnet is moved back into the position by shifting the pulse pickup
  • the counting line arranged between the changeover switch and the evaluation unit can simultaneously determine the number of changeovers, so that the quasi-stationary volume flow can also be calculated therefrom.
  • the effect of the measuring process on the measuring line for the alternating volumetric flow and on the counting line for the quasi-stationary Volume flow is based on the displacement principle in spite of the existing flow openings in the pulse transducer, so that large changes in pressure, viscosity and volume flow are permissible without significant errors.
  • the sensor for the alternating pressure is expediently arranged on the inside of one of the plates closing the working space, preferably embedded in this plate in a form-fitting manner. It is connected to a measuring line for alternating pressures.
  • the alternating pressure sensor is preferably located in the plate which faces the permanent magnet.
  • the measuring process itself causes practically no pressure fluctuations, so that the alternating pressures recorded with the alternating pressure sensor via the measuring line can be used directly for dynamic impedance measurement together with the alternating volume flows received via the measuring line which can be coupled to the connecting lines leading to the induction coil.
  • the Hall sensors are switched off, when the pickup is displaced in the direction of the free ends of the guide plates, they strike the end plate facing them, so that the pickup stops.
  • the pickup then acts as a throttle above the flow openings.
  • the throttle force is a measure of the volume flow. It is transmitted to the pressure sensors in this end plate via the guide lamellae and registered as a measure of the quasi-steady-state volume flow via the electrical connection line mentioned, the operational amplifier and the measurement line assigned to it.
  • Another advantageous embodiment of the first inventive solution is seen in the features of claim 6.
  • Such a volume flow transmitter can serve both for measuring the quasi-stationary volume flow according to the throttle principle and for measuring rapid volume flow changes according to the displacement principle.
  • the disk-shaped pickup in this case again consists of thin-walled aluminum, an aluminum alloy, a ceramic material or a light, pressure-resistant plastic.
  • the guide lamellae which are combined rotationally symmetrically to form a cage, can also consist of this material.
  • the annular permanent magnets arranged at the end of the guide lamellae interact with the coupled induction coils and on the catch side of the bushings.
  • the induction coils are in turn coupled to an evaluation unit via connections and electrical connecting lines via a changeover switch as well as a measuring line and an excitation line.
  • the sockets are fastened in supporting bodies, which protrude from the wall of the work area into the latter. This can be e.g. act like a spoke, a low flow resistance supporting body.
  • the carrying bodies are preferably hollow and are provided in the vicinity of the guide lamellae with the contactless signal transmitters, which are designed, for example, as Hall sensors. In the manner explained with reference to the previously described embodiment, these are coupled to an operational amplifier and the changeover switch to an evaluation unit via electrical connection lines.
  • Such a volume flow transmitter is preferably of symmetrical design, so that it is equally suitable for measuring fluid flows in one direction and in the other. However, its function is also guaranteed in one-sided training. If the pulse pickup is displaced, the frictional force that arises in the throughflow openings and the pressure force on the web surfaces cause a displacement of the pulse pickup in addition to the throughflow openings and thus also of the permanent magnets via the guide lamellae. The pulse pickup is displaced until the displacement force is in equilibrium with the force of the counterforce elements located on the end face of the permanent magnets. The path covered by the permanent magnets corresponds to the quasi-stationary volume flow and is recorded by the Hall sensors, which transmit the signal to the evaluation unit. To measure the quasi-steady-state volume flow, the friction force generated in the flow openings of the pulse pickup by throttling action is therefore also used.
  • the alternating volume flows to be measured bring about an alternating movement of the pulse pickup around its equilibrium position generated by the quasi-stationary volume flow.
  • the displacement effect despite through-flow openings and therefore irrelevant mass of the pickup guarantees a delay-free tracing of the alternating volume flows by the permanent magnets arranged on the guide plates. These induce an alternating voltage following the alternating movements in the induction coils, which as
  • Measure for the alternating volume flows can be tapped.
  • the counterforce elements can be formed by annular permanent magnets arranged at the ends of the bushings, the polarity of which is the same as that of the permanent magnets located at the end of the guide lamellae.
  • Dhr piece is located here between the Tragk ⁇ n, which in turn, for example by means of clamping brackets and flange sockets as a component e.g. a measuring line can be pulled against one another in a sealing manner.
  • the pulse pick-up is attached to the free end of a thin guide needle which is floatingly supported in a guide housing.
  • the function of this guide needle can be compared with that of the guide lamellae of the embodiment described above.
  • a further explanation can be dispensed with.
  • the sensors for the movement of the pickup and the induction coil can be arranged in a fluid-tight manner in the chambers of a switch head which is inserted into the guide housing. This simplifies the manufacture, assembly and later maintenance of the volume flow transmitter.
  • the permanent magnet can be provided at the inner end of the guide needle. But it can also be at a distance from the inner end.
  • the volume flow transmitter can be arranged completely in a fluid stream.
  • the guide housing for the guide needle is preferably connected to the working housing via a screw connection.
  • compression springs in accordance with the features of patent claim 12 act - as in the previously described embodiment - as counterforce elements for determining the equilibrium position generated by the quasi-stationary volume flow. They can be formed by helical compression springs. Instead of the compression springs, permanent magnets can also be used as counterforce elements. Furthermore, a combinative use of compression springs and permanent magnets is conceivable.
  • the force of the compression springs is adjustable. This can be done, for example, by an adjusting bolt arranged in the longitudinal direction of the guide needle, on which one of the compression springs is located supports.
  • the adjusting bolt is tightly guided in an actuating shaft which is connected to the guide housing.
  • the hollow connector according to claim 15 is screwed into the guide housing from one end face.
  • the bearings consist of circular rings at the end of the hollow socket. This ensures that the guide needle is floating.
  • the bearing for the guide needle is also integrated in the switch head which receives the sensors for the movement of the pulse pickup and the induction coil. In this way, the volume flow transmitter can be kept axially shorter.
  • this is a rotary volume flow transmitter that works in a rotary manner for measuring both quasi-stationary volume flows and alternating volume flows according to the displacement principle.
  • the volume flow transmitter consists of a comb-like, largely rectangular impulse pick-up, which is attached to a possibly slotted sleeve.
  • the pickup, sleeve and permanent magnet are connected to one another in a force-locking and / or form-fitting manner.
  • the sleeve is floating on the central socket, almost stored smoothly.
  • the circular cylindrical working space of the volume flow sensor is closed by end walls, which are sealed to the cylinder housing by means of clamping bolts.
  • the induction coil for example arranged on the inside of the socket, can be positioned via openings in the end walls. As in the aforementioned embodiments, it is connected to an evaluation unit.
  • the same circuitry arrangement applies to the sensors for registering the circular movements of the pickup.
  • the induction coil can also be arranged on the circumference of the work space or on the end walls.
  • the permanent magnet is then correspondingly assigned to the pickup.
  • the barrier wall which is designed negatively to the comb-shaped pickup, divides the working space between the inflow and outflow connections. It is firmly connected to the cylinder housing and extends to near the circumference of the sleeve. The pickup and barrier wall are designed so that the pickup can be easily moved through the barrier wall.
  • the inlet and outlet nozzles preferably open tangentially in an approximately parallel arrangement in the work area. You can also open into the work area at an angle to each other.
  • the fluid flow causes the pulse pickup to be carried along with practically no delay or pressure drop.
  • it moves from a starting position that is, for example, approximately rectangular to the inflow connector, initially through a maximum of 180 ° until the permanent magnet comes into contact with the sensor located there, and this movement results in an error-free one Displacement effect achieved by the blocking effect of both the pulse pickup provided with the slot-like throughflow openings and the blocking wall adapted to it.
  • the blocking wall acts as a blocking surface despite the throughflow openings and thus prevents a short-circuit flow between the fluid inlet and the fluid outlet.
  • the above-mentioned freedom from errors is no longer ensured if the pickup continues to rotate beyond the barrier wall to the other sensor.
  • the sensor located in the direction of rotation in front of the barrier wall via the changeover switch causes a correspondingly polarized direct current to flow into the induction coil via the excitation line and the resulting electrical field in connection with the permanent magnet acting as an armature, such as an electric motor acts and, via the sleeve, rotates the pickup to the sensor located behind the barrier wall in the direction of rotation, which switches back from the excitation line to the measuring line via the changeover switch.
  • the pulse pickup follows the alternating movements of the fluid without delay, so that the permanent magnet that co-changes induces a likewise changing voltage in the induction coil.
  • the number of changeovers is a measure of the quasi-stationary volume flow measured. Both the determination of the change of flow rates and of the quasi-steady volume flow is druckabfall ⁇ free, toughness and independent of density, so that at the same time ⁇ measurement of pressure and pressure change of a direct measurement of quasi-steady flow rates and dynamic impedance is possible.
  • the features of claim 17 are provided.
  • the angle is preferably 90 °. If alternating volume flows are to be measured, the sensors are arranged as close as possible to one another in the measuring section which ensures freedom from errors.
  • the contactless signal transmitter for example Hall sensors, is attached to the outer circumference of the socket. They are preferably fitted in a form-fitting manner.
  • the pressure sensor characterized in claim 19 is attached to an end wall of the work space and connected to a measuring line for alternating pressures.
  • the pressure sensor is preferably embedded in a form-fitting manner in the end wall.
  • Figure 1 in the schematic in vertical longitudinal section a longitudinally effective volume flow transmitter together with an electrical circuit arrangement; 2 shows a vertical cross section through the representation of FIG. 1 along the line II-II;
  • FIG. 4 shows a view, partly in vertical longitudinal section, of a third embodiment of a longitudinally effective volume flow transmitter
  • FIG. 6 shows an enlarged view of section VI of FIG. 5;
  • Figure 8 is a horizontal longitudinal section through the representation of Figure 7 along the line
  • the volume flow transmitter 1 comprises a housing 2 made of a cylindrical tube 3 and end plates 6, 7 pressed against the end faces 4 of the tube 3 by means of clamping bolts 5. The tightness is brought about by sealing rings 8 on the end of the tube 3.
  • Central threaded openings 9, 10 are arranged in the end plates 6, 7 and are provided for screwing in the inflow and outflow lines of the fluid, which are not shown in detail.
  • An induction coil 11 is arranged on the circumferential side of the tube 3, which consists of a material with low permeability and delimits a cylindrical working space 46.
  • the induction coil 11 is connected via connections 12,
  • the tube 3 carries Hall sensors 17, 18 arranged at a distance from one another, which are connected to an operational amplifier 23 via connections 19, 20 and electrical connecting lines 21, 22.
  • the Hall sensors 17, 18 are embedded in the tube 3 from the outside.
  • the operational amplifier 23 is in turn coupled to the changeover switch 16 via a line 24.
  • FIG. 1 shows that an alternating pressure sensor 26 is provided on the inside of the end plate 6 and is connected via a connection 27 to a measuring line 28 for alternating pressures.
  • Pressure sensors 29, 30 are provided on the inside of the opposite end plate 7, which are connected via connections 31, 32 and an electrical connecting line 33 to an operational amplifier 34, which in turn is coupled to the changeover switch 16 via an electrical connecting line 35.
  • a measuring line 36 for measuring the alternating volume flow an excitation line 37 for the excitation current, a counting line 38 for the displacement principle and a measuring line 39 for the quasi-stationary volume flow measured according to the throttle principle are also connected.
  • the lines 36-39 lead to an evaluation unit, not shown.
  • the thin-walled disk-shaped pickup 25 has a diameter which is smaller than the inner diameter of the tube 3. It is optimized in terms of weight and flow technology for the fluid by the arrangement of axial throughflow openings 40.
  • the pulse pickup 25 has a stability adapted to the characteristics of the fluid with regard to at least the toughness, the pressure in front of and behind the pulse pickup and the speed.
  • the ratio of the sum of the areas of all flow openings 40 of the pulse pickup 25 to the end face 42 facing the inflowing fluid and consisting of the flow openings 40 and the web surfaces 41 delimiting them approaches the value 1, but does not reach this value.
  • the throughflow openings 40 are circular.
  • the pickup 25 and the guide plates 44 consist of aluminum, an aluminum alloy, a ceramic material or a light pressure-resistant plastic.
  • An annular permanent magnet 45 which is polarized in the axial direction, is fastened on the side of the pulse pickup 25 facing away from the guide plates 44.
  • the permanent magnet 45 connected to the pulse pickup 25 follows every stationary and transient movement of the pulse pickup 25. As a result, it induces a voltage between the connections 12, 13 which is proportional to the fluid velocity and thus to the volume flow Induction coil 11, which is then registered via the connecting lines 14, 15, the changeover switch 16 and the measuring line 36 as a measured value for the volume flow fluctuations.
  • the connection 20 and the connecting line 22 and the operational amplifier 23 in the changeover switch 16 switch over from the measuring line 36 to the excitation line 37 such a high external voltage between the terminals 12 and 13 of the induction coil 11 is then applied in a correspondingly polarized manner so that the permanent magnet 45 quasi as a linear motor, taking the force the pulse pickup 25, which is coupled to it, is moved back into its starting position up to the Hall sensor 17 against the direction of flow of the fluid. This movement of the pulse pickup 25 against the direction of flow is ensured by the large-area flow openings 40 in the pulse pickup 25.
  • the number of changeovers is simultaneously determined via the counting line 38, so that the quasi-steady state volume flow can also be calculated therefrom.
  • the impulse pickup 25 can be displaced in the working direction 46 in the flow direction X until the guide lamellae 44 abut the end plate 7. As a result, the pickup 25 stops. It then acts as a throttle due to the flow openings 40.
  • the throttle force is a measure of the volume flow. It is transmitted to the pressure sensors 29, 30 via the guide fins 44 and via the connections 31, 32, the connecting line 33, the operational amplifier 34, the connecting line 35, the changeover switch 16 and the measuring line 39 as a measure of the quasi-stationary volume flow registered.
  • the measuring process itself causes practically no pressure fluctuations, so that the pressure sensor 26 in the end plate 6 via the connection 27 and the measuring line 28 alternating pressures recorded together with the alternating volume flows recorded via the measuring line 36 can be used directly for dynamic impedance measurement.
  • the embodiment of a fast volume flow sensor la initially comprises two nozzles 47, 48 provided with radial flanges 47 ', 48' as a component e.g. an otherwise not shown housing 2a, a short cylindrical tube piece 49 and two spoke-like supporting bodies 50, 51 between the connecting piece 47, 48 and the tubular piece 49.
  • Connecting piece 47, 48, tubular piece 49 and supporting body 50, 51 are by means of the flanges 47 ' , 48 'penetrating clamping bolt 5a pressed tightly together.
  • Sealing rings 8a are used on the face side of the sockets 47, 48, the supporting bodies 50, 51 and the pipe section 49 for sealing.
  • guide slats 44a connected to an elongated cage 54 with end-side permanent magnets 45a are floatingly supported.
  • the guide lamella 44a penetrate one in the middle in the work area 46a located thin-walled disc-shaped pickups 25a according to the configuration of the embodiment of Figures 1 and 2.
  • Compression springs 57, 58 are clamped between the permanent magnets 45a arranged at the end of the guide plates 44a and further annular permanent magnets 55, 56 arranged at the free end of the sleeves 52, 53.
  • a spoke 50 ′, 51 * is hollow in each case from the spokes of the supporting bodies 50, 51.
  • Hall sensors 17a, 18a are arranged at the inner end of the channels 50 ′′, 51 ′′ in the spokes 50 ′, 51 ′ and, in accordance with the embodiment of FIGS. 1 and 2, via connections 19a, 20a and electrical connection lines 21a, 22a to those not shown here Operational amplifier shown connected.
  • an alternating pressure sensor 26a is arranged in the tube piece 49 and is connected to a measuring line 28a for alternating pressures.
  • the flow openings 40a in the impulse sensor 25a are also flowed through from left to right.
  • the resulting frictional force in the throughflow openings 40a in conjunction with the compressive force acting on the web surfaces 41a on the circumferential side of the throughflow openings 40a, causes the pickup 25a to shift to the right.
  • the permanent magnets 45a are also shifted to the right, specifically until the magnetic force between the permanent magnet 56 on the bush 53 and the adjacent permanent magnet 45a plus the spring force of the Compression spring 58 with the in the flow force resulting from the flow openings 40a and the pressure force applied to the web surfaces 41a located on the circumferential side of the flow openings 40a are in equilibrium.
  • the path covered by the permanent magnets 45a corresponds to the quasi-stationary volume flow and is recorded by the Hall sensors 17a, 18a.
  • the signal is forwarded via the connections 19a, 20a for processing in accordance with the embodiment of FIGS. 1 and 2.
  • Alternating volume flows to be measured bring about an alternating movement of the pulse pickup 25a around its equilibrium position generated by the quasi-stationary volume flow.
  • the permanent magnets 45a induce in the induction coils 11a at the end of the guide lamellae 44a an alternating voltage which follows the alternating movements and which is tapped off via the connections 12a, 13a as a measure of the alternating volume flows.
  • the dynamic impedance can then be determined in the evaluation unit (not illustrated in any more detail).
  • the embodiment of a volume flow sensor 1b according to FIGS. 4 to 6 initially comprises a guide housing 59 with a T-shaped housing 2b detachably connected to the end of the guide housing 59 (FIG. 4).
  • the connection between the guide housing 59 and the housing 2b is made by a union nut 60.
  • a disk-shaped pulse pickup 25b in the configuration according to the design of FIG.
  • the pickup having flow openings 40b 25b is located at the end of a thin guide needle 62 which axially penetrates a hollow connector 63 screwed into the guide housing 59 on the entire length.
  • bearings 64 At the end of the hollow connector 63 there are bearings 64 in which the guide needle 62 is floatingly mounted (FIGS. 4 to 6).
  • the hollow connector 63 is fixed in the guide housing 59 by a lock nut 65.
  • a switching head 67 is inserted into a recess 66 of the guide housing 59 with the incorporation of a sealing ring 97 and is axially fixed by a union nut 68 (FIGS. 5 and 6).
  • the switching head 67 has an axial longitudinal bore 69, into which the guide needle 62 also engages.
  • a permanent magnet 45b is attached to the inner end of the guide needle 62.
  • an adjusting bolt 70 engages in the longitudinal bore 69 of the switching head 67, which can be shifted manually in the longitudinal direction of a hollow adjusting shaft 72 via a thread 71.
  • the control shaft 72 is sealingly attached to the switch head 67.
  • the sealing ring is labeled 96.
  • the end 73 of the adjusting bolt 70 protruding from the actuating shaft 72 is sealed by means of a union nut 74 and a sealing ring 75 (FIGS. 4 and 5).
  • a compression spring 77 is arranged between the permanent magnets 45b and the inner offset end 76 of the adjusting bolt 70.
  • Another compression spring 78 is located between a stop formed, for example, by a pin 79 fastened to the guide needle 62 and the end face of the hollow connector 63.
  • Hall sensors 17b, 18b are arranged in a chamber 80 of the switching head 67 on the circumferential side of the permanent magnet 45b and are coupled to an evaluation unit in the manner described with reference to FIGS. 1 to 3.
  • chamber 80 accommodating the Hall sensors 17b, 18b, further chambers 81 and 82 are provided, in which induction coils 11b cooperating with the permanent magnet 45b are arranged, which are coupled to an evaluation unit in the manner described with reference to FIGS. 1 to 3.
  • An alternating pressure sensor 26b is arranged in the working space 46b opposite the radial connector 61 (FIG. 4).
  • FIGS. 7 and 8 show an embodiment of a fast volume flow transmitter 1c, which differs from the embodiments of FIGS. 1 to 6 in that now a rotary mode of operation for measuring both quasi-steady and fast volume flows according to the displacement principle is being used.
  • This volume flow transmitter lc comprises a housing 2c from a cylinder 83 with two end walls 84, 85 drawn by clamping bolts 5c against the end faces of the cylinder 83 and two mutually parallel but tangent nozzles 86, 87 opening into the working space 46c of the cylinder 83, depending on the direction of flow of the fluid act as an inlet nozzle or an outlet nozzle.
  • the seal between the cylinder 83 and the end walls 84, 85 takes place by means of sealing rings 86 on the end face of the cylinder 83.
  • a central bushing 88 extends in the longitudinal direction of the cylinder 83, the end faces of which are also sealed off from the end walls 84, 85 by sealing rings 89.
  • the inner diameter of the bushing 88 corresponds to the inner diameter of central openings 90, 91 in the end walls 84, 85.
  • An induction coil 11c is arranged in the interior of the bushing 88 and can be positioned through the openings 90, 91 in the end walls 84, 85.
  • the induction coil 11c is connected via connections 12c, 13c and connecting lines 14c, 15c to a changeover switch 16c which, in turn, is coupled to an evaluation unit (not shown in greater detail) in a manner analogous to the embodiments in FIGS.
  • a sleeve 92 is rotatably supported on the bushing 88, from which radially a rectangular comb-like slotted pickup 25c, which is adapted to the cross section of the working space 46c between the sleeve 92 and the cylinder 83, projects.
  • a permanent magnet 45c which interacts with the induction coil 11c is arranged at the transition from the pulse pickup 25c to the sleeve 92.
  • Comb-like slotted barrier wall 95 is arranged in the longitudinal plane that intersects the longitudinal axis of the sleeve 92 and extends parallel to the inflow and outflow connections 86, 87, between the openings 93, 94 of the inflow and outflow connections 86, 87 into the working space 46c.
  • Comb-like slotted barrier wall 95 is arranged in the longitudinal plane that intersects the longitudinal axis of the sleeve 92 and extends parallel to the inflow and outflow connections 86, 87, between the openings 93, 94 of the inflow and outflow connections 86, 87 into the working space 46c.
  • Comb-like slotted barrier wall 95 is arranged in the wall of the cylinder 83 and extends to the vicinity of the outer circumference of the sleeve 92.
  • FIG. 7 also shows that 88 Hall sensors 17c, 18c are fixed to the socket.
  • the angle ⁇ between each Hall sensor 17c, 18c and the barrier wall 95 is 90 °.
  • the Hall sensors 17c, 18c are connected via connections 19c, 20c and connecting lines 21c, 22c to an operational amplifier 23c, which in turn is connected to the changeover switch 16c via a line 24c.
  • FIG. 8 shows that an alternating pressure sensor 26c is arranged on the end wall 84 of the cylinder 83 and is coupled via a measuring line 28c for alternating pressures to an evaluation unit (not illustrated in any more detail).
  • the fluid flow causes the pulse pick-up 25c to be carried along in a clockwise direction, practically without delay and pressure drop.
  • the pulse pickup 25c shown in FIG. 7 which is registered by the Hall sensor 17c, up to the clockwise rotation offset by 180 °, that of the other
  • the Hall sensor 18c In order to fade out and shorten the period of inaccuracy on the path of the pulse pickup 25c between the Hall sensor 18c and the Hall sensor 17c, the Hall sensor 18c, via the changeover switch 16c, causes an appropriately polarized direct current to flow into the induction coil 11c via an excitation line 37c .
  • the resulting electrical field in connection with the permanent magnet 45c acting as an armature acts like an electric motor and rotates the pulse pickup 25c via the sleeve 92 to the Hall sensor 17c. This causes a switchover via the switch 16c back to the measuring line 36c.
  • the Hall sensors 17c, 18c are shifted close to one another in the vicinity of the central longitudinal plane running through the barrier wall 95 and through the longitudinal axis of the sleeve 92 on the side of the circular-cylindrical working space 46c facing away from the barrier wall 95.
  • Reference numerals are shifted close to one another in the vicinity of the central longitudinal plane running through the barrier wall 95 and through the longitudinal axis of the sleeve 92 on the side of the circular-cylindrical working space 46c facing away from the barrier wall 95.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Volumenstromgeber (1b), der einen mit Durchströmöffnungen (40b) versehenen dünnen scheibenförmigen Impulsaufnehmer (25b) besitzt, der in einem Arbeitsraum (46b) schwimmend in einem Fluid angeordnet ist. Der Impulsaufnehmer (25b) ist gewichtsmäßig und strömungstechnisch an die Charakteristik des Fluids angepaßt. Mit dem Impulsaufnehmer (25b) sind Gegenkraftelemente (77, 78) koppelbar. Ferner ist dem Impulsaufnehmer (25b) mindestens eine Induktionsspule (11b) sowie eine auf die Induktionsspule (11b) einwirkende magnetische Zone (45b) zugeordnet. Desweitren sind Sensoren (17b, 18b) vorhanden, welche Bewegungen des Impulsaufnehmers (25b) registrieren. Im Arbeitsraum (46b) können Sensoren zur Messung von Druck und Temperatur angeordnet sein. Der Impulsaufnehmer (25b) ist in Längsrichtung des Arbeitsraums (46b) geführt verlagerbar. Er kann aber auch unter entsprechender Anpassung des Arbeitsraums, seiner Führung, der Induktionsspule, der magnetischen Zone und der Sensoren rotatorisch verlagerbar sein.

Description

Volumenstromgeber
Die Erfindung betrifft einen Volumenstromgeber gemäß den Merkmalen in den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 oder 16.
Ein solcher Volumenstromgeber zählt durch die DD-PS 2 61 425 zum Stand der Technik. Hierbei ist ein in der Fläche vollkommen geschlossener scheibenförmiger Impuls- aufnehmer innerhalb eines zylindrischen Arbeitsraums schwimmend in einem Fluid angeordnet. Er wird mittig von einem Tragrohr durchsetzt, das endseitig des Arbeits¬ raums befindliche Lagerungen mit großem Spiel durchfaßt. Dadurch sind die Rohrabschnitte beiderseits des Impulsauf- nehmers in den Lagerungen schwimmend geführt. Die aus nichtmagnetischem Material bestehenden Rohrabschnitte sind innenseitig mit einer magnetisierbaren Eisenschicht belegt. Die Rohrabschnitte ragen über die Lagerungen in Zylinder¬ stutzen hinein, die umfangsseitig von Induktionsspulen umgeben sind. Die Induktionsspulen sind mit einem elektro- hydraulischen Ventil verbunden, welches aufgrund des Zusammenwirkens der magnetischen Zonen der Rohrabschnitte mit den Induktionsspulen die stirnseitigen Anschlüsse an den Zylinderstutzen wechselweise mit dem hydraulischen Fluid versorgt.
Ein derartiger Volumenstromgeber gestattet die Bestimmung sich zeitlich schnell ändernder absoluter Werte des Volu¬ menstroms mit hoher Genauigkeit. Ihm haftet jedoch der Mangel an, daß für das Umschalten des Volumenstromgebers in den Verlagerungsendpunkten mindestens ein elektrohydrau- lisches Wegeventil erforderlich ist, um das System Impuls¬ aufnehmer und Tragrohr wieder in seine jeweilige Ausgangs¬ position bewegen zu können. Auch besitzt der bekannte Volumenstromgeber eine große Baulänge. Außerdem ist er massebedingt nur bis zu bestimmten Frequenzen fehlerfrei einsetzbar. Für Messungen nach dem Drosselprinzip ist der bekannte Volumenstromgeber nicht geeignet.
Der Erfindung liegt ausgehend von dem in den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 16 beschriebenen Volumenstrom- geber die Aufgabe zugrunde, diesen so weiter auszugestal¬ ten, daß sein Anwendungsbereich durch die Kombination von Verdränger- und Drosselprinzip erweitert wird und eine verbesserte Dynamik mit einfachen Mitteln für die Messung von hochfrequenten Wechselvolumenströmen, von dynamischen Impedanzen und quasistationären Volumenströmen erzielbar ist.
Eine vorteilhafte Lösung dieser Aufgabe besteht in den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmalen. Hiermit wird ein longitudinal wirksamer schneller Volumen¬ stromgeber geschaffen, der für die druckrückwirkungsfreie Messung von Wechselvolumenströmen mit hohen Frequenzen, für die Bestimmung absoluter Werte des Volumenstroms, von dynamischen Impedanzen und für die Bestimmung quasista¬ tionärer Volumenströme bei flüssigen, dampfförmigen und gasförmigen Fluiden einsetzbar ist.
Das Verhältnis zwischen der Summe der Flächen aller Durch- Strömöffnungen zur Gesamtfläche des Impulsaufnehmers (Durchströmöffnungen zuzüglich der diese begrenzenden Stegflächen) erreicht für den nahezu masselosen Impulsauf¬ nehmer den theoretischen Wert 1. Werden z.B. kreisförmige Durchströmöffnungen angenommen, dann ergibt sich ein Zusammenhang zwischen der Anzahl k der Durchströmöffnungen mit einem Durchmesser d zur Gesamtfläche mit dem Durch¬ messer D als Flächenverhältnis a mit
a = k (d2/D2 )
Diese Beziehung gilt mit wachsender Anzahl an Durchstrδm- öffnungen und damit kleiner werdender Fläche jeder Durch¬ strömöffnung auch für alle anderen von der Kreisform abweichenden Querschnitte von Durchströmöffnungen. Die Größe d entspricht dann dem hydraulisch gleichwertigen Durchmesser der jeweiligen Querschnittsform der Durch- strömδffnungen. Bei netzartig strukturierten Durchström¬ öffnungen eines Impulsaufnehmers sind Werte von 0,95 < a < 1,0 erreichbar, so daß die Masseverringerung über 95 % gegenüber einem massiven Impulsaufnehmer ohne Durchström- δffnungen beträgt. Hierbei wird eine größtmögliche Anzahl von Stegen bei ebenfalls größtmöglicher Anzahl von Durchströmöffnungen mit ausreichender Stabilität des Impulsaufnehmers ange¬ strebt.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Impulsaufneh¬ mers entsteht der scheinbar widersprüchliche Effekt, daß bei zunehmender Querschnittsgröße der Durchströmöff¬ nungen und damit leichter werdendem Impulsaufnehmer die Anforderungen an die Abdichtung des Impulsaufnehmers gegenüber der umfangsseitigen Wandung des Arbeitsraums immer geringer werden. Gerade dieser Effekt führt dazu, daß ein und derselbe Impulsaufnehmer sowohl nach dem Verdrängerprinzip als auch nach dem Drosselprinzip ein- setzbar ist.
Das Fluid tritt durch einen der Anschlüsse in den Arbeits¬ raum ein und verdrängt ungeachtet der Durchströmöffnungen den nur noch eine unbedeutende Masse aufweisenden und damit nahezu masselosen Impulsaufnehmer verzögerungsfrei synchron zum Volumenstromwechsel. Dabei wird wegen der minimalen Masse des Impulsaufnehmers durch den Meßvorgang des Wechselvolumenstroms selbst keine Druckrückwirkung verursacht.
Die Bewegung des Impulsaufnehmers kann in bekannter Weise über berührungslose Meßsysteme erfaßt werden, die an geeigneten Stellen des Arbeitsraums angeordnet sind. Da eine druckruckwirkungsfreie Messung des Wechseivolumen- Stroms möglich ist, erlaubt der schnelle Volumenstromgeber bei gleichzeitiger Messung von Wechseldrücken auch die direkte Bestimmung der dynamischen Impedanz.
Auch erlaubt die Erfindung die Anordnung mindestens eines Temperatursensors im Arbeitsraum, um den Fluidzustand jeder¬ zeit überwachen zu können. Der mit den Durchströ δffnungen versehene Impulsaufnehmer hat den weiteren Vorteil, daß er bei Lagearretierung als Drossel genutzt und bei Schaltvorgängen sogar gegen die Strömungsrichtung des Fluids bewegt werden kann.
Der erfindungsgemäße schnelle Volumenstromgeber zeichnet sich durch eine einfache Bauform aus und ermöglicht in einem großen Volumenεtrom-, Druck- und Zähigkeitsbereich des jeweiligen Fluids die Messung von Wechselvolu enströ- en und von dynamischen Impedanzen flüssiger, dampf- und gasförmiger Fluide sowohl nach dem Verdränger- als auch nach dem Drosselprinzip.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der zuvor beschriebenen Lösung der Erfindung besteht in den Merkmalen des Patent¬ anspruchs 2. Hierbei können sowohl der Impulsaufnehmer als auch die Führungslamellen aus Aluminium, einer Aluminium¬ legierung, einem keramischen Werkstoff oder aus einem leichten, aber druckfesten Kunststoff bestehen. Auf diese Weise wird die Masse des Impulsauf ehmers sowie der Füh¬ rungslamellen auf ein Minimum reduziert. Durch entspre¬ chende Gestaltung der Führungslamelle... und Bemessung ihrer Anzahl ist es darü'-erhinaus praktisch für jedes Fluid möglich, den mit ds-n Durchströmöffnungen versehenen Im- pulsaufnehmer im zu messenden Fluid durch eine schwimmende Lagerung nahezu reibungslos zu positionieren. Auch kann der Impulsaufnehmer relativ einfach hergestellt werden, da keine Feinmaße erforderlich sind. Ferner brauchen an die Oberflächenbearbeitung des Arbeitsraums nur geringe Anforderungen gestellt zu werden. Aufgrund der geringen Masse des Impulsaufnehmers sind Volumenstromschwankungen weit über 1000 Hz meßbar. Der Führungszylinder gemäß Patentanspruch 3 wird bevorzugt aus einem Material mit geringer Permeabilität gebildet. Zwischen den Platten und den Stirnseiten des Führungszy¬ linders werden insbesondere aus Gummi bestehende Dichtungs- ringe eingegliedert, so daß der Arbeitsraum einwandfrei verschlossen ist. Die Ein- und Auslaßδffnungen besitzen vorzugsweise Gewinde, in die Zu- und Abflußleitungen eingeschraubt werden können. Die Induktionsspule erstreckt sich mindestens über eine Teillänge des Arbeitsraums u fangsseitig des Führungszylinders. Sie ist über Anschlüs¬ se und Leitungen mit einem Umschalter verbunden, der seinerseits über Meßleitungen, eine Erregerleitung und eine Zählleitung mit einer Auswerteeinheit gekoppelt ist. Auch die diversen Sensoren sind über elektrische Verbindungsleitungen unter Eingliederung von Operations¬ verstärkern mit dem Umschalter und über diesen mit der Auswerteeinheit gekoppelt.
Der kreisringförmige Permanentmagnet gemäß Patentanspruch 4 ist in Verschieberichtung des Impulsaufnehmers gepolt und mit dem Impulsaufnehmer kraftschlüssig verbunden. Dadurch folgt er jeder stationären und instationären Bewegung des Impulsaufnehmers und induziert eine der Fluidgeschwindigkeit und damit eine dem Volumenstrom proportionale Spannung zwischen den Anschlüssen der Induk¬ tionsspule. Diese Spannung wird dann bei entsprechender Stellung des Umschalters über eine Meßleitung der Auswerte¬ einheit zugeführt und dort als Meßwert für die Volumen¬ stromschwankungen registriert.
Entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 5 können im Arbeitsraum Sensoren für den Druck des Fluids sowie den Wechseldruck und auch kontaktlose Signalgeber, beispiels¬ weise in Form von Hallsensoren, angeordnet sein. Die Hallsensoren liegen dabei in den Endabschnitten des Ar¬ beitsraums und bestimmen im Zusammenwirken mit dem Perma¬ nentmagneten am Impulsaufnehmer die Positionen, in denen der Impulsaufnehmer in die andere Richtung umgesteuert wird. Zu diesem Zweck sind die Hallsensoren über Anschlüs¬ se und elektrische Verbindungsleitungen mit einem Opera¬ tionsverstärker verbunden, der seinerseits an den bereits erwähnten Umschalter angeschlossen ist.
Ist der Impulsaufnehmer beispielsweise so weit in einen Endabschnitt des Arbeitsraums verlagert worden, daß der Permanentmagnet auf den dort befindlichen Hallsensor einwirkt, so erfolgt eine Umschaltung von der Meßleitung auf die Erregerleitung. Über diese wird jetzt eine so hohe Fremdspannung zwischen den Anschlüssen der Induktionsspule entsprechend gepolt aufgegeben, daß der Permanentmagnet einem Linearmotor gleich und damit auch der Impulsaufneh¬ mer in die Ausgangslage bis zum Hallsensor am anderen Ende des Arbeitsraums gegen die Strömung des Fluids zurückver- lagert wird. Bei Kontakt des Permanentmagneten mit dem hier angeordneten Hallsensor wird dann wiederum eine Umschaltun von der Erregerleitung auf die Meßleitung bewirkt, so daß eine erneute Messung der Volumenstrom¬ schwankung durchgeführt werden kann, bis durch Verlagerung des Impulsaufnehmers der Permanentmagnet wieder in den
Bereich des Hallsensors am anderen Ende des Arbeitsraums gelangt.
Durch die zwischen dem Umschalter und der Auswerteeinheit angeordnete Zählleitung kann gleichzeitig die Anzahl der Umschaltungen ermittelt werden, so daß daraus auch der quasistationäre Volumenstrom zu berechnen ist. Die Wirkung des Meßvorgangs über die Meßleitung für den Wechselvolu¬ menstrom und über die Zählleitung für den quasistationären Volumenstrom beruht trotz der vorhandenen Durchströmδff- nungen im Impulsauf ehmer auf dem Verdrängerprinzip, so daß große Druck-, Zähigkeits- und Volumenstromänderun¬ gen ohne nennenswerte Fehler zulässig sind.
Der Sensor für den Wechseldruck ist zweckmäßig innenseitig einer der den Arbeitsraum abschließenden Platten angeord¬ net, vorzugsweise in diese Platte formschlüssig eingebet¬ tet. Er ist mit einer Meßleitung für Wechseldrücke verbun- den. Bevorzugt befindet sich der Wechseldrucksensor in der Platte, die dem Permanentmagneten zugewandt ist.
Der Meßvorgang selbst verursacht praktisch keine Druck¬ schwankungen, so daß die mit dem Wechseldrucksensor über die Meßleitung aufgenommenen Wechseldrücke zusammen mit den über die mit den zur Induktionsspule führenden Verbin¬ dungsleitungen koppelbare Meßleitung aufgenommenen Wechsel¬ volumenströmen zur dynamischen Impedanzmessung direkt nutzbar sind.
Werden hingegen die Hallsensoren abgeschaltet, so stoßen bei einer Verlagerung des Impulsaufnehmers in Richtung der freien Enden der Führungslamellen diese an der ihnen zugewandten Stirnplatte an, so daß der Impulsaufnehmer stehen bleibt. Ober die Durchströmöffnungen wirkt der Impulsaufnehmer dann als Drossel. Die Drosselkraft ist dabei ein Maß für den Volumenstrom. Sie wird über die Führungslamellen auf die Drucksensoren in dieser Stirn¬ platte übertragen und über die erwähnte elektrische Ver- bindungsleitung, den Operationsverstärker und der diesem zugeordneten Meßleitung als Maß für den quasistationären Volumenstrom registriert. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der ersten Erfindungslösung wird in den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gesehen. Ein derartiger Volumenstromgeber kann sowohl der Messung des quasistationären Volumenstroms nach dem Drosselprinzip als auch der Messung schneller Volumen¬ stromwechsel nach dem Verdrängerprinzip dienen.
Der scheibenförmige Impulsaufnehmer besteht hierbei wie¬ derum aus dünnwandigem Aluminium, einer Aluminiumlegierung, einem Keramikwerkstoff oder aus einem leichten druckfesten Kunststoff. Auch die rotationssymmetrisch zu einem Käfig zusammengefaßten Führungslamellen können aus diesem Mate¬ rial bestehen. Die endseitig der Führungslamellen angeord¬ neten kreisringförmigen Permanentmagnete wirken mit den aneinander gekoppelten Induktionsspulen u fangsseitig der Buchsen zusammen. Die Induktionsspulen sind wiederum über Anschlüsse und elektrische Verbindungsleitungen über einen Umschalter sowie eine Meßleitung und eine Erregerleitung mit einer Auswerteeinheit gekoppelt. Die Buchsen sind in Tragkörpern befestigt, welche von der Wand des Arbeitsraums in diesen hineinragen. Hierbei kann es sich um z.B. speichenartige, einen geringen Strömungs¬ widerstand verursachende Tragkörper handeln. Die Tragkör¬ per sind bevorzugt hohl ausgebildet und in der Nähe der Führungslamellen mit den kontaktlosen Signalgebern verse¬ hen, die beispielsweise als Hallsensoren ausgebildet sind. Diese sind in der anhand der voraufgehend beschriebenen Ausführungsform erläuterten Weise über elektrische Verbin¬ dungsleitungen mit einem Operationsverstärker und den Umschalter an eine Auswerteeinheit gekoppelt.
Ein derartiger Volumenstromgeber ist bevorzugt symmetrisch ausgeführt, so daß er gleichwertig für die Messung von Fluidströmen in die eine als auch in die andere Richtung geeignet ist. Seine Funktion ist aber auch in einseitiger Ausbildung gesichert. Wird der Impulsaufnehmer verlagert, so bewirkt die in den Durchströmöffnungen entstehende Reibkraft sowie die Druck¬ kraft auf die Stegflächen neben den Durchströmöffnungen eine Verschiebung des Impulsaufnehmers und damit über die Führungslamellen auch der Permanentmagneten. Die Verlage¬ rung des Impulsaufnehmers erfolgt so weit, bis die Ver¬ schiebekraft mit der Kraft der stirnseitig der Permanent¬ magneten befindlichen Gegenkraftelemente im Gleichgewicht steht. Der von den Permanentmagneten dabei zurückgelegte Weg entspricht dem quasistationären Volumenstrom und wird von den Hallsensoren aufgenommen, die das Signal an die Auswerteeinheit weiterleiten. Zur Messung des quasistationären Volumenstroms wird mithin erfindungsgemäß die in den Durchströmδffnungen des Impulsaufnehmers durch Drosselwirkung erzeugte Reibkraft mit ausgenutzt.
Die zu messenden Wechselvolumenströme bewirken eine Wech¬ selbewegung des Impulsaufnehmers um seine vom quasista¬ tionären Volumenstrom erzeugte Gleichgewichtslage. Die Verdrängerwirkung trotz Durchströmöffnungen und deshalb nicht relevanter Masse des Impulsaufnehmers garantiert ein verzδgerungsfreies Nachzeichnen der Wechselvolumenstrδme durch die an den Führungslamellen angeordneten Permanent¬ magneten. Diese induzieren in den Induktionsspulen eine den Wechselbewegungen folgende Wechselspannung, die als
Maß für die Wechselvolumenströme abgegriffen werden kann.
Durch die kreisringfδrmig ausgebildeten Permanentmagnete und durch die Buchsen entsprechen auch im Strömungszentrum Drosselwirkung und Verdrängerwirkung den gleichen Bedin¬ gungen wie an der gesamten restlichen Fläche des Impuls¬ auf ehmers. Nach Patentanspruch 7 können die Gegenkraftelemente durch endseitig der Buchsen angeordnete kreisringfδrmige Perma¬ nentmagnete gebildet sein, deren Polarität zu der am Ende der Führungslamellen befindlichen Permanentmagnete gleich ist.
Vorstellbar ist aber auch eine Druckfederanordnung stirn¬ seitig der Permanentmagnete an den Enden der Führungsla¬ mellen, welche entsprechend den Merkmalen des Patentan- spruchs 8 auch gemeinsam mit den Permanentmagneten an den Buchsen zur Anwendung gelangen kann.
über d. It Hilfe des Wechseldrucksensors gemäß Patent- anspru ermittelbaren Wechseldrucksignale kann zusammen mit de. für die Wechselvolumenströme in der Auswerte- einhei blemlos die dynamische Impedanz bestimmt wer¬ den. D .hrstück befindet sich hierbei zwischen den Tragkδ n, welche ihrerseits beispielsweise mittels Spannb -.en und Flanschstutzen als Bestandteil z.B. einer Meßlei"„ung dichtend gegeneinander gezogen werden können.
Gemäß der das erste Lösungsprinzip der erfindungsgemäßen Aufgabe fortbildenden weiteren Ausführungsform im Patent¬ anspruch 10 ist der Impulsaufnehmer am freien Ende einer in einem Führungsgehäuse schwimmend gelagerten dünnen Führungsnadel befestigt. Diese Führungsnadel kann von ihrer Funktion her mit den Führungslamellen der voraufge¬ hend beschriebenen Ausführungsform verglichen werden. Dasselbe trifft auf das Zusammenwirken des mit der Füh- rungsnadel verbundenen Permanentmagneten mit der Induk¬ tionsspule sowie den Sensoren für die Bewegung des Impuls- -.-.ine mers zu. Insoweit kann auf eine nochmalige Erläute¬ rung verzichtet werden. Die Sensoren für die Bewegung des Impulsaufnehmers sowie die Induktionsspule können in vom Fluid dichtend getrennten Kammern eines Schaltkopfs angeordnet sein, der in das Führungsgehäuse eingesetzt ist. Dies erleichtert die Herstellung, die Montage und auch die spätere Wartung des Volumenstromgebers.
Der Permanentmagnet kann am inneren Ende der Führungs¬ nadel vorgesehen sein. Er kann sich aber auch im Abstand vom inneren Ende befinden.
Der Volumenstromgeber kann bei Bedarf komplett in einem Fluidstro angeordnet sein.
Durch die T-förmige Ausgestaltung des Arbeitsgehäuses für den Impulsaufnehmer (Patentanspruch 11) ist es ebenfalls möglich, den Impulsaufnehmer von beiden Seiten mit dem
Fluid beaufschlagen zu können. Einmal erfolgt die Beauf¬ schlagung axial und einmal durch den radialen Stutzen des Arbeitsgehäuses. Das Führungsgehäuse für die Führungs¬ nadel ist bevorzugt über einen Schraubstutzen mit dem Arbeitsgehäuse verbunden.
Die Druckfedern entsprechend den Merkmalen des Patentan¬ spruchs 12 wirken - ebenfalls wie bei der zuvor geschil¬ derten Ausführungsform - als Gegenkraftelemente zur Be- Stimmung der durch den quasistationären Volumenstrom erzeugten Gleichgewichtslage. Sie können durch Schrauben¬ druckfedern gebildet sein. Statt der Druckfedern können auch Permanentmagnete als Gegenkraftelemente zur Anwendung gelangen. Ferner ist eine ko binative Verwendung von Druckfedern und Permanentmagneten denkbar.
Gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 13 ist die Kraft der Druckfedern einstellbar. Dies kann beispielsweise durch einen in Längsrichtung der Führungsnadel angeordne- ten Stellbolzen erfolgen, an dem sich eine der Druckfedern abstützt. Der Stellbolzen ist in einem Stellschaft dicht geführt, der mit dem Führungsgehäuse verbunden ist.
Um auch den Druck bzw. den Wechseldruck messen zu können, sind die Merkmale des Patentanspruchs 14 vorgesehen. Die Funktion dieses Sensors entspricht der Funktion der Senso¬ ren der voraufgehend geschilderten Ausführungsform. Inso¬ weit kann ebenfalls auf eine nochmalige Erläuterung ver¬ zichtet werden.
Der Hohlstutzen gemäß Patentanspruch 15 ist von einer Stirnseite her in das Führungsgehäuse eingeschraubt. Die Lagerungen bestehen aus Kreisringen endseitig des Hohlstutzens. Die schwimmende Lagerung der Führungsnadel ist hierdurch gewährleistet.
Denkbar ist es aber auch, daß die Lagerung für die Füh¬ rungsnadel mit in den die Sensoren für die Bewegung des Impulsaufnehmers und die Induktionsspule aufnehmenden Schaltkopf integriert ist. Auf diese Weise kann der Volu¬ menstromgeber axial kürzer gehalten werden.
Eine zweite Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 16.
Hierbei handelt es sich im Vergleich zu der ersten Lösung um einen rotatorisch arbeitenden schnellen Volumenstrom¬ geber zur Messung sowohl quasistationärer Volumenströme als auch von Wechselvolumenströmen nach dem Verdränger- prinzip.
Danach besteht dieser Volumenstromgeber aus einem kamm¬ artig geschlitzten, weitgehend rechteckigen Impulsaufneh¬ mer, der an einer ggf. geschlitzten Hülse befestigt ist. Impulsaufnehmer, Hülse und Permanentmagnet sind miteinan¬ der kraft- und/oder formschlüssig verbunden. Die Hülse ist auf der zentralen Buchse schwimmend, und zwar nahezu reibungsfrei gelagert. Der kreiszylindrische Arbeitsraum des Volumenstromgebers wird durch Stirnwände verschlossen, die mit dem Zylindergehäuse über Spannbolzen dichtend verbunden sind. Die z.B. innenseitig der Buchse angeord- nete Induktionsspule kann über Öffnungen in den Stirnwän¬ den positioniert werden. Sie ist wie bei den vorerwähnten Ausführungsformen mit einer Auswerteeinheit verbunden. Dieselbe schaltungstechnische Anordnung trifft für die Sensoren zur Registrierung der kreisförmigen Bewegungen des Impulsaufnehmers zu. Die Induktionsspule kann aber auch am Umfang des Arbeitsraums bzw. an den Stirnwänden angeordnet sein. Entsprechend ist dann der Permanentmagnet dem Impulsaufnehmer zugeordnet.
Die zu dem kammartig gestalteten Impulsaufnehmer negativ ausgebildete Sperrwand teilt den Arbeitsraum zwischen den Ein- und Ausströmstutzen. Sie ist mit dem Zylindergehäuse fest verbunden und erstreckt sich bis in die Nähe des Umfangs der Hülse. Impulsaufnehmer und Sperrwand sind so ausgebildet, daß der Impulsaufnehmer problemlos durch die Sperrwand verlagert werden kann.
Die Ein- und Ausströmstutzen münden bevorzugt tangential in etwa paralleler Anordnung in den Arbeitsraum. Sie können aber auch im Winkel zueinander in den Arbeitsraum münden.
Wird beispielsweise eine Beaufschlagung des Impulsaufneh¬ mers im Uhrzeigersinn angenommen, so bewirkt die Fluid- Strömung eine praktisch verzogerungs- und druckabfallfreie Mitnahme des Impulsaufnehmers. Dadurch bewegt sich dieser von einer zum Einströmstutzen beispielsweise annähernd rechtwinkligen Ausgangsposition zunächst über maximal 180° bis zum Kontakt des Permanentmagneten mit dem dort befind- liehen Sensor, über diese Bewegung wird eine fehlerfreie Verdrängerwirkung durch die Sperrwirkung sowohl des mit den schlitzartigen Durchströmöffnungen versehenen Impuls¬ aufnehmers als auch der daran angepaßten Sperrwand erzielt Infolge des fehlenden Druckabfalls zwischen dem Einström- stutzen und dem Ausströmstutzen wirkt die Sperrwand trotz der Durchströmöffnungen als Sperrfläche und verhindert damit eine Kurzschlußströmung zwischen dem Fluideintritt und dem Fluidaustritt.
Die vorstehend erwähnte Fehlerfreiheit ist bei Weiterdre¬ hen des Impulsaufnehmers über die Sperrwand hinweg bis zu dem anderen Sensor aber nicht mehr gegeben. Um diese Periode der Ungenauigkeit auszublenden und zu verkürzen bewirkt der in Drehrichtung vor der Sperrwand liegende Sensor über den Umschalter, daß über die Erregerleitung ein entsprechend gepolter Gleichstrom in die Induktions¬ spule fließt und das entstehende elektrische Feld in Verbindung mit dem als Anker wirkenden Permanentmagnet wie ein Elektromotor wirkt und über die Hülse den Impulsauf- nehmer bis zu dem in Drehrichtung hinter der Sperrwand liegenden Sensor dreht, der über den Umschalter wieder von der Erregerleitung auf die Meßleitung umschaltet.
Im Meßbereich folgt bei wechselnden Volumenströmen der Impulsaufnehmer verzδgerungsfrei den Wechselbewegungen des Fluids, so daß der mitwechselnde Permanentmagnet in der Induktionsspule eine ebenfalls wechselnde Spannung indu¬ ziert.
Da der Arbeitsraum zwischen den Umschaltpunkten durch die Sensoren über den 180°-Drehwinkel geometrisch bekannt ist, der der Sperrwand gegenüberliegt, ist die Anzahl der Umschaltungen ein Maß für den gemessenen quasistationären Volumenstrom. Sowohl die Ermittlung der Wechselvolumenströme als auch des quasistationären Volumenstroms erfolgt druckabfall¬ frei, zähigkeits- und dichteunabhängig, so daß bei gleich¬ zeitiger Messung von Druck und Wechseldruck eine direkte Messung quasistationärer Volumenströme und dynamischer Impedanz möglich ist.
Um das Umschalten der die Bewegungen des Impulsaufnehmers registrierenden Sensoren exakt zu bestimmen, sind die Merkmale des Patentanspruchs 17 vorgesehen. Bei der Mes¬ sung des quasistationären Volumenstroms beträgt der Winkel vorzugsweise 90°. Sollen Wechselvolumenströme gemessen werden, werden die Sensoren möglichst nahe beieinander in dem eine Fehlerfreiheit gewährleistenden Meßabschnitt angeordnet.
Entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 18 erfolgt die Befestigung der kontaktlosen Signalgeber, beispiels¬ weise Hallsensoren, am Außenumfang der Buchse. Bevorzugt sind sie in diese formschlüssig eingepaßt.
Der in Patentanspruch 19 gekennzeichnete Drucksensor ist an einer Stirnwand des Arbeitsraums befestigt und mit einer Meßleitung für Wechseldrücke verbunden. Auch hierbei ist der Drucksensor bevorzugt formschlüssig in die Stirn¬ wand eingebettet.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnun¬ gen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 im Schema im vertikalen Längsschnitt einen longitudinal wirksamen Volumenstromgeber zu¬ sammen mit einer elektrischen Schaltungsan- Ordnung; Figur 2 einen vertikalen Querschnitt durch die Dar¬ stellung der Figur 1 entlang der Linie II-II;
Figur 3 im vertikalen Längsschnitt eine zweite Aus- führungsfor eines longitudinal wirksamen
Volumenstromgebers zusammen mit Teilen der Schaltungsanordnung der Figur 1;
Figur 4 in der Ansicht, teilweise im vertikalen Längs- schnitt eine dritte Ausführungsform eines longitudinal wirksamen Volumenstromgebers;
Figur 5 einen vertikalen Längsschnitt durch das
Führungsgehäuse des Volumenstromgebers der Figur 4;
Figur 6 in vergrößerter Darstellung den Ausschnitt VI der Figur 5;
Figur 7 im vertikalen Querschnitt einen rotatorisch wirksamen Volumenstromgeber zusammen mit einer elektrischen Schaltungsanordnung und
Figur 8 einen horizontalen Längsschnitt durch die Darstellung der Figur 7 entlang der Linie
VIII-VIII.
In den Figuren 1 und 2 ist mit 1 ein schneller Volumen- stror.geber für ein hydraulisches Fluid bezeichnet. Der Volumenstromgeber 1 umfaßt ein Gehäuse 2 aus einem zylindrischen Rohr 3 sowie an die Stirnflächen 4 des Rohrs 3 mittels Spannbolzen 5 dichtend angepreßten Stirnplatten 6, 7. Die Dichtheit wird durch Dichtungsringe 8 stirnsei- tig des Rohrs 3 bewirkt.
In den Stirnplatten 6, 7 sind zentrale Gewindeöffnungen 9, 10 angeordnet, die zum Einschrauben von nicht näher dargestellten Zu- bzw. Abflußleitungen des Fluids vorge- sehen sind.
U fangsseitig des aus einem Material mit geringer Perme¬ abilität bestehenden und einen zylindrischen Arbeitsraum 46 begrenzenden Rohrs 3 ist eine Induktionsspule 11 ange- ordnet. Die Induktionsspule 11 ist über Anschlüsse 12,
13 und elektrische Verbindungsleitungen 14, 15 mit einem Umschalter 16 verbunden.
Desweiteren ist der Figur 1 zu entnehmen, daß das Rohr 3 im Abstand voneinander angeordnete Hallsensoren 17, 18 trägt, die über Anschlüsse 19, 20 und elektrische Verbin¬ dungsleitungen 21, 22 mit einem Operationsverstärker 23 verbunden sind. Die Hallsensoren 17, 18 sind vom Außenum¬ fang her in das Rohr 3 eingebettet. Der Operationsverstär- ker 23 ist seinerseits über eine Leitung 24 mit dem Um¬ schalter 16 gekoppelt.
Aufgrund der nachstehend noch näher erläuterten Ausbildung eines im Arbeitsraum 46 im Fluid schwimmend angeordneten Impulsaufnehmers 25 ist der Hallsensor 17 unmittelbar neben der Stirnplatte 6 und der Hallsensor 18 im Abstand zu der gegenüberliegenden Stirnplatte 7 angeordnet. Ferner läßt die Figur 1 erkennen, daß innenseitig der Stirnplatte 6 ein Wechseldrucksensor 26 vorgesehen ist, der über einen Anschluß 27 mit einer Meßleitung 28 für Wechseldrücke verbunden ist.
Innenseitig der gegenüberliegenden Stirnplatte 7 sind Drucksensoren 29, 30 vorgesehen, die über Anschlüsse 31, 32 und eine elektrische Verbindungsleitung 33 an einen Operationsverstärker 34 angeschlossen sind, der seiner- seits über eine elektrische Verbindungsleitung 35 an den Umschalter 16 gekoppelt ist.
Am Umschalter 16 sind ferner eine Meßleitung 36 für die Messung des Wechselvolumenstroms, eine Erregerleitung 37 für den Erregerstrom, eine Zählleitung 38 für den nach dem Verdrängerprinzip und eine Meßleitung 39 für den nach dem Drosselprinzip gemessenen quasistationären Volumenstrom angeschlossen. Die Leitungen 36-39 führen zu einer nicht näher dargestellten Auswerteeinheit.
Der dünnwandige scheibenförmige Impulsaufnehmer 25 besitzt einen Durchmesser, der kleiner als der Innendurchmesser des Rohrs 3 ist. Er ist durch die Anordnung von axialen Durchströmöff ungen 40 gewichtsmäßig und strömungstech- nisch auf das Fluid optimiert. Außerdem besitzt der Impuls¬ aufnehmer 25 eine der Charakteristik des Fluids hinsicht¬ lich mindestens der Zähigkeit, des Drucks vor und hinter dem Impulsaufnehmer und der Geschwindigkeit angepaßte Stabilität. Das Verhältnis der Summe der Flächen aller Durchströmöffnungen 40 des Impulsaufnehmers 25 zu der dem anströmenden Fluid zugewandten, aus den Durchströmöff¬ nungen 40 und den diese begrenzenden Stegflächen 41 be¬ stehende Stirnfläche 42 nähert sich dem Wert 1, erreicht diesen aber nicht. Beim Ausführungsbeispiel sind die Durchströmöffnungen 40 kreisrund ausgebildet. Am Umfang des Impulsaufnehmers 25 ist auf der einen Seite ein Kranz 43 von axial frei vorkragenden dünnen elasti¬ schen Führungslamellen 44 angeordnet, die in Richtung auf die Stirnplatte 7 weisen. Der Impulsaufnehmer 25 und die Führungslamellen 44 bestehen aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, einem keramischen Werkstoff oder aus einem leichten druckfesten Kunststoff.
Auf der den Führungslamellen 44 abgewandten Seite des Impulsaufnehmers 25 ist ein ringförmiger, in Achsrichtung gepolter Permanentmagnet 45 befestigt.
Beim Meßvorgang strömt das Fluid nach Figur 1 in Pfeil¬ richtung X in den Arbeitsraum 46 und verdrängt den ein extrem geringes Gewicht aufweisenden Impulsaufnehmer
25 trägheitsfrei in Richtung auf die Stirnplatte 7. Der mit dem Impulsaufnehmer 25 verbundene Permanentmagnet 45 folgt dabei jeder stationären und instationären Bewe¬ gung des Impulsaufnehmers 25. Dadurch induziert er eine der Fluidgeschwindigkeit und damit eine dem Volumenstrom proportionale Spannung zwischen den Anschlüssen 12, 13 der Induktionsspule 11, die dann über die Verbindungsleitungen 14, 15, den Umschalter 16 und die Meßleitung 36 als Me߬ wert für die Volumenstromschwankungen registriert wird.
Hat sich der Impulsaufnehmer 25 so weit bewegt, daß sich der Permanentmagnet 45 im Einflußbereich des Hallsensors 18 befindet, wird über dessen Anschluß 20 und die Verbin¬ dungsleitung 22 sowie den Operationsverstärker 23 im Umschalter 16 von der Meßleitung 36 auf die Erregerleitung 37 umgeschaltet, über diese wird jetzt eine so hohe Fremd¬ spannung zwischen den Anschlüssen 12 und 13 der Induktions¬ spule 11 entsprechend gepolt aufgegeben, daß der Permanent¬ magnet 45 quasi als Linearmotor unter Mitnahme des kraft- schlüssig an ihn gekoppelten Impulsaufnehmers 25 in seine Ausgangslage bis zum Hallsensor 17 gegen die Strömungsrich¬ tung des Fluids zurückbewegt wird. Diese Bewegung des Impulsaufnehmers 25 gegen die Strömungsrichtung wird durch die großflächigen Durchströmöff ungen 40 im Impulsaufneh¬ mer 25 sichergestellt.
Befindet sich der Permanentmagnet 45 dann im Einflußbe¬ reich des Hallsensors 17, bewirkt dieser über den Anschluß 19 und die Verbindungsleitung 21 sowie den Operationsver¬ stärker 23 ein Zurückschalten des Umschalters 16 von der Erregerleitung 37 auf die Meßleitung 36. Das Messen der Volumenstromschwankung kann damit erneut beginnen.
Im Umschalter 16 wird über die Zählleitung 38 gleichzeitig die Zahl der Umschaltungen ermittelt, so daß daraus auch der quasistationäre Volumenstrom ohne weiteres berechnet werden kann.
Werden die Hallsensoren 17, 18 abgeschaltet, so kann der Impulsauf ehmer 25 bei Strδmungsrichtung X so weit im Arbeitsraum 46 verlagert werden, bis daß die Führungsla¬ mellen 44 an die Stirnplatte 7 stoßen. Der Impulsaufnehmer 25 bleibt dadurch stehen. Er wirkt dann aufgrund der Durchströmöffnungen 40 als Drossel. Die Drosselkraft ist hierbei ein Maß für den Volumenstrom. Sie wird über die Führungslamellen 44 auf die Drucksensoren 29, 30 übertragen und über die Anschlüsse 31, 32, die Verbindungs¬ leitung 33, den Operationsverstärker 34, die Verbindungs- leitung 35, den Umschalter 16 sowie die Meßleitung 39 als Maß für den quasistationären Volumenstrom registriert.
Der Meßvorgang selbst verursacht praktisch keine Druck¬ schwankungen, so daß die mit dem Drucksensor 26 in der Stirnplatte 6 über den Anschluß 27 und die Meßleitung 28 aufgenommenen Wechseldrücke zusammen mit den über die Meßleitung 36 aufgenommenen Wechselvolumenströmen zur dynamischen Impedanzmessung direkt nutzbar sind.
Die Ausführungsform eines schnellen Volumenstromgebers la gemäß Figur 3 umfaßt zunächst zwei mit Radialflanschen 47' , 48' versehene Stutzen 47, 48 als Bestandteil z.B. eines ansonsten nicht näher dargestellten Gehäuses 2a, ein kurzes zylindrisches Rohrstück 49 sowie zwei speichenartig gestaltete Tragkörper 50, 51 zwischen den Stutzen 47, 48 und dem Rohrstück 49. Stutzen 47, 48, Rohrstück 49 und Tragkörper 50, 51 werden mittels die Flansche 47', 48' durchsetzender Spannbolzen 5a dicht aneinander gepreßt. Zur Abdichtung dienen Dichtungsringe 8a stirnseitig der Stutzen 47, 48, der Tragkörper 50, 51 und des Rohrstücks 49.
Im Verlauf der Längsachsen der Stutzen 47, 48 sind in den Tragkörpern 50, 51 Buchsen 52, 53 befestigt, die auf den einander zugewandten Stirnseiten der Tragkörper 50, 51 mit diesen bündig abschließen und auf den einander abgewandten Stirnseiten über diese vorstehen. Umfangsseitig der vor¬ stehenden Längenabschnitte der Buchsen 52, 53 sind mitein¬ ander gekoppelte Induktionsspulen 11a angeordnet, die entsprechend dem Volumenstromgeber 1 der Ausführungsform der Figuren 1 und 2 über Anschlüsse 12a, 13a und elektri¬ sche Verbindungsleitungen 14a, 15a mit einem hier nicht dargestellten Operationsverstärker verbunden sind, der seinerseits an einen hier nicht dargestellten Umschalter gekoppelt ist.
In den Buchsen 52, 53 sind zu einem langgestreckten Käfig 54 mit endseitigen Permanentmagneten 45a verbundene Füh¬ rungslamellen 44a schwimmend gelagert. Die Führungslamel- len 44a durchsetzen im Mittelbereich einen im Arbeitsraum 46a befindlichen dünnwandigen scheibenförmigen Impulsauf¬ nehmer 25a entsprechend der Konfiguration der Ausführungs¬ form der Figuren 1 und 2.
Zwischen den endseitig der Führungslamellen 44a angeord¬ neten Permanentmagneten 45a und am freien Ende der Hülsen 52, 53 angeordneten weiteren ringförmigen Permanentmagne¬ ten 55, 56 sind Druckfedern 57, 58 eingespannt.
Von den Speichen der Tragkörper 50, 51 ist jeweils eine Speiche 50', 51* hohl ausgebildet. Am inneren Ende der Kanäle 50", 51" in den Speichen 50', 51' sind Hallsensoren 17a, 18a angeordnet und entsprechend der Ausführungsform der Figuren 1 und 2 über Anschlüsse 19a, 20a und elektri- sehe Verbindungsleitungen 21a, 22a an den hier nicht dargestellten Operationsverstärker angeschlossen.
Ferner ist der Figur 3 zu entnehmen, daß in dem Rohrstück 49 ein Wechseldrucksensor 26a angeordnet ist, der mit einer Meßleitung 28a für Wechseldrücke verbunden ist.
Wird beispielsweise gemäß dem Pfeil Y eine Strömungsrich¬ tung von links nach rechts angenommen, so werden die Durchstrδmδffnungen 40a in dem Impulsauf ehmer 25a eben- falls von links nach rechts durchströmt. Die dadurch in den Durchströmöffnungen 40a entstehende Reibkraft bewirkt in Verbindung mit der auf die Stegflächen 41a umfangsseitig der Durchströmδffnungen 40a einwirkenden Druckkraft eine Verschiebung des Impulsaufnehmers 25a nach rechts. Da die Führungslamellen 44a mit dem Impulsaufneh¬ mer 25a verbunden sind, werden auch die Permanentmagnete 45a nach rechts verlagert, und zwar so e-.t, bis die Magnetkraft zwischen dem Permanentmagneten 56 an der Buchse 53 und dem benachbarten Permanentmagneten 45a zuzüglich der Federkraft der Druckfeder 58 mit der in den Durchstrδmδffnungen 40a entstehenden Reibkraft und der an den u fangsseitig der Durchströmδffnungen 40a befind¬ lichen Stegflächen 41a anliegenden Druckkraft im Gleich¬ gewicht steht. Der von den Permanentmagneten 45a dabei zurückgelegte Weg entspricht dem quasistationären Volumen¬ strom und wird von den Hallsensoren 17a, 18a aufgenommen. Das Signal wird über die Anschlüsse 19a, 20a zur Verarbei¬ tung gemäß der Ausführungsform der Figuren 1 und 2 weiter¬ geleitet.
Zu messende Wechselvolumenströme bewirken eine Wechselbe¬ wegung des Impulsaufnehmers 25a um seine vom quasi statio¬ nären Volumenstrom erzeugte Gleichgewichtslage. Hierbei induzieren die Permanentmagneten 45a endseitig der Füh- rungslamellen 44a in den Induktionsspulen 11a eine den Wechselbewegungen folgende Wechselspannung, die über die Anschlüsse 12a, 13a als Maß für die Wechselvolumen¬ ströme abgegriffen wird. Zusammen mit den Wechseldruck¬ signalen in der Meßleitung 28a für Wechseldrücke ist dann in der nicht näher veranschaulichten Auswerteeinheit die dynamische Impedanz bestimmbar.
Die Ausführungsform eines Volumenstromgebers lb gemäß den Figuren 4 bis 6 umfaßt zunächst ein Führungsgehäuse 59 mit einem stirnseitig an das Führungsgehäuse 59 lösbar ange¬ schlossenen T-förmigen Gehäuse 2b (Figur 4) . Die Verbin¬ dung zwischen dem Führungsgehäuse 59 und dem Gehäuse 2b erfolgt durch eine Überwurfmutter 60.
In dem sowohl axial gemäß dem Pfeil PF als auch radial gemäß dem Pfeil PF1 über den Stutzen 61 beaufschlagbaren Arbeitsraum 46b des Gehäuses 2b (Figur 4) ist ein schei¬ benförmiger Impulsaufnehmer 25b in der Konfiguration gemäß der Bauart der Figur 3 in Längsrichtung verlagerbar. Der Durchströmöffnungen 40b aufweisende Impulsaufnehmer 25b sitzt endseitig einer dünnen Führungsnadel 62, die einen stirnseitig in das Führungsgehäuse 59 eingeschraub¬ ten Hohlstutzen 63 auf ganzer Länge axial durchsetzt. Endseitig des Hohlstutzens 63 befinden sich Lagerungen 64, in denen die Führungsnadel 62 schwimmend gelagert ist (Figuren 4 bis 6) . Die Fixierung des Hohlstutzens 63 im Führungsgehäuse 59 erfolgt durch eine Kontermutter 65.
In eine Ausnehmung 66 des Führungsgehäuses 59 ist unter Eingliederung eines Dichtungsrings 97 ein Schaltkopf 67 eingesetzt und durch eine Überwurfmutter 68 axial fixiert (Figuren 5 und 6) . Der Schaltkopf 67 besitzt eine axiale Längsbohrung 69, in die auch die Führungsnadel 62 eingr ift. Am inneren Ende der Führungsnadel 62 ist ein Permanentmagnet 45b befestigt.
Von der anderen Seite greift in die Längsbohrung 69 des Schaltkopfs 67 ein Stellbolzen 70 ein, der über ein Ge¬ winde 71 manuell in Längsrichtung eines hohlen Stell- schafts 72 verlagerbar ist. Der Stellschaft 72 ist dich¬ tend an den Schaltkopf 67 angesetzt. Der Dichtring ist mit 96 bezeichnet. Das aus dem Stellschaft 72 herausragende Ende 73 des Stellbolzens 70 ist mittels einer Überwurf¬ mutter 74 und eines Dichtungsrings 75 abgedichtet (Figuren 4 und 5) .
Zwischen den Permanentmagneten 45b und das innere abge¬ setzte Ende 76 des Stellbolzens 70 ist eine Druckfeder 77 angeordnet. Eine weitere Druckfeder 78 befindet sich zwischen einem beispielsweise durch einen an der Führungs¬ nadel 62 befestigten Stift 79 gebildeten Anschlag sowie der Stirnseite des Hohlstutzens 63. In einer umfangsseitig des Permanentmagneten 45b befind¬ lichen Kammer 80 des Schaltkopfs 67 sind Hallsensoren 17b, 18b angeordnet, die in der anhand der Figuren 1 bis 3 beschriebenen Weise mit einer Auswerteeinheit gekoppelt sind.
Neben der die Hallsensoren 17b, 18b aufnehmenden Kammer 80 sind weitere Kammern 81 und 82 vorgesehen, in denen mit dem Permanentmagneten 45b zusammenwirkende Induktionsspu- len 11b angeordnet sind, welche in der anhand der Figuren 1 bis 3 beschriebenen Weise mit einer Auswerteeinheit gekoppelt sind.
Ein Wechseldrucksensor 26b ist im Arbeitsraum 46b gegen- überliegend dem Radialstutzen 61 angeordnet (Figur 4) .
Die Wirkungsweise der Bauart der Figuren 4 bis 6 ent¬ spricht prinzipiell derjenigen der Figur 3, so daß auf eine nochmalige Erläuterung des Prinzips verzichtet werden kann.
In den Figuren 7 und 8 ist eine Ausführungsform eines schnellen Volumenstromgebers lc dargestellt, die sich gegenüber den Ausführungsformen der Figuren 1 bis 6 da- durch unterscheidet, daß nunmehr eine rotatorische Arbeits¬ weise zur Messung sowohl quasistationärer als auch schnel¬ ler Volumenströme nach dem Verdrängerprinzip genutzt wird.
Dieser Volumenstromgeber lc umfaßt ein Gehäuse 2c aus einem Zylinder 83 mit zwei durch Spannbolzen 5c gegen die Stirnseiten des Zylinders 83 gezogenen Stirnwänden 84, 85 und zwei zueinander parallelen jedoch tangential in den Arbeitsraum 46c des Zylinders 83 mündenden Stutzen 86, 87, die je nach Strömungsrichtung des Fluids als Einströmstut- zen bzw. Ausströmstutzen wirken. Die Abdichtung zwischen dem Zylinder 83 und den Stirnwän¬ den 84, 85 erfolgt durch Dichtungsringe 86 stirnseitig des Zylinders 83.
In Längsrichtung des Zylinders 83 erstreckt sich eine zentrale Buchse 88, deren Stirnflächen durch Dichtungsrin¬ ge 89 ebenfalls gegenüber den Stirnwänden 84, 85 abgedich¬ tet sind. Der Innendurchmesser der Buchse 88 entspricht dem Innendurchmesser von zentralen Öffnungen 90, 91 in den Stirnwänden 84, 85.
Im Innern der Buchse 88 ist eine etwa die Länge des Zylin¬ ders 83 aufweisende Induktionsspule 11c angeordnet, die durch die Öffnungen 90, 91 in den Stirnwänden 84, 85 positioniert werden kann. Die Induktionsspule 11c ist über Anschlüsse 12c, 13c und Verbindungsleitungen 14c, 15c mit einem Umschalter 16c verbunden, der seinerseits analog der Ausführungsformen der Figuren 1 bis 6 mit einer nicht näher dargestellten Auswerteeinheit gekoppelt ist.
Auf der Buchse 88 ist schwimmend eine Hülse 92 drehbar gelagert, von der radial ein rechteckiger, an den Quer¬ schnitt des Arbeitsraums 46c zwischen der Hülse 92 und dem Zylinder 83 angepaßter kammartig geschlitzter Impulsauf- nehmer 25c absteht. Am Übergang von dem Impulsaufnehmer 25c auf die Hülse 92 ist ein mit der Induktionsspule 11c zusammenwirkender Permanentmagnet 45c angeordnet.
In der die Längsachse der Hülse 92 schneidenden, sich parallel zu den Ein- und Ausströmstutzen 86, 87 erstrecken¬ den Längsebene ist zwischen den Mündungen 93, 94 der Ein- und Ausströmstutzen 86, 87 in den Arbeitsraum 46c eine zu dem Impulsaufnehmer 25c negativ ausgebildete kammartig geschlitzte Sperrwand 95 angeordnet. Die Sperr- wand 95 ist in der Wandung des Zylinders 83 festgelegt und erstreckt sich bis in die Nähe des Außenumfangs der Hülse 92.
Die Figur 7 läßt ferner erkennen, daß an der Buchse 88 Hallsensoren 17c, 18c festgelegt sind. Der Winkel α zwi¬ schen jedem Hallsensor 17c, 18c und der Sperrwand 95 beträgt 90°. über Anschlüsse 19c, 20c und Verbindungslei¬ tungen 21c, 22c sind die Hallsensoren 17c, 18c mit einem Operationsverstärker 23c verbunden, der seinerseits über eine Leitung 24c an den Umschalter 16c angeschlossen ist.
Schließlich läßt die Figur 8 noch erkennen, daß an der Stirnwand 84 des Zylinders 83 ein Wechseldrucksensor 26c angeordnet ist, der über eine Meßleitung 28c für Wechseldrücke mit einer nicht näher veranschaulichten Auswerteeinheit gekoppelt ist.
In der in der Figur 7 eingezeichneten Volumenstromrichtung Z bewirkt die Fluidströmung ein praktisch verzögerungs- und druckabfallfreies rechtsdrehendes Mitnehmen des Im¬ pulsaufnehmers 25c. Ausgehend von der in der Figur 7 ge¬ zeichneten Stellung des Impulsaufnehmers 25c, die durch den Hallsensor 17c registriert wird, bis zur um 180° ver- setzten Drehung im Uhrzeigersinn, die von dem anderen
Hallsensor 18c registriert wird, gelingt durch eine Sperr¬ wirkung sowohl des mit schlitzartigen Durchstrδmδffnungen 40c und Stegflächen 41c versehenen Impulsaufnehmers 25c als auch der zu diesem negativ ausgebildeten geschlitzten Sperrwand 95 bei rotierender Bewegung eine fehlerfreie Ver¬ drängerwirkung. Infolge fehlenden Druckabfalls zwischen dein Einstrδmstutzen 86 und dem Ausströmstutzen 87 wirkt die Sperrwand 95 trotz ihrer an die Stegflächen 41c des Impuls- aufnehmers 25c angepaßten schlitzartigen Durchströmöffnun¬ gen als Sperrfläche und verhindert damit eine Kurzschlu߬ strömung zwischen dem Einstrδmstutzen 86 und dem Ausström¬ stutzen 87.
Um die Periode der Ungenauigkeit auf dem Weg des Impuls¬ aufnehmers 25c zwischen dem Hallsensor 18c und dem Hall¬ sensor 17c auszublenden und zu verkürzen bewirkt der Hallsensor 18c über den Umschalter 16c, daß über eine Erregerleitung 37c ein entsprechend gepolter Gleichstrom in die Induktionsspule 11c fließt. Das hierdurch entste¬ hende elektrische Feld in Verbindung mit dem als Anker wirkenden Permanentmagnet 45c wirkt wie ein Elektromotor und dreht über die Hülse 92 den Impulsauf ehmer 25c bis zum Hallsensor 17c. Dieser bewirkt ein Umschalten über den Umschalter 16c wieder auf die Meßleitung 36c.
Im Meßbereich folgt bei wechselnden Volumenstrδmen der Impulsaufnehmer 25c verzögerungsfrei den Wechselbewegungen des Fluids. Dadurch induziert der mitwechselnde Permanent¬ magnet 45c in der Induktionsspule 11c eine ebenfalls wec" selnde Spannung. Da der Arbeitsraum 46c zwischen den durch die Hallsensoren 17c, 18c festgelegten Umschalt¬ punkten über den oberen 180°-Drehwinkel geometrisch be- kannt ist, ist die Anzahl der Umschaltungen ein Maß für den gemessenen quasistationären Volumenstrom.
Bei der Messung von Wechselvolumenstrδmen werden die Hallsensoren 17c, 18c beieinanderliegend in die Nähe der durch die Sperrwand 95 sowie durch die Längsachse der Hülse 92 verlaufenden Mittellängsebene auf der der Sperrwand 95 abgewandten Seite des kreiszylindrischen Arbeitsraums 46c verlagert. BezugszeichenaufStellung
1 - Volumenstromgeber la - Volumenstromgeber lb - Volumenstromgeber lc - Volumenstromgeber
2 - Gehäuse
2a - Gehäuse 2b - Gehäuse 2c - Gehäuse
3 - Rohr
4 - Stirnflächen v. 3
5 - Spannbolzen
5a - Spannbolzen 5c - Spannbolzen
6 - Stirnplatte
7 - Stirnplatte
8 - Dichtungsringe
8a - Dichtungsringe
9 - Gewindeöffnung
10 - Gewindeδffnung
11 - Induktionsspule
11a - Induktionsspule 11b - Induktionsspule 11c - Induktionsspule
12 - Anschluß
12a - Anschluß' 12c - Anschluß
13 - Anschluß
13a - Anschluß 13c - Anschluß
14 - Verbindungsleitung
14a - Verbindungsleitung 14c - Verbindungsleitung
15 - Verbindungsleitung
15a - Vebindungsleitung 15c - Verbindungsleitung 16 - Umschalter
16c - Umschalter
17 - Hallsensor
17a - Hallsensor 17b - Hallsensor 17c - Hallsensor
18 - Hallsensor
18a - Hallsensor 18b - Hallsensor 18c - Hallsensor
19 - Anschluß
19a - Anschluß 19c - Anschluß
20 - Anschluß
20a - Anschluß 20c - Anschluß
21 - Verbindungsleitung
21a - Verbindungsleitung 21c - Verbindungsleitung
22 - Verbindungsleitung
22a - Verbindungsleitung 22c - Verbindungsleitung
23 - Operationsverstärker
23c - Operationsverstärker
24 - Verbindungsleitung
24c - Verbindungsleitung
25 - Impulsaufnehmer
25a - Impulsaufnehmer 25b - Impulsaufnehmer 25c - Impulsaufnehmer
26 - Wechseldrucksensor
26a - Wechseldrucksenscr 26b - Wechseldrucksensor 26c - Wechseldrucksensor
27 - Anschluß 28 - Meßleitung
28c - Meßleitung
29 - Drucksensor
30 - Drucksensor
31 - Anschluß
32 - Anschluß
33 - Verbindungsleitung
34 - Operationsverstärker
35 - Verbindungsleitung
36 - Meßleitung
36c - Meßleitung
37 - Erregerleitung
37c - Erregerleitung
38 - Zählleitung
39 - Meßleitung
40 - Durchströmöffnungen
40a - Durchströmöffnungen 40b - Durchströmöffnungen 40c - Durchströmöffnungen
41 - Stegflächen
41a - Stegflächen v. 25a 41b - Stegflächen v. 25b 41c - Stegflächen v. 25c
42 - Stirnfläche
42c - Stirnfläche v. 25c
43 - Kranz
44 - Führungslamellen
44a - Führungslamellen
45 - Permanentmagnet
45a - Permanentmagnet 45b - Permanentmagnet 45c - Permanentmagnet
46 - Arbeitsraum
46a - Arbeitsraum 46b - Arbeitsraum 46c - Arbeitsraum 47 - Stutzen
47" - Flansch v . 47
48 - Stutzen
48 ' - Flansch v. 48
49 - Rohrstück
50 - Tragkörper
50' - Speiche v. 50 50" - Kanal in 50'
51 - Tragkörper
51' - Speiche v. 51 51" - Kanal in 51'
52 - Buchse
53 - Buchse
54 - Käfig
55 - Permanentmagnet
56 - Permanentmagnet
57 - Druckfeder
58 - Druckfeder
59 - Führungsgehäuse
60 - Überwurfmutter
61 - Stutzen
62 - Führungsnadel
63 - Hohlstutzen
64 - Lagerungen in 63
65 - Kontermutter
66 - Ausnehmung in 59
67 - Schaltkopf
68 - Überwurfmutter
69 - Längsbohrung in 67
70 - Stellbolzen
71 - Gewinde
72 - Stellschaft
73 - Ende v. 70
74 - Überwurfmutter
75 - Dichtungsring 76 - inneres Ende v. 70
77 - Druckfeder
78 - Druckfeder
79 - Stift an 62
80 - Kammer f. 17b, 18b
81 - Kammer f. 11b
82 - Kammer f. 11b
83 - Zylinder
84 - Stirnwand
85 - Stirnwand
86 - Stutzen
87 - Stutzen
88 - Buchse
89 - Dichtungsringe
90 - Öffnung in 84
91 - Öffnung in 85
92 - Hülse
93 - Mündung v. 86
94 - Mündung v. 87
95 - Sperrwand
96 - Dichtungsring
97 - Dichtungsring
PF - Pfeil PF1 - Pfeil
X - Strömungsrichtung
Y - Strömungsrichtung
Z - Volumenstromrichtung
α - Winkel zw. 17c, 18c u. 95

Claims

Patentansprüche
1. Volumenstromgeber, der einen innerhalb eines Arbeits¬ raums (46, 46a, 46b) in einem Fluid schwimmend, jedoch geführt angeordneten dünnwandigen Impulsaufnehmer (25, 25a, 25b) aus einem Material geringer Dichte aufweist, dessen Konfiguration in seiner Mittellängsebene kleiner als der Querschnitt des Arbeitsraums (46, 46a, 46b) be¬ messen ist und dem wenigstens eine auf mindestens eine Induktionsspule (11, 11a, 11b) einwirkende magnetische
Zone (45, 45a, 45b) sowie eine Auswerteeinheit zugeordnet ist, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Merkmale:
a) der Impulsaufnehmer (25, 25a, 25b) ist durch die An¬ ordnung von axialen Durchströmöffnungen (40, 40a, 40b) gewichtsmäßig und strömungstechnisch auf das jeweilige Fluid optimiert;
b) der Impulsaufnehmer (25, 25a, 25b) besitzt eine der Charakteristik des Fluids hinsichtlich mindestens seiner Zähigkeit, des Drucks vor und hinter dem Impuls¬ aufnehmer (25, 25a, 25b) und der Geschwindigkeit ange¬ paßte Stabilität;
c) das Verhältnis der Summe der Flächen der Durchströmöff¬ nungen (40, 40 40b) des Impulsaufnehmers (25, 25a, 25b) zu der dt anströmenden Fluid zugewandten, aus den Durchströmöffnungen (40, 40a, 40b) und den diese begren¬ zenden Stegflächen (41, 41a, 41b) bestehenden Stirnflä¬ che (42, 42a, 42b) nähert sich dem Wert 1, erreicht diesen aber nicht; d) mit dem Impulsaufnehmer (25, 25a, 25b) und/oder mit seiner Führung (44, 44a, 62) sind Gegenkraftelemente (55, 56; 57, 58; 77, 78) koppelbar;
e) die magnetische Zone (45, 45a, 45b) ist in Form wenig¬ stens eines an die Länge und Wicklungsanzahl der Induk¬ tionsspule (11, 11a, 11b) wirkungsmäßig angepaßten Magnets ausgebildet;
f) dem Impulsaufnehmer (25, 25a, 25b) sind im axialen Ab¬ stand voneinander Sensoren (17, 18; 17a, 18a; 17b, 18b) zuordnungsbar, die Bewegungen des Impulsaufnehmers (25, 25a, 25b) registrieren und der Auswerteeinheit zuleiten;
g) dem Arbeitsraum (46, 46a, 46b) ist mindestens ein mit der Auswerteeinheit gekoppelter Sensor (26; 26a; 26b; 29, 30) für den Druck und/oder die Temperatur des Fluids zuordnungsbar.
2. Volumenstromgeber nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Impulsaufnehmer (25) im Arbeitsraum (46) frei fliegend angeordnet und die Führung durch einen Kranz (43) von axial frei vorkragenden Führungslamellen (44) gebildet ist, die am Außenumfang des Impulsaufnehmers (25) angeordnet sind.
3. Volumenstromgeber nach Patentanspruch 1 oder 2, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Arbeits¬ raum (46) von einem Führungszylinder (3) begrenzt ist, der stirnseitig von mit zentralen Ein- und Auslaßδffnungen
(9, 10) versehenen und durch Spannbolzen (5) miteinander verbundenen Platten (6, 7) verschlossen ist, wobei sich die Induktionsspule (11) über mindestens eine Teillänge des Arbeitsraums (46) umfangsseitig des Führungszylinders (3) erstreckt.
4. Volumenstromgeber nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c e t , daß die magnetische Zone (45) von einem am Außenumfang des Impulsaufnehmers (25) angeordneten kreisringförmigen Permanentmagneten gebildet ist, der an der den Führungs¬ lamellen (44) abgewandten Stirnseite (42) des Impulsauf¬ nehmers (25) befestigt ist.
5. Volumenstromgeber nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im
Arbeitsraum (46) Sensoren (29, 30; 26) für Druck sowie Wechseldruck und kontaktlose Signalgeber (17, 18) angeord¬ net sind.
6. Volumenstromgeber nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Impulsaufnehmer (25a) zwischen zwei Buchsen (52, 53) halternden Tragkör¬ pern (50, 51) angeordnet ist, welche zugleich kontaktlose Signalgeber (17a, 18a) aufweisen, und von einem aus sich in Längsrichtung des Arbeitsraums (46a) erstreckenden
Führungslamellen (44a) gebildeten Käfig (54) mittig durch¬ setzt ist, wobei die mit Gegenkraftelementen (55, 56; 57, 58) gekoppelten Enden der Führungslamellen (44a) jeweils durch einen kreisringförmigen Permanentmagneten (45a) verbunden und in den von Induktionsspulen (11a) umschlossenen Buchsen (52, 53) schwimmend geführt sind.
7. Volumenstromgeber nach Patentanspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß endseitig der Buchsen (52, 53) kreisringförmige Permanentmagnete (55, 56) ange¬ ordnet sind.
8. Volumenstromgeber nach Patentanspruch 6 oder 7, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß den endsei¬ tig der Führungslamellen (44a) angeordneten Permanentmag¬ neten (45a) Druckfedern (57, 58) zugeordnet sind.
9. Volumenstromgeber nach einem der Patentansprüche 6 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Wechseldrucksensor (26a) an einem die Tragkörper (50,
51) im Abstand haltenden Rohrstück (49) vorgesehen ist.
10. Volumenstromgeber nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Impulsaufnehmer (25b) am freien Ende einer in einem Führungsgehäuse (59) schwim¬ mend gelagerten Führungsnadel (62) befestigt ist, die im Abstand vom Impulsaufnehmer (25b) einen Permanentmagne¬ ten (45b) trägt, welcher mit wenigstens einer im Führungs¬ gehäuse (59) angeordneten Induktionsspule (11b) zusammen¬ wirkt, wobei im Führungsgehäuse (59) Sensoren (17b, 18b) für die Bewegung des Impulsaufnehmers (25b) angeordnet sind.
11. Volumenstromgeber nach Patentanspruch 1 oder 10, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Impuls¬ aufnehmer (25b) in einem T-förmigen Arbeitsgehäuse (60) axial verlagerbar ist.
12. Volumenstromgeber nach Patentanspruch 10 oder 11, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Führungs¬ nadel (62) durch beiderseits des Permanentmagneten (45b) angeordnete Druckfedern (77, 78) in Längsrichtung abge¬ stützt ist.
13. Volumenstromgeber nach Patentanspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kraft der Druckfedern (77, 78) einstellbar ist.
14. Volumenstromgeber nach einem der Patentansprüche
10 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im Arbeitsgehäuse (2b) mindestens ein Sensor (26b) für die Druckmessung angeordnet ist.
15. Volumenstromgeber nach einem der Patentansprüche
10 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die schwimmende Lagerung für die Führungsnadel (62) in einem in das Führungsgehäuse (59) eingeschraubten zylin- drischen Hohlstutzen (63) ausgebildet ist.
16. Volumenstromgeber, der einen innerhalb eines Arbe'ts- raums (46c) in einem Fluid schwimmend, jedoch geführt angeordneten dünnwandigen Impulsaufnehmer (25c) aus einem Material geringer Dichte aufweist, dessen Konfiguration in seiner Mittellängsebene kleiner als der Querschnitt des Arbeitsraums (46c) bemessen ist, und dem wenigstens eine auf mindestens eine Induktionsspule (11c) einwirkende magnetische Zone (47c) sowie eine Auswerteeinheit zugeord- net ist, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h fol¬ gende Merkmale:
a) der Impulsauf ehmer (25c) ist durch die kammartig. Anordnung von schlitzförmigen Durchströmöffnungen (40c) gewichtsmäßig und strömungstechnisch auf das jeweilige Fluid optimiert:
b) der Impulsaufnehmer (25c) besitzt eine der Charakte¬ ristik des Fluids hinsichtlich mindestens der Zäh-.^- keit, des Drucks vor und hinter dem Impulsaufnehmer (25c) und der Geschwindigkeit angepaßte Stabilität ;
c) das Verhältnis der Summe der Flächen der Durchströmöff- nungen (40c) des Impulsaufnehmerε (25c) zu der dem anströmenden Fluid zugewandten, aus den Durchströmöff- nungen (25c) und den diese begrenzenden Stegflächen (41c) bestehenden Stirnfläche (42c) nähert sich dem Wert 1, erreicht diesen aber nicht;
d) der Impulsauf ehmer (25c) ist radial abstehend an einer auf einer Buchse (88) schwimmend gelagerten Hülse (92) in deren Längsrichtung befestigt, die sich in Längsrich¬ tung des kreiszylindrischen Arbeitsraums (46c) er¬ streckt, welcher mit zwei in den Arbeitsraum (46c) mündenden Ein- und Ausströmstutzen (86, 87) versehen ist;
e) die magnetische Zone (45c) ist in Form mindestens eines Permanentmagneten dem Impulsaufnehmer (25c) zugeordnet;
f) in Abhängigkeit von der Lage der magnetischen Zone (45c) befindet sich die Induktionsspule (11c) im Innern der Buchse (88) oder umfangsseitig oder stirnseitig des Arbeitsraums (46c) ;
g) eine als Negativ zu dem Impulsauf ehmer (25c) ausgebil¬ dete dünne kammartige Sperrwand (95) erstreckt sich zwischen den Mündungen (93, 94) der Ein- und Ausström¬ stutzen (86, 87) in den Arbeitsraum (46c);
h) dem Impulsaufnehmer (25c) sind im umfangsseitigen Ab¬ stand voneinander Sensoren (17c, 18c) zuordnungsbar, die Bewegungen des Impulsaufnehmers (25c) registrieren;
i) dem Arbeitsraum (46c) ist mindestens ein Sensor (26c) für den Druck und/oder die Temperatur des Fluids zuord¬ nungsbar.
17. Volumenstromgeber nach Patentanspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Winkel (α) zwischen jedem Sensor (17c, 18c) und der Sperrwand (95) nicht kleiner als 90° bemessen ist.
18. Volumenstromgeber nach Patentanspruch 16 oder 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sensoren (17c, 18c) als kontaktlose Signalgeber an der Buchse (88) befestigt sind.
19. Volumenstromgeber nach Patentanspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Drucksensor (26c) an einer Stirnwand (84) des Arbeitsraums (46c) befestigt ist.
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