CN100373137C - 用于确定管道中流动介质的至少一个参数的装置 - Google Patents
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Abstract
现有技术中用于确定管道中流动介质的至少一个参数的装置未提供测量元件对液体颗粒或固体颗粒的足够防护，这些颗粒可能以不希望的方式污染或损伤测量元件。根据本发明的装置(1)具有一个输入区域(27)，一方面流动介质从该输入区域流入测量通道(30)，及另一方面液体颗粒及固体颗粒流过至少一个分离孔(33)并由此在测量通道(30)旁流过。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于确定管道中流动介质的至少一个参数的装置。
背景技术
由DE 196 23 334 A1或US-PS6,148,663公知了一种用于确定管道中流动介质的质量的装置，其中在一个旁路通道内设有一个分离孔。但在该装置中介质中具有的液体颗粒或固体颗粒首先在测量元件旁边流过并可能污染及损伤测量元件，然后才部分地通过分离孔流回管道中。
DE 198 15 654 A1描述了一种用于确定管道中流动介质的质量的装置，其中在一个旁路通道内设有一个分离位置。该分离位置通过一个分离壁构成，它将旁路通道分成一个测量通道及一个绕行通道。
US-PS4,914,947描述了一种用于确定管道中流动介质的质量的装置，其中由于离心力使流动介质中的污物被挤到外壁上及由此不到达测量通道。在气流小或减小的情况下(内燃机关机)，尤其是液体颗粒由于其重力可流入测量通道的入口及由此到达测量元件并使其污染。
US-PS3,314,290描述了一个流量计的旁路通道，它被分成两个通回管道的输出通道。但这些输出通道的输出口这样地布置，以使得在旁路通道中流动的介质与管道中主流动方向平行地离开输出口。
US-PS4,887,577描述了一个空气流量计的旁路通道，它在一个分离位置上被分成两个输出通道，其中在分离位置上具有一个倒圆角的突出部分。但空气流量计的传感器未被保护地设置在旁路通道中。
US-PS5,467,648描述了在一个测量壳体外壁上的突出部分，它被设在测量壳体中旁路通道侧面输出口的上游。但如上地空气流量计的传感器未被保护地设置在旁路通道中。
US-PS4,403,506描述了一个具有楔形体的空气流量计，该楔形体被设置在流动介质中及将介质分成两个分流。
发明内容
根据本发明，提出了一种用于确定管道中流动介质的至少一个参数的装置，该介质具有一个主流动方向，该装置设有：至少一个被流动介质围绕流过的测量元件；以及一个旁路通道，该旁路通道一具有至少一个与所述管道连接的入口及至少一个通入该管道的出口，一具有一个测量通道，其中设有测量元件，一以及在所述入口后面的下游具有一个输入区域，其中，进入该旁路通道的流动介质被完全分成两个分流；其中的一个第一分流完全流入测量通道并且由那里通过一个出口回流到该管道中，以及其中的一个第二分流完全地通过至少一个分离孔回流到该管道中，以及其中，在一个垂直于主流动方向的轴向上所述入口具有一个最靠近测量元件的上限界，及一个垂直于该轴向并且平行于主流动方向的上平面延伸通过该入口的上限界；其中，该流动介质在该旁路通道的输入区域中被完全分成两个分流，以及在该旁路通道中存在的至少一个分离孔在轴向上离该测量元件比该上平面离该测量元件更远。
相比之下，根据本发明上述方案的装置具有其优点，即以简单的方式及方法使液体颗粒和/或固体颗粒不会到达测量通道中。
通过下述说明中所述的措施可实现对上述方案中给出的装置的有利的进一步构型及改进。
通过在旁路通道中设置一个分离孔可实现对测量元件极佳地保护免于液体颗粒及固体颗粒侵入。
当在输入区域或入口中设有一个分离位置时，流入旁路通道的介质将以有利的方式偏转，以使得流入旁路通道的液体颗粒或固体颗粒偏离测量通道入口并由此不到达测量通道中，而被偏移到分离孔。
有利地，在旁路通道的输入区域中具有一个断流边，以使得液体膜不能通过旁路通道内壁面到达测量通道，因为液体膜被断流边撕除。
为了改善测量结果，测量通道在测量元件的区域中逐渐收缩。当在输入区域的下游区域中设有一个楔时，能以有利方式使水及固体颗粒更好地偏转到分离孔并可避免：水或固体颗粒聚集在下游区域中的挡壁上。
此外，通过吸力效应的调节可作到：水和/或固体颗粒从输入区域的下游端被加强地吸出。其中这可如此来实现，即在测量壳体的外侧面上，在分离孔的上游构成至少一个在所述侧面上的突起。
附图说明
在附图中简要地表示出本发明的实施例及在以下的描述中进行详细说明。附图为：
图1a：根据本发明构成的装置的第一实施例，
图1b：沿图1a中线B-B的一个截面，
图2：根据本发明构成的装置的第二实施例，
图3：根据本发明构成的装置的第三实施例，
图4：沿图3中线IV-IV的一个截面。
具体实施方式
图1a及1b表示根据本发明的装置1是如何装在一个流过介质的管道3中的。
用于确定介质的至少一个参数的装置1由一个测量壳体6及一个未示出的支承部分组成，在该支承部分中例如安装了电子求值单元。
测量壳体6及支承部分例如可通过一个插入孔口42插入到管道3的壁15中。壁15限定了管道3的流动横断面。
在此，支承部分例如最靠近插入孔口42，其中电子求值单元可位于管道3的流动横截面的内部和/或外部。
在装置1中例如使用一个在测量元件承载件10上的测量元件9，它例如确定作为参数的流动介质的体积流量。其它的可测量参数例如为一个介质组成部分的压力、温度、浓度或流动速度，它们可借助适当的传感器被确定。
测量壳体6及支承部分例如具有轴向上共同的纵向轴线12，该纵向轴线例如在装置1的装入方向上延伸入管道3中及它也可为中心轴线。
流动介质的方向以下被称为主流动方向，它在图中用相应的箭头18表示及在图中自左向右延伸。
测量壳体6包括一个旁路通道24，它例如具有在测量壳体6上的一个上游侧入口21，该入口例如垂直于主流动方向18地定向。也可设想入口21相对主流动方向18具有其它的定向。介质通过入口21流入旁路通道24及在那里到达输入区域27，该输入区域在图1a中用虚线框出。介质从输入区域27只能或是到达设有测量元件9的测量通道30或流过至少一个分离孔33，后者通向管道3。
当流动介质到达输入区域27时，它在那里完全地并且仅仅被分成两个分流。第一分流完全流到测量通道30及第二分流完全流过所述至少一个分离孔33。没有其它从测量通道分支的通道。
在流动介质中例如具有可污染和/或损伤测量元件9的液体颗粒和/或固体颗粒。因此输入区域27在其下游端28例如具有对至少一个分离孔33的连接部分，通过它液体颗粒和固体颗粒可再流回到管道3中。分离孔33不设置在测量壳体6的下游端。分离孔33例如位于绘图平面上，即设在测量壳体6的侧面上，由此主流动方向18延伸在其中设有该分离孔33的平面上。该分离孔33处在其上的平面也可相对主流动方向18以不同于零度的角度布置。
入口21在轴向12上具有一个上边缘36，该上边缘在轴向12上最靠近测量元件9。一个上平面39延伸通过上边缘36并垂直于绘图平面及平行于主流动方向18。分离孔33在轴向12上被布置在该上平面39的下面，即在轴向12上朝着测量壳体6的一个轴向端部43。旁路通道24在入口21的区域中例如通过一个转向收缩部分38借助一个突出部分37这样地构型，即使得流入的介质偏转离开上平面39。
因为液体颗粒和/或固体颗粒较大并具有比气态的流动介质大的密度，它们在轴向12上离开上平面39地运动。因为分离孔33设在上平面39的下面，所以液体颗粒和固体颗粒被收集在分离孔33的区域中，及通过管道3中在旁边流过的空气被吸入到该管道3中。
测量通道30从输入区域27的转向收缩部分38的下游首先在轴向12上朝插入孔口42延伸。在测量通道30的开始部分、输入区域27的附近设有测量通道30的第一收缩部分45，它起到使流动介质加速的作用，由此从输入区域27抽吸空气。在第一收缩部分45的后面流动介质在测量通道30中被偏转及接着大致在主流动方向18上在测量元件9旁边流过。在测量元件9的区域中例如设有测量通道30的第二收缩部分48。第一或第二收缩部分45或48可通过测量通道30的侧面的整体或局部的收缩来实现。
介质在测量元件9的下游流入一个偏转通道51，该偏转通道例如首先在轴向12上离开插入孔口42地延伸，然后例如偏转到逆着主流动方向18地延伸及最后在出口54处通入管道3，该出口例如垂直于主流动方向18或相对主流动方向18以不同于零度的角度布置。该测量通道30及偏转通道51例如被构造成C形，其中C形的开口朝着主流动方向。
图1b是沿图1a中线B-B的一个剖视图，它表示测量元件9周围的区域。第二收缩部分48被这样地产生：例如测量通道30的一个壁57呈流线形地使测量通道30的横截面变窄。在测量元件9的下游使测量通道30的横截面突然地放大。然后介质在轴向12上流到偏转通道51中。测量壳体6例如通过板55闭合。从垂直于绘图平面的方向上看在图示分离孔33的对面该板还具有另一分离孔33。
图2表示根据本发明的装置1的第二实施例。在该实施例中，在测量元件9的区域中例如不设有第二收缩部分。旁路通道24的横截面从入口21开始向主流动方向18逐渐收缩。在入口21的下游在上平面39的区域中，在旁路通道内表面58上设有一个向着轴向端部43的断流边60。流入旁路通道24中的液体颗粒可在旁路通道24的内壁58上形成一个液体膜，该液体膜例如可抵抗重力到达测量通道30中。为了避免它，在测量通道入口63的区域中设置了该断流边60，它使可能出现的液体膜由壁上被断开及无任何液体膜可到达测量通道30。在断流边60上由于液体膜的撕除而形成的液体颗粒通过入口区域27的构型在入口21的区域上向分离孔33的方向上流动。
在该实施例中分离孔33使输入区域27与偏转通道51相连接。
图3表示根据本发明的装置1的第三实施例。在入口区域27中设有至少一个分离壁69，它从入口21或从入口21的下游至少部分地延伸在输入区域27中。例如被构造成板状的该分离壁69在上游具有分离点66并与主流动方向18构成一个不同于零度的夹角α。通过分离壁69相对流入介质的横向位置使流到入口21中的介质有目的地偏离测量通道入口63及偏转到分离孔33。因此用加强的方式实现了：液体颗粒或固体颗粒不可能到达测量通道30。
在各个附图中相同及相等功能的部分用相同的标号表示。
图4以沿图3中线IV-IV的一个剖面表示根据本发明构成的装置1的另一实施例。
在输入区域27的下游区域28中测量壳体内壁87上设有一个楔72，它例如位于入口21在主流动方向18上的投影上。测量壳体内壁87在任何情况下布置在分离孔33的附近。
在垂直于中心轴线12的一个截面中，楔72具有三角形的横截面。但楔72的侧表面也可弯成凹形。在楔72的上游端例如至少具有一个尖端75。通过楔72和/或尖端75可避免：水或固体颗粒积聚在一个挡壁上，即积聚在根据现有技术在下游区域28中无楔的测量壳体内壁87上，因为楔72和/或尖端75可避免壁膜的形成。通过该楔78也可使水或固体颗粒偏转到分离孔33。
此外通过吸力效应的调节可作到：水和/或固体颗粒从输入区域27的下游端28被加强地吸出。其中这可如此来实现，即在测量壳体6的外侧面81上，分离孔33的上游构成至少一个在侧面81上的突起84。该突起84的外表面例如是构造成流线形的或弯曲的。
在分离孔33的区域中该突起被这样地构型，即产生了一个负压区域(分离区)，及由此对输入区域27的下游区域28的气流具有吸力效应。
在此情况下，在下游区域28中向着每个分离孔33各有一个这样构型的分离通道90，即它起到使气流在下游区域28中加速的作用。
测量壳体内壁87在分离孔33的区域中例如具有一个向流动方向倾斜的斜边93，它使水和/或固体颗粒可以积聚的测量壳体内壁87的表面减小。
分离孔33可与主流动方向18构成任意的角度。这例如可这样地调节，即对于分离孔33下游端上测量壳体6的厚度d相对于测量壳体6在分离孔33上游在相同方向上的跨度a有目的地调节，所述厚度d的延伸方向垂直于中心轴12及垂直于主流动方向18。
Claims (21)
1.用于确定管道中流动介质的至少一个参数的装置，该介质具有一个主流动方向，该装置设有：至少一个被流动介质围绕流过的测量元件；以及一个旁路通道，该旁路通道
-具有至少一个与所述管道连接的入口及至少一个通入该管道的出口，
-具有一个测量通道，其中设有测量元件，
-以及在所述入口后面的下游具有一个输入区域，
其中，进入该旁路通道的流动介质被完全分成两个分流；其中的一个第一分流完全流入测量通道(30)并且由那里通过一个出口(54)回流到该管道中，以及其中的一个第二分流完全地通过至少一个分离孔(33)回流到该管道中，
以及其中，在一个垂直于主流动方向(18)的轴向(12)上所述入口(21)具有一个最靠近测量元件(9)的上限界(36)，及
一个垂直于该轴向(12)并且平行于主流动方向(18)的上平面(39)延伸通过该入口(21)的上限界(36)；
其特征在于，
该流动介质在该旁路通道的输入区域(27)中被完全分成两个分流，
以及在该旁路通道(24)中存在的至少一个分离孔(33)在轴向(12)上离该测量元件(9)比该上平面(39)离该测量元件(9)更远。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于：旁路通道(24)在该入口(21)或在该入口下游具有至少一个分离位置(66)。
3.根据权利要求1的装置，其特征在于：在输入区域(27)中具有一个断流边(60)。
4.根据权利要求1的装置，其特征在于：测量通道(30)在测量元件(9)的区域中逐渐收缩。
5.根据权利要求1的装置，其特征在于：分离孔(33)使输入区域(27)与管道(3)相连接。
6.根据权利要求1的装置，其特征在于：分离孔(33)位于其上的平面相对主流动方向(18)以不同于零度的角度布置。
7.根据权利要求1的装置，其特征在于：主流动方向(18)延伸在分离孔(33)所在的平面中。
8.根据权利要求1的装置，其特征在于：主流动方向(18)延伸在出口(54)的平面中。
9.根据权利要求1的装置，其特征在于：出口(54)的平面相对管道(3)中主流动方向(18)以不同于零度的角度布置。
10.根据权利要求1的装置，其特征在于：测量通道(30)连接着一个偏转通道(51)；测量通道(30)及偏转通道(51)构造成C形构型，其中C形构型的开口朝着主流动方向(18)。
11.根据权利要求1的装置，其特征在于：旁路通道(24)在入口(21)的下游构造成偏转部分。
12.根据权利要求11的装置，其特征在于：在旁路通道(24)中入口(21)的下游设有一个突出部分(37)作为偏转部分。
13.根据权利要求1，3或5的装置，其特征在于：输入区域(27)具有一个下游区域(28)；及在该下游区域(28)中设有至少一个楔(72)。
14.根据权利要求13的装置，其特征在于：楔(72)在上游端具有至少一个尖端(75)。
15.根据权利要求1的装置，其特征在于：旁路通道(24)设在一个测量壳体(6)中；及在测量壳体(6)的至少一个外侧面(81)上在分离孔(33)的上游设有至少一个突起(84)。
16.根据权利要求1，5至7或15中一项的装置，其特征在于：介质在主流动方向(18)上流动；及主流动方向(18)延伸在分离孔(33)的平面中。
17.根据权利要求1，5至7或15中一项的装置，其特征在于：介质在主流动方向(18)上流动；及主流动方向(18)与分离孔(33)形成一个不同于零度的夹角。
18.根据权利要求13的装置，其特征在于：楔(72)的横截面被构造成三角形。
19.根据权利要求13的装置，其特征在于：楔(72)的侧面(78)被凹形弯曲。
20.根据权利要求1，5至7或15中一项的装置，其特征在于：测量壳体内壁(87)在分离孔(33)的区域中具有一个斜边(93)。
21.根据权利要求1的装置，其特征在于：所述装置是用于确定内燃机的吸入空气的质量的装置。
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