DE3522997A1

DE3522997A1 - Durchflussmesser zum messen einer zeitlichen durchflussrate bei fluiden

Info

Publication number: DE3522997A1
Application number: DE19853522997
Authority: DE
Inventors: Masao Osaka Haruta; Makoto Okabayashi
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1985-03-28
Filing date: 1985-06-27
Publication date: 1986-10-02
Also published as: FR2579746A1; JPS61223517A

Description

Durchflußmesser zum Messen einer zeitlichen Durchflußrate bei Fluiden

Die Erfindung bezieht sich auf einen Durchflußmesser zur Messung einer zeitlichen Durchflußrate bei Fluiden (Gase und Flüssigkeiten) mit einem Fluidic-Element, das folgende Elemente umfaßt: einen sich verengenden Durchlaß, eine Strahldüse, die stromabwärts zu dem sich verengenden Durchlaß liegt, einen sich erweiternden Durchlaß, der stromabwärts zu der Strahldüse liegt, ein Paar Steuerdüsen, die zwischen der Strahldüse und dem sich erweiternden Durchlaß angeordnet sind und sich einander gegenüberliegen in einer Ausrichtung, die im wesentlichen senkrecht zu einer Richtung liegt, in der ein Fluid-Jet aus der Steuerdüse schießt, und Rücklaufkanäle, die einen stromabwärts gelegenen Bereich des sich erweiternden Durchlasses mit den Steuerdüsen verbinden.

Diese Art von Durchflußmessern macht Gebrauch vom Coanda-Effekt. Der Coanda-Effekt ist ein Phänomen, bei dem ein Fluid-Jet, der aus einer Düse herausschießt, sich zu einem Fluß entlang einer der geneigten Wände eines sich erweiternden Durchlasses stabilisiert. Weiterhin tritt das Phänomen auf, daß der Fluid-Jet, der aus einer Strahldüse herausschießt, alternierend entlang den Wänden des sich erweiternden Durchlasses entlangfließt, wobei dies aufgrund des Vor-

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handenseins von Fluid-Jets geschieht, die alternierend aus zwei Steuerdüsen herausschießen. Der Durchflußmesser mißt Durchflußraten auf der Basis der Frequenzänderungen, die sich aus der Änderung der Richtung ergeben, in der der Fluid-Jet aus den Strahldüsen herausschießt.

Bekannte Durchflußmesser der beschriebenen Art umfassen nur ein Fluidic-Element, das eine Strahldüse umfaßt, die nur eine Auslaßöffnung besitzt. Wenn die Auslaßöffnung nur sehr klein ist, um eine hohe Meßgenauigkeit zu erreichen, d. h. eine kleine Durchflußmenge mit hoher Präzision zu messen, wird ein großer Druckverlust beobachtet, der bei hohen Durchflußraten die Messung unmöglich macht. Soll umgekehrt eine große Durchflußrate mit hoher Präzision gemessen werden, ist es erforderlich, die Auslaßöffnung mit einer großen lichten Weite zu versehen. In diesem Falle wird die Meßgenauigkeit bei kleinen Durchflußmengen sehr schlecht.

Es stellt sich demnach die Aufgabe, die bekannten Durchflußmesser dahingehend zu verbessern, daß sie für einen großen Meßbereich der Durchflußrate eine gute Meßgenauigkeit ergeben.

Dies gilt auch für Variationen der Durchflußmenge während₄der Messung.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Durchflußmesser anzugeben, der den Fluid-Durchfluft aufrecht erhält, auch wenn sich plötzliche Änderungen in der Durchflußrate ergeben. Der Durchflußmesser soll weiterhin Schwierigkeiten der Gestalt vermeiden, daß eine Pilot-Flamme bei einem Gas-Haushaltsgerät unbeabsichtigt verlöscht. Diese Aufgaben werden gelöst durch einen Durchflußmesser der eingangs genannten Art, der zwei derartige Fluidic-Elemente besitzt, nämlich ein erstes Fluidic-Element und eine zweites Fluidic-Element, die sich im wesentlichen nur in den offnungsguerschnitten der Steuerdüsen unterscheiden. Weiterhin ist ein Bypass vorgesehen, der mit dem ersten Fluidic-Element mit der Steuerdüse großen Querschnittes in Verbindung steht, wobei zu dem Bypass das zweite Fluidic-Element mit der Steuerdüse kleinen Querschnittes parallel angeordnet ist und der Bypass weiterhin ein Steuerventil erfaßt, das öffnet, wenn die zeitliche Durchflußmenge einen vorbestimmten Wert überschreitet.

Der Durchflußmesser gemäß Erfindung hat damit folgenden Funktionseffekt:

Ist eine große Durchflußmenge vorhanden, so ist das Ventil geöffnet, so daß eine große Durchflußrate durch das erste Fluidic-Element und den Bypass fließen kann. Ist die Durchflußrate gering, so fließt das Fluid durch die beiden Fluidic-Elemente, ohne den Bypass zu durchströmen.

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Entsprechend werden bei einer großen Durchflußrate die Signale vom ersten Fluidic-Element zur Messung der großen Durchflußrate verwendet. Die Messung kann mit hoher Präzision und ohne wesentlichen Druckverlust durchgeführt werden, da das erste Fluidic-Element eine Steuerdüse mit großer öffnungsweite umfaßt. Ist die Durchflußrate klein, so werden Signale vom zweiten Fluidic-Element verwendet, um eine kleine Durchflußrate zu messen. Das zweite Fluidic-Element, das eine Steuerdüse mit kleiner öffnungsweite umfaßt, gestattet es, daß die Messung einer kleinen Durchflußrate mit hoher Empfindlichkeit und hoher Präzision durchgeführt wird. Dementsprechend ergibt die Erfindung einen Durchflußmesser, der verwendbar ist, wenn große Durchflußraten-Variatiönen ständig auftreten und doch eine präzise Messung erforderlich ist. Dementsprechend ist ein Durchflußmesser gemäß Erfindung beispielsweise geeignet als Verbrauchsmeßgerät für Stadtgas oder für Haushaltstrinkwasser.

Nebenbei gesagt, dort, wo der Druckverlust unterhalb 15 mm Wassersäule gehalten wird, kann mit dem Durchflußmesser gemäß Stand der Technik nur bei Durchflußraten-Variationen im Bereiche von 50 - 3000 l/h gearbeitet werden, während die Messung gemäß Erfindung mit Durchflußraten-Variationen im Bereich zwischen 10 bis 3000 l/h oder mehr genau genug bleibt. Demnach hat ein Durchflußmesser gemäß Erfindung eine ausreichend hohe Meßqualität, um als Stadtgas-Meßgerät für

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Haushaltsverbräuche verwendet zu werden.

Das Ventil umfaßt vorzugsweise ein Membran-Steuerventil. In diesem Falle tritt bei großen Durchflußraten eine große
Druckdifferenz oberhalb und unterhalb des zweiten Fluidic-Elementes auf. In diesem Falle wird das Steuerventil geöffnet, um die Druckdifferenz in einem vorbestimmten Bereich zu halten. Das Fluid fließt in großen Mengen durch das erste
Fluidic-Element und den Bypass. Ist die Durchflußrate nur
klein, dann ist auch die Druckdifferenz oberhalb und unterhalb des zweiten Fluidic-Elementes gering. Diese Differenz
bleibt innerhalb eines vorbestimmten Bereiches, während das Steuerventil völlig geschlossen bleibt. Entsprechend fließt das Fluid in kleinen Mengen durch die beiden Fluidic-Elemente, ohne durch den Bypass zu fließen. Da der Bypass automatisch geöffnet und geschlossen wird durch eine Membran, wird die Meßgenauigkeit auch bei großen Durchflußraten-Variationen beibehalten.

Darüber hinaus sei angemerkt, daß deshalb, weil das Steuerventil die Druckdifferenz aufrecht erhält, der Bypass in
verläßlicher und stabiler Art und Weise geöffnet wird, ohne daß es zu Störungen wie Flattern oder Knattern kommt. Dadurch wird die Durchflußrate verläßlich gemessen, auch wenn diese sich in einem kritischen Bereich befindet, bei der von einer Meßart zur anderen umgeschaltet wird. Zwar wird das Steuer-

ventil automatisch geöffnet und.geschlossen entsprechend den Druck-Variationen. Andererseits wird der Druck, der das öffnen und Schließen des Steuerventiles hervorruft, auch stark geändert, wenn das Steuerventil sich öffnet oder sich schließt. Hierdurch wiederum wird das Steuerventil veranlaßt, zu öffnen und zu schließen, wobei diese ständigen Wiederholungen die Meßgenauigkeit senken. Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile.

Vorteilhaft wird weiterhin gemäß Erfindung das Steuerventil mit einem Hauptventilkörper und einem Hilfsventilkörper ausgerüstet, wobei letzterer von einer Feder in eine Schließstellung relativ zum Hauptventilkörper gedrückt wird. Der Hilfsventilkörper öffnet bei einem Stromaufwärts-Fluiddruck dann, wenn der Hauptventilkörper in Schließstellung ist.

Wenn beispielsweise ein Hauptbrenner durch eine Pilotflamme bei einem Gasgerät entzündet wird, so erhöht sich die Durchflußrate unterhalb des Durchflußmessers plötzlich. Dementsprechend ist die Druckdifferenz über dem Hauptventilkörper vergrößert, so daß der Hauptventilkörper öffnet. Sogar in diesem Falle ergibt sich eine Verzögerung bei der öffnung des Hauptventilkörpers, die dadurch ermöglicht wird, daß die Kraft zur öffnung des Ventiles durch die Membran mitgeteilt wird. Der Hilfsventilkörper wird ohne Verzögerung durch die Druckdifferenz geöffnet, die direkt auf diesen wirkt. Demnach

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ist die vorliegende Konstruktion nicht nur dazu geeignet, die Durchflußrate auch bei großen Variationen zu messen, sondern auch dazu geeignet, eine ausreichende Versorgung sicherzustellen, wenn eine plötzliche Variation auftritt. Die vorliegende Konstruktion hat demnach auch nicht den Nachteil, daß es bei Gas-Haushaltsgeräten zum Erlöschen der Flamme kommt, beruhend auf einem Abfall des Gasdruckes dann, wenn der Hauptbrenner durch die Pilotflamme entzündet wird.

Weitere Vorteile und Besonderheiten der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen im einzelnen:

Figur 1 eine Schnittansicht eines Durchflußmessers gemäß Erfindung;

Figur 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II - II der Figur 1;

Figur 3 zeigt eine graphische Darstellung der Druck-Variationen, die zusammen mit Durchflußraten-Variationen auftreten und

Figur 4 zeigt die Schnittansicht eines modifizierten Fluidic-Elementes.

Die Figuren 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform eines Durchflußmessers gemäß Erfindung, der einen oberen Abschnitt (stromaufwärts gelegenen Teil) und einen unteren Abschnitt (stromabwärts gelegenen Teil) umfaßt, die in einem Rohr 1 eingeschlossen sind. Der obere Abschnitt ist durch eine Trennwand 9 aufgeteilt in einen schmalen Durchlaß 13 und einen weiten Bypass 15. Der schmale Durchlaß 13 enthält das stromaufwärts, also erstdurchströmte Fluidic-Element A, das später beschrieben werden wird. Der Bypass 15 enthält ein Membran-Steuerventil C, das den Bypass 15 öffnet und schließt. Der stromabwärts gelegene Abschnitt des Rohres 1, der mit dem schmalen Durchlaß 13 und mit dem Bypass 15 in Verbindung steht, enthält ein stromabwärts gelegenes, zweitdurchströmtes Fluidic-Element B, das später beschrieben werden wird.

Das erstdurchströmte und zweitdurchströmte Fluidic-Element A und B haben eine ähnliche Konstruktion. Beide Fluidic-Elemente enthalten ein Paar erster Durchlässe, die von den Kanalwandungen 4a und 4b symmetrisch begrenzt werden, und zwar um eine Längsachse P des Rohres 1 herum. Damit werden ein sich verengender Durchlaß 2 und eine Strahldüse 3 festgelegt. Der sich verengende Durchlaß 2 leitet das Fluid geglättet zu der Strahldüse 3. Aus dieser schießt das Fluid in einem Strahl (Jet) heraus, der im wesentlichen parallel zu der Längsachse P liegt. Jedes Fluidic-Element umfaßt weiterhin ein Paar von

Trennwänden 8a und 8b, die symmetrisch um die Längsachse P angeordnet sind und einen sich erweiternden Durchlaß 5 begrenzen. Weiterhin ergeben sich durch die Trennwände 8a und 8b ein Paar von Steuerbohrungen.6a und 6b und die beiden Rücklaufbohrungen 7a und 7b, die einen stromabwärts gelegenen Bereich des sich erweiternden Durchlasses mit den .Steuerbohrungen 6a und 6b verbinden. Die Steuerbohrungen 6a und 6b sind zwischen der Strahldüse 2 und dem sich erweiternden Durchlaß 5 angeordnet. Sie liegen einander gegenüber in einer Ausrichtung im wesentlichen senkrecht zu der Richtung, in der der Fluid-Jet aus der Strahldüse 3 herausschießt. Weiterhin ist ein Paar von zweiten Kanalbegrenzungswänden 12a und 12b vorgesehen, die symmetrisch um die Längsachse P angeordnet sind und einen sich verengenden Durchlaß stromabwärts zu dem sich erweiternden Durchlaß 5 definieren.

Wenn der Fluid-Jet beginnt, aus der Strahldüse 3 herauszuschießen, fließt das Fluid entlang den Trennwänden 8a bzw. 8b durch den sogenannten Coanda-Effekt. Dies erzeugt eine große fluidische Energie, die durch die Rücklaufbohrung 7a der Steuerbohrung 6a mitgeteilt wird, die durch die Trennwand 8a begrenzt wird. Hierdurch wird der Fluid-Jet gezwungen, entlang der gegenüberliegenden Trennwand 8b zu fließen. Anschließend steuert die Fluid-Energie die gegenüberliegende Steuerbohrung 6b, die wiederum den Fluid-Jet dazu bringt, wieder entlang der Trennwand 8a zu fließen. Auf diese Weise

fließt der Fluid-Strahl von der Strahldüse 3 alternierend entlang den beiden Trennwänden 8a und 8b. Die Plugrichtung des Fluid-Jets ändert sich um so schneller, je größer die Durchflußrate des Fluid-Jet-Stroms ist und zwar mit quantitativer Korrelation.

Ein Prallelement 14 ist stromabwärts innerhalb des sich erweiternden Durchlasses 5 angeordnet, um den Jet-Strahl in beiden Richtungen zu stabilisieren.

Das stromaufwärts gelegene Fluidic-Element A besitzt z. B. eine Höhe von 5 mm, eine lichte Weite von 0,5 mm in der Strahldüse und einen Querschnitt von 2,5 mm Öffnungsquerschnittsfläche. Im Vergleich dazu besitzt das stromabwärts gelegene Fluidic-Element B beispielsweise eine Höhe von 35 mm, eine Strahldüsen-Weite von 2 mm und eine Querschnittsfläche

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von 70 mm . Dementsprechend hat also die Strahldüse 3 des stromaufwärts gelegenen Fluidic-^Elementes A eine kleinere öffnungsweite als die Strahldüse 3 des stromabwärts gelegenen Fluidic-Elementes B. Die Querschnittsweite des ersteren beträgt 1/28 der öffnungsweite des zweiten. Dementsprechend ist das Verhältnis der Durchflußraten und die Frequenz der Flugrichtungsänderung des Fluid-Jets von hoher Präzision bei dem stromaufwärts gelegenen Fluidic-Element A bei niedriger Durchflußrate und entsprechend beim Fluidic-Element B, wenn die Durchflußrate groß ist.

Der Durchfluftmesser gemäß Erfindung umfaßt weiterhin Sensoren 10, die in den Rücklaufbogen 7a eines jeden der beiden Fluidic-Elemente Ά und B angeordnet sind, um die Druck- oder Durchflußraten-Variationen zu fühlen. Weiterhin ist eine Mengenanzeigevorrichtung 11 vorgesehen, die die Frequenzsignale von den genannten Sensoren 10 aufnehmen kann und die bestimmten Druck- oder Durchflußratenvariationen entsprechen. Die Vorrichtung 11 leitet entsprechende Durchflußraten aus den Frequenzsignalen ab und zeigt die Durchflußraten an.

Das Steuerventil C spricht an, wenn die Durchflußrate einen vorher bestimmten Wert überschreitet, so. daß die Druckdifferenz Pl - P2 zwischen einem Druck Pl stromaufwärts und einem Druck P2 stromabwärts zu diesem Ventil innerhalb eines vorbestimmten Bereiches gehalten wird. Das Steuerventil C umfaßt einen Hauptventilkörper 16, der den Bypass 15 öffnet und schließt, sowie eine Membran 17, die wirkungsweise verbunden ist mit dem Hauptventilkörper 16. Die Membran 17 liegt zwischen einer Druckkammer 18a, die mit dem Bypass 15 stromaufwärts zum Hauptventilkörper 16 in Verbindung steht, und einer Druckkamer 18b, die durch einen Kanal 19 mit der Einlaßseite des stromabwärts gelegenen Fluidic-Elementes B in Verbindung steht. Die Membran 17 ist mit einer Feder 20 versehen, die die Membran 17 gegen ihre Schließposition zu drücken sucht, sowie mit einem Magnet 22, der die Membran 17 in der Ventil-

Schließposition durch Zusammenarbeit mit einem Magnet 21 hält. Ein Schließelement D ist vorgesehen zwischen einer Stange 23, die vom Hauptventilkörper 16 zu einem Schließelement 24 reicht, das mit der Membran 17 verbunden ist. Dieses Schließelement.D erlaubt es der Membran, sich in ihr Ventil-Öffnungsposition zu bewegen in einem gewissen Maße, während der Hauptventilkörper 16 in der vollkommen geschlossenen Position verbleibt. Weiterhin erstreckt sich eine Feder 25 zwischen dem Hauptventilkörper 16 und dem Schließelement 24. Die Feder 25 veranlaßt den Hauptventilkörper 16 sich zu bewegen von einer offenen in eine geschlossene Stellung in Übereinstimmung mit der Bewegung der Membran 17 in Schließstellung des Ventils.

Die Druckdifferenz Pl - P2, die sich mit den Durchflußraten-Variationen ändert, ist in einem Beispiel in der Figur 3 dargestellt.

Nimmt man an, daß die Durchflußrate von 0 an langsam zunimmt, so ist zunächst die Druckdifferenz Pl - P2 im Anfangsstadium klein. Das Fluid fließt vom erstdurchströmten Fluidic-Element A zum zweitdurchströmten Fluidic-Element B bei geschlossenem Steuerelement C. Die Druckdifferenz nimmt vom Punkt Dl zum Punkt D2 zu. Dies entspricht der ersten vorbestimmten Druckdifferenz Pl. Sie nimmt weiterhin zu von Punkt D2 zu Punkt D3, wobei das Steuerventil C in der Schließstellung verbleibt

entsprechend der Wirkung des Magnetes 22. Wenn die Druckdifferenz die zweite festgelegte Druckdifferenz P2 erreicht, bewegt sich die Membran 17 in eine Stellung, so daß der Magnet 21 sich vom Magneten 22 entfernt. Daraufhin öffnet der Hauptventilkörper 16; entsprechend fällt die Druckdifferenz Pl - P2 von Punkt D3 zu Punkt D4 und bringt die Druckdifferenz wieder auf den ersten festgelegten Druckdifferenz-Wert Pl. Danach wird die Druckdifferenz Pl - P2 konstant gehalten, indem die Öffnungsweite des Steuerventils C entsprechend dem Anstieg der Durchflußrate vergrößert wird. Nachdem das Steuerventil 10 die voll geöffnete Position erreicht hat, wird die Druckdifferenz sich etwas vergrößern, ausgehend von Punkt D4, und schließlich den Punkt D5 erreichen, der der maximalen Durchflußrate entspricht.

Das Steuerventil C enthält einen Hilfsventilkörper 26, der durch eine Feder 27 in eine Schließstellung relativ zum Hauptventilkörper 16 gedrückt wird. Der Hilfsventilkörper 26 dient dazu, bei einem Stromaufdruck Pl zu öffnen, wenn der Hauptventilkörper 16 völlig geschlossen ist. Ist der Hauptventilkörper 16 völlig geschlossen und fällt der Stromabwärtsdruck P2 abrupt ab, so ist der Hilfsventilkörper 26 zeitweise geöffnet, bis der Hauptventilkörper 16 öffnet. Hierdurch wird der Abfall des Stromabwärtsdruckes P2 beherrscht.

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Die Mengenanzeigevorrichtung 11 umfaßt eine Rechnerkomponente lla, die entscheidet, ob die Frequenz in einem ersten Signal vom Sensor 10 im ersten Fluidic-Element B unter einem Sollwert ist, sowie eine Datenverarbeitungsvorrichtung lib, die auf Instruktion der Rechnerkomponente 11a die Durchflußraten aus einem zweiten Signal ableitet, das vom Sensor 10 des zweiten Fluidic-Elementes A kommt, wenn die Frequenz des ersten Signales unterhalb des Sollwertes ist. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 11b leitet die Durchflußrate aus dem ersten Signal ab, wenn die Frequenz im ersten Signal einen Sollwert überschreitet. Eine Anzeige lic dient weiterhin dazu, die Durchflußraten anzuzeigen. Der Durchflußmesser gemäß Erfindung besitzt demnach eine Mengenanzeigevorrichtung, die in der Lage ist, genaue Messungen über einen Meßbereich von 10 - 3000 l/h durchzuführen, wobei die Druckdifferenz unterhalb von 15 mm Wassersäule gehalten wird. Diese Werte sind nur als Beispiele zu verstehen.

Der genannte Sollwert ist im wesentlichen mitten zwischen der Minimumfrequenz des ersten Signales und einer Frequenz unmittelbar vor öffnung des Steuerventiles C definiert. Mit anderen Worten, wenn die Durchflußrate zunimmt, beginnt die Rechnereinheit 11a mit der Frequenzmessung des ersten Signales, bevor der Hauptventilkörper 16 sich öffnet. Umgekehrt, wenn die Durchflußrate abfällt, mißt die Rechnereinheit 11a weiter die Frequenz des ersten Signales, nachdem der Hauptventil-

körper 16 schließt. Dementsprechend ist die Messung der Durchflußrate/ die auf dem ersten Signal beruht, mit keinen oder nur minimalen Fehlern behaftet, wobei dies auf der Linearität zwischen der Durchflußrate und der Frequenz beruht. Sie ist auch frei von Fehlern, die auf der öffnung des Hauptventiles 16 beruhen könnten.

Figur 4 zeigt ein modifiziertes Fluidic-Element. Bei dieser Konstruktion erstrecken sich die zweiten Kanalbegrenzungswände 12a¹ und 12b¹ in einen Raum hinein, der zwischen den Trennwänden 8a und 8b liegt, in eine Position, die in kurzer Entfernung I₂ von dem Prallelement 14 liegt, wobei die Trennwände 8a¹ und 8b¹ entsprechend einer Distanz I₃ überlappt werden. Diese Konstruktion hat den Vorteil, daß die Frequenz-Variationen im Signal vom Sensor 10, die mit Mengen-Variationen der Durchflußrate entstehen, gemessen werden können. Durch Festlegung einer passenden Überlappungsdistanz 1- wird damit erreicht, daß die Trennwände 8a¹, 8b' eine große Länge I₁ besitzen. Die Rücklaufbohrungen 7a und 7b sind so geformt, daß sie eine Vergleichmäßigung ermöglichen, so daß irreguläre Impulse in dem Signal vom Sensor 10 herausgefunden werden können. Die zweiten Kanalbegrenzungswände 12a¹ und 12b¹ haben eine ausreichende Länge, so daß ein verengender Durchlaß, der von ihnen begrenzt wird, eine ausreichende Länge 1. hat, so daß Variationen in der Weite d gemildert werden können. Wie zu erkennen, konturieren die zweiten Kanalbegrenzungswände

12a¹ und 12b¹ auf ihren Innenwänden nach innen. Diese Konstruktion der zweiten Kanalbegrenzungswände dient zur Elimination von irregulären Impulsen.

Während in der ersten Ausführungsform des Fluid-Elementes die kleine Strahldüse und der Bypass stromaufwärts gegenüber dem Fluidic-Element mit der großen Düse angeordnet sind, kann gemäß Erfindung auch eine Umkehrung dieser Stromabwärts-Stromaufwärts-Position eingesetzt werden.

Weiterhin kann der Durchflußmesser abweichend von den beschriebenen Ausführungsformen angefertigt sein, ohne daß vom Rahmen der Erfindung abgewichen wird.

Beispielsweise kann der Hilfsventilkörper 26 in seiner Konstruktion und Anbringungsstelle modifiziert werden.

Das Membran-Steuerventil C kann ebenfalls in seiner Konstruktion abweichend gestaltet sein. Es sei auch angemerkt, daß das Steuerventil durch verschiedene andere Ventilkonstruktionen ersetzt werden kann, die entsprechend den Durchflußraten sich öffnen und schließen.

Weiterhin kann die Arbeitsweise und Konstruktion des Sensors 10 sowie deren Anzahl variiert werden. Beispielsweise können Sensoren sowohl in der Rücklaufbohrung 7a als auch in der

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Bohrung 7b jedes Fluidic-Elementes vorgesehen sein. Auch die Mengenanzeigevorrichtung kann variiert werden.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen von Durchflußmessern sind in erster Linie bestimmt für die Messung von Haushaltsverbräuchen von Brenngas oder Trinkwasser. Die Anwendungsgebiete seien aber nicht auf diese zwei Beispiele beschränkt.

Claims

«3 a 4 v snsachgereioht Patentansprüche

1. Durchflußmesser zur Messung einer zeitlichen Durchflußrate bei Fluiden (Gase und Flüssigkeiten) mit einem Fluidic-Element, das folgende Einzelheiten umfaßt: einen sich verengenden Durchlaß, eine Strahldüse, die stromabwärts zu dem sich verengenden Durchlaß liegt, einen sich erweiternden Durchlaß, der stromabwärts zu der Strahldüse liegt, ein Paar Steuerdüsen, die zwischen der Strahldüse und dem sich erweiternden Durchlaß angeordnet sind und sich einander gegenüberliegen in einer Ausrichtung, die im wesentlichen senkrecht zu einer Richtung liegt, in der ein Fluid-Jet aus der Steuerdüse schießt, und Rücklaufkanäle, die einen stromabwärts gelegenen Bereich des sich erweiternden Durchlasses mit den Steuerdüsen verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß

zwei derartiger Fluidic-Elemente, nämlich ein erstes Fluidic-Element (B) und ein zweites Fluidic-Element (A) vorgesehen sind, die sich im wesentlichen nur in den öffnungsguerschnitten der Steuerdüsen unterscheiden, und dadurch, daß ein Bypass (15) vorgesehen ist, der mit dem ersten Fluidic-Element (B) mit der Strahldüse (3) großen Querschnittes in Verbindung steht, und daß zu dem Bypass (15) das zweite Fluidic-Element (A) mit der Strahldüse (3) kleinen Querschnittes parallel angeordnet ist, wobei der Bypass (15) weiterhin ein Steuerventil (C) um-

faßt, das öffnet, wenn die zeitliche Durchflußmenge einen vorbestimmten Wert überschreitet.

2. Durchfluftmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Fluidic-Element (A) und der Bypass (15) stromaufwärts gegenüber dem ersten Fluidic-Element (B) angeordnet sind.

3. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (C) ein Membran-Steuerventil ist.

4. Durchflußmesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (C) einen Hauptventilkörper (16) und einen Hilfsventilkörper (26) umfaßt, der von einer Feder (25) in eine Schließstellung relativ zum Hauptventilkörper (16) gedrückt ist, wobei der Hilfsventilkörper (26) bei einem Fluid-Stromaufwärtsdruck dann öffnet, wenn der Hauptventilkörper (16) in Schließstellung ist.

5. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem Sensoren (10) vorgesehen sind, die jeweils in einer der Rücklaufbohrungen (7a, 7b) des ersten und zweiten Fluidic-Elementes (B, A) angeordnet sind, um Änderungen der Durchflußrate zu fühlen, und daß eine Durchflußmengen-Anzeigevorrichtung. (11) vorhanden ist, die von den Sensoren (10) Frequejizsignale

entsprechend den Durchflußmengenänderungen empfängt, Durchflußraten errechnet und anzeigt.

6. Durchflußmesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmengen-Anzeigevorrichtung (11) Rechnerkomponenten (lla) enthält, die entscheiden, ob die Frequenz in einem ersten Signal vom Sensor (10) im ersten Fluidic-Element (B) unter einem Sollwert ist sowie Datenverarbeitungsvorrichtungen (Hb) umfaßt, die auf Instruktion der Rechnerkomponenten (Ha) die Durchflußraten aus einem zweiten Signal ableiten, das von Sensoren (10) kommt, wenn die Frequenz des ersten Signales unterhalb des Sollwertes ist und die Durchflußraten aus dem ersten Signal ableiten, wenn die Frequenz des ersten Signals ihren Sollwert überschreitet,

und dadurch, daß Anzeigevorrichtungen (lic) angeschlossen sind.

7. Durchflußmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mengenanzeigevorrichtung (11) geeignet ist, die Frequenz des ersten Signales auch dann zu messen, wenn das Steuerventil (C) geschlossen ist, wobei der genannte Sollwert kleiner ist als die Frequenz des ersten Signals zur Zeit des öffnen und Schließen des Ventiles (C).

8. Durchfluftmesser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert im wesentlichen zwischen der Minimum-Frequenz des ersten Signales und einer Frequenz unmittelbar vor Öffnen des Ventiles (C) liegt.

9. Durchfluftmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daft das erste und zweite Fluidic-Element (B, A) einen sich verengenden Durchlaßkanal (2) einhält, der stromabwärts zu dem sich erweiternden Durchlaß (5) liegt und teilweise den Rücklaufkanal überlappt.

10. Durchfluftmesser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der sich verengende Durchlaß (2) eine ausreichende Länge hat, um Abweichungen der Weite abzumildern, sowie Innenwandungen besitzt, die sich nach innen vorwölben.