DE1117315B

DE1117315B - Method and device for flow measurement

Info

Publication number: DE1117315B
Application number: DEB51586A
Authority: DE
Inventors: Irving Brooks Cooper Jun
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1957-12-30
Filing date: 1958-12-27
Publication date: 1961-11-16

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Durchflußmessung Die Erfindung betrifft das Messen des gravimetrischen Durchflusses nach einem Verfahren, bei dem der sich bewegenden Strömungsmittelmasse ein Drehmoment zugeführt wird, durch das sich im allgemeinen eine Änderung der Winkelgeschwindigkeit in einer senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufenden Ebene ergibt. Dieses Drehmoment wirkt auf zwei relativ verdrehbaren Elemente ein, die andererseits einem Drehmoment unterliegen, welches dem ersten Drehmoment entgegengesetzt gerichtet ist und beispielsweise durch eine Torsionsfeder ausgeübt wird, so daß die Relativverdrehung zwischen den beiden Elementen ein Maß für das dem Strömungsmittel zugeführte Drehmoment ist. Es ist bekannt, daß dieses Drehmoment, das der Änderung der Drehbewegung der Strömungsmittelmasse entspricht, der dem Strömungsmittel zugefügten Änderung der Winkelgeschwindigkeit und auch dem gravimetrischen Durchfluß proportional ist. Bei bekannten gravimetrischen Durchflußmessern und Zählern, die nach diesem Verfahren arbeiten, wird die dem Strömungsmittel zugefügte Änderung der Winkelgeschwindigkeit als konstant betrachtet; unter diesen Bedingungen genügt es, eine Messung des Verdrehungswinkels zwischen den beiden erwähnten Elementen vorzunehmen, da diese Verdrehung dem Drehmoment proportional ist und somit ein Maß für den gesuchten gravimetrischen Durchfluß bildet.Method and device for flow measurement The invention relates to measuring the gravimetric flow using a method in which the moving fluid mass is supplied with a torque through which the generally a change in angular velocity in a direction perpendicular to the direction of flow running plane results. This torque acts on two relatively rotatable ones Elements that are subject to a torque on the other hand, which is the first Torque is directed in the opposite direction and, for example, by a torsion spring is exercised so that the relative rotation between the two elements is a measure for the torque applied to the fluid. It is known that this Torque corresponding to the change in rotational motion of the fluid mass, the change in angular velocity added to the fluid and also the gravimetric flow is proportional. In known gravimetric flow meters and counters operating by this method are added to the fluid Change in angular velocity considered constant; under these conditions it is sufficient to measure the angle of rotation between the two mentioned elements since this rotation is proportional to the torque and is therefore a measure forms for the gravimetric flow sought.

Die auf diese Weise gewonnene Durchflußmessung ist offensichtlich nur dann gültig, wenn auch die der Strömungsmittelmenge zugefügte Winkelgeschwindigkeitsänderung konstant ist. Um eine solche Änderung der Winkelgeschwindigkeit zu erhalten, ist es, wie sich noch zeigen wird, in allen Fällen erforderlich, ein drehendes Bauelement, beispielsweise ein von einem Motor, im allgemeinen einem Elektromotor angetriebenes Pumpenrad, zu verwenden. Alle unvorhergesehenen Änderungen der Geschwindigkeit dieses Motors verfälschen die Durchflußmessung. Hierin liegt ein großer Nachteil, der vor allem bei Flugzeugbordgeräten zum Tragen kommt, wo im allgemeinen keine bezüglich der Spannung und der Frequenz sehr stabile elektrische Stromquelle vorhanden ist. Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil zu beseitigen. The flow measurement obtained in this way is obvious only valid if the change in angular velocity added to the amount of fluid also applies is constant. To obtain such a change in angular velocity is As will be shown, a rotating component is required in all cases, for example one driven by a motor, generally an electric motor Impeller to use. Any unforeseen changes in the speed of this Motors falsify the flow measurement. This is a major disadvantage especially with aircraft on-board equipment comes into play, where generally none with regard to the voltage and frequency are very stable electrical power sources. The invention aims to eliminate this disadvantage.

Das vorerwähnte Verfahren zur Durchflußmessung durch Änderung der Winkelgeschwindigkeit läßt sich vor allem auf zwei verschiedene, an sich bekannte Arten verwirklichen. The aforementioned method of flow measurement by changing the Angular velocity can mainly be divided into two different, known ones Realizing species.

Bei der ersten Art beträgt die anfängliche Winkelgeschwindigkeit der Strömungsmittelmasse Null, und es wird die Masse mit einem Pumpenrad so lange beschleunigt, bis eine bestimmte Endwinkelgeschwin- digkeit erreicht ist. Das Pumpenrad bildet eines der beiden zuvor erwähnten relativ verdrehbaren Elemente. Das andere Element, welches mit dem ersten über eine Torsionsfeder oder eine äquivalente Anordnung verbunden ist, kann ein Mitnehmer sein, der mit irgendwelchen bekannten Mitteln an einen Elektromotor angekuppelt ist. In diesem Falle ist die als Maß des dem Strömungsmittel zugeführten Drehmomentes zu messende Verdrehung zwischen zwei gemeinsam umlaufenden Elementen zu erfassen. Bei einem vorgeschlagenen Meßinstrument dieser Art wird die Verdrehung zwischen zwei sich drehenden Elementen - Pumpenrad und Mitnehmer - mit Hilfe eines elektrischen Signalgenerators gemessen, dessen zwei Bauteile drehfest mit den beiden erwähnten Elementen verbunden sind. In the first type, the initial angular velocity is the fluid mass is zero, and there will be mass with an impeller for so long accelerated until a certain final angular velocity age is reached. The impeller forms one of the two previously mentioned relatively rotatable elements. The other Element that connects to the first via a torsion spring or equivalent arrangement connected, can be a driver by any known means is coupled to an electric motor. In this case it is the measure of the fluid supplied torque to be measured between two rotating To capture elements. In a proposed measuring instrument of this type, the Rotation between two rotating elements - pump wheel and driver - with Measured using an electrical signal generator, the two components of which are non-rotatable are associated with the two mentioned elements.

Gemäß der anderen, ebenfalls an sich bekannten Art erteilt man der Strömungsmittelmasse mit Hilfe eines von einem Motor angetriebenen Pumpenrades zunächst eine Anfangswinkelgeschwindigkeit, um dann die Flüssigkeit mit einem sich nicht drehenden Schaufelrad abzubremsen, bis die Winkelgeschwindigkeit des Strömungsmittels zu Null wird. Hier bildet das bremsende Schaufelrad das ersterwähnte Element, welches über eine Torsionsfeder oder ein sonstiges Äquivalent mit dem festen Gehäuse der Vorrichtung, welches hier das zweite Element bildet, verbunden ist. Es ist ersichtlich, daß in diesem Falle die Verdrehung zwischen zwei im wesentlichen stationären Elementen auftritt. Nach diesem Prinzip arbeitende gravimetrische Durchflußmesser sind ebenfalls bekannt. Es ist offensichtlich, daß die einleitend genannten Nachteile bezüglich der Schwierigkeit oder der praktischen Unmöglichkeit, die Winkelgeschwindigkeitsänderungen, die man der Strömungsmittelmasse erteilt, auf einem konstanten Wert zu halten, sowohl in dem einen als auch in dem anderen Falle auftreten. Im ersten Falle kann der Endwert der Winkelgeschwindigkeit durch nicht voraussehbare Änderungen die Messungen verfälschen, während in dem zweiten Fall das gleiche für den Anfangswert gilt. Es scheint im übrigen, daß die gleiche Schwierigkeit überall auftritt, gleichgültig welches Verfahren ersonnen wird, um der Strömungsmittelmasse zur Änderung der Winkelgeschwindigkeit ein Drehmoment zuzuführen. According to the other type, which is also known per se, the Fluid mass with the help of an impeller driven by a motor initially an initial angular velocity, in order to then the liquid with one not decelerate rotating paddle wheel until the angular velocity of the fluid becomes zero. Here the braking paddle wheel forms the first mentioned element, which Via a torsion spring or some other equivalent with the fixed housing of the Device, which here forms the second element, connected is. It can be seen that in this case the twist between two essentially stationary elements occurs. Gravimetric flowmeters working according to this principle are also known. It is obvious that the disadvantages mentioned in the introduction regarding the difficulty or the practical impossibility of determining the angular velocity changes, which is given to the fluid mass to keep at a constant value, both occur in one case as well as in the other. In the first case, the final value the angular velocity falsify the measurements through unforeseeable changes, while in the second case the same applies to the initial value. It seems in besides, that the same difficulty arises everywhere, regardless of the procedure is devised to change the fluid mass to change the angular velocity to apply a torque.

Die Aufgabe der Erfindung liegt vor allem in der Schaffung eines Verfahrens zur gravimetrischen Durchflußmessung eines Strömungsmittels, welches in bekannter Weise darin besteht, daß der Strömungsmittelmasse ein Drehmoment zugeführt wird, welches die Winkelgeschwindigkeitsmasse des Strömungsmittels verändert, wobei dieses Drehmoment auf ein Element einwirkt, welches sich entgegen einem Rückstellmoment gegenüber einem anderen Element verdrehen kann, so daß die Verdrehung ein Maß für das dem Strömungsmittel zugeführte Drehmoment ist. The object of the invention is primarily to create a Method for the gravimetric flow measurement of a fluid which in a known manner is that the fluid mass is supplied with a torque which changes the angular velocity mass of the fluid, where this torque acts on an element which counteracts a restoring torque can twist with respect to another element, so that the twist is a measure of is the torque applied to the fluid.

Dieses Verfahren wird erfindungsgemäß dadurch verbessert, daß als Maß des gravimetrischen Durchflusses das Zeitintervall gemessen wird, welches erforderlich ist, um die Verdrehung mit einer Winkelgeschwindigkeit zu durchlaufen, die der Differenz zwischen der Anfangswinkelgeschwindigkeit und der Endwinkelgeschwindigkeit des Strömungsmittels vor bzw. nach der Zufuhr des Drehmomentes entspricht.This method is improved according to the invention in that as Measure of the gravimetric flow the time interval is measured, which is required is to traverse the twist at an angular velocity equal to the difference between the initial angular velocity and the final angular velocity of the fluid corresponds to before or after the supply of torque.

Das auf diese Weise gemessene Intervall, welches ein Maß des gravimetrischen Durchflusses darstellt, ist unabhängig von Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit und daher nicht mit Fehlern behaftet, wenn sich die Drehzahl des Antriebsmotors ändert, mit dem das Strömungsmittel (je nach der Art der verwendeten Instrumente) seine End- oder Anfangsgeschwindigkeit erhält. The interval measured in this way, which is a measure of the gravimetric Represents the flow rate is independent of fluctuations in the angular velocity and therefore not subject to errors when the speed of the drive motor changes with which the fluid (depending on the type of instruments used) receives its final or initial speed.

Gemäß einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Zeitintervall zwischen zwei elektrischen Impulsen gemessen, die (vor allem auf elektromagnetischem Wege) jedesmal dann ausgesendet werden, wenn die mit jedem der beiden Elemente verbundenen Bezugspunkte bezüglich ihrer winkelmäßigen Einstellungen mit einem gemeinsamen Bezugspunkt zusammenfallen. According to a further feature of the method according to the invention the time interval between two electrical impulses measured (mainly on electromagnetic path) are sent out every time the with each of the reference points connected to both elements with regard to their angular settings coincide with a common reference point.

Es versteht sich, daß das zuvor erläuternde Verfahren bei einem beliebigen der beiden zuvor erwähnten, nach verschiedenen Prinzipien arbeitenden Gerät verwandt werden kann. Bei der ersten Geräteart wird erfindungsgemäß das Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Durchläufen von zwei mit den sich drehenden Elementen (Mitnehmer und Pumpenrad) verbundenen Punkten an einem gemeinsamen Bezugspunkt des festen Gehäuses des Instrumentes bei jedem Umlauf der sich drehenden Elemente gemessen. In dem zweiten Falle wird erfindungsgemäß das Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Durchgängen eines gemeinsamen, mit dem sich drehenden Pumpenrad verbundenen Bezugspunktes an zwei mit den beiden stationären Elementen (Bremsrad und Gehäuse) verbundenen Bezugspunkten bei jeder Umdrehung gemessen. It will be understood that the above illustrative method can be applied to any of the two devices mentioned above, which operate according to different principles can be. In the first type of device, according to the invention, the time interval between successive passes of two with the rotating elements (carrier and impeller) connected points at a common reference point of the fixed housing of the instrument measured with each revolution of the rotating elements. In the second According to the invention, the trap is the time interval between successive passes a common reference point connected to the rotating impeller two with the two stationary elements (brake wheel and housing) connected reference points measured at every revolution.

Aufgabe der Erfindung ist ferner die Schaffung eines neuen industriellen Erzeugnisses in Form gravimetrischer Durchflußmesser oder Zähler, welche nach dem vorerwähnten Verfahren arbeiten. Another object of the invention is to create a new industrial one Product in the form of gravimetric flow meters or meters, which according to the the aforementioned method work.

Zum besseren Verständnis der Erfindung soll nun eine Ausführungsform beschrieben werden, die dem ersten der beiden vorbeschriebenen Meßverfahren entspricht. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 einen Axialschnitt durch die Vorrichtung, Fig. 2 eine Stirnansicht der Vorrichtung, von der Zuflußseite aus gesehen, und Fig. 3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie 3-3 der Fig. 1. For a better understanding of the invention, an embodiment is now intended which corresponds to the first of the two above-described measuring methods. In the drawings, FIG. 1 shows an axial section through the device, FIG. 2 an end view of the device, seen from the inflow side, and FIG. 3 a Section along the section line 3-3 of FIG. 1.

Das äußere, im wesentlichen zylindrische Gehäuse 10 der Vorrichtung weist an seinem Zuflußende (in der Fig. 1 rechts) ein Innengewinde 13 zum Anschluß eines Zuleitungsrohres 11 auf. Am anderen Ende des Gehäuses 10 ist ein Außengewinde 14 vorgesehen zur Befestigung eines Abflußrohres 12 in Gestalt einer Kappe, die gleichzeitig, wie sich noch zeigen wird, als Gehäuse dient. Diese beiden Anschlüsse dienen dazu, die beispielsweise mit Schraubverbindungen versehenen Enden einer Rohrleitung anzuschließen. Zur Befestigung des Gehäuses 10 ist an der Zuflußseite ein Flansch 15 und an der Abfluß seite ein Flansch 17 vorgesehen. Beide Flansche sind mit Schraubbohrungen 16 versehen, in die Befestigungsbolzen eingeschraubt werden können. The outer, substantially cylindrical housing 10 of the device has at its inflow end (on the right in FIG. 1) an internal thread 13 for connection a feed pipe 11. At the other end of the housing 10 is an external thread 14 provided for fastening a drain pipe 12 in the form of a cap that at the same time, as will be shown, serves as a housing. These two connections serve, for example, with screw connections provided ends of a pipeline to connect. A flange is provided on the inflow side for fastening the housing 10 15 and a flange 17 is provided on the outflow side. Both flanges have screw holes 16 provided, can be screwed into the fastening bolts.

Um den Strömungsmittelfäden beim Eintritt in die Vorrichtung eine rein axiale Geschwindigkeit zu erteilen, ist ein Gleichrichter 18 vorgesehen, welcher aus zwei koaxialen zylindrischen Wänden 19 und 20 besteht, zwischen denen sich Leitschaufeln befinden, welche in radialer Richtung gleichförmig verteilt sind, wie es die Fig. 2 zeigt. Der Gleichrichter wird in dem Gehäuse mit Hilfe von Abstandsringen 25 zentriert. To the fluid filaments entering the device a To give purely axial speed, a rectifier 18 is provided, which consists of two coaxial cylindrical walls 19 and 20, between which there are guide vanes are located, which are uniformly distributed in the radial direction, as shown in Fig. 2 shows. The rectifier is centered in the housing with the aid of spacer rings 25.

Ein entsprechend profilierter Stopfen 26 versperrt die Stirnöffnung der zylindrischen Wandl9, in die der Stopfen eingepreßt ist.A correspondingly profiled stopper 26 blocks the front opening the cylindrical Wandl9 into which the plug is pressed.

Am Ausgang des Gleichrichters tritt das Strömungsmittel in das Pumpenrad 27 ein. Dieses Pumpenrad besteht aus zwei zylindrischen Wänden 28 und 29, deren Durchmesser im wesentlichen den Durchmessern der Wände 19 und 20 des Gleichrichters entsprechen. Die Wände 28 und 29 sind wie beim Gleichrichter über gerade, radial gerichtete Schaufeln 41 miteinander verbunden, welche Längskanäle 40 für das Strömungsmittel begrenzen. Das sich drehende Pumpenrad 27 ist mit Hilfe einer mittleren Querwand 67, die an der Innenfläche des inneren Zylinders 28 befestigt ist, fest mit der axial gerichteten Welle 62 verbunden. In die Querwand 67 sind zwei kreisbogenförmige Schlitze 68 eingearbeitet, die einem nachfolgend noch zu erläuternden Zweck dienen und sich gegenüberliegen. Die Welle 62 ist an ihren beiden Enden bei 63 und 64 mit Lagern 65 und 66 (beispielsweise aus Nylon) in zwei Naben 42 und 47 gelagert, die einen Teil des Mitnehmers bilden, der nun beschrieben werden soll. At the outlet of the rectifier, the fluid enters the impeller 27 a. This impeller consists of two cylindrical walls 28 and 29, whose Diameter essentially the diameters of the walls 19 and 20 of the rectifier correspond. The walls 28 and 29 are straight, radial as in the rectifier directed blades 41 connected to one another, which longitudinal channels 40 for the fluid limit. The rotating impeller 27 is with the help of a central transverse wall 67, which is attached to the inner surface of the inner cylinder 28, firmly to the axially directed shaft 62 connected. In the transverse wall 67 are two circular arcs Incorporated slots 68, which serve a purpose to be explained below and face each other. The shaft 62 is at 63 and 64 at both ends Bearings 65 and 66 (made of nylon, for example) are mounted in two hubs 42 and 47, which form part of the driver which will now be described.

Der gesamte Mitnehmer besteht aus den Nabenenden 42 und 47, welche fest mit zwei diametral gegenüberliegenden Stangen 45 verbunden sind. Die Stangen 45 sind frei in den kreisbogenförmigen Schlitzen der fest mit dem Pumpenrad verbundenen Scheibe 67 geführt, wie sich aus der Fig. 3 erkennen läßt. Die zwei Naben 42 und 47 drehen sich mit Hilfe der Lagerachsen 48 und 49 in reibungsarmen Lagern 50 und 58 (beispielsweise aus Nylon), von denen das eine in die feste kreisförmige Platte 51 eingesetzt ist, welche am linken Ende in das Gehäuse 10 eingepreßt ist. Das andere Lager 58 ist in eine feste Kreisscheibe 59 eingesetzt, welche bei 60 in einen Innenring 61 eingeschraubt ist, welcher sich in der inneren Zylinderwand 19 des Gleichrichters befindet. The entire driver consists of the hub ends 42 and 47, which are firmly connected to two diametrically opposed rods 45. The poles 45 are free in the circular arc-shaped slots of the firmly connected to the pump wheel Washer 67 guided, as can be seen from FIG leaves. The two Hubs 42 and 47 rotate with the help of the bearing axles 48 and 49 in low-friction Bearings 50 and 58 (made of nylon, for example), one of which is in the solid circular Plate 51 is inserted, which is pressed into the housing 10 at the left end. The other bearing 58 is inserted into a fixed circular disk 59, which is at 60 is screwed into an inner ring 61, which is located in the inner cylinder wall 19 of the rectifier is located.

Mit der Nabe 42 ist eine Glocke fest verbunden, die einen zylindrischen Abschnitt 33 aufweist, der zwischen der Innenfläche des Gehäuses 10 und der Außenfläche des Pumpenrades 27 umlaufen kann. In dem quergerichteten scheibenförmigen Mittelteil 38 der Glocke sind zum Durchtritt des Strömungsmittels Öffnungen 39 angeordnet, die durch radiale Schaufeln 41 voneinander getrennt sind. Die Wand 38 ist mit Hilfe der in die Nabe 42 eingeschraubten Zugstangen 45 fest mit der Nabe 42 verbunden. Das andere Ende dieser Zugstangen ist mit Hilfe von Muttern an der Nabe 47 befestigt.With the hub 42 a bell is fixedly connected, which is a cylindrical Has portion 33 between the inner surface of the housing 10 and the outer surface of the pump wheel 27 can rotate. In the transverse, disc-shaped central part 38 of the bell, openings 39 are arranged for the passage of the fluid, which are separated from one another by radial blades 41. The wall 38 is with the help the tie rods 45 screwed into the hub 42 are firmly connected to the hub 42. The other end of these tie rods is attached to the hub 47 by means of nuts.

Der von den beiden Naben 42 und 47, den Zugstangen 45 und der Glocke 33 bis 38 gebildete Mitnehmer kann mit Hilfe eines Elektromotors 89 gedreht werden, der sich in einem Außengehäuse 86 befindet, welches mit dem zylindrischen Gehäuse verbunden und über eine Dichtung 87 mit einem Deckel 88 verschlossen ist. Die Antriebsverbindung zwischen Motor und Mitnehmer wird mit einer Magnetkupplung hergestellt. Zu diesem Zweck ist am Umfang der Wand 38 der Glocke ein Polkranz von Magneten 75 angebracht. Auf diese Magnete ausgerichtet, aber außerhalb der Wandungen ist jenseits des aus nichtmagnetischem Material bestehenden Gehäuses 10 ein weiterer Polkranz mit einer gleichen Anzahl von Magneten 76 angebracht. Diese Magnete 76 sind am Innenrand eines Laufringes 80 befestigt, der seinerseits in dem Innenring 81 eines Rollenlagers 82 ruht, dessen Außenring 83 in eine Ausnehmung 84 des Deckelgehäuses 85 eingesetzt ist. Das Deckelgehäuse 85 bildet mit der benachbarten Oberfläche des Flansches 17 eine dichte Ringkammer. Fest mit dem Laufring 80 verbunden ist ein Zahnkranz 79, in den ein Ritzel 93 eingreift, das sich am Ende der Motorwelle 91 befindet. Die Motorwelle91 ist über eine reibungsarme Hülse 92 aus dem Inneren des Gehäuses 86 herausgeführt. Die magnetische Kopplung 75-76 ist besonders vorteilhaft, weil sie es möglich macht, das Element38-39 mit dem äußeren Motor anzutreiben. An Stelle von Dauermagneten könnte man ebenfalls anders ausgebildete magnetische Kopplungen verwenden. That of the two hubs 42 and 47, the tie rods 45 and the bell 33 to 38 formed driver can be rotated with the help of an electric motor 89, which is located in an outer housing 86 which is connected to the cylindrical housing is connected and closed with a cover 88 via a seal 87. The drive connection A magnetic coupling is used between the motor and the driver. To this For this purpose, a pole ring of magnets 75 is attached to the circumference of the wall 38 of the bell. Aligned with these magnets, but outside the walls is beyond the off non-magnetic material existing housing 10 a further pole ring with a the same number of magnets 76 attached. These magnets 76 are on the inner edge of a Race 80 fastened, in turn in the inner ring 81 of a roller bearing 82 rests, the outer ring 83 of which is inserted into a recess 84 of the cover housing 85 is. The cover housing 85 forms with the adjacent surface of the flange 17 a tight ring chamber. Fixed to the race 80 is a ring gear 79, in which a pinion 93 engages, which is located at the end of the motor shaft 91. the Motor shaft 91 is out of the interior of housing 86 via a low-friction sleeve 92 led out. The magnetic coupling 75-76 is particularly advantageous because it makes it possible to drive element 38-39 with the external motor. Instead of Magnetic couplings of different design could also be used for permanent magnets use.

Die zwei an den Schlitzen 68 geführten Stangen 45 ermöglichen nur eine beschränkte Verdrehung zwischen dem auf diese Weise mit dem Pumpenrad 27 drehbar verbundenen Mitnehmer. Diese zwei Elemente sind ferner über eine Torsionsfeder verbunden, die hier als Schraubenfeder69 ausgebildet ist und einen mit vermindertem Durchmesser ausgebildeten Teil der Achse 62 umgibt. Von den beiden Enden der Feder 69 ist das eine an der Klemme 70 mit der Pumpenradachse und das andere an einer Klemme 71 mit der Nabe 42 des Mitnehmers verbunden. Die Einstellung ist so vorgenommen, daß die Feder bestrebt ist, zwischen Pumpenrad und Mitnehmer eine Relativlage zu erzeugen, in der die Stangen 45 eine Mittellage in ihren kreisbogenförmigen Führungsschlitzen einnehmen. The two rods 45 guided on the slots 68 only allow a limited rotation between the in this way with the impeller 27 rotatable associated driver. These two elements are also connected by a torsion spring, which is designed here as a helical spring69 and one with a reduced diameter formed part of the axis 62 surrounds. Of the two ends of the spring 69 that is one on the clamp 70 with the impeller axle and the other on a clamp 71 with the hub 42 of the driver connected. The setting is made so that the The spring strives to create a relative position between the pump wheel and the driver, in which the rods 45 have a central position in their arcuate guide slots take in.

Die Umfangsfläche 33 des Mitnehmers verhindert vor allem das Auftreten von Strömungsfäden, die unmittelbar zwischen der Außenfläche der Wand 29 des Pumpenrades einerseits und der Innenfläche des Gehäuses 10 andererseits verlaufen. Solche Strömungsmittelfäden würden auf Grund der durch Viskosität hervorgerufenen Kopplung am Pumpenrad ein störendes Widerstandsmoment hervorrufen, daß die Messung verfälschen würde. Demgegenüber ist bei der dargestellten und im übrigen an sich bekannten Anordnung das Pumpenrad keinem störenden Bremsmoment unterworfen, da der Geschwindigkeitsgradient zwischen den benachbarten Enden29 und 33 des Pumpenrades und des Mitnehmers bei stabilem Betrieb gleich Null ist. Im übrigen hat ein Bremsmoment, welches auf die Außenfläche der Wand 33 des Mitnehmers einwirken könnte, nur die Wirkung, daß es ganz geringfügig die Antriebsleitung vergrößert, ohne dabei die Meßgenauigkeit zu beeinträchtigen. The peripheral surface 33 of the driver primarily prevents the occurrence of flow threads directly between the outer surface of the wall 29 of the impeller on the one hand and the inner surface of the housing 10 on the other hand. Such fluid threads due to the coupling caused by viscosity at the pump wheel cause disturbing section modulus that would falsify the measurement. In contrast is in the arrangement shown and otherwise known per se, the pump wheel not subjected to any disruptive braking torque, as the speed gradient between the adjacent ends 29 and 33 of the impeller and the driver when stable Operation is zero. Otherwise has a braking torque which is applied to the outer surface the wall 33 of the driver could act, only the effect that it is very slightly increases the drive line without impairing the measurement accuracy.

An Stelle der Torsionsfeder 69 könnte man auch irgendwelche anderen äquivalenten Rückstellvorrichtungen, beispielsweise entsprechende magnetische Kopplungen, verwenden. Instead of the torsion spring 69, any other one could also be used equivalent reset devices, for example corresponding magnetic couplings, use.

Es ist bereits bekannt, daß beim Betrieb der Vorrichtung das Pumpenrad 27 aus seiner Mittellage heraus gegenüber dem Mitnehmer eine bestimmte Verdrehung oder winkelmäßige Verzögerung erleidet. Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung vorgesehen, die nicht diese Verdrehung selbst, sondern das Zeitintervall mißt, welches erforderlich ist, um diesen Verdrehungswinkel zu durchlaufen. It is already known that the pump wheel during operation of the device 27 out of its central position relative to the driver a certain rotation or suffers angular lag. According to the invention a device is provided which does not measure this twist itself, but the time interval that is required is to go through this twist angle.

Diese Vorrichtung besteht aus zwei kleinen Bezugsmagneten, von denen der eine, 100, an einer Stelle des Umfanges der Glocke 33 und der andere, 101, außen an der Außenwand 29 des Pumpenrades an einer Stelle angebracht ist, die sich in der gleichen gemeinsamen Diametralebene des aus Mitnehmer und Pumpenrad bestehenden Drehkörpers befindet, wenn die beiden erwähnten Elemente ihre mittlere Relativ-oder Bezugslage einnehmen. Es ist zu beachten, daß die Wand 33 der Glocke zur Aufnahme des Magnets 101 entsprechend dünner ausgebildet ist. In der Außenfläche des Gehäuses 10 sind in einer gemeinsamen Diametralebene, und zwar in der gleichen Querebene, in der sich die Magnete 100 und 101 befinden, zwei Ausnehmungen98 und 99 angebracht, in welche die Enden von zwei Magnetkernen 96 und 97 eingesetzt werden. Diese Magnetkerne sind mit nicht dargestellten Wicklungen versehen, um zwei an sich bekannte magnetische Detektoren oder Leseköpfe 94 und 95 zu bilden. Verständlicherweise bestehen das Gehäuse 10, der Mitnehmer 33 bis 38 und das Pumpenrad 27 aus einer nichtmagnetischen Legierung. Zum Anschluß der beiden Leseköpfe dienen die beiden Leitungspaare 102 und 103. In diesen Leitungspaaren wird jedesmal, wenn der Bezugsmagnet 100 oder 101 vor dem entsprechenden Kern 96 oder 97 vorbeiläuft, ein elektrischer Impuls induziert. Die Leiterl02, 103 und auch die Leiter 104 sind über einen Anschlußstopfen 90 aus dem Gehäuse 86 herausgeführt. This device consists of two small reference magnets, one of which one, 100, at one point on the circumference of the bell 33 and the other, 101, on the outside is attached to the outer wall 29 of the impeller at a point that is in the same common diametrical plane that consists of the driver and pump wheel Rotary body is located when the two elements mentioned have their mean relative or Assume reference position. It should be noted that the wall 33 of the bell for receiving of the magnet 101 is made correspondingly thinner. In the outer surface of the case 10 are in a common diametrical plane, namely in the same transverse plane, in which the magnets 100 and 101 are located, two recesses 98 and 99 are attached, into which the ends of two magnetic cores 96 and 97 are inserted. These magnetic cores are provided with not shown windings to two known magnetic Detectors or read heads 94 and 95 to form. Understandably, they exist Housing 10, the driver 33 to 38 and the impeller 27 from a non-magnetic Alloy. The two line pairs 102 are used to connect the two read heads and 103. Each time the reference magnet 100 or 101 passes in front of the corresponding core 96 or 97, an electrical impulse induced. The conductor l02, 103 and also the conductor 104 are connected to a plug 90 led out of the housing 86.

Um bei jeder Umdrehung der Vorrichtung die Zeit zwischen den von den zwei Detektoren94 und 95 ausgesendeten Impulsen zu messen, wird in dem dargestellten Beispiel ein elektronischer Zähler 110 verwendet. Dieser Zähler enthält einen beispielsweise durch einen Quarz gesteuerten Oszillator 111, welcher eine Folge von Schwingungen oder Impulsen konstanter Frequenz aussendet. Der Ausgang dieses Oszillators wird mit zwei Ventilkreisen 112 und 113 gesteuert. Bei diesen Ventilkreisen kann es sich um mit Dioden od. dgl. ausgebildete logische Schaltungen oder Koinzidenzkreise handeln. Der Ventilkreis 112 empfängt über die Leitungen 102 die Impulse 94 und ist so angeschlossen, daß er die vom Oszillator kommenden Schwingungen nur durchläßt, nachdem er einen Impuls des Detektors empfangen hat. Der Ventilkreis 113 empfängt über die Leitungen 103 die Impulse des Detektors 95, der so angeschlossen ist, daß er die Impulsfolge des Oszillators unterbricht, wenn er einen Detektorimpuls empfängt. In order to measure the time between the from To measure the pulses emitted by the two detectors 94 and 95 is shown in FIG Example an electronic counter 110 is used. This counter includes an example by a quartz controlled oscillator 111, which a sequence of oscillations or pulses emits constant frequency. The outcome of this The oscillator is controlled with two valve circuits 112 and 113. With these valve circuits it can be logic circuits or coincidence circles formed with diodes or the like Act. Valve circuit 112 receives pulses 94 and 94 via lines 102 is connected in such a way that it only lets through the vibrations coming from the oscillator, after receiving a pulse from the detector. The valve circuit 113 receives via the lines 103 the pulses of the detector 95, which is connected so that it interrupts the pulse train of the oscillator when it receives a detector pulse.

Demzufolge läßt die aus den beiden Kreisen 112 und 113 bestehende Anordnung bei jeder Umdrehung nur eine beschränkte Anzahl von Schwingungen durchlaufen, die dem Zeitintervall zwischen den Bewegungen der zwei Bezugsmagnete 100 und 101 mit den ihnen zugeordneten Leseköpfen proportional ist. Die Anzahl der durchgelassenen Impulse ist damit proportional auch dem Quotienten von Winkelverzögerung, die das Pumpenrad gegenüber dem Mitnehmer erhalten hat, dividiert durch die gemeinsame Winkelgeschwindigkeit der beiden angetriebenen Elemente. Diese Schwingungen werden beispielsweise mit Hilfe eines Maßstabumwandlungskreises 114 in Matrizenbauart einem dekadischen Zähler 115 zugeführt, der unmittelbar in Einheiten der gravimetrischen Durchflußmenge, beispielsweise in kg/h, geeicht ist. Die verschiedenen, zuvor erwähnten Elemente des Zählers 110 sind an sich bekannte Elektronikbauelemente, die keiner weiteren Beschreibung mehr bedürfen.As a result, the one consisting of the two circles 112 and 113 leaves Arrangement only go through a limited number of oscillations with each revolution, that of the time interval between the movements of the two reference magnets 100 and 101 is proportional to the read heads assigned to them. The number of passed Impulse is therefore also proportional to the quotient of the angular delay, which the Pump impeller opposite to the driver has received divided by the common angular velocity of the two driven elements. These vibrations are for example with The aid of a scale conversion circuit 114 in the matrix type of a decadic counter 115 supplied, which is directly expressed in units of the gravimetric flow rate, for example in kg / h, is calibrated. The various elements mentioned earlier of the counter 110 are electronic components known per se, which do not have any other Need more description.

Die Arbeitsweise der Anordnung, die sich klar aus den vorstehenden Erläuterungen ergibt, kann wie folgt kurz zusammengefaßt werden: Das Strömungsmittel wird der Vorrichtung über den rechts in Fig. 1 dargestellten Anschlußstutzen 11 zugeführt. Nach dem Durchströmen der Längskanäle des stationären Gleichrichters 18 ergibt sich eine rein achsparallele laminare Strömung. Das Strömungsmittel gelangt dann nach Überschreiten des ungeführten Abschnittes 31, in dem die Einflüsse der Flüssigkeitsreibung vermindert werden, in die Kanäle 40 des Pumpenrades. The operation of the arrangement, which is clear from the foregoing Explanations can be summarized as follows: The fluid is connected to the device via the connecting piece 11 shown on the right in FIG. 1 fed. After flowing through the longitudinal channels of the stationary rectifier 18 results in a purely axially parallel laminar flow. The fluid arrives then after crossing the unguided section 31, in which the influences of the Fluid friction can be reduced in the channels 40 of the impeller.

Dieses Pumpenrad wird über die Torsionsfeder 69 von dem Mitnehmer 33 bis 38 in Rotation versetzt, da der Mitnehmer selbst über die magnetische Kupplung 75-76 mit der Geschwindigkeit des Motors 89 angetrieben wird. Die Schaufeln 28 des Pumpenrades werden durch die Flüssigkeitsfäden mit einer tangentialen Reaktionskraft beaufschlagt, deren Resultierende ein Widerstandsdrehmoment ist, das sich der Drehung des Pumpenrades wiedersetzt. Die Größe dieses Widerstandsdrehmomentes ist sowohl dem gravimetrischen Flüssigkeitsverbrauch als auch der Winkelgeschwindigkeit proportional. Unter dem Einfluß dieses Widerstandsmomentes und des von der Feder 69 erzeugten Rückstellmomentes ergibt sich eine Verdrehung zwischen Pumpenrad und Mitnehmer.This pump wheel is driven by the driver via the torsion spring 69 33 to 38 set in rotation because the driver itself has the magnetic coupling 75-76 is driven at the speed of motor 89. The blades 28 of the The impeller is driven by the liquid threads with a tangential reaction force applied, the resultant of which is a drag torque, which is the rotation of the impeller. The magnitude of this drag torque is both proportional to the gravimetric liquid consumption as well as the angular velocity. Under the influence of this moment of resistance and that generated by the spring 69 Restoring torque results in a twist between the pump wheel and the driver.

Diese Verdrehung stellt sich auf einen Gleichgewichtszustand ein, der für eine vorgegebene Winkelgeschwindigkeit und einen vorgegebenen Verbrauch einem der sich proportional zu dem Festwert entspricht, zwei Faktoren ändert. Bei den älteren gravimetrischen Durchflußmessern und Zählern wurde diese Verdrehung mit irgendeiner Vorrichtung gemessen, so daß die Durchflußmessung nur korrekt war, wenn die Antriebsgeschwindigkeit und demzufolge die Speisung des Elektromotors 89 sehr genau konstant bleiben. Hier liegt ein sehr ernstes Problem für Bordgeräte von Flugzeugen, da eine wichtige Anwendung dieser Geräte das Messen des Brennstoffverbrauches an Bord von Flugzeugen ist.This twist adjusts itself to a state of equilibrium, that for a given angular velocity and a given consumption one that is proportional to the fixed value changes two factors. at the older gravimetric flowmeters and counters became this twist measured with some device so that the flow measurement was only correct when the drive speed and consequently the supply of the electric motor 89 very accurate stay constant. This is a very serious problem for on-board devices from Airplanes, since an important application of these devices is the measurement of fuel consumption is on board aircraft.

Demgegenüber wird erfindungsgemäß bei einer Umdrehung der Gesamtanordnung die zeitliche Verdrehung oder Verzögerung zwischen dem Augenblick gemessen, in dem der Magnet 100 vor dem Magnetkern 96 vorbeiläuft, und dem Augenblick, in dem während der gleichen Umdrehung der Magnet 101 vor dem Kern 97 vorbeiläuft. Diese zeitliche Verdrehung, die offensichtlich gleich dem Quotienten von Verdrehungswinkel durch Winkelgeschwindigkeit (gemäß der Definition der letzteren) ist, ist nunmehr dem gravimetrischen Durchfluß proportional und damit zumindest bei stabilem Betrieb unabhängig von der Winkelgeschwindigkeit des Pumpenrades. Im Augenblick, in dem sich die Drehgeschwindigkeit ändert, kann die Messung selbstverständlich einen Fehler erhalten, doch ist im Gegensatz zu den Vorgängen in älteren Vorrichtungen dieser Art dieser Fehler vorübergehend und verschwindet, sobald sich die Geschwindigkeit wieder stabilisiert, selbst wenn die neue Geschwindigkeit von der vorherigen stabilen Geschwindigkeit abweicht. In contrast, according to the invention, with one revolution of the overall arrangement the temporal twist or delay measured between the moment in which the magnet 100 passes in front of the magnetic core 96, and the moment in which during the same revolution the magnet 101 passes in front of the core 97. This temporal Twist, which is obviously equal to the quotient of twist angle due to Angular velocity (according to the definition of the latter) is now that gravimetric flow proportional and thus at least with stable operation regardless of the angular speed of the impeller. At the moment when if the rotational speed changes, the measurement may of course be an error but is unlike what was done in older devices This kind of error temporarily and disappears once the speed increases stabilized again even if the new speed is stable from the previous one Speed deviates.

Das Meßergebnis, welches mit Hilfe der Vorrichtung erzielt wird, ist bei stabilem Betrieb unabhängig von der Antriebsgeschwindigkeit, die dann nicht mehr unbedingt sehr genau eingehalten zu werden braucht. The measurement result, which is achieved with the aid of the device, is independent of the drive speed in stable operation, which then is not more must be strictly adhered to.

Die vorstehenden Schlußfolgerungen gelten auch unverändert für den Fall, daß die Vorrichtung zur Änderung der Winkelgeschwindigkeit des Strömungsmittels nicht mehr mit Hilfe eines Pumpenrades, wie bei der beispielsweise dargestellten Ausführungsform, eine positive Winkelbeschleunigung erteilt, sondern auch im entgegengesetzten Fall, bei Zufuhr einer negativen Beschleunigung, d. h. einer Verzögerung, die mit Hilfe eines Bremsrades vorzugsweise bis zur Winkelgeschwindigkeit Null durchgeführt wird. Bei einer Vorrichtung dieser Art ergibt sich die Verdrehung nicht mehr zwischen sich drehenden Elementen, sondern zwischen zwei Elementen, d. h. zwischen dem Bremsrad und dem festen Gehäuse der Vorrichtung, die bei gleichförmiger Strömung stationär sind. The above conclusions also apply unchanged to the Case that the device for changing the angular velocity of the fluid no longer with the help of an impeller, as in the example shown Embodiment, granted a positive angular acceleration, but also in the opposite Case, when a negative acceleration is applied, d. H. a delay that comes with With the aid of a brake wheel, preferably carried out down to angular velocity zero will. In a device of this type, the rotation no longer occurs between rotating elements, but between two elements, d. H. between the brake wheel and the fixed housing of the device, which is stationary with a steady flow are.

Demzufolge können bei einer für ein solches Gerät ausgebildeten, nicht dargestellten Abwandlung der vorliegenden Erfindung auf Grund der vorstehenden Beschreibung leicht an dem Bremsrad und an dem festen Gehäuse zwei Magnetköpfe (entsprechend den Magnetköpfen 94 und 95) angebracht werden, wobei dann andererseits noch ein einziger oder zwei auf die gleiche Mantellinie ausgerichtete Bezugsmagnete auf dem Pumpenrad anzubringen sind, welches von dem Motor angetrieben wird, um der Strömungsmittelmasse die anfängliche Winkelgeschwindigkeit zu erteilen.As a result, in a trained for such a device, not illustrated modification of the present invention based on the above description lightly on the brake wheel and on the fixed housing two magnetic heads (corresponding to the magnetic heads 94 and 95) are attached, then on the other hand still a one or two reference magnets aligned on the same surface line on the Pump impeller are to be attached, which is driven by the motor, to the fluid mass give the initial angular velocity.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method for measuring the gravimetric flow rate of fluids by supplying a torque which determines the angular velocity of the fluid changed from an initial value to a final value, the Torque acts on an element, which counteracts a restoring torque can rotate with respect to another element, so that the relative rotation between a measure of the two elements under steady operating conditions for the torque supplied to the fluid is characterized in that as Measure of the gravimetric flow the time interval is measured, which is required is to perform the rotation at an angular velocity equal to the difference between the initial and final values of the angular velocity of the fluid is equivalent to.

2. The method according to claim 1, characterized in that the measured Time interval the time between two for example with an electromagnetic Generator generated electrical impulses, which are then generated each time when a reference point of each of the elements has a common reference point coincides in terms of location.

3. Device for performing the method according to the claims 1 and 2, characterized in that one element is a pump wheel (27), which the fluid from an initial zero angular velocity to a final angular velocity accelerated, while the other element is a driver (33 to 38), which is driven by means of a motor (89) with the final speed, so that both Elements under constant operating conditions with the same, corresponding to the final speed Rotate angular velocity, with an arrangement (94 to 100, 95 to 101, 110) is provided to measure the time interval between times when two Reference points (101, 100), one of which is on the pump wheel and the other on the turbine wheel is attached to pass a common stationary reference point (96, 97).

4. Device for performing the method according to the claims 1 and 2, characterized in that one of the elements is a braking element, which the speed of the fluid from an initially supplied Angular velocity is reduced to zero angular velocity, while the other element is arranged stationary, so that under steady operating conditions both elements are stationary, and that an arrangement is provided around the time interval to measure between two points in time at which a common reference point, which is moved at the initial angular velocity, at two on the two elements attached reference points.

5. Apparatus for performing the method according to claim 2, characterized characterized in that at corresponding reference points of the two elements and at the common Reference point magnets (101, 100, 96-97) are attached and that with the help of a magnet coil arrangement (94,95) electrical impulses are induced when the magnets of the two elements meet with a magnet of the common reference point.

6. Device according to claims 3 and 5, characterized in that that the magnet coil arrangement is fixedly arranged in the stationary common reference point are.

7. Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that that the device for measuring the time between the coincidence pulses an oscillator (111), which generates a wave train of constant frequency, and that circles of coincidence (112, 113) and a pulse counter (110) are provided to keep track of the number of oscillator pulses to count between two successive coincidence pulses.

8. Apparatus according to claim 3, characterized in that the pump wheel (33 to 38) from a motor (89) in a manner known per se via a magnetic coupling is driven.