DE3940930A1

DE3940930A1 - Durchflussmesseinrichtung

Info

Publication number: DE3940930A1
Application number: DE3940930A
Authority: DE
Inventors: Shoji Kamiunten; Tetsuo Hisanaga
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1988-12-15
Filing date: 1989-12-12
Publication date: 1990-06-21
Also published as: JPH02161313A; JPH0682062B2; EP0373929A1; US5020373A

Description

Die Erfindung betrifft eine Durchflußmeßeinrichtung mit einem im Strömungskanal angeordneten thermischen Strömungsmesser. Solche auch als Mikrobrücken-Strömungsmesser bezeichnete thermische Strömungsmesser sind beispielsweise aus der EP-OS 01 76 996 sowie den prioritätsälteren EP-OS 03 19 871 und 03 30 105 bekannt. Weiterhin sind Kombinations-Durchflußmeßeinrichtungen bekannt, die aus einem Mikrobrücken-Strömungsfühler 1 und einem Fluidic-Strömungsfühler 2 bestehen. Ein solcher Kombinations- Durchflußmesser ist in Fig. 1 schematisch wiedergegeben. Der Aufbau ist jedoch relativ kompliziert und die Größe eines solchen Fluidic-Strömungsmessers führt zuweilen zu Schwierig keiten hinsichtlich der Anordnung des thermischen Strömungs messers und steht dem Verlangen nach einer Verringerung der Baugröße entgegen.

Aufgabe der Erfindung ist es folglich, eine Kombinations-Durch flußmeßeinrichtung zu schaffen, die in ihrem mechanischen Aufbau einfach ist und sich leicht fertigen läßt. Sie soll darüber hinaus sowohl bei hohen als auch bei geringen Durchsätzen genau arbeiten. Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung. Dabei ist der thermische Strömungs messer in erster Linie bei niedrigen Durchsätzen und der Wirbelströmungsmesser in erster Linie bei hohen Durchsätzen wirksam. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 im Querschnitt eine herkömmliche Kombinations- Durchflußmeßeinrichtung mit einem thermischen Strömungsmesser 1 und einem Fluidic-Strömungs messer 2;

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Strömungsmeßeinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine seitliche Ansicht in Richtung des Pfeils A und

Fig. 4 den Verlauf der Ausgangssignale S der beiden Strömungsmesser in Abhängigkeit vom Durchsatz F.

Die Durchflußmeßeinrichtung nach Fig. 2 enthält neben einem Mikrobrücken-Strömungsmesser 1 einen Karman-Wirbelströmungs messer 2 a, mehrere Gitter 3 zur Vergleichsmäßigung der Strömung, einen Wirbelerzeuger 4 zur Erzeugung des Karman-Wirbels sowie eine Druckmeßöffnung 5 zur Messung des Druckes im Wirbel strömungsmesser. Die Strömung durchfließt die Meßeinrichtung in Richtung des Pfeiles F. Bei dieser Ausführungsform wird der Durchsatz bzw. die Strömung bei starker Strömung in erster Linie durch den Wirbelströmungsmesser 2 a und bei niedrigen Durchsätzen durch den Mikrobrücken-Durchflußmesser 1 gemessen. Die Kombination dieser beiden an sich bekannten Strömungsmesser vereinfacht den mechanischen Aufbau der Durchflußmeßeinrichtung, verringert ihre Größe und vereinfacht die Anordnung des thermischen Strömungsmessers 1. Sie läßt sich einfacher und mit niedrigeren Kosten herstellen als der in Fig. 1 gezeigte her kömmliche Kombinations-Durchflußmesser.

Aus der stirnseitigen Draufsicht in Richtung des Pfeils A wie sie in Fig. 3 wiedergegeben ist, erkennt man den Anschluß des pneumatisch/elektrischen Wandlers 7 über die Rohre 6 an die beiden Druckmeßöffnungen 5 des Wirbelströmungsfühlers.

Nachfolgend wird die Korrektur des Ausgangssignals des thermischen Strömungsfühlers 1 durch das Ausgangssignal des Wirbelströmungsfühlers 2 a unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben. Dort zeigt die Kurve S _FA das Ausgangssignal des thermischen Strömungsfühlers 1, die Kurve S _FB das Ausgangs signal des Wirbelströmungsfühlers 2 a und die Kurve S _FAC die Kurve des korrigierten Ausgangssignals des thermischen Strömungs fühlers 1. Es ist jeweils der Signalpegel S über dem Durchfluß F aufgetragen. Die Korrektur findet statt zwischen den Signal pegeln S 1 und S 2. Nimmt man beispielsweise an, daß bei einem Durchsatz FA der Ausgangspegel des thermischen Strömungsmessers 1 den Wert Sb und der Ausgangspegel des Wirbelstromfühlers 2 a den Wert Sa hat, so wird der Korrekturkoeffizient k durch das Verhältnis Sa/Sb gebildet. Das korrigierte Ausgangssignal Sb′ des thermischen Strömungsmessers 1 erhält man folglich nach der Gleichung

Sb′= k · Sb mit k = Sa/Sb.

Durch diese Korrektur erhält man ein kontinuierliches Ausgangs signal auch im Übergangsbereich zwischen den Bereichen, in denen der thermische Strömungsmesser 1 einerseits und der Wirbel strömungsmesser 2 a andererseits vorwiegend wirksam ist.

Die Ausgangssignalpegel S 1 und S 2 zur Bestimmung eines Korrektur bereichs des Ausgangssignals werden wie folgt bestimmt. Nimmt man an, daß der untere Grenzwert, bei dem der Durchfluß korrekt mit dem Wirbelströmungsmesser 2 a gemessen werden kann, bei einem Wert S _FB=S 0 liegt und ferner der obere Grenzwert, bei dem der Durchsatz korrekt mit dem thermischen Strömungsmesser 1 meßbar ist, bei S _FA=S 3 liegt, so werden die Pegel S 1 und S 2 derart gewählt, daß folgende Gleichung erfüllt ist:

S 0 S 1 < S 2 S 3 bzw.
F 0 F 1 < F 2 F 3.

Der Übergang zwischen der Wirksamkeit des thermischen Strömungs fühlers 1 und des Wirbelströmungsfühlers 2 a wird zwischen den Ausgangssignalpegeln S 1 und S 2 bewirkt. Dies kann automatisch von einem Mikroprozessor her gesteuert werden, dem das Ausgangs signal des Wirbelströmungsmessers 2 a zugeführt wird. Anstelle eines Mikroprozessors kann auch ein Vergleicher diese Funktion erfüllen. Bei niedrigen Durchflußmengen ist also das Ausgangs signal des thermischen Strömungsmessers 1 maßgebend, bei hohen Durchflußmengen das Ausgangssignal des Wirbelströmungsmessers 2 a und im Übergangsbereich ein nach obiger Gleichung korrigiertes Ausgangssignal des thermischen Strömungsmessers.

Da Wirbelströmungsmesser im allgemeinen kleinere Strömungs bereiche überstreichen können als Fluidic-Strömungsmesser ist es erforderlich, den Meßbereich des thermischen Strömungsmessers derart zu erweitern, daß die Kombinations-Durchflußmeßein richtung den gesamten Durchsatzbereich überstreicht, wie er auch von einem Kombinations-Durchflußmesser mit Fluidic-Strömungs messer erfaßt wird. Die Korrektur des Ausgangssignals des thermischen Strömungsmessers durch das Ausgangssignal des Wirbelströmungsmessers verbessert auch die Genauigkeit der Meßeinrichtung, weil ein Wirbelströmungsmesser im allgemeinen genauer mißt als ein thermischer Strömungsmesser. Man erhält somit eine gleichmäßige Genauigkeit über einen größeren Meß bereich.

Claims

1. Durchflußmeßeinrichtung mit einem im Strömungskanal angeordneten thermischen Strömungsmesser, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem ein Karman- Wirbelströmungsmesser (4, 5) vorgesehen ist.

2. Durchflußmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der thermische Strömungs messer (1) in erster Linie bei niedrigem Durchsatz und der Wirbelströmungsmesser (4, 5) in erster Linie bei hohen Durchsatz wirksam ist.

3. Durchflußmeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest im Übergangs bereich zwischen niedrigem und hohem Durchsatz das Ausgangs signal des thermischen Strömungsmessers (1) durch das Ausgangssignal des Wirbelströmungsmessers (4, 5) korrigiert wird.

4. Durchflußmeßeinrichtung nach Anspruch 3 mit einer Rechen schaltung zur Ableitung eines Strömungssignals (Sb′) aus dem Meßsignal (Sb) des thermischen Strömungsmessers (1) und dem Meßsignal (Sa) des Wirbelströmungsmessers (4, 5) nach der Gleichung Sb′= k · Sb mit k = Sa/Sb.

5. Durchflußmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung, vorzugsweise einen Mikroprozessor, die in Abhängigkeit vom Pegel des Meßsignals das dem Durchsatz entsprechende Ausgangssignal S _FAC bei niedrigen Durchsätzen vom Ausgangssignal S _FA des thermischen Strömungsmessers, bei hohen Durchsätzen vom Ausgangssignal S _FB des Wirbel strömungsmessers und im Übergangsbereich aus einem korrigierten Ausgangssignal (Sb′) ableitet.

6. Durchflußmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelströmungsmesser (4, 5) im Strömungskanal stromabwärts vom thermischen Strömungsmesser (1) angeordnet ist.

7. Durchflußmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß stromauf wärts vor dem thermischen Strömungsmesser (1) und/oder dem Wirbelströmungsmesser (4, 5) die Strömung vergleichmäßigende Mittel (3) angeordnet sind.