DE69114670T2 - Durchflussmesser für Fluide. - Google Patents

Description

TECHNISCHES GEBIET
• Diese Erfindung betrifft Durchflußmesser für Fluide und insbesondere solche Durchflußmesser, bei denen eine Venturidüse in Verbindung mit einem für negative Fluidrückführung vorgesehenen Oszillator zum Einsatz kommt.
STAND DER TECHNIK
• Zu drei bekannten Ausführungen von Durchflußmessern zählen Turbinenmeßgeräte, wirbelablösende Durchflußmeßgeräte und oszillierende Strahldurchflußmesser für Fluide. Im Vergleich zu Turbinenmeßgeräten bietet der oszillierende Strahldurchflußmesser für Fluide größere Zuverlässigkeit und Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzungen, da der Durchflußmesser für Fluide keine beweglichen mechanischen Teile aufweist. Der Durchflußmesser für Fluide hat außerdem viel bessere Frequenzansprecheigenschaften als ein Turbinenmeßgerät, weil er keine größere Trägheitsverzögerungsfunktion aufweist, wie sie den rotierenden Turbinenmeßgeräten zu eigen ist. Die meisten bekannten Turbinenmeßgeräte und oszillierenden Strahldurchflußmesser für Fluide ähneln sich in bezug auf Strömungsregelbereich, Signalamplitude und Signalqualität, auch wenn das Turbinenmeßgerät bei vielen Anwendungen im gerade gemessenen Fluidstrom geringeren Druckverlust als bisherige oszillierende Strahldurchflußmesser für Fluide bewirkt.
• Wirbelablösende Durchflußmeßgeräte sind durch einen stumpfen Körper gekennzeichnet, der in den zu messenden Fluidstrom eingeführt wird, um außerhalb des stumpfen Körpers eine alternierende Reihe von Wirbeln zu bewirken, die sich vom stumpfen Körper aus in Strömungsrichtung nach hinten fortpflanzen. Derartige Durchflußmeßgeräte sind schwingungssensibel und gegenüber Systemdruckpulsationen und Strömungsstörungen sehr empfindlich, so daß sie normalerweise in beträchtlichem Umfang mittels elektronischer Signale konditioniert werden müssen, um ein sauberes Ausgangssignal zu erzeugen. Im Vergleich dazu ist ein oszillierender Strahldurchflußmesser für Fluide gegenüber externen Schwingungen relativ unempfindlich und kann so konstruiert werden, daß er über eine eingebaute Isolierung gegenüber Systemdruckpulsationen und/oder externen Schwingungen verfügt.
• Beispiele von Durchflußmessern, bei denen für negative Fluidrückführung vorgesehene Oszillatoren zum Einsatz kommen, lassen sich in den US-Patenten 4,508,127 und 4,949,755 finden. Das letztgenannte Patent '755 beschreibt einen verbesserten Durchflußmesser für Fluide, der über mehrere parallele Strömungswege verfügt, in denen jeweils ein Begrenzer vorgesehen ist, wobei das gesamte Volumen der gerade gemessenen Fluidströmung gemeinsam durch diese Strömungswege befördert wird. Eine derartige Konstruktion hat, wie bereits ausgeführt, den Nachteil, daß ein relativ beträchtlicher Druckverlust in der gerade gemessenen Fluidströmung erzeugt wird, und ein solcher Druckverlust bedeutet unwiederbringlich verlorene Energie.
• Andere Ausführungen von Durchflußmeßsensoren arbeiten nach dem Prinzipal der Nessung statischer Druckdifferenzen und weisen die inhärenten Schwierigkeiten auf, die mit derartigen statischen Druckmeßsystemen verbunden sind, wie Unempfindlichkeit, eingeschränkter Bereich, mechanische Defekte und begrenzte Genauigkeit. Beispiele dafür sind u.a. feststehende Begrenzer oder Meßblenden, die einen kontinuierlichen Druckverlust in der gerade gemessenen Fluidströmung erzeugen, sowie Druckmeßdosenvorrichtungen in Venturiausführung. Die Vorrichtung in Venturiausführung hat im Vergleich zu Begrenzern mit feststehender Meßblende den Vorteil, daß ein signifikanter Anteil des beim Durchgang durch eine Venturimeßblende auftretenden Druckverlustes anschließend im nachgeschalteten Diffusor oder Druckrückgewinnungsabschnitt der Venturidüse ausgeglichen wird. Im US-Patent 4,938,053 ist eine Vorrichtung in Venturiausführung beschrieben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Durchflußmesser für Fluide bereitzustellen, der die erwünschten Eigenschaften oszillierender Strahldurchflußmesser für Fluide mit den Vorteilen der Druckrückgewinnung kombiniert, die Durchflußmessern in Venturidüsenausführung zu eigen sind.
• Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Durchflußmesser für Fluide in hochkompakter Leichtgewichtskonfiguration durch Verwendung eines für negative Fluidrückführung vorgesehenen Oszillators mit oszillierendem Strahl bereitzustellen, dem ein geringer Anteil der gerade gemessenen Fluidströmung durch eine Bypass-Leitung zugeführt wird, die parallel zu einer Venturidüse für die Beförderung der gerade gemessenen Fluidströmung angeordnet ist.
• Die Erfindung betrifft insbesondere eine klassische Venturidüse innerhalb des Durchganges, der für die Beförderung der zu messenden Fluidströmung vorgesehen ist. Ein Anteil der Fluidströmung wird aus dem Durchgang an einer Stelle, die in Strömungsrichtung vor der Venturidüse liegt, über einen oszillierenden Strahldurchflußmesser abgezogen, der ein Signal erzeugt, das den Fluiddurchfluß durch den Hauptdurchgang anzeigt. Diese Bypass- Fluidströmung wird in den Durchlaßabschnitt einer Venturidüse zurückgeführt, ohne die Fluidströmung durch die Venturidüse selbst nachteilig zu beeinflussen. Im Rahmen der Erfindung können piezokeramische oder Lichtleitertransducer eingesetzt werden, die elektrische bzw. optische Ausgangssignale erzeugen, die die Durchflußmenge der gerade gemessenen Fluidströmung anzeigen. Ein wichtiger Aspekt der Erfindung besteht darin, an der Hauptdüse des Fluidoszillators eine Durchflußgeschwindigkeit aufzubauen, die als eine bestimmbare Funktion für die Durchflußgeschwindigkeit des durch die Venturidüse strömenden Fluids dient und dieser vorzugsweise entspricht.
• Diese und weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der nachstehenden Beschreibung der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsformen ausführlich behandelt oder ergeben sich daraus, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• FIG. 1 ist eine teilweise schematische Querschnittsteildarstellung eines nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konstruierten Durchflußmessers;
• FIG. 2 ist eine vergrößerte Querschnittsaufrißdarstellung an den Linien 2-2 von FIG. 1 entlang;
• FIG. 3 ist eine FIG. 1 vergleichbare Darstellung, die jedoch eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Venturidüse zeigt; und
• FIG. 4 zeigt einen alternativen Lichtleitersensor, der für die Ausführungsformen nach FIG. 1 oder FIG. 3 eingesetzt werden kann.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
• In FIG. 1 und FIG. 2, auf die nunmehr insbesondere Bezug genommen wird, ist ein Durchflußmesser für Fluide 10 dargestellt, der allgemein einen für die Beförderung von Fluidströmung vorgesehenen Durchgang 12 und einen Fluidoszillator 14 umfaßt. Der Fluidströmungsdurchgang 12 ist als eine zylindrische Leitung dargestellt, die einen darin ausgebildeten internen Durchgang besitzt, durch den die zu messende Fluidströmung allgemein aus einer linksgerichteten in eine rechtsgerichtete Richtung gemäß FIG. 1 befördert wird.
• Innerhalb des Durchganges 12 ist ein Venturidüseneinsatz 16 angeordnet, der innerhalb der Leitung fest montiert ist. Die Düse 16 umfaßt einen Eintrittsabschnitt 18, der einen internen konischen Durchgang mit einer Querschnittsfläche besitzt, die sich darin in Fluidströmungsrichtung allmählich verringert. In Strömungsrichtung unmittelbar hinter dem konvergierenden Eintrittsabschnitt 18 befindet sich ein Durchlaßabschnitt 20 der Venturidüse, der mit einer festgelegten Querschnittsfläche dargestellt ist, wobei der zylindrische Abschnitt vom Eintrittsabschnitt aus in Strömungsrichtung nach hinten verläuft. In Strömungsrichtung unmittelbar hinter dem Durchlaßabschnitt 20 befindet sich ein Diffusor- oder Expansionsabschnitt 22 der Venturidüse 16. Der Diffusorabschnitt 22 ist durch einen eine konische, divergierende Querschnittsfläche aufweisenden Durchgang gekennzeichnet, dessen Querschnitt sich von der Mindestquerschnittsfläche des Durchlaßabschnittes 20 aus weich und allmählich zurück auf den Innendurchmesser des Durchganges 12 erweitert. Die Venturidüse 16 arbeitet als klassische Venturivorrichtung, d.h. sie beschleunigt die durch den Durchlaßabschnitt 20 fließende Fluidströmung, um dort Bedingungen zu schaffen, die sich durch höhere Geschwindigkeit und verringerten Druck auszeichnen. Anschließend expandiert die Fluidströmung und verteilt sich im Diffusorabschnitt 22, in dem ein wesentlicher Anteil, möglicherweise bis zu 75%, des Druckverlustes zurückgewonnen wird.
• Es sei darauf hingewiesen, daß die Venturidüse 16 fest im Inneren des Durchganges 12 montiert ist, der abgestufte Durchmesser aufweisen kann, wie in Form der Abstufungen 28 und 30 dargestellt, um so die abdichtenden O-Ringe 24, 26, die an der Venturidüse 16 angeordnet sind, leichter einsetzen zu können, während die Düse im Inneren des Durchganges 12 installiert wird. Der Durchgang 12 kann zweckmäßigerweise an gegenüberliegenden Enden Gewinde 13 für Anschlüsse an zugehörige Leitungen aufweisen.
• Der Durchgang 12 steht mit dem Oszillator 14 über eine Bypassleitung 32 in Verbindung, die ein erstes Ende aufweist, das mit einer ersten Bypass-Strömungszulaufoder -eintrittsöffnung 34 im Durchgang 12 in Verbindung steht, die in Strömungsrichtung vor der Venturidüse 16 angeordnet ist. Die Bypassleitung 32 verläuft zu einer Rücklauföffnung 36 im Durchgang 12, die mit einer ringförmigen Kammer 38 in Verbindung steht, die den Durchlaßabschnitt 20 im wesentlichen umgibt. Die Dichtungen 24, 26 isolieren die Kammer 38, die mit dem Durchlaßabschnitt 20 über mehrere gebohrte radiale Öffnungen 40 (FIG. 2) in Verbindung steht, die in allgemein gleichmäßiger Anordnung am Umfang des Durchlaßabschnittes 20 vorgesehen sind.
• Die Struktur und Funktion des Fluidoszillators 14 ähneln in vielerlei Hinsicht denjenigen, die in früheren US-Patenten 4,949,755 und 4,508,127 beschrieben werden. Der Oszillator 14 umfaßt speziell ein Gehäuse 42, das eine Zulauf- oder Eintrittsöffnung 44 aufweist, die über die Bypassleitung 32 mit der Bypass-Eintrittsöffnung 34 in Verbindung steht, um die als Bypass abgezogene Fluidströmung aus dem Durchgang 12 auf zunehmen. Diese Bypass- Strömung wird einem Hauptdüsenstrahl 46 des Oszillators über einen Wechselwirkungsbereich 48 in Richtung auf einen Teiler 50 zugeführt. Der aus der Düse 46 austretende Fluidstrahl wird alternierend von auf gegenüberliegenden Seiten des Teilers 50 angeordneten Aufnahmeöffnungen 52, 54 aufgenommen. Zugehörig zu den Aufnahmeöffnungen 52, 54 sind entsprechende, für negative Fluidrückführung vorgesehene Kanäle 58 und 60 angeordnet, die zurück zu einer Stelle in der Nähe der Hauptdüse 46 verlaufen. Die Rückführungskanäle 58, 60 enden in der seitlichen oder Seitenstrahlsteuerdüse 62 bzw. 64. Der dargestellte Wechselwirkungsbereich 48 besitzt vier Entlüftungsflügel 66, aus denen die darin gesammelte Fluidströmung durch eine Entlüftungsöffnung 68, die zur Bypassleitung 32 und zur Rücklauföffnung 36 führt, entlüftet wird. Somit wird der Ausgangsdruck der aus der Entlüftung 68 des Fluidoszillators gerade abgezogenen Fluidströmung auf dem niedrigeren Druck gehalten, der am Durchlaßabschnitt 20 der Venturidüse durch die von den Öffnungen 40 und der Kammer 38 angebotene Verbindung anliegt.
• Während des Betriebes als Oszillator bewirkt der aus der Düse 46 austretende Fluidstrahl eine Erhöhung des Druckes an einer der Aufnahmeöffnungen 52, 54. Nehmen wir beispielsweise eine Erhöhung des Druckes in der Aufnahmeöffnung 52 an. Diese Druckerhöhung wird durch den Rückführungskanal 58 zurück zur Steuerdüse 62 übertragen. Diese Erhöhung des Druckes an der Steuerdüse 62 lenkt den aus der Düse 46 austretenden Hauptstrahl zur gegenüberliegenden Aufnahmeöffnung 54 hin ab. Der Druck nimmt dann in der Aufnahmeöffnung 54 zu, wodurch es zu einer Erhöhung des Druckes im Rückführungskanal 60 und in der seitlichen Steuerdüse 64 kommt, was wiederum dazu führt, daß der aus der Düse 46 austretende Hauptstrahl wieder zurück zur Aufnahmeöffnung 52 hin abgelenkt wird. Dieser Vorgang wiederholt sich ständig, so daß der aus der Düse 46 aus tretende Hauptstrahl dazu veranlaßt wird, zwischen den beiden Ausgangsöffnungen 52, 54 zu oszillieren. Die Schwingungsfrequenz ist umgekehrt proportional zur Beförderungszeit des Strahles vom Austritt der Düse 46 zum Eintritt der Aufnahmeöffnungen 52, 54. Da diese Distanz festgelegt ist, ist die Schwingungsfrequenz somit direkt proportional zur Geschwindigkeit des durch die Düse 46 austretenden Fluids.
• In FIG. 1 ist eine Sensoranordnung schematisch dargestellt, mit der ein Ausgangssignal erzeugt wird, das die Frequenz der innerhalb des Fluidoszillators erzeugten und in den Rückführungskanälen 58, 60 anfallenden Druckschwingungen anzeigt. Innerhalb des Gehäuses 42 befindet sich ein Paar Druckkammern 74, 76, die mit den Rückführungskanälen 58 bzw. 60 über Begrenzer 70, 72 in Verbindung stehen, die so betrieben werden können, daß die Druckkammern 74, 76 gegenüber Systemdruckpulsationen und Hydraulikresonanzen isoliert sind. Eine Sensorscheibe 78 ist mit einer entsprechenden Befestigung 80, die beispielsweise aus Vespel-Material bestehen kann, am Gehäuse 42 montiert, um die Kammer 74 in wirksamer Weise gegenüber der Kammer 76 zu trennen, abzudichten und zu isolieren. Die gegenüberliegenden Stirnflächen der Scheibe 78 sind den Druckschwingungen ausgesetzt, die von den Rückführungskanälen 58, 60 auf die Druckkammern 74, 76 übertragen werden, so daß die Scheibe 78 mit der gleichen Frequenz oszilliert. Da die Druckschwingungen in den Kanälen 58, 60 in der Phase um 180º verschoben sind, wird durch die den beiden Druckschwingungen ausgesetzten gegenüberliegenden Stirnflächen der Scheibe 78 die Signalstärke, die das Schwingen der Scheibe 78 bewirkt, erhöht (verdoppelt). In der dargestellten Anordnung ist ein piezokeramisches Transducerelement 84 an der Scheibe 78 montiert, und ein Paar elektrischer Ausgangssignalleitungen 86 verläuft durch ein abgedichtetes Verbindungsstück 87, um ein elektrisches Ausgangssignal weiterzuleiten, das die Schwingungsfrequenz der Scheibe 78 anzeigt. Die Anordnung und Konfiguration des piezokeramischen Sensors und einer zugehörigen Scheibe 78 können der Beschreibung im US-Patent 4,949,755 entsprechen.
• Während des Betriebes der in FIG. 1 dargestellten Ausführungsform wird der Primäranteil der Fluidströmung, deren Durchflußmenge gemessen werden soll, vom Durchgang 12 durch die Venturidüse 16 befördert, wobei darin eine klassische Venturidüsenwirkung aufgebaut wird. Ein geringer Anteil der Fluidströmung wird aus dem Durchgang 12 an der ersten Bypass-Eintrittsöffnung 34 vor der Düse 16 abgezogen, um durch die Bypassleitung 32 befördert zu werden und die Hauptdüse 46 des Oszillators 14 zu beaufschlagen. Der Oszillator 14 baut, wie bereits beschrieben, Druckschwingungen innerhalb der Rückführungskanäle 58, 60 auf, die vom Sensormittel gemessen werden, um das elektrische Ausgangssignal durch die Ausgangsleitungen 86 zu erzeugen. Die Fluidströmung im Oszillator 14 wird in den vier Entlüftungsflügeln 66 gesammelt, dann durch die Entlüftung 68 geleitet und zurück über die Bypassleitung 32 durch die zweite Rückführungsöffnung 36 und schließlich über die Öffnungen 40 in den Durchlaßabschnitt 20 der Venturidüse 16 geführt. Der Oszillator 14 ist eng an den Durchgang 16 angeschlossen, so daß die Dichte- und Temperaturbedingungen der Fluidströmung durch die Hauptdüse 46 des Oszillators 14 diejenigen der Fluidströmung durch die Venturidüse 16 verdoppelt . Da das aus dem Oszillator 14 entlüftete Fluid wieder in den Durchlaßabschnitt 20 der Düse 16 eingeführt wird, sind andere Variablen in den Bernoullischen Gleichungen, die die Fluidströmung durch die Düsen bestimmen, auch an den Düsen 16 und 46 gleich. Demgemäß entspricht die Durchflußgeschwindigkeit des durch die Hauptdüse 46 des Oszillators 14 strömenden Fluids der Durchflußgeschwindigkeit des durch die Venturidüse 16 strömenden Fluids.
• Somit zeigt das vom piezokeramischen Sensor erzeugte Signal direkt die Durchflußgeschwindigkeit durch die Venturidüse 16 an. Da die Flächen sowohl der Düse 46 als auch der Venturidüse 16 festgelegt, wenn auch unterschiedlich, sind, zeigt das Signal daher die Fluiddurchflußmenge durch den Durchgang 12 an.
• Mit der in FIG. 1 dargestellten Konfiguration kann außerdem sichergestellt werden, daß ein konstanter Prozentsatz der im Durchgang 12 beförderten Fluidströmung über die Bypassleitung 32 durch den Oszillator 14 im Bypass befördert oder abgezogen wird. Typischerweise beträgt dieser Prozentsatz der Bypass-Strömung weniger als zehn Prozent und kann bis auf etwa ein Prozent der durch den Durchgang 12 beförderten primären Fluidströmung zurückgehen.
• Für den Betrieb des in FIG. 1 dargestellten Durchflußmessers ist es wichtig, daß die wieder in den Durchlaßabschnitt 20 der Venturidüse eingeführte Bypass- Fluidströmung die darin anliegenden Strömungsbedingungen nicht in einem solchen Maße stört oder unterbricht, daß die Fluidströmung in der Düse 16 nicht den Bernoullischen Gleichungen folgt. Demgemäß sieht die in FIG. 1 dargestellte Anordnung vor, daß die Strömung, die mit einem konstanten Prozentsatz in der Größenordnung von etwa einem Prozent durch die Bypassleitung 32 strömt, durch die Öffnungen 40 wieder in den Durchlaßabschnitt 20 eingeführt wird. Bei den Öffnungen 40 handelt es sich einfach um quergebohrte Löcher, die sich in den Durchlaßabschnitt 20 in einer Richtung öffnen, die senkrecht zur darin anliegenden primären Fluidströmung verläuft. Die Öffnungen 40 sind gleichmäßig über den Umfang des Abschnittes 20 verteilt, und es ist festgestellt worden, daß eine solche Anordnung es in wirksamer Weise ermöglicht, die Bypass-Fluidströmung wieder in den Durchlaßabschnitt 20 einzuführen, ohne die darin anliegenden Fluidströmungsbedingungen signifikant zu beeinträchtigen.
• Mit der in FIG. 1 dargestellten Anordnung läßt sich eine hochkompakte und wirtschaftliche Leichtgewichtskonfiguration zur Herstellung eines Durchflußmessers für Fluide erzielen. In dieser Hinsicht besteht der Fluidoszillator 14 typischerweise aus einem Stapel sehr dünner Laminate. Die Sensorscheibe 78 kann vorzugsweise in einer Ebene, die parallel zu derjenigen des Oszillators verläuft, anstatt senkrecht dazu angeordnet werden, wie aus Gründen der Übersichtlichkeit schematisch in FIG. 1 dargestellt.
• FIG. 3 zeigt für die Konstruktion der Venturidüse eine alternative Anordnung, die für die Wiedereinführung von Bypass-Fluidströmung mit höheren Prozentsätzen besonders geeignet ist. Die in FIG. 3 dargestellte Anordnung umfaßt einen Durchgang 112, der hinsichtlich Konfiguration und Betrieb dem Durchgang 12 von FIG. 1 sehr ähnelt, sowie den gleichen Fluidoszillator 14, der mit dem internen Fluidströmungsdurchgang innerhalb des Durchganges 112 über eine Bypassleitung 32 in Verbindung steht. Demgemäß entspricht der Betrieb der in FIG. 3 dargestellten Anordnung, bei dem durch die Leitungen 86 ein Ausgangssignal erzeugt wird, das die Durchflußmenge durch den Durchgang 112 anzeigt, insofern dem vorstehend in bezug auf die in FIG. 1 dargestellte Anordnung erörterten Betrieb, als die abgezogene Fluidströmung über die erste Bypass-Eintrittsöffnung 134, die in Strömungsrichtung vor der Venturidüse angeordnet ist, aufgenommen und über eine zweite Eintrittsöffnung 136 zurückgeführt wird, die die Bypass-Fluidströmung letztendlich, wie nachstehend beschrieben, zum Durchlaßabschnitt einer Venturidüse zurückführt.
• Die Venturidüse 116 besteht zweckmäßigerweise aus drei Körpern, die ein vorgeschaltetes Element 119, ein nachgeschaltetes Element 123 und einen zylindrischen Hülsenabschnitt 125 umfassen, der als einzelner Körper die drei Elemente fest gegenseitig sichert. Beim Einsetzen der Düse 116 in das Innere des Durchganges 112 dichten die O-Ringe 124, 126 eine zentrale Kammer 138 wirksam ab, die mit der zweiten Bypass-Rücklauföffnung 136 durch Öffnungen in der Hülse 125 in Verbindung steht. Der vorgeschaltete Körper 119 besitzt einen internen Durchgang 118, der so konfiguriert ist, daß er den Eintrittsabschnitt der Venturidüse mit einer sich allmählich verringernden, konvergierenden Querschnittsfläche definiert, die zu einem einen verringerten Durchmesser aufweisenden Hals 120 führt, der in Strömungsrichtung dahinter in überlappendem Verhältnis zum nachgeschalteten Körper 123 auskragend angeordnet ist. Der Körper 123 weist interne Durchgänge, die den Durchlaßabschnitt 120a der Venturidüse als eine Öffnung mit festgelegter Querschnittsfläche definieren, sowie den nachgeschalteten divergierenden Abschnitt 122 auf, der den Druckrückgewinnungs- oder Diffusorabschnitt der Venturidüse definiert. Die Überlappung zwischen dem Hals 120, der geringfügig in das Innere des Durchlaßabschnittes 120a hineinragt, definiert dazwischen eine annulare ringähnliche Öffnung 140, durch die die von der Kammer 138 aufgenommene Bypass-Fluidströmung zurück in den Durchlaßabschnitt 120a geführt wird. Ein wichtiger Aspekt dieser Anordnung besteht darin, daß sie es ermöglicht, die zurückfließende Bypass-Strömung in die primäre Fluidströmung innerhalb des Durchlasses 120a in einer Richtung einzuführen, die im wesentlichen parallel zur darin anliegenden primären Fluidströmung verläuft. Diese Anordnung ermöglicht es, einen höheren Prozentsatz von Bypass-Fluidströmung wieder in den Durchlaßabschnitt 120a einzuführen, ohne die darin anliegenden Fluidströmungscharakteristika zu beeinträchtigen, und sie eignet sich insbesondere für die Messung geringerer Durchflußmengen, wobei der einen konstanten Prozentsatz aufweisende Fluidströmungsbypass durch die Bypassleitung 32 bis zu etwa 10 Prozent der durch den Durchgang 112 fließenden primären Fluidströmung betragen kann. Die Anordnung nach FIG. 3 arbeitet, wie bereits erwähnt, in gleicher Weise wie die vorstehend in bezug auf FIG. 1 beschriebene Anordnung, wobei eine wesentliche Druckrückgewinnung des Druckverlustes innerhalb des nachgeschalteten Diffusorabschnittes 122 stattfindet, um die durch den Durchflußmesser selbst verursachten Druck- und Energieverluste so gering wie möglich zu halten.
• In FIG. 4 ist eine alternative Anordnung dargestellt, mit der die Druckschwingungen abgefühlt werden, die sich in den Druckkammern 74, 76 bei den Anordnungen nach FIG. 1 oder FIG. 3 aufbauen. Die in FIG. 4 dargestellte Anordnung umfaßt speziell eine LED- Lichtquelle 188, die über eine einzelne Lichtfaser 189 gespeist wird, um Licht auf eine optisch reflektierende Scheibe 178 zu emittieren. Die Scheibe 178 ist ähnlich wie die in FIG. 1 und FIG. 3 dargestellte Scheibe 78 montiert, um in Reaktion auf die Druckschwingungen innerhalb der Kammern 74, 76 zu oszillieren. Reflektiertes Licht wird von einem oder mehreren optischen Empfängern 190 aufgenommen und über zugehörige Fasern 191 zu einem optischen Ausgangsanschlußelement 192 übertragen. Die in FIG. 4 dargestellte optische Sensoranordnung erzeugt in bekannter Weise ein optisches Ausgangssignal, das die Frequenz der auf die Scheibe 178 einwirkenden Druckschwingungen anzeigt. Die optische Anordnung nach FIG. 4 hat weiterhin, verglichen mit dem piezokeramischen elektrischen Sensor, den Vorteil, daß sie gegenüber elektromagnetischer Interferenz unempfindlich ist.
• Nachdem die Erfindung nunmehr ausreichend eindeutig beschrieben wurde, so daß sie von Fachleuten realisiert und genutzt werden kann, lauten die Ansprüche wie folgt:

Claims (6)

1. Durchflußmesser für Fluide, umfassend:

einen Durchgang (12), der für die Beförderung druckbeaufschlagter Fluidströmung ausgeführt ist;

eine im genannten Durchgang angeordnete Venturidüse mit einem Eintrittsabschnitt (18; 118), dessen Querschnittsfläche sich in Fluidströmungsrichtung allmählich verringert, einen in seiner Querschnittsfläche festgelegten Durchlaßabschnitt (20; 120a), der in Strömungsrichtung hinter dem Eintrittsabschnitt verläuft, und einen in Strömungsrichtung hinter dem genannten Durchlaßabschnitt verlaufenden Diffusorabschnitt (22; 122), der eine in Fluidströmungsrichtung allmählich zunehmende Querschnittsfläche aufweist, wobei der genannte Durchgang eine Bypass-Strömungszulauföffnung (34; 134), die in Strömungsrichtung vor dem genannten Eintrittsabschnitt der genannten Venturidüse angeordnet ist, sowie eine Bypass-Strömungsrücklauföffnung (36; 136) besitzt, die mit dem genannten Durchlaßabschnitt in Verbindung steht;

eine Bypassleitung (32), die von der genannten Zulauföffnung zur genannten Rücklauföffnung verläuft und so ausgeführt ist, daß ein im wesentlichen konstanter Prozentsatz des druckbeauf schlagten Fluidstromes im Durchgang als Parallelströmung im Bypassverhältnis zum genannten Eintrittsabschnitt der Venturidüse befördert werden kann;

einen für negative Fluidrückführung vorgesehenen Oszillator (14), der keine beweglichen mechanischen Teile in der genannten Bypassleitung besitzt, wobei der genannte Oszillator ein Gehäuse (42), das eine mit der genannten Bypass-Zulauföffnung (34; 134) in Verbindung stehende Eintrittsöffnung (44) definiert, eine Hauptdüse (46), durch die die Bypass-Fluidströmung mit einer Geschwindigkeit, die der Geschwindigkeit der Fluidströmung durch die genannte Venturidüse entspricht, in Richtung auf einen Strömungsteiler (50) gelenkt wird, sowie ein Paar Aufnahmeöffnungen (52, 54) auf gegenüberliegenden Seiten des genannten Teilers umfaßt, wobei Strömungsrückführungskanäle (58, 60) von den genannten Aufnahmeöffnungen zurück zu zugehörigen seitlichen Steuerdüsen (62, 64) in der Nähe der genannten Hauptdüse (46) verlaufen, der genannte Oszillator so betrieben werden kann, daß sich im wesentlichen identische Druckschwingungen in den genannten Rückführungskanälen entwickeln, die im Verhältnis zueinander in der Phase um 180º verschoben sind, die Frequenz der genannten Schwingungen die genannte Geschwindigkeit der Fluidströmung durch die genannte Hauptdüse anzeigt, und wobei das genannte Gehäuse weiterhin ein Paar gegenüberliegender Druckkammern (74, 76) definiert, die jeweils mit den genannten Rückführungskanälen in Verbindung stehen;

eine am genannten Gehäuse montierte Scheibe (78; 178), die gegenüberliegende Flächen aufweist, die dem genannten Paar der Druckkammern ausgesetzt sind, um in Reaktion auf die genannten Druckschwingungen mechanisch zu oszillieren; und

Mittel (84; 188 - 192), um die Schwingungsfrequenz der genannten Scheibe abzufühlen.

2. Durchflußmesser für Fluide nach Anspruch 1, bei dem die genannte Venturidüse eine innerhalb des genannten Durchganges angeordnete zylindrische Wand umfaßt, um den genannten Durchlaßabschnitt im Inneren der genannten Wand zu definieren und eine Innenkammer (38; 138) zwischen der genannten Wand und dem genannten Durchgang zu definieren, die den genannten Durchlaßabschnitt umgibt und damit in Verbindung steht.

3. Durchflußmesser für Fluide nach Anspruch 2, bei dem die genannte Wand mehrere Öffnungen (40) umfaßt, die gleichmäßig über deren Umfang angeordnet sind und sich senkrecht zur Fluidströmungsrichtung durch den genannten Durchlaß in den genannten Durchlaßabschnitt öffnen.

4. Durchflußmesser für Fluide nach Anspruch 2, bei dem die genannte Venturidüse weiterhin einen einen verringerten Durchmesser aufweisenden Hals (120) besitzt, der in Strömungsrichtung vor der genannten Wand angeordnet ist, um eine ringförmige Öffnung (140) zwischen der genannten Wand und dem genannten Hals zu definieren, die parallel zur Fluidströmungsrichtung durch den genannten Durchlaß verläuft.

5. Durchflußmesser für Fluide nach Anspruch 1, bei dem das genannte Mittel zum Abfühlen einen piezokeramischen Transducer (84) umfaßt, der an der genannten Scheibe montiert ist, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das die genannte Schwingungsfrequenz der Scheibe anzeigt.

6. Durchflußmesser für Fluide nach Anspruch 1, bei dem das genannte Mittel zum Abfühlen einen optischen Transducer (188 - 192) umfaßt, um ein optisches Ausgangssignal zu erzeugen, das die genannte Schwingungsfrequenz der Scheibe anzeigt.