DE2119802A1

DE2119802A1 - Densitometer und Durchflußmengen überwachungseinrichtung und zugehöriges Verfahren

Info

Publication number: DE2119802A1
Application number: DE19712119802
Authority: DE
Inventors: Berthold Antonio Chokoloskee Fla Knauth (V St A)
Original assignee: Rotron Inc
Current assignee: Rotron Inc
Priority date: 1970-04-24
Filing date: 1971-04-23
Publication date: 1971-11-04
Also published as: GB1349256A; GB1349257A; CA930193A; FR2090641A5; GB1349255A; US3902365A

Description

16. April 1971

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Rotron Incorporated, Woodstock, New York, U. S.A.

Densitometer-und Durchflußmengenüberwachungseinrichtung und zugehöriges Verfahren

In der Industrie ist bei dem Transport von Naturgas in Röhrenleitungen ein übliches Verfahren zum Berechnen der Durchflußmenge durch eine Leitung während einer Meßperiode ein solches, das von dem kontinuierlichen Überwachen und Aufnehmen der Druck-, Temperatur- und Volumenflußraten-Bedingungen während der Meßperiode abhängt. Aus dieser Information und bekannten Konstanten wird die Dichte-Information vor dem Erreichen des Mengendurchsatzes und solcher proportional bezogener Information, wie des thermischen Durchsatzes, berechnet, Ein großer Teil der Berechnung wird von Hand ausgeführt. Es besteht daher das Bedürnis in dieser Industrie , ebenso wie in anderen Industrien, nach einer zuverlässigen Einrichtung zum kontinuierlichen Überwachen und Berechnen der Durchflußmenge von flüssigen und gasförmigen Medien durch Leitungen ohne die Notwendigkeit des menschlichen Eingriffes während der Ausführung der Berechnungen.

Obgleich genaue und zuverlässige Volumenflußratenmeßvorrichtungen erhältlich sind, fehlen zuverlässige Dichte-Überwachungsvorrichtungen, die in der Lage sind, Dichte-Bedingungen über sich weit ändernde Temperatur- und Druck-Bedingungen genau abzufühlen und ein geeignetes Signal zu liefern, welches die Dichte-Information für die kontinuierliche elektronische Bere dinung der Flußmenge und damit zusammenhängender Information gibt.

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Es wurde vorgeschlagen, ein Dichte - Abfühlelement vom Stimmgabeltyp bei seiner natürlichen Frequenz in Anwesenheit eines gasförmigen oder flüssigen Mediums zu betreiben, und die Änderung in der Frequenz, welche durch den Dämpfungseffekt des gasförmigen oder flüssigen Mediums auf die .Zinkenbewegung mit der Dichte des gasförmigen oder flüssigen Mediums' in Beziehung zu setzen. Es wird dabei ein magnetischer Antriebs- und Abnahmekreis vorgeschlagen, welcher mit Ausnahme von PolsehÜTkomponenten, welche in die Wände des Sensorgehäuses eingebaut sind, Komponenten aufweisen, die außerhalb des Sensorgehäuses liegen, um voraussichtlich Lagen dichter an den oszillierenden Gliedern zu vermeiden, die sonst mit der Bewegung des gasförmigen ©der flüssigen Mediums unter dem Einfluß des oszillierenden Gliedes wechselwirken würde Dabei sollen Materialien verwendet werden, die gegen Temperaturänderungen in dem Aufbau des Sensors dimensionsstabil sind, so daß Frequenzänderungen aufgrund von Temperaturänderungen in dem gasförmigen oder flüssigen Medium vermieden werden.

Um mittels üblicher elektronischer Berechnungstechniken die Flußmenge und mit ihr in Beziehung stehende Information kontinuierlich aus Signalen wirksam zu berechnen, welche Strömungsraten- und Dichte-Bedingungen darstellen, ist es notwendig, daß jedes Signal eine meßbare Komponente aufweist, die linear mit der überwachten Bedingung in Beziehung steht. Eines der Probleme, das bei der Entwicklung des genannten Vorschlages für Dichte-Messungen unentdeckt bleibt, liegt in der Tatsache, daß die Beziehung zwischen dem abgefühlten Dichtezustand und der natürlichen Frequenz des Sensorautoaus nur über relativ enge Bereiche des Dichtegradienten als linear angesehen werden kann. Dies begrenzt natürlich den ausnutzbaren

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Betriebsbereich eines derartigen Instrumentes erheblich. Ein weiteres Problem, welches bei der Entwicklung der Verwendung von Stimmgabelelementen zum AbfUhlen von Dichte-Bedingungen angetroffen wurde, ist mit der Tatsache verbunden, daß der Dämpfungeffekt des gasförmigen oder flüssigen Mediums auf die Zinkenbewegung über wesentliche Veränderungen in den Dichte-Bedingungen derart ist, daß nur geringfügige Veränderunge. der natürlichen Frequenz des Elementes herbeigeführt werden. Dies führt zu dem Problem der Auflösung von sehr kleinen Veränderungen in nützliche und genaue Information, die relativ kleine Veränderungen im Dichtegradienten von flüssigen oder gasförmigen Medien anzeigt.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Densitometer, welches ein mechanisch oszillierendes Glied vom Stimmgabeltyp als Dichte-Abfühlelement verwendet, andererseits ein Verfahren und eine Einrichtung zur Schaffung einer Flußmengen- und damit in Verbindung stehender Information auf elektrischen Signalen, welche mittels kontinuierlicher Überwachung der Volumenflußraten- und Dichte-Bedingungen eines gasförmigen oder flüssigen Mediums erhalten werden, das durch eine Leitung fließt, und wo das Dichte darstellende Signal digitaler Art und von einer Frequenz ist, die als inverse Funktion der abgefüllten Dichte-Bedingung variiert.

Die Erfipdung geht dabei von der neuen Erkenntnis aus, daß die Gestalt der Zinken für das Abfühlelement ein wichtiger Faktor ist, der bei der Schaffung einer linearen Beziehung zwischen der natürlichen Frequenz des Abfühlelementes und des abgefühlten Dichte-Zustandes des Mediums' zu beachten ist.

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Für derartige Sensoren wurde bereits die Verwendung von Zinkenbefestigungen verschiedener Gestalten vorgeschlagen, um die Empfindlichkeit und Ansprechwahrscheinlichkeit des Sensors auf Dichte-Bedingungen zu erhöhen. Es wurde, jedoch gefunden daß, wenn die Zinken einander gegenüberliegende Seiten haben, welche, beginnend an dem entfernt liegenden Ende, gleichförmig beabstandet sind und in parallelen Ebenen senkrecht zu der Oszillationsebene für wenigstens einen größeren Teil der Strecke von dem entfernten Ende des Wurzelendes des Zinken liegen, die natürliche Frequenz des Sensors eine dichte inverse lineare Beziehung zu der abgefühlten Dichte über breite Bereiche der Dichtevarianz mit sich bringt.

Ein weiterer Punkt der Erfindung bezieht sich auf die Schaltung zum Antreiben des Sensors bei seiner natürlichen Frequenz und zum Abfühlen der Vibrationsbewegung. In Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung ist eine Antriebe- und Abnahmeschaltung vorgesehen, welche piezoelektrische Kristalle an Antriebs- und Abnahmeelementen In der Schaltungsanordnung verwendet. Dies hat bestimmte Vorteile, welche darin bestehen, daß die Antriebs- und Abnahmekristalle an die Zinken in Gebieten angelegt werden können, wo die oszillierenden Zinken einen relativ geringen Einfluß auf das gasförmige oder flüssige Medium ausüben, so daß ihre Anwesenheit in dem gasförmigen oder flüssigen Medium praktisch keinen Einfluß auf die natürlichen Vibrationscharakteristiken des Sensors ausübt.

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Verschiedene andere Typen von Stimmgabeln, die Vibrationscharakteristiken haben, welche unempfindlich gegen Temperaturveränderungen über relativ breite Temperaturbereiche sind, sind bekannt und die Antriebs- und Abnahmeanordnung entsprechend der Erfindung kann einfach mit derartigen Stimmgabeln ausgeführt werden. In der Uhrenindustrie ist es beispielsweise bekannt, sogenannte temperaturunempfindliche oder temperaturstabile Stimmgabeln aus Materialien herzustellen, welche unterschiedliche Expansionskoeffizienten haben, und derartige Materialien in dem Gabelaufbau zusammenzuschichten, so daß ein gesamter Expansionskoeffizient erreicht wird, der im wesentlichen Null ist. Außer diesem Verfahren kann man auch eine Stimmgabel aus Metallegierungen oder nichtmetallischen Materialien herstellen, die Elastizitätsmodul- und Temperaturkoeffizienten aufweisen, die im wesentlichen von Temperaturänderungen unbeeinflußt sind. Einer der Nachteile bei der Verwendung von Metallen oder Metallegierungen ist jed ch die Tatsache, daß sie in vielen Fällen unter den in dem gasförmigen oder flüssigen Medium herrschenden Bedingungen der Korrosion unterworfen sind. Deswegen ist es vorzuziehen, einen Sensor aus nichtmetallischem, temperaturumempfindlichem und korrosionsbeständigem Material, beispielsweise geschmolzenem Quarz, herzustellen, welches gegen Korrosion und Verformung unter den meisten Umgebungen, welche von den Sensoren gasförmiger und flüssiger Medien angetroffen werden, hochwiderstandsfähig ist. Die Verwendung eine* Quarzmaterials erfordert jedoch das Einbetten eines ferromagnetisehen Elementes in Jedem Zinken während des Herstellungsprozesses, wenn eine magnetische Abnahme- und Antriebsanordnung verwendet werden soll; das Element muß von den korrosiven Umgebungen abgeschirmt werden» Die Verwendung einer piezoelektrischen

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Kristallantriebs- und Abnahmeanordnung vermeidet die Erforderlichkeit für solche Elemente und somit die Notwendigkeit komplizierter Vorgänge zum Herstellen derartiger temperaturunempfindlicher Sensoren.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung hat mit der Unterdrückung und Beseitigung stehender akustischer Wellen in der Art von Echos von festen Aufbauten in der Umgebung, die das oszillierende Element umgibt, zu tun. Derartige akustische Wellen können die natürliche Frequenz, bei der die Zinken angetrieben werden, unterbrechen. Sie können beseitigt werden durch Auskleiden des starren Gehäuses und anderer starrer wellenreflektierender Aufbeuten in der Nähe des Sensors mit geeignetem akustischen Material. Entsprechend diesem Aspekt der Erfindung ist jedoch in dem starren Gehäuse für den Sensor eine Kammer aus, gasförmige und flüssige Medien durchlassendem, Material gebildet. Das, Gas und Flüssigkeit durchlassende Material dient nicht nur als wellendämpfende akustische Abschirmung für den Sensor, sondern auch als Filter, welches verbindert daß feste Teilchen, die irgendwoher in das gasförmige oder flüssige Medium gelangt sind, in Berührung mit dem mechanischen Oszillator gelangenο Obgleich auch andere Materialien zur Schaffung des Filters, welches eine akustische Abschirmung bildet, verwendet werden können, ist ein einfaches Sieb aus korrosionsbeständigem Draht, beispielsweise rostfreiem Stahl oder aus * inerten Kunststoffäden, beispielsweise Teflonfäden, und mit einer geeigneten Maschenweite, die den Eintritt fremder Teilchen in die Kammer verhindert, vorzuziehen.

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Ein weiterer Aspekt der Erfindung beschäftigt sich mit einem Verfahren und einer Einrichtung zum elektronischen Berechnen der Flußmenge und damit in Verbindung stehender Information aus Signalen, welche aus dem kontinuierlichen überwachen von Flußraten- und Dichte-Bedingungen eines fließenden gasförmigen oder -flüssigen Mediums in einer Leitung gewonnen wurden, und wobei das Signal, welches den Dichtzustand darstellt, eine Frequenz hat, die als inverse lineare Funktion des Überwachten Dichtezustandes variiert. Entsprechend diesem Gesichtpunkt der Erfindung ist ein kontinuierliches Signal, welches Flußmengenratenzustände in einer Leitung darstellt mittels eines elektronischen Multiplikationseinrichtung vorgesehen, welche in Abhängigkeit von der kontinuierlichen Aufnahme eines Signals arbeitet, das den Volumenflußraten-zustand und den Ausgang von einem Signal-prüf- und Dichtezifltandsberechnungskreis anzeigt, welcher zwischenzeitlich das digitale Signal prüft, welches den Dichtezustand anzeigt, und kontinuierlich ein elektrisches Ausgangssignal liefert, welches den Dichtzustand während der vorhergehenden Prüfperiode zur Steuerung der elektronischen Multiplikationseinrichtung darstellt.

Entsprechend diesem Gesichtspunkt der Erfindung kann gezeigt werden, daß der Dichte-Zustand bei einer gegebenen Frequenz eines Digital-Signals mit einer Frequenz, die als inverse lineare Funktion des Dichtezustands variiert, in Beziehung steht zu der Frequenz, die durch die folgende Gleichung dargestellt werden kann:

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d_o = K ς -ι ) (D,

ο ν

wobei d_Q = der Dichtzustand (g/cmv oder (lbs/cuft) bei der Frequenz (£_Q)t

f = die Frequenz (Schwingungen/Sekunde), welche den Dichte-zustand (d ) darstellt,

f_y = die Frequenz (Schwingungen/Sekunde), welche einen Dichtezustand unter Vakuumbedingungen darstellt, und

K s eine Konstante (g/eiir/Seko/Schwingung oder lbs ο/cuft/Sekunde/Schwingung)„

Da die Zeitperiode (Sekunde) für eine Schwingung des Reziproke der Frequenz ist, kann die Gleichung 1 in der folgenden Weise

geschrieben werden: -

d₀ = K (_Po - p_v) (2),

wobei p₀ = die Zeitperlode (Sekunden) für eine Schwingung eines Signals mit einer Frequenz (f_Q)»

P_v = die Zeitperiode (Sekunden) für eine Schwingung eines Signals mit einer Frequenz (f„).

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Entsprechend diesem Gesichtpunkt der Erfindung sind Vorkehrungen getroffen, das digitale Signal intermittierend zu prüfen, welches den Dichtezustand für die PrüfPerioden anzeigt, die in Übereinstimmung mit den Frequenzbedingungen des Signals variieren, die jedoch in ihrer Zeit der Zeitperiode für eine vorbestimmte Anzahl von Schwingungen während des Prüfens entspricht. Während der Prüfperiode wird ein Taktgebersignal an einen Zähler gesteuert, welcher in einem Summierungsmode von einem voreingestellten Zustand aus arbeitet, welcher eine Zählung am Ende der Prüfperiode registriert, die direkt proportional zu dem mittleren Dichtezustand während der Prüfperiode ist. Diese Zählung wird auf ein Gedächtnis oder eine Speicher mit einem elektrischen Ausgang zum Steuern der elektronischen Recheneinrichtung während des Zeitintervalls zwischen aufeinanderfolgenden Übertragungen der Zählung.

Die Beziehung zwischen der speicherbaren Zählung und dem mittleren Dichtezustand während einer Prüfperiode, die die Periode für η-Schwingungen des digitalen Signals überspannt, kann aus der Gleichung 2/der folgenden Gleichung entwickelt werden: ^{in Form}

D=| (n P₀ - η p_v) (3)

wobei D a die mittlere Dichte (Gramm/cnr oder lba./cuft) während der Prüferperiode,

η = die Zahl der Schwingungen der Signalprüfung,

P₀ = die mittlere Zeitperiode (Sekunden) in der Signalprüfung.

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Wenn ein Taktgebersignal mit einer konstanten Frequenz (f_) an einen Zähler gesteuert wird, der in einem Summlerungsmode während der Prüfperioden arbeitet, die Jeweils gleich nP und np ist, dann können die jeweiligen Zählungen wie,folgt dargestellt werden:

^Co - ^fc^nPo <⁴> ^und

wobei f = die Frequenz (Schwingungen/Sekunde) des

Taktgebersignals,

C = die Zählung während einer Prüfperiode mit einer Zeitdauer gleich nP , und

C = die Zählung während einer Prüfperiode mit einer Zeitdauer gleich np .

Durch Einsetzen der Gleichungen 4 und 5 kann die fe Gleichung 3 in der folgenden Weise geschrieben werden:

^ü - nf„ ^⁰O \^}
c

Da K, η und f. Konstanten sind, ergibt sich, daB die mittlere Dicht* während der Prüfperiode direkt proportional zu der Differenzzählung (C_Q - C_y) ist» Der Zähler wird mittels der bekannten Ergänzungsmethode programmiert, so daß er am Anfang jeder Prttfperiode auf eine Zählung zurückgestellt wird, die bewirkt, daß er während der Prüfperiode nach der

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Aufnahme einer Anzahl von Impulsen des Taktgebersignals, welche (C ) entspricht, überfließt, so daß die aufsummierte Impulszählung (C_Q), die von dem Zähler während der Prüfperiode aufgenommen wird, am Ende der Prüfperiode als Differenzzählung (C_Q - C_y) registriert wird. Die registrierte Zählung kann dann gespeichert und zur Steuerung der elektronischen MuItiplikntionseinrichtung während des Intervalles zwischen aufeinanderfolgenden Prüfberechnungen verwendet werden.

Das Signal, welches den Plußratenzustand in Übereinstimmung

/ durch mit der Erfindung darstellt, kann'die Verwendung einer beliebigem Volumenflußratenmeßvorrichtung erhalten werden, die ein Ausgangssignal mit einer meßbaren Komponente hat, welche in direkter linearer Beziehung zu dem Flußratenzustand steht. Die elektronische Multiplikationseinrichtung kann die Multiplikation mittels Digital- oder Analog-Techniken erwirken. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird die Multiplikation mittels Digital-Technik ausgeführt, welche die Verwendung einer Rateninformation einschließt, die in der Form eines Digital-Signals von der Ratenmeßvorrichtung vorgesehen ist. Entsprechend der Erfindung kann aber auch eine Rateninformation verwendet werden, die von der Ratenmeßvorrichtung in der Form einer Analogspannung vorgesehen wird, die auf bekannte Weise in ein digitales Signal umgewandelt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Ausgang von dem Dichbeprüf- und Berechnungskreis als ein Steuersignal der Logikschaltung eines programmierbaren Ratenvervielfachers in einem binär kodierten Dezimalformat (BCD -Format) zugeführt.

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Das Steuersignal kann ,jedoch auch in anderer Weise zugeführt ' werden und kann auch beim Steuern einer elektronischen Multiplikationseinrichtung verwendet werden, welche analog arbeitet.

Ein allgemeines Ziel der Erfindung ist die Schaffung von Verbesserungen des Messens gasförmiger und flüssiger Medien. Ein besonderes Ziel ist die Schaffung eines zuverlässigen Densitometers vom Typ eines mechanischen Oszillators, der genauer auf Dichte-Zustände anspricht als bisherige Geräte. Ein weiteres Ziel ist die Schaffung verbesserter Sensoren und Antriebsanordnungen für einen Densitometer vom Typ eines mechanischen Oszillators mit einem temperaturunempfindlichen oder temperaturstabilen Dichteabfühlelement« Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Wellendämpfungseinrichtung zur akustischen Abschirmung des Abfühlelem©ntes eines Densitometer^ vom Typ eines mechanischen Oszillators gegen stehende Wellig die sonst die natürliche Frequenz der Oszillation des AbfühlElementes stören würden. Sin weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung verbesserter Verfahren und Einrichtungen zum. Berechnen des Mengendurchsatzes und damit verbundener Information aus Signalen, die Jeweils überwachte Flußraten- und Dic-h"tesustände a"nzeigen,und wobei fc das Signal, welches den Dichiazustand anzeigt, eine Frequenz hat, die als inverse» im wesentlichen lineare Funktion des abgefühlten Diclrteustandes variiert= Ein noch weitere»Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Einrichtung zum Umsetzen einer Dichteinformation in ein Signal mit einer Frequenz, welche als inverse lineare Funktion des Zustandes variiert, in ein Signal, welches für ein elektronisches Multiplizieren des Dichtezustandes mit der

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Flußrateninformation, die in einem anderen Signal enthalten ist, verwendet werden kann.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der neuen Erfindung ergeben sich aus den beiliegenden Darstellungen von Ausführungsbeispielen sowie aus der folgenden Beschreibung„

Es zeigen:

Figur 1 eine VertikalSchnittansicht entlang der Achse eines Instrumentes, welches Komponenten zum gleichzeitigen Überwachen der Flußraten- und Diclrteustände in einer Leitung und Komponenten eines erfindungsgemäßen Densitometers enthält,

Figur 1a eine Drausicht des Instruments nach Figur 1,

Figur 2 einen horizontalen Schnitt entlang den Linien 2 - 2 von Figur 1,

Figur 3 eine Vergrößerung eines in Figur 2 zu sehenden Teiles,

Figur 4 eine Seitenansicht eines Dichteabfüllelementes vom Stimmgabeltyp des Densitometers nach Figur 1, wobei angrenzende Aufbauten und Teile weggebrochen sind,

Figur 5 eine Ansicht des Sensors von unten entlang den Linien 5-5 von Figur 4,

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Figur 6 eine Ansicht an der Seite einer der Zinken zusammen mit dem angrenzenden Aufbau, gesehen entlang der Linien 6-6 von Figur 4,

•Figur 7 ein schema ti sches Diagramm des Antriebs- und Abnahmekreises für das Dichteabfüllelement nach den Figuren 4 bis 6, und

Figur θ schematisch eine Aufhängung in einer Naturgasröhrenleitung für das Instrument nach Figur 1 zusammen mit einer schematisch dargestellten Einrichtung zum kontinuierlichen Berechnen einer Flußmengeninformation aus den Signalen, die von dem erfindungsgemäßen Flußmesser und Densitometer abgeleitet werden.

In Figur 1 ist das die Erfindung enthaltende Instrument 10 dargestellt. Es enthält einen Volumenflußratenmesser 11 zum Messen von Flußratenzuständen eines gasförmigen oder flüssigen Mediums und einem Densitometer 12 zum Messen der DichtEEustände des gasförmigen oder flüssigen Mediums. Das dargestellte Instrument hat ein zweistückiges Gehäuse 13 für die Hauptkomponenten des Flußmessers und Densitometers. Diese Komponenten sind auf einer flachen ringförmigen Befestigungsplatte 14 angebracht, die im allgemeinen das Innere des Gehäuses in getrennte Kammern 15 und 16 für die Flußra-t«*» und Dichteabfühlbauteile des Flußmessers und Densitometers trennt.

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Das Gehäuse 13 enthält ein Paar zylindrischer Schalen 17 und 18, die koaxial in dem zusammengefügten Gehäuse angeordnet und jeweils an rechtwinklige Endplatten 19 und 20 an den Einlaß- und Auslaßenden der Vorrichtung angeschweißt sind» Die Schalen 17 und 18 sind in dem zusammengefügten Gehäuse 13mflfcai£ Befestigungsmitteln21 vom Bolzentyp angebracht, welche mit den Endplatten 19 und 20 außerhalb des Gehäuses in Eingriff treten. Wie aus Figur 1 zu ersehen, liegt die ringförmige Befestigungsplatte 14 zwischen den Schalen 18 und 17 in dem zusammengefügten Gehäuse und ist zwischen diesem eingeklemmt und das Instrument ist mit einem Paar von O-Ringen 22 versehen, die ein hermetisch abgeschlossenes Gehäuse für die Sensoren vorsehen. Die rechtwinkligen Platten 19 und 20 haben Einlaß- und Auslaßöffnungen 23 und 24 zur Aufnahme von Einlaß- und Auslaßröhren 25 und 26„

Der Flußmesser 11 und seine Betriebsweise sind in der USA-Patentschrift Nr„ 3 491 594 beschriebene Er enthält eine Lochplatte 30, die einen Mittelabschnitt 31 mit einer stromabwärts weisenden Oberfläche hat, die eine nach oben sich öffnende Vertiefung 32 bildet» Die Platte 30 hat einen sich radial erstreckenden ringförmigen Flanschabschnitt 33, welcher mit dem Mittelabschnitt 31 einstückig und an der Befestigungsplatte 14 mittels Befestigungsfliedern 34 angebracht ist. Das Flußratenabfühlelement, oder der Rotor 35, ist ein hohles, im allgemeinen halbkugelförmiges Glied, welches während des Betriebes des Meßgerätes ohne die Unterstüzung mechnischer Lagerungen von dem gasförmigen oder flüssigen Medium getragen wird; die Stabilisierung gegen Kippen in bezug auf die Achse der Vertiefung und gegen oszillatorische Bewegung in der Vertiefung erfolgt, wie in der genannten Patentschrift beschrieben.

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*¹ Rotor 35 trägt ein elektrisch leitendes Segment 36, welches während der Drehung des Sensors das Feld zwischen iiliem Paar von Spulen 37 und 38 unterbricht, Die Spule 37 Üegt in der Höhle des Rotors 35 und wird von einer Sonde gehalten, welche ihrerseits an einer dreieckigen Platte angebracht ist,, Die Platte 40 wird im Abstand über dem Rotor äh geeigneten Befestigungsgliedern 41 getragen, welche die Platte und den Flanschabschnitt 33 der Platte 30 verbinden. Die Platte 40 trägt ein zylindrisches Gehäuse 42 für bestimmte Bauteile des Ausgangskreises, die beim Übertragen der Rotationsbewegung des Sensors 35 in ein digitales Ausgangssignal verwendet wird. Diese Bauteile sind in einem geeigneten Kunststoffmaterial in dem Gehäuse eingeschlossen. Der Abschnitt hat eine Ausnehmung 43 an der stromaufgewandten Seite der Platte 30, in welcher die Spule 38 liegt. Der Abschnitt 31 ist auch mit einer Anzahl Öffnungen oder Mundstücken 44 versehen, welche die einander gegenüberliegenden Seiten der Platte verbinden und das gasförmige oder flüssige Medium tangential in die Vertiefung 32 leiten. In dem Instrument 10 stellen die Öffnungen 44 die einzigen Mittel dar, durch die das gasförmige oder flüssige Medium von der Kammer 16 in die Kammer 15 gelangt.

Der Densitometer 2 enthält einen Träger für das Dichte Abfüllelement 52 vom Stimmgabeltyp, welcherin der Form eines sich nach unten öffnenden schalenförmigen Kunststoffgliedes 50 dargestellt ist, welches an der Befestigungsplatte 14 mittels vier umfangsmäßig im Abstand angeordneten und integral verbundenen L-förmigen Armen 51 hängt, welche ihrerseits an der Unterseite der Platte 14 mittels der öffnungsplattenbefestigungsglieder angebracht ist. Das Dichte-Abfühlglied des Densitometers ist

OBfOtNAl. INSPECTED

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in der Form eines Stimmgabeltypelementes 52 dargestellt, welches ein Basisende 53 hat, das rechtwinklig im Querschnitt und in einer rechtwinkligen öffnung 54 in einer kreisförmigen Metallplatte 55 aufgenommen ist. Das Basisende 53 der Gabel ist starr an der Metallplatte 55 mittels einem geeigneten Haftmittel befestigt» Die Platte 55 ist wiederum starr mittels eines geeigneten Haftmittels an dem kreisförmigen Basisabschnitt 53 des schalenförmigen Gliedes 50 und in koaxialer Anordnung in bezug auf und zwischen den herabhängenden zylindrischen Wandabschnitten 56 des schalenförmigen Gliedes 50, wie am besten aus den Figuren 1 und 2 zu ersehen, angeklebt.

An seinem Umfang und benachbart seinem unteren Ende 57 hat der zylindrische Wandabschnitt 56 eine Nut 58, in dem ein, einen Spaltring haltendes Element 82 aufgenommen ist, wie am besten aus Figur 3 zu ersehen» Das Element 62 tritt mit dem oberen Ende eines zylindrischen Abschnittes 60 eines, gasförmiges oder flüssiges Medium durchlassenden Siebes 59 in Eingriff, welches einen kreisförmigen unteren Endabschnitt 61 aufweist. Der Ring 62 stellt ein Mittel zum Anklemmen des Siebbauteile an den Sensorträger 50 dar. Das,gasförmiges oder flüssiges Medium durchlassende Sieb 59 bildet eine Kammer 48, in welche der Sensor innerhalb der Densitometerkammer 16 liegt und welche als wellendämpfende akustische Abschirmung dient, die das Entstehen von stehenden akustischen Wellen zwischen der Densitometerschale 18 und dem Sensor 52 verhindert. Das Sieb dient auch als Filter, welches ermöglicht, daß gasförmiges und flüssiges Medium, welches in die Kammer 16 durch den Einlaß 23 eintritt, in die Kammer 48 und aus ihr heraus difundieren kann, während feste Teilchen von einer Berührung mit dem Abfühlelement 52 abgehalten werden.

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Das Dichte-Abfühlelement 52 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Form einer Stimmgabel, die in ihrer Gestalt am besten aus den Figuren 4 und 6 zu ersehen istο Die Gabel 52 hat ein Paar von Zinken 65, die symmetrisch ausgerichtet und im Abstand in der Schwingungsebene 69 des Sensors angeordnet sind und welche integral an ihren Wurzelenden 66 mit dem starren Basisteil 53 der Gabel 52 verbunden sind. Bei dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel hat jede Zinke einen einfachen rechtwinkligen Querschnitt, der im wesentlichen über die Länge der Zinke gleichförmig ist, sowie eine Breitendimension, die im wesentlichen die Dickendimension des Zinken überschreitet, um Viskositätseinflüsse auf die Frequenzeigenschaften des Sensors zu verringern. Diese Anordnung versieht jede Zinke mit parallelen einander gegenüberliegenden Seiten 67 und 68, welche im wesentlichen über den gesamten Abstand von dem entfernten Ende 70 zu den nahegelegenen oder Wurzelenden 66 der Zinke in parallelen Ebenen liegen, die senkrecht zu Qszillationsebenen 69 stehen. Die einander gegenüberliegenden Kanten der Zinken dieser Anordnung liegen in beabstandeten Ebenen, die parallel zur Oszillationsebene 69 stehen.

Wenn die Zinken oszillieren, hat das gasförmige oder flüssige Medium in der Nähe der Wurzelenden 66 einen geringeren Einfluß auf die Vibrationseigenschaft des Sensors als das Medium in der Nähe des entfernten Endes Deswegen beeinflußt die Zinkengestalt an den Wurzelenden die Vibrationseigenschaften des Sensors weniger als die Gestalt am entfernten Ende 70, Im allgemeinen sollten jedoch die einander gegenüberliegenden Seiten 67 und 68 der Zinken über den größeren Teil der Strecke von dem entfernten Ende zu dem Wurzelende jeder Zinke in parallele Ebenen fallen,

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die senkrecht zur der Oszillationsebene stehen. In der bevorzugten Ausführungsform fallen die einander gegenüberliegenden Seiten im wesentlichen über ihre gesamte Länge in derartige parallele Ebenen; unter diesen Umständen wurde gefunden, daß die natürliche Frequenz zur Vibration des Sensors eine dichte inverse lineare Beziehung zu dem abgefühlten Dichtezustand sowohl von Flüssigkeiten als auch von Gasen mit sich bringt» Experimente haben eine Abweichung von weniger als 1/296 von den tatsächlichen Dichtezuständen über einen Druck gezeigt, der von nahe Vakuum bis zu 500 psi (35 kg/cm ) bei temperaturumempfindlichen Sensoren reichte, die die genannte bevorzugte Gestalt haben»

Der Sensor 52 ist gegen Temperaturveränderungen in dem Sinne unempfindlich, daß seine Vibrationseigenschaften durch Temperaturänderungen des gasförmigen oder flüssigen Mediums über die für den Densitometer beabsichtigten Betriebsberei ehe unbeeinflußt bleiben. In der Darstellung ist die Gabel 52 aus geschmolzenem Quarz hergestellt, da der Eleastizitätsmodul dieses Materials bei Temperaturveränderungen im wesentlichen konstant bleibt und der Temperaturausdehnungskoeffizient für die meisten praktischen Zwecke nahezu konstant bleibt.

Die Gabel wird bei ihrer natürlichen Frequenz der Vibration unter dem in der Kammer 16 herrschenden Umgebungsbedingungen mittels eines Mitkopplungstreiber- und Abnahmekreises 75 angetrieben, der am besten in Figur 7 dargestellt ist. Jed# Zinke der Darstellung hat einen geraden Abschnitt 72 und einen gebogenen oder gekrümmten Abschnitt 73, der am naheliegenden Ende 66 der Zinke liegt und wie bei 74 in den Abschnitt 72 übergeht. Der Kreis 75 hat ein Paar von piezoelektrischen

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Kristallen, die an der Außenseite 68 der Zinken 65 so angebracht sind, daß sie die Verbindung 74 zwischen den Abschnitten 72 Und 73 überlappen« Die Kristalle sind mit einem geeigneten Kunststoffmaterial überdeckt, um einen korrosiven Angriff

/zu
von den umgebenden Medien verhindern, und an den Zinken mittels geeignetem Haftmaterial befestigt, das die Kristalle an den Zinken festlegt. Der Abnahmekristall 76 des Kreises 75 ist mittels Leitungen 77 an die Ausgangsseite eines Verstärkers 78 und der Antriebskristall 79 mit der Ausgangsseite des Verstärkers 78 mittels Leitungen 80 verbundene Der Verstärker 78 ist an eine Gleichstromquelle 81 angeschlosen_o Wenn der Abnahmekristall 76 durch Bewegung der Zinke deformiert wird, an der er angebracht ist, erzeugt er eine Spannung über den Leitungen 77, welche in dem Verstärker 78 verstärkt und über Leitungen 80 an den Antriebskristall 79 geführt wird. Dies veranlaßt natürlich den Kristall 79 zum Biegen und Antreiben der Gabel bei ihrer Resonanzfrequenz.

Der kreisförmige Basisabschnitt 63 des schalenförmigen Trägergliedes 50 hat eine kleine Öffnung 83, durch welche Leitungen 70 und 80 zum Äußeren der Kammer, die von dem schalenförmigen Glied 50 und dem Glied 59 gebildet 1st,/Jie^Ffnung 82 ist mit einem geeigneten Kunststoffmaterial gefüllt, das die Leitungen 77 und 80 einschließt. Diese Leitungen 77 und 80 führen zusammen mit den Ausgangsleitungen 46 von dem Flußmesser 11 zu dem Äußeren des Gehäuses 13 durch geeignete Anschlüsse 85, welche umfangsmäßig beabstandet und in geeignet ^shermetisch verschlossenen öffnungen 84 in der Schale 18 angebracht sind. Der Ausgang von dem Verstärker wird an den Anschlüssen 86 mittels Leitungen 87 abgegriffen. Das Ausgangssignal 90 erscheint Über den Anschlüssen 88 als ein wechselspannungssignal, welches umgekehrt und linear in Beziehung

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steht in seiner Frequenz zu der Dichte des gasförmigen oder flüssigen Mediums, das von dem Sensor 52 abgefühlt wird.

Beim normalen Betrieb des Instrumentes 10 wird das zu überwachende gasförmige oder flüssige Medium kontinuierlich über die Röhre 25 durch die Öffnung 23 in die Dichtekammer 16 geführt. Hier strömt das Medium in die und aus der Kammer 48 durch das Sieb 59 und der Dichtezustand wird mittels Sensor 52 abgefühlt und von der Schaltung 75 in ein Wechsel-'<***♦ -spannungssignal 90 mit einer Frequenz übertragen, welche umgekehrt und linear in Beziehung steht zu dem abgefühlten Dichteustand. Von der Kammer 16 strömt das dem Instrument zugeführte gasförmige oder flüssige Medium zu den Öffnungen 44, die sie tangential in das Vertiefungsgebiet der Kammer abgeben. Dies treibt und bewirkt eine Rotationsbewegung des Ratensensors oder Rotors 35. Der Rotor 35 des dargestellten Flußmessers kann sich von seinem Sitz auf dem Rand der Vertiefung abheben und nur von dem gasförmigen oder flüssigen Medium getragen werden, wenn er von dem Medium, das der Kammer 15 zugeführt wird, gedreht wird. Dies ermöglicht, daß das Medium in der Vertiefung aus der Vertiefung austreten und während des normalen Betriebes des Instrumentes, wie durch Pfeile angedeutet, zu der Auslaßöffnung 24 austreten kann, wo sie dem Äußeren des Meßinstrumentes Über die Leitung 26 zugeführt wird. Das Ausgangssignal von dem Flußmesser erscheint über Ausgangsleitungen 46 als ein pulsierendes Signal mit einer Frequenz, die proportional zu der Flußrate des gasförmigen oder flüssigen Mediums durch das Instrument iet.

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In Figur 8 ist ein System 95 zum Ausführen der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte unter den Umständen dargestellt, wo die Volumenfluöraten- und Dichte-Bedingungen eines Gases, welches durch die Leitung 96 fließt, mittels des Flußmessers 11 und des Densitormeters 12 als Komponente des Instrumentes 10 Überwacht werden«

Die Leitung 96 dieser Darstellung ist mit einer Öffnungsplatte 97 versehen, um einen Differentialdruck auszubilden, der ermöglicht, daß das Instrument 10 in einein Kreis 98 für gasförmiges oder flüssiges Medium geschaltet wird, durch welches ein Teil des in der Leitung 96 fließenden Mediums aus Gründen des differentiellen Druckes, der mittels der Öffnungsplatte 97 hergestellt wird, parallel geschaltet ist. In diesem Parallelschaltungskreis 98 ist die Einlaßseite des Instruments mittels Leitung 25 an die stromaufwärts liegende oder Hochdruckseite der Druckplatte angeschlossen. Die Auslaßseite des Instrumentes ist mittels Leitung 26 an die stromabwärts liegende oder Niederdruckseite angeschlossen.

Das Rechnersystem 95, welches in Figur 8 dargestellt ist, enthält einen Signalprüf- und Dichteustandsberechnungskreis und einen elektronischen Multiplikationskreis 100. Der Multiplikationskreis 100 arbeitet in Abhängigkeit von der kontinuierlichen Aufnahme des Flußmessersignals 91 und wird von dem Ausgang 131 von dem Kreis 99 gesteuert. Wie zuvor erwähnt, hat das Ausgangssignal 90 von dem Denitometer 12 eine Frequenz, welche als invese, im wesentlichen lineare Funktion des überwachten Dichtezustandes variiert. Der Kreis 99 arbeitet in Abhängigkeit von der kontinuierlichen Aufnahme dieses Signals 90.

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Das Signal 90 von dem Densitometer 12 ist ein sinusförmiges Digitalsignalo Es wird einem Eingangsimpulsformerkreis des Kreises 99 zugeführt. Der Kreis 101 schafft einen Zug von Rechteckwellenimpulsen geeigneter Polarität und gleicher Frequenz wie die des Signals 90« Das Digitalsignal 102 wird kontinuierlich dem Register 103 zugeführt. Das Register 103 der Darstellung ist aus drei Dekadenzähleinheiten zusammengesetzt, welche in Reihe geschaltet sind. Das Register 103 ist angeschaltet, um während des Intervalls zwischen aufeinanderfolgenden Rückstellungen einen Ausgang zu einem Torsignalgenerator 115 nach Aufnahme jedes Tausendsten Impulses in dem Signal 102 zu liefern sowie auf ein Befehlssignal 127 von einem Rückstellgeneratorkreis 126 hin auf eine Zählung von 999 zurückzustellen.

Der torsignalerzeugende Kreis 105 hat eine Rückstellfähigkeit und spricht während des Intervalls zwischen aufeinanderfolgenden Rückstellsignalen 127 von dem Kreis 126 auf das erste Paar von Impulsen an, das von dem Register 103 aufgenommen wird, um zeitbeabstandete Start- und Stop-Impulssignale 106 an einen Torkreis 107 zu liefern» Die Schaltungselemente 101, 103 und 105 stellen eine Torsteuereinrichtung dar, welche auf ein Signal 90 zur Öffnung des Torkreises 107 für eine Prüfperiode mit einer Zeitdauer anspricht, derjenigen entspricht, die von der Frequenz des Signals 90 und der Anzahl der Schwingung^*, der Signalprüfung, bestimmt von dem Register, entspricht.

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BAO OR)GiNAL

Der Kreis 99 enthält einen Taktgeber 108, welcher einen Rechteckwellenimpulszug mit einer geeigneten Polarität und konstanter Frequenz erzeugt, die größer ist als die Frequenzen, die in dem Signal 90 vorkommen, wie beispielsweise 1 MHz. Dieses Signal 109 wird kontinuierlich an den Torkreis 107 geliefert, so daß, wenn sich das Tor öffnet, das Taktgebersignal 109, wie bei 110 angedeutet, an einen elektronischen Zähler 111 während der Torsteuerperiode geliefert wird. Der Zähler 111 hat in der Darstellung die Form eines Registers, das aus einer Anzahl von Dekadenzähl-' einheiten zusammengesetzt ist, welche in Reihe geschaltet und vorgesehen sind, um einen elektrischen Ausgang 116 in binär kodiertem Dezi-malformat an einen Speicher 113 vwff\Mtehen, welcher bei Aufnahme eines Befehlssignals 114 von einem monostabilen Übertragungssignalgenerator 115 sofort die in dem Zähler 111 registrierte Zählung in ein binär kodiertes Dezimalformat speicherte ;

Die Dekaden-zähleinheiten des Zählers 111 sind mit Versetzungsschaltern 112 versehen zum Voreinstellen des Zählers für die erwähnte Ergänzungsmethode von Hand, so daß die Zählung, die zum Zeitpunkt der Übertragung registriert ist, gleich ^ der Differenz zwischen der Zählung während der Torsteu^rxeit und der Zählung ist, die während des Torsteuerintervallef _L; aufgenommen wird, wenn das Signal 90 eine Frequenz hat, dl*, einen Vakuumzustand darstellt.

ORIGINAL IMSPECTEO

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Das Ausgangssignal 91 von dem Flußmesser 11 hat eine Frequenz, welche direkt proportional zu der Flußrate durch die Leitung 96 ist. Es wild einem Eingangsimpulsformerkreis teil 120 des kreises 100 zugeführt. Der Impulsforaerkreis 120 schafft einen Rechteckwellenimpulszug mit einer geeigneten Polarität und einer Frequenz, die der des Signals 91 entspricht« Dieses Signal 121 wird kontinuierlich einem programmierbaren Ratenvervielfacher 122 zugeführt, der einen geeigneten elektronischen Zähler enthält, beispielsweise ein Register, das aus einer Anzahl von Dekadenzähleinheiten zusammengesetzt ist, die in Reihe und zu einer geeigneten Torsteuerlogik verknüpft sind, die von dem Ausgang 131 der Speichereinheit 113 gesteuert wird. Der Zähler des Vervielfachers 122 ist unter diesen Umständen so geschaltet, daß er ein Impulssignal 123 an einen monostabilen MuItivibratorkreis 124 des Kreises 99 jedesmal dann liefert, wenn das Vervielfacherregister überfließt. Auf das Überflußimpulssignal 123 hin liefert der Kreis 124 ein Signal 125, das einen stabilen Rückstellsignalgeneratorkreis 126 zur Lieferung eines Rückstellbefehl·- signals 127 an den Torsignalgeneratorkreis 105 und an jedes der Register 103 und 111 triggert. Der "Nicht-Zustand des bistabilen Kreises 126 wird somit nach jedem Ausgangssignal 127 rückgestellt, indem das Ausgangssignal 102 des Krelats 101 abgegriffen und über einen Inverter 128 dem bistabilen Kreis 126 über eine Leitung 129 zugeführt wird.

Der monostabile Kreis 115 des Dichtesignalprüf- und Berechnungakreiees 99 ist an den Ausgang des Torsignalgenerators 105 geschaltet und spricht auf das Stop-Signal 130 an, um den übertragungeiapuls 114 an das Gedächtnis 113 zu liefern,

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so daß, wenn sich das Tor 107 schließt, die registrierte Zählung in dem Gedächtnis 113 gespeichert und als elektrischer Ausgang 131 in binär kodiertem Dezimalformat auf die Torsteuerlogik des Vervielfachers 122 aufgedrückt wird.

Beim Betrieb der Einrichtung 9 5 wird die Prüfzeit von den Frequenzeigenschaften des Signals 90, wenn das Signal geprüft wird, und dem Schwingungsansprechen des Registers 103 bestimmtο Der Zähler 11 wird von Hand mittels Versetzungsschalter Ρ auf einen Überfließpunkt während der Prüfperiode bei einer vorbestimmten Zählung entsprechend der von dem Zähler 111 registrierbaren voreingestellt, wenn die Frequenz des Signals derjenigen entspricht, die einen Vakuumdichtezustand darstellt.

Deswegen registriert der Zähler 111 eine Differenzzählung, welche direkt proportional zu den überwachten Dichtezuständen während der Prüiperiode zu dem Zeitpunkt ist, zu dem die Zählung 116 auf das Gedächtnis 113 übertragen Wird. Dement spreche·¹.' steuert der Ausgang des Gedächtnisses 113 zwischen aufeinanderfolgenden Übertragungen den Vervielfacher 122 in Übereinstimmung mit dem Dichteustand in der Leitung während der vorhergehenden fe Prüfperiode, so daß das Ausgangssignal 132 des Vervielfachers 122 die Flußmengenratenzustände darstellt, wie auf der Basis der augenblicklichen Volumenflußratenzustände berechnet, die von dem Signal 91 dargestellt werden, und der Dichtzustände während der vorhergehenden Prüferperiode. Das Ausgangssignal 132 des Vervielfachers 122 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel nimmt die Form eines Digitalimpulszüges an, der eine Frequenz während der Intervalle zwischen aufeinanderfolgenden Übertragungen der Zählung, die von dem Signal 116 dem

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Gedächtnis 113 dargestellt wird, das direkt proportional zu der Flußmengenrate ist, wie sie von der Volumenflußrateninformation kontinuierlich dem Kreis 110 zugeführt wird und dem Dichteustand, der von dem elektrischen Ausgang 131 des Kreises 99 für die vorhergehende Prüfperiode dargestellt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird das Signal 132 an einen anderen programmierbaren Ratvervielfacher 135 geliefert, der mit geeigneten Versetzungsschaltern 142 zum Aufdrücken eines geeigneten Ausganges 143 auf die Torsteuerlogik versehen ist, wobei der Ausgang von den Kreis- und Meßgerätekonstanten bestimmt ist, um ein Ausgangssignal 136 von dem Vervielfacher 135 zu liefern, welches eine Frequenz proportional zu der Flußmengenrateninformation in dem Signal 132 hat und außerdem zu den gewünschten Einheiten der Flußmenge oder damit in Verbindung stehender Information, die gemessen wird, in Beziehung steht„ In diesem Fall wird das Signal 136 an ein Zählgerät 137 eines Auslesekreises mit einem Puffertreiberkreis 139 geliefert, der in Abhängigkeit von dem gezählten Ausgang 138 des Zählers 137 arbeitet, sowie einem elektromechanischen Zähler 141, der in seinem Summierungemode betrieben wird, um die Flußmenge oder damit in Verbindung stehende Information in den gewünschten Einheiten mittels des Ausganges 140 des Treiberkreises 139 auszugeben. _v

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Claims

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Patentansprüche

Densitometer mit einem dichteempfindlichen Glied in Form eines temperaturstabilen Stimmgabelelement**, welches bei seiner natürlichen Frequenz der Vibration angetrieben ist und ein Paar von Zinken aufweist, die beabstand.e>t in ihrer Schwingungsebene liegen und starr an ihrem Wurzelenede miteinander verbunden sind, und mit einem hermetisch abgeschlossenen Gehäuse für das Glied mit einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung für gasförmiges oder flüssiges Medium, dadurch gekennzeichnet, daß die Zinke einander gegenüberliegende Seiten hat, die, beginnend am entfernten Ende der Zinke, gleichförmig beabstmndet und in parallelen Ebenen senkrecht zu der Ebene der Oszillation für wenigstens einen größeren Teil des Abstandes von dem entfernten Ende zu dem Wurzelende der Zinke angeordnet sind.

2. Densitometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stimmgatfelelement mittels eines Kreises angetrieben let, der einen piezoelektrischen Kristall aufweist, der an einer der Zinken Befestigt ist.

3. Densitometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ^ede Zinke einen gekrümmten Abschnitt und einen geraden Abschnitt aufweist, der integral mit ersterem verbunden ist, und daß das Stimmgabelelement von einem Kreis angetrieben ist, der einen piezoelektrischen Kristall aufweist, welcher

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an der Außenseite einer der Zinken in einer Lage angebracht ist, daß er die Verbindung zwischen dem gekrümmten und geraden Abschnitt überlappt.

4. Densitometer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kammer aus, gasförmiges oder flüssiges Medium durchlassendem Material innerhalb des Gehäuses zum Dämpfen stehender akustischer Wellen innerhalb des Gehäuses und zum Filtern fester Teilchen vorgesehen ist, die in das gasförmige oder flüssige Medium eingetreten sind, daß dem Gehäuse durch die Einlaßöffnung zugeführt wird β

5. Densitometer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stimmgabelelement aus geschmolzenem Quarz bestehtο

6. Densitometer mit einem Dichte abfühlenden Glied der Form eines temperaturstabilen Stimmgabelelementes mit einem Paar von Zinken, die starr an ihren Wurzelenden miteinander verbunden und zur Schwingung in einer Oszillationsebene angeordnet sind, und mit einem RUckkopplungskreia zum Antrieb des Elementes bei seiner natürlichen Frequenz der Vibration und zum Nachweis der Vibration, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreis ein Paar von piezoelektrischen Kristallen aufweist, die jeweils an den Zinken angebracht sind.

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7. Densitometer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zinke einen gekrümmten und einen geraden Abschnitt aufweist, die integral miteinander verbunden sind, und daß das Paar von piezoelektrischen Kristallen an den jeweiligen Zinken in einer Lage angebracht ist, daß sie die jeweiligen Verbindungen zwischen dem gekrümmten und geraden Abschnitt überlappen»

8. Densitometer nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein hermetisch abgeschlossenes Gehäuse für das Abfühlglied mit Einlaß- und Auslaßöffnungen für das gasförmige oder flüssige Medium vorgesehen ist und daß eine Kammer aus,gasförmiges oder flüssiges Medium durchlassendem Materials innerhalb des Gehäuses zum Dämpfen stehender akustischer Wellen innerhalb des Gehäuses und zum Abfiltern fester Teilchen gebildet ist, die in das gasförmige oder flüssige Medium gelangt sind, welches dem Gehäuse durch die Einlaßöffnung zugeführt wird,

9. Densitometer nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zinke einander gegenüberliegende Seiten aufwel-st* welche, beginnend am entfernten Ende der-Ziake, fle-ichfiJrmig beabstandet und in parallelen Ebenen senkrecht zu der Ebene der Oszillation für wenigstens einen größeren Teil der Strecke von dem entfernten Ende zu dem Wurzelende der Zinke angeordnet sind.

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10. Densitometer nach einem der Ansprüche 6 bis 9t dadurch gekennzeichnet, daß jede Zinke aus Quarz besteht.

11. Densitometer mit einem Dichte abfühlenden Glied in der Form eines temperaturstabilen Stimmgabelelementes mit einem Paar von Zinken, die starr an ihren Wurzelenden miteinander verbunden sind und zur Schwingung in einer geraeinsamen Ebene angeordnet sind, und mit einem Rückkopplungskreis zum Antrieb des Elementes bei seiner natürlichen Frequenz der Vibration und zum Nachweis der Vibration, dadurch gekennzeichnet, daß ein hermetisch abgeschlossenes Gehäuse für das Abfüllglied mit Einlaß- und Auslaßöffnungen für gasförmiges oder flüssiges Medium vorgesehen ist, und daß gasförmiges oder flüssiges Medium durchlassende Mittel beabstandet von den Wänden des Gehäuses zum Dämpfen stehender akustischer Wellen innerhalb des Gehäuses und zum Abfiltern fester Teilchen vorgesehen sind, die in das gasförmige oder flüssige Medium gelangt sind, welches dem Gehäuse durch die Einlaßöffnung zugeführt wird.

12. Densitometer nach Anspruch,1-1, dadurch gekennzee y daß jede Zinke einander gegenüberliegende Seiten aufweist, welche, beginnend an dem entfernten Ende der Zinke, gleichförmig beabstandet und in parallelen Ebenen senkrecht zu der Ebene der Oszillation für wenigstens einen größeren Teil der Strecke von dem entfernten Ende zu dem Wurzelende der Zinke angeordnet sind, daß jede Zinke aus Quarz besteht und einen gekrümmten und einen geraden Abschnitt aufweist, die integral miteinander verbunden sind, und daß das Stimmgabelelement von einem Kreis mit einem.Paar von piezoelektrischen Kristallen angetrieben ist, die

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an den Jeweiligen Zinken in Lagen angebracht sind, daß sie.die Jeweiligen Verbindungen zwischen dem gekrümmten und dem geraden Abschnitt überlappen.

13. Verfahren zum kontinuierlichen Bestimmen einer mit der Flußmengenrate in Beziehung stehenden Information aus kontinuierlichen Signalen, die ein Signal enthalten, welches den überwachten Volumenflußratenzustand eines gasförmigen oder flüssigen Mediums darstellt, welches durch eine Leitung fließt, sowie, ein digitales Signal mit einer Frequenz, daß als inverse im wesentlichen lineare Funktion des überwachten Dichtezustandes des fließenden Mediums variiert, dadurch gekennzeichnet, daß man intermittierend das digitale Signal für eine Prüf periode mit einer Zeitdauer prüft, die der Zeitperiode für eine vorbestimmte Anzahl von Schwingungen in der Signalprüfung entspricht, tiaß man die Impulse in einem Hochfrequenztaktgebersignal während der Prüfperiode in einer Zähleinrichtung zählt, welche, am Ende der Prüfperiode, die Differenz zwischen der Zählung für die Prüf periode und einer vorbestimmten Zählung registriert, die der Anzahl von Impulsen in dem Taktgebersignal während einer Periode mit einer Zeitdauer entsprechend der für eine vorbestimmte Anzahl von Schwingungen in einer Probe des Digitalsignals mit einer Frequenz entspricht, die einen Vakuumdihtezustand darstellt, daß man die Differenzzählung in einem Speicher mit einem elektrischen Ausgang speichert, der die Differenzzählung für die vorhergehende Prüfzählung darstellt, und daß man den Ausgang einer elektronischen Multiplikationseinrichtung steuert, welche in Abhängigkeit der kontinuierlichen Aufnahme des Signals arbeitet, welches den überwachten Flußratenzustand mit dem elektrischen Ausgang des Speichers darstellt, .·-.■

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um ein Signal zu liefern, welches das Produkt des überwachten Flußratenzustand, der dadurch dargestellt wird, und des Dichtezustandes während der vorhergehenden Prüfperiode darstellt.

Verfahren zum kontinuierlichen Bestimmen einer mit der Flußraengenrate in Beziehung stehenden Information aus kontinuierlichen Signalen, die ein erstes Digitalsignal mit einer Frequenz enthalten, das im wesentlichen proportional zu dem überwachten Volumenflußratenzustand eines gasförmigen oder flüssigen Mediums ist, welches durch eine Leitung fließt, sowie ein zweites Digitalsignal mit einer Frequenz, die als ein inverse, im wesentlichen lineare Funktion des überwachten Dichtezustandes des fließenden gasförmigen oder flüssigen Mediums variiert, dadurch gekennzeichnet, daß man intermittierend das zweite Digitalsignal für eine Prüfperiode mit einer Zeitdauer entsprechend der Zeitperiode für eine vorbestimmte Zahl von Schwingungen in der Signalprüfung prüft, daß man die Impulse in einem Hochfrequenztaktgebersignal während jeder Prüfperiode in einer Zähleinrichtung mit einem elektrischen Ausgang am Ende der Zählung zählt, welche die Differenz zwischen der Zlhlung zählt, welche die Differenz zwischen der Zählung für die Prüfperiode und einer vorbestimmten Zählung darstellt, welche der Anzahl von Impulsen in dem Taktgebersignal während einer Periode mit einer Zeitdauer entspricht, die derjenigen für die vorbestimmte Anzahl von Schwingungen in einer Prüfung des zweiten Signals mit einer Frequenz entspricht, die einen Vakuumdichtezustand darstellt, daß man die Differenzzählung auf einen Speicher mit einem elektrischen Ausgang überträgt, welcher während des Intervalls zwischen aufeinanderfolgend·»

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Übertragungen die Differenzzählung für die vorhergehende ^rüfperiode darstellt, daß man kontinuierlich den Ausgang einer elektronischen Mu3Üplika ti ons einrichtung steuert, die in Abhängigkeit von der Aufnahme des zweiten Signals mittels des elektrischen Ausgangs der Speichereinrichtung arbeitet, um e^g Digitalsignal mit einer Frequenz proportional zu dem Produkt des überwachten Flußratenzustandes während jjes Intervalls zwischen aufeinanderfolgenden Übertragungen und dem Dichtezustand während der Prüfperiode zu liefern, die dem Intervall vorausgeht.

15. Einrichtung zum Überwachen der Flußmengenrate eines gasförmigen oder flüssigen Mediums, welches durch eine Leitung fließt, gekennzeichnet durch einen Volumenflußratenmesser, welcher den Volumenflußratenzustand in der Leitung überwacht, mit einem Ausgangssignal, welches kontinuierlich den Flußratenzustand darstellt, durch einen Densitometer, welcher den Dichteustand in der Leitung überwacht und ein kontinuierliches Digitalausgangssignal mit einer Frequenz

hat, die als eine inverse, im wesentlichen lineare Funktion des überwachten Dichtezustandes variiert, durch einen Kreis, welcher in Abhängigkeit von der kontinuierlichen Aufnahme der und für intermittierende Prüfung des Digitalausganssignals arbeitet, welcher einen Taktgeber mit einem Hochfrequenzimpulssignal enthält, durch einen elektronischen Zähler zum Zählen von Impulsen in dem Taktgebersignal, durch Toreinrichtungen zum Durchlassen des Taktgebersignals zu dem Zähler, durch Torsteuereinrichtungen, die auf das Digitalausgangssignal zum öffnen der Toreinrichtung für eine Prüfperiode mit einer Zeitdauer entsprechend der Zeitperiode für eine vorbestimmte Anzahl von Schwingungen in der

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SignalprUfung ansprechen, und durch Speichereinrichtungen zum Speichern der registrierten Zählung am Ende der Prüfperiode, wobei der Zähler zur Registrierung einer Zählung am Ende der Prüf periode eingestellt ist, welche die Differenz zwischen der Zählung für eine Prüfperiode und einer vorbestimmten Zählung darstellt, die der Zahl von Impulsen in dem Taktgebersignal während einer Periode mit einer Zeitdauer entspricht, die derjenigen für eine vorbestimmte Anzahl von Schwingungen in einer Prüfung des digitalen Ausgangssignals mit einer Frequenz entspricht, die einen Vakuumdichtezustand darstellt, und mit einem elektrischen Ausgang, welcher die registrierte Zählung darstellt, wobei die Speichereinrichtung ein elektrisches Ausgangssignal hat, welches kontinuierlich die Zählung darstellt, die am Abschluß der vorhergehenden Prüfperiode registriert wurde, und durch eine elektronische Multiplikationseinrichtung, die in Abhängigkeit von der kontinuierlichen Aufnahme des Ratenmesserausgangssignals arbeitet und von dem elektrischen Ausgang der Speichereinrichtung gesteuert ist, um ein Signal zu liefern, welches das Produkt des Flußratenzustandes, der dadurch dargestellt wird, und des Dichtezustandes während der vorhergthenden Prüf periode darstellt.

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16. Einrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß das Densitometer ein Dichte-Abfühlglied in der Form eines temperaturstabilen Stimmgabelelementes aufweist, sowie einen Antriebskreis zum Antrieb des Gabelelementes bei seiner natürlichen Frequenz der Vibration und zum Liefern des digitalen Ausgangssignals ₉ wobei das Element ein Paar von Zinken aufweist, die beabstandet in ihrer Oszillationsebene liegen und starr an ihren Wurzelenden miteinander verbunden sind, und wobei jede der Zinken einander gegenüberliegende Seiten aufweist, die, beginnend an dem entfernten Ende der Zinke, gleichförmig beabstandet und in parallelen Ebenen senkrecht zu der Ebene der Oszillation für wenigstens einen größeren Teil der Strecke von dem entfernten Ende zu dem Würzelende der Zinke angeordnet sind.

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zinke einen gekrümmten und einen geraden Abschnitt aufweist, die integral miteinander verbunden sind, und daß der Antriebakreis ein Paar von piezoelektrischen Kristallen aufweist, die jeweils an der Außent seite der Zinken in Lagen befestigt sind, in denen sie die Verbindung zwischen dem geraden Abschnitt überlappenο

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