DE102004028214A1

DE102004028214A1 - Flow measurement device, for measuring pressure, temperature or flow velocity in gas flow, has one or more sensors with upstream flow guidance plates that incorporate turbulence generators on their leading edges

Info

Publication number: DE102004028214A1
Application number: DE200410028214
Authority: DE
Inventors: Uwe Konzelmann; Henning Marberg; Christoph Gmelin
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-06-09
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2005-12-29

Abstract

Flow measurement device for a gas flow in a closed channel (1) has a sensor (2) in the flow with upstream guidance surfaces (6, 7). Turbulence generators are mounted on the leading edges (14) of the guidance surfaces.

Description

Technisches Gebiettechnical area

Zur Messung von Betriebsparametern, wie Druck, Temperatur, Strömungsgeschwindigkeit, werden Sensoren eingesetzt. Zum Schutz der Sensoren vor in der Strömung befindlichen Feststoffpartikeln, die zur Zerstörung des Sensors führen können, sind diese in Gehäusen aufgenommen. Der meist rechteckförmige Querschnitt der Gehäuse ist aerodynamisch sehr ungünstig. So können sich entlang der Seitenflächen des Gehäuses Gebiete abgelöster Strömung ausbilden, die große Druckverluste und ein ungewolltes Pulsieren der Strömung bewirken. Aus diesem Pulsieren resultieren wiederum Fehler in der Messung.to Measurement of operating parameters, such as pressure, temperature, flow velocity, sensors are used. To protect the sensors from being in the flow Solid particles that can lead to the destruction of the sensor, these are in housings added. The most rectangular Cross section of the housing is aerodynamically very unfavorable. So can along the side surfaces of the housing Form areas of detached flow, the size Pressure losses and an unwanted pulsation of the flow cause. This pulsation again results in errors in the measurement.

Sensoren, die zum Schutz vor in der Strömung mitgerissenen Feststoffpartikeln in einem Gehäuse aufgenommen sind, sind zum Beispiel Heißfilmluftmassensensoren, wie sie zur Bestimmung der in einer Leitung strömenden Luftmasse eingesetzt werden. Ein wichtiges Einsatzgebiet solcher Heißfilmluftmassensensoren ist die Messung der Luftmasse im Ansaugkanal einer Verbrennungskraftmaschine.sensors to protect against in the flow entrained solid particles are accommodated in a housing, are for example hot film air mass sensors, as used to determine the air mass flowing in a duct. An important application of such hot film air mass sensors is the measurement of the air mass in the intake port of an internal combustion engine.

Aus DE-A 102 30 531 ist ein Heißfilmluftmassensensor bekannt, bei dem in einem Gehäuse ein Messkanal ausgebildet ist, in welchem ein Sensor aufgenommen ist. Der Messkanal zweigt dabei aus dem Eintrittsbereich in das Gehäuse ab, so dass im Fluid enthaltende Feststoffpartikel aufgrund ihrer Trägheit nicht in den Messkanal gelangen können. Die Feststoffpartikel strömen über eine Ausscheidungszone, welche mit einer Austrittsöffnung versehen ist, wieder aus dem Gehäuse hinaus. Eine Einströmöffnung befindet sich auf der Anströmseite des Gehäuses. An den die Einströmöffnung umschließenden Bereichen der Anströmseite staut sich die Strömung, wird umgelenkt und umströmt dann das Gehäuse. Durch das Umlenken der Strömung bilden sich an den Gehäuseseitenteilen Gebiete aus, in denen sich die Strömung von den Gehäuseflächen ablöst. Dies führt zu einem zusätzlichen Druckverlust im Bereich des Gehäuses. Zusätzlich können Pulsationen entstehen, die die Messergebnisse des im Gehäuse befindlichen Sensors verfälschen.Out DE-A 102 30 531 is a hot film air mass sensor known, in which in a housing a measuring channel is formed in which received a sensor is. The measuring channel branches from the inlet area into the casing so that solids particles contained in the fluid are not due to their inertia can get into the measuring channel. The Solid particles flow over one Excretion zone, which is provided with an outlet opening again out of the case out. An inflow opening is located on the upstream side of the housing. At the areas surrounding the inlet opening the upstream side the flow accumulates, is deflected and flows around then the case. By diverting the flow form on the housing side parts Areas in which the flow separates from the housing surfaces. This leads to an additional Pressure loss in the area of the housing. additionally can Pulsations arise, which are the measurement results of the housing Falsify sensors.

Zur Strömungsberuhigung und Strömungsgleichrichtung werden bei den derzeit am Markt erhältlichen Luftmassensensoren, die üblicherweise in runde Messrohre eingebaut sind, Kombigitter eingesetzt. Das Kombigitter ist eine Kombination aus einem groben Kunststoffgitter und einem feinen Drahtgitter. Diese Gitterkombination ist in den meisten Anwendungsfällen für eine gute Signalreproduzierbarkeit und ein geringes Signalrauschen erforderlich, erzeugt allerdings einen hohen Strömungswiderstand und damit hohe Druckverluste.to flow stabilization and flow rectification are used in the air mass sensors currently available on the market, the usual are installed in round measuring tubes, combi mesh used. The combination grid is a combination of a coarse plastic grid and a fine wire mesh. This grid combination is good for most applications Signal reproducibility and low signal noise required, However, it generates a high flow resistance and thus high Pressure losses.

Darstellung der Erfindungpresentation the invention

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung von Betriebsparametern eines Fluidstromes in einem geschlossenen Kanal wird die Strömung bei einem im Vergleich zum Kombigitter stark verringerten Druckverlust gleichgerichtet. Hierzu ist im Kanal ein Sensor angeordnet, welcher durch den Fluidstrom umströmt wird, wobei im Kanal im Bereich des Sensors mindestens eine Leitfläche angeordnet ist.By the device according to the invention for measuring operating parameters of a fluid flow in a closed Channel becomes the flow at a greatly reduced pressure loss compared to the combi mesh rectified. For this purpose, a sensor is arranged in the channel, which flows around the fluid flow is, wherein in the channel in the region of the sensor at least one guide surface is arranged.

Zwischen der Leitfläche und dem Sensor befindet sich ein Spalt, durch welchen das Fluid strömt. Durch die Verengung des Kanales auf den Spalt wird der Fluidstrom stark beschleunigt. Dies führt zu einer Gleichrichtung der Strömung. Auch werden eventuell vorhandene Ablösegebiete seitlich des Sensors vermieden. Schließlich werden durch die Beschleunigung in dem Spalt Turbulenzen, die in der Strömung vorhanden sein können, durch die Leitflächen gedämpft.Between the guide surface and the sensor is a gap through which the fluid flows. By the narrowing of the channel to the gap will make the fluid flow strong accelerated. this leads to to a rectification of the flow. Also, any existing detachment areas are laterally of the sensor avoided. After all Due to the acceleration in the gap turbulences that are in the flow exists could be, through the fins attenuated.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist in Strömungsrichtung jeweils eine Leitfläche oberhalb und unterhalb des Sensors angeordnet. Durch diese Anordnung wird eine gleichmäßige Strömungsberuhigung um den Sensor erreicht und so eine gute Signalreproduzierbarkeit und ein geringes Signalrauschen gewährleistet.In a preferred embodiment is in the flow direction one guide surface each arranged above and below the sensor. By this arrangement becomes a smooth flow calming achieved by the sensor and so good signal reproducibility and ensures low signal noise.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist jeweils die Anströmseite der mindestens einen Leitfläche in Strömungsrichtung nach vorn versetzt zum Sensor angeordnet. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass die Strömung, die auf die Anströmfläche des Sensors trifft und dort quer zur Hauptströmungsrichtung umgelenkt wird, auf die Seitenfläche prallt und dort wieder in die Hauptströmungsrichtung umgelenkt wird. Hieraus resultiert eine verbesserte Strömungsgleichrichtung und eine Verkleinerung der Ablösegebiete am Sensor.In a further preferred embodiment is in each case the inflow side the at least one guide surface in the flow direction offset forward to the sensor arranged. This ensures that that the flow, on the inflow of the Sensor meets and is deflected there across the main flow direction, on the side surface bounces and is redirected there in the main flow direction. This results in an improved flow rectification and a reduction the transfer areas on the sensor.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine Leitfläche parallel zur Oberseite bzw. parallel zur Unterseite des Sensors angeordnet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine Leitfläche parallel zur Hauptströmungsrichtung angeordnet.In a further preferred embodiment is the at least one guide surface arranged parallel to the top or parallel to the bottom of the sensor. In a particularly preferred embodiment, the at least a guide surface parallel to the main flow direction arranged.

Die mindestens eine Leitfläche ist vorzugsweise in Form einer ebenen Platte ausgebildet. Die als Platte ausgebildete Leitfläche hat vorzugsweise nur eine geringe Höhe. Hierdurch wird vermieden, dass sich aufgrund der Leitflächen der Strömungsquerschnitt wesentlich verkleinert und so der Druckverlust steigt.The at least one guide surface is preferably in the form of a flat plate. The guide plate designed as a plate preferably has only a small height. This avoids that due to the guide surfaces of the flow cross-section significantly reduced and thus the pressure loss increases.

In der seitlichen Ausdehnung erstrecken sich die als Platte ausgebildeten Leitflächen vorzugsweise über die gesamte Kanalbreite.In the lateral extent extend the plate formed baffles preferably over the entire channel width.

Eine weitere Verbesserung der Umströmung des Sensors wird dadurch erreicht, dass in Strömungsrichtung hinter dem Sensor eine Flosse angeordnet ist. Die Flosse ist zum Beispiel als ebene Platte in der gleichen Breite wie der Sensor ausgebildet. Neben der Form als ebene Platte kann die Flosse aber auch einen strömungsgünstigen Querschnitt, wie er dem Fachmann bekannt ist, aufweisen. In einer Ausführungsform schließt sich die Flosse bündig an den Sensor an. Hierdurch wird entweder die Oberseite oder die Unterseite des Sensors verlängert. Die Höhe der Flosse ist dabei geringer als die Höhe des Sensors. Auf diese Weise bildet sich auf der Rückseite, in Strömungsrichtung gesehen, eine Stufe aus, in der es zu einer Strömungsablösung kommen kann.A further improvement of the flow around the Sensor is achieved by that in the flow direction behind the sensor a fin is arranged. The fin is for example as a plane Plate formed in the same width as the sensor. Next The shape as a flat plate, the fin but also a streamlined Cross-section, as it is known in the art, have. In a embodiment includes the fin is flush the sensor on. This will either the top or the bottom extended by the sensor. The height the fin is less than the height of the sensor. In this way forms on the back, in the flow direction seen, a stage in which it can come to a flow separation.

In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der Flosse und dem Sensor ein Spalt ausgebildet.In a further embodiment is formed between the fin and the sensor a gap.

Insbesondere bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten kann sich die Strömung auf der dem Sensor abgewandten Seite der Leitfläche ablösen. Diese Strömungsauflösungen können aufgrund ihres instationären, pulsierenden Verhaltens zu Druckstörungen führen, welche wiederum zu einem ungleichmäßigen Messsignal und zu einer schlechten Reproduzierbarkeit des Signales führen. Zur Vermeidung der Ablösegebiete auf den dem Sensor abgewandten Seiten der Leitflächen sind in einer bevorzugten Ausführungsform an der Anströmseite der mindestens einen Leitfläche Turbulenzerzeuger angeordnet.Especially at high flow rates can the flow on the side of the guide surface facing away from the sensor. These flow resolutions may be due to their transient, pulsating behavior lead to pressure disorders, which in turn to a uneven measurement signal and lead to a poor reproducibility of the signal. to Avoidance of the transfer areas on the side facing away from the sensor of the guide surfaces are in a preferred embodiment on the upstream side the at least one guide surface Turbulence generator arranged.

Die Turbulenzerzeuger erzeugen Störungen in der Strömung, durch welche die Durchmischung der Strömung und damit der Impulsaustausch zwischen dem schnellen Fluid und der abgelösten Strömung verbessert wird. Durch die verbesserte Durchmischung der Strömung wird die Geschwindigkeitsverteilung normal zur Leitfläche gleichmäßiger, wodurch Ablösungen vermieden werden können.The Turbulence generators generate disturbances in the flow, through which the mixing of the flow and thus the momentum exchange between the fast fluid and the detached flow is improved. By the improved mixing of the flow becomes the velocity distribution normal to the guide surface more uniform, thus detachments can be avoided.

Als Turbulenzerzeuger eignen sich zum Beispiel Vorrichtungen, die einen größeren Strömungswiderstand haben als die Anströmseite der Leitfläche. Dabei können die Turbulenzerzeuger jede beliebige dem Fachmann bekannte Form annehmen.When Turbulence generators are, for example, devices which have a greater flow resistance have as the upstream side the guide surface. It can the turbulence generators are of any shape known to those skilled in the art accept.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind an der Anströmseite der mindestens einen Leitfläche Einkerbungen vorgesehen. Die Einkerbungen können zum Beispiel rechteckförmigen, dreieckförmigen, halbkreisförmigen oder jeden beliebigen anderen, dem Fachmann bekannten, Querschnitt annehmen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind mehrere dreieckförmige Einkerbungen nebeneinander vorgesehen, so dass die Anströmfläche eine sägezahnähnliche Form annimmt. Um die an der Anströmkante erzeugten Störungen weiter zu vergrößern, ist in einer weiteren Ausführungsform mindestens ein Zahn der sägezahnförmigen Anströmseite nach oben oder nach unten gebogen. in einer weiteren Ausführungsform sind die einzelnen Zähne der sägezahnförmig ausgebildeten Anströmkante abwechselnd nach oben und nach unten gebogen.In a preferred embodiment are on the upstream side the at least one guide surface notches intended. The notches can for example, rectangular, triangular, semicircular or take any other, known in the art, cross section. In a particularly preferred embodiment several triangular Notches provided side by side, so that the inflow surface is a sawtooth-like Takes shape. To continue the interference generated at the leading edge to enlarge is in a further embodiment at least one tooth of the sawtooth-shaped inflow side bent up or down. in a further embodiment are the individual teeth the sawtooth-shaped leading edge alternately bent upwards and downwards.

Auch bei nicht dreieckförmigen Einkerbungen können die Bereiche der Leitfläche, die zwischen den Einkerbungen sind, nach oben oder nach unten gebogen sein, um die Störungen, die an der Anströmkante erzeugt werden, weiter zu vergrößern.Also when not triangular Notches can the areas of the guide surface, which are between the notches, bent up or down be to the disturbances, at the leading edge be generated to further enlarge.

Als Turbulenzerzeuger eigenen sich zum Beispiel auch Ringe oder Plättchen, die an der Anströmseite befestigt werden.When Turbulence generators are also suitable for example rings or plates, the on the upstream side be attached.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kommt vorzugsweise bei Heißfilmluftmassensensoren zum Einsatz. Solche Heißfilmluftmassensensoren werden zum Beispiel im Ansaugkanal von Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt.The inventive device is preferably for hot film air mass sensors for use. Such hot film air mass sensors are for example in the intake of internal combustion engines used.

Zeichnungdrawing

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben.in the The invention will be described in more detail with reference to a drawing.

Hierin zeigt:Here in shows:

1 einen Schnitt durch einen Kanal mit darin aufgenommenem Sensor und zwei Leitflächen, 1 a section through a channel with sensor incorporated therein and two fins,

2 einen Schnitt durch einen Kanal mit darin aufgenommenem Sensor und zwei Leitflächen mit Turbulenzerzeugern, 2 a section through a channel with sensor incorporated therein and two fins with turbulence generators,

3 einen Schnitt durch einen Kanal mit darin aufgenommenem Sensor und Leitfläche in Draufsicht, 3 a section through a channel with sensor and guide surface recorded therein in plan view,

4.1 eine Leitfläche mit sägezahnförmiger Anströmkante mit nach oben gebogenen Zähnen, 4.1 a guide surface with sawtooth leading edge with upwardly curved teeth,

4.2 eine Leitfläche mit sägezahnförmiger Anströmfläche mit abwechselnd nach oben und unten gebogenen Zähnen. 4.2 a guide surface with a sawtooth inflow surface with alternately upwards and downwards bent teeth.

Ausführungsvariantenvariants

1 zeigt einen Schnitt durch einen Kanal mit darin aufgenommenem Sensor und zwei Leitflächen. 1 shows a section through a channel with sensor incorporated therein and two fins.

In einem Kanal 1 ist ein Sensor 2 zur Messung von Betriebsparametern angeordnet. Betriebsparameter sind zum Beispiel Druck, Temperatur, Geschwindigkeit oder Massendurchsatz. Zum Schutz des Sensors 2 vor eventuell in der Strömung auftretenden Partikeln, die den Sensor 2 beschädigen können, ist der Sensor 2 in einer bevorzugten Ausführungsform in einem Gehäuse aufgenommen. Aufgrund des in vielen Anwendungsbereichen reduzierten Bauraumes lässt sich das Sensorgehäuse vielfach nicht aerodynamisch gestalten. So hat zum Beispiel ein Sensorgehäuse mit einem rechteckigen Querschnitt eine Anströmfläche 3, die quer zur Strömungsrichtung 4 ausgerichtet ist. Durch das Auftreffen des Fluids auf die Anströmfläche 3 wird die Strömung umgelenkt. Dabei bildet sich in Strömungsrichtung 4 gesehen vor der Anströmfläche 3 ein Bereich der Staupunkströmung 5 aus.In a canal 1 is a sensor 2 arranged for measuring operating parameters. Operating parameters are for example pressure, temperature, speed or mass flow rate. To protect the sensor 2 in front of any particles that may be present in the flow, which is the sensor 2 damage is the sensor 2 accommodated in a housing in a preferred embodiment. Due to the reduced installation space in many applications, the sensor housing can often not be designed aerodynamically. For example, a sensor housing with a rectangular cross section has an inflow surface 3 , which are transverse to the flow direction 4 is aligned. By the impact of the fluid on the Anströmfläche 3 the flow is deflected. It forms in the flow direction 4 seen in front of the inflow area 3 an area of stagnant flow 5 out.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung von Betriebsparametern ist im Bereich des Sensors 2 mindestens eine Leitfläche 6 angeordnet. Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ist eine erste Leitfläche 6 oberhalb des Sensors 2 und eine zweite Leitfläche 7 unterhalb des Sensors 2 angeordnet.In the device according to the invention for measuring operating parameters is in the range of the sensor 2 at least one guide surface 6 arranged. At the in 1 illustrated embodiment is a first guide surface 6 above the sensor 2 and a second guide surface 7 below the sensor 2 arranged.

Die an der Anströmfläche 3 umgelenkte Strömung prallt auf die Unterseite 8 der ersten Leitfläche 6 bzw. Oberseite 9 der zweiten Leitfläche 7. Hierdurch wird die Strömung erneut umgelenkt. Aufgrund der Hauptströmung in Strömungsrichtung 4 strömt das den Kanal 1 vollständig ausfüllende Fluid, welches an der Anströmfläche 3 des Sensors 2 umgelenkt wurde, vollständig durch den zwischen der Unterseite 8 der ersten Leitfläche 6 und der Oberseite 10 des Sensors 2 gebildeten oberen Spalt 11 sowie durch den zwischen der Oberseite 9 der zweiten Leitfläche 7 und der Unterseite 12 des Sensors 2 gebildeten unteren Spalt 13. Aufgrund des durch den zwischen den Leitflächen 6, 7 angeordneten Sensor 2 verkleinerten Querschnittes wird die Strömung im oberen Spalt 11 und im unteren Spalt 13 stark beschleunigt. Dies führt zu einer Gleichrichtung und Laminarisierung der Strömung. Laminarisierung bedeutet dabei, dass Strömungskomponenten, die quer zur Hauptströmungsrichtung 4 wirken und so eine Turbulenz innerhalb der Strömung verursachen, stark verkleinert werden. Durch die Strömungsberuhigung und die Beschleunigung im oberen Spalt 11 und im unteren Spalt 13 wird vermieden, dass die Strömung an der Oberseite 10 und der Unterseite 12 des Sensors 2 ablöst. Solche Strömungsablösungen verhalten sich instationär und pulsieren. Dies führt zu Druckstörungen innerhalb der Strömung, welche wiederum zu einem ungleichmäßigen Messsignal und zu einer schlechten Reproduzierbarkeit des Signals führen.The at the Anströmfläche 3 deflected flow bounces on the bottom 8th the first guide surface 6 or top side 9 the second guide surface 7 , As a result, the flow is deflected again. Due to the main flow in the flow direction 4 that flows the channel 1 completely filling fluid, which at the inflow surface 3 of the sensor 2 was completely deflected by the between the bottom 8th the first guide surface 6 and the top 10 of the sensor 2 formed upper gap 11 as well as by the between the top 9 the second guide surface 7 and the bottom 12 of the sensor 2 formed lower gap 13 , Because of the between the fins 6 . 7 arranged sensor 2 reduced cross section, the flow in the upper gap 11 and in the lower gap 13 strongly accelerated. This leads to a rectification and laminarization of the flow. Laminarization means that flow components that are transverse to the main flow direction 4 act and thus cause turbulence within the flow, be greatly reduced. By the flow calming and the acceleration in the upper gap 11 and in the lower gap 13 will avoid the flow at the top 10 and the bottom 12 of the sensor 2 replaces. Such flow separations behave unsteadily and pulsate. This leads to pressure disturbances within the flow, which in turn lead to an uneven measurement signal and to a poor reproducibility of the signal.

Die Leitflächen 6, 7 werden von dem im Kanal 1 strömenden Fluid an einer Anströmkante 14 angeströmt. An der Anströmkante 14 teilt sich die Strömung und das Fluid strömt oberhalb und unterhalb der Leitfläche 6, 7. Um eine ablösefreie Umströmung der Leitflächen 6, 7 zu erreichen, können die Leitflächen 6, 7 aerodynamisch geformt sein. So ist es zum Beispiel denkbar, dass die Anströmkante 14 halbkreisförmig oder parabolisch ausgebildet ist. Auch jede weitere dem Fachmann bekannte Geometrie der Anströmkante 14 ist denkbar.The fins 6 . 7 be of that in the channel 1 flowing fluid at a leading edge 14 incident flow. At the leading edge 14 the flow divides and the fluid flows above and below the guide surface 6 . 7 , To a free transfer flow around the fins 6 . 7 To reach, the fins can 6 . 7 be aerodynamically shaped. So it is conceivable, for example, that the leading edge 14 is formed semicircular or parabolic. Also any further known to the expert geometry of the leading edge 14 is conceivable.

Eine weiter verbesserte Vergleichmäßigung der Strömung durch den Kanal 1 wird dadurch erreicht, dass in Strömungsrichtung 4 gesehen hinter dem Sensor 2 eine Flosse 15 angeordnet ist. Durch die Flosse 15 werden im Bereich hinter dem Sensor 2 Strömungskomponenten, die quer zur Hauptströmungsrichtung 4 wirken, gestört. Auf diese Weise wird die Strömung auch im Bereich hinter dem Sensor 2 vergleichmäßigt. Dies führt zu einer weiter verbesserten Umströmung des Sensors 2 und so zu einer höheren Reproduzierbarkeit der Messergebnisse. In einer Ausführungsvariante ist die Flosse 15 so angeordnet, dass sich zwischen dem Sensor 2 und der Flosse 15 ein Spalt 16 befindet. Durch den Spalt 16 strömt ein Teil des Fluids, welches zwischen der Oberseite 10 des Sensors 2 und der Kanalwand 17 geströmt ist. Auf diese Weise wird vermieden, dass sich hinter der strömungsabgewandten Seite 18 des Sensors 2 ein Totraum bildet, welcher nicht durchströmt wird. Ein solcher Totraum führt dazu, dass es bei Änderungen in der Strömungsgeschwindigkeit zu Pulsation und damit zu Druckänderungen kommen kann, die wiederum zu fehlerhaften Messwerten führen können.A further improved homogenization of the flow through the channel 1 is achieved by that in the flow direction 4 seen behind the sensor 2 a fin 15 is arranged. Through the fin 15 be in the area behind the sensor 2 Flow components that are transverse to the main flow direction 4 act, disturbed. In this way, the flow is also in the area behind the sensor 2 uniform. This leads to a further improved flow around the sensor 2 and thus to a higher reproducibility of the measurement results. In one embodiment, the fin is 15 arranged so that between the sensor 2 and the fin 15 A gap 16 located. Through the gap 16 a portion of the fluid flows between the top 10 of the sensor 2 and the canal wall 17 has flowed. In this way it is avoided that behind the outflow side 18 of the sensor 2 forms a dead space, which is not flowed through. Such a dead space causes changes in the flow velocity to cause pulsation and thus pressure changes, which in turn can lead to erroneous measured values.

Die Flosse 15 kann sich auch, wie in 1 gestrichelt dargestellt, direkt an den Sensor 2 anschließen. Dabei ist die Flosse 15 vorzugsweise so ausgerichtet, dass die Unterseite 19 der Flosse 15 und die Unterseite 12 des Sensors 2 eine ebene Fläche bilden. Neben der hier dargestellten Ausführungsform, bei der die Unterseite 19 der Flosse 15 und die Unterseite 12 des Sensors 2 eine ebene Fläche bilden, ist es auch möglich, dass die Oberseite 20 der Flosse 15 und die Oberseite 10 des Sensors 2 eine ebene Fläche bilden. Damit durch den Einsatz der Flosse 15 eine Strömungsberuhigung erreicht wird, ist die Höhe 20 der Flosse 15 kleiner als die Höhe 21 des Sensors 2. Wenn sich die Flosse 15 direkt, das heißt spaltfrei, an den Sensor 2 anschließt, bildet sich im Bereich hinter der strömungsabgewandten Seite 18 des Sensors 2 ein Ablösegebiet aus. Durch den Einsatz der Flosse 15 reißt die Strömung jedoch nicht an der Oberseite 10 und der Unterseite 12 des Sensors gleichzeitig ab, sondern an der Unterseite 12 des Sensors wird die Abrisskante bis an das Ende der Flosse 15 verschoben. Hierdurch werden Pulsationen direkt hinter dem Sensor 2 vermieden und dadurch die Reproduzierbarkeit der Messergebnisse verbessert.The fin 15 can also, as in 1 dashed lines, directly to the sensor 2 connect. Here is the fin 15 preferably oriented so that the underside 19 the fin 15 and the bottom 12 of the sensor 2 form a flat surface. In addition to the embodiment shown here, in which the underside 19 the fin 15 and the bottom 12 of the sensor 2 form a flat surface, it is also possible that the top 20 the fin 15 and the top 10 of the sensor 2 form a flat surface. Thus by the use of the fin 15 a flow calming is achieved, is the height 20 the fin 15 less than the height 21 of the sensor 2 , When the fin 15 directly, that is, gap-free, to the sensor 2 connects, forms in the area behind the side facing away from the flow 18 of the sensor 2 a transfer area. By the use of the fin 15 rips the Strö but not at the top 10 and the bottom 12 from the sensor at the same time, but at the bottom 12 the sensor becomes the trailing edge right to the end of the fin 15 postponed. This causes pulsations directly behind the sensor 2 avoided and thereby improves the reproducibility of the results.

Neben den in 1 dargestellten Ausführungsformen kann die Flosse 15 an jeder beliebigen Position hinter dem Sensor 2 angeordnet sein. Auch kann die Flosse 15 neben dem in 1 dargestellten rechteckförmigen Querschnitt jeden beliebigen weiteren, dem Fachmann bekannten Querschnitt annehmen. So ist es insbesondere dann vorteilhaft, wenn zwischen dem Sensor 2 und der Flosse 15 ein Spalt 16 ausgebildet ist, dass die Anströmseite 23 der Flosse strömungsgünstig geformt ist. So kann die Anströmseite 23 zum Beispiel halbkreisförmig oder parabelförmig ausgebildet sein.In addition to the in 1 illustrated embodiments, the fin 15 at any position behind the sensor 2 be arranged. Also, the fin can 15 next to the in 1 illustrated rectangular cross-section assume any other known in the art cross-section. So it is particularly advantageous if between the sensor 2 and the fin 15 A gap 16 is formed, that the inflow side 23 the fin is aerodynamically shaped. So the upstream side 23 for example, semicircular or parabolic.

2 zeigt einen Kanal mit darin aufgenommenem Sensor und Leitflächen mit Turbulenzerzeugern. 2 shows a channel with sensor incorporated therein and fins with turbulence generators.

Vor allem bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten löst sich die Strömung an der Oberseite 25 der ersten Leitfläche 6 bzw. der Unterseite 27 der zweiten Leitfläche 7. Aus diesen Strömungsablösungen resultieren Druckstörungen aufgrund des instationären pulsierenden Verhaltens der Ablösungen. Die Druckstörungen führen wiederum zu einem ungleichmäßigen Messsignal und zu einer schlechten Reproduzierbarkeit des Signales. Zur Verkleinerung bzw. Vermeidung der Ablösegebiete an der Oberseite 25 der ersten Leitfläche 6 bzw. Unterseite 27 der zweiten Leitfläche 7 werden an der Anströmseite der Leitflächen 6, 7 Turbulenzerzeuger 29 angeordnet. Die Turbulenzerzeuger 29 weisen vorzugsweise eine Anströmseite 30 auf, die einen höheren Strömungswiderstand besitzt als die Anströmkante 14 der ersten bzw. der zweiten Leitfläche 6, 7. Durch den höheren Strömungswiderstand der Anströmseite 30 der Turbulenzerzeuger 29 werden zusätzliche Turbulenzen und Störungen in der Strömung erzeugt. Diese Störungen führen zu einer verbesserten Durchmischung der Strömung und einem damit verbundenen Impulsaustausch zwischen schnellem Fluid mit einem großen Abstand zur Oberseite 25 der ersten Leitfläche 6 und zur Kanalwand 17 bzw. zur Unterseite 27 der zweiten Leitfläche 7 und zur zweiten Kanalwand 24 sowie der abgelösten Strömung an der Oberseite 25 der ersten Leitfläche 6 bzw. der Unterseite 27 der zweiten Leitfläche 7. Auf diese Weise wird die Geschwindigkeitsverteilung senkrecht zur Leitfläche 6, 7 gleichmäßiger und damit können Ablösungen vermieden werden. Hieraus resultiert wieder ein gleichmäßigeres Messsignal und eine bessere Reproduzierbarkeit des Signales.Especially at higher flow velocities, the flow dissolves at the top 25 the first guide surface 6 or the bottom 27 the second guide surface 7 , These flow separations result in pressure disturbances due to the unsteady pulsating behavior of the separations. The pressure disturbances in turn lead to an uneven measurement signal and to a poor reproducibility of the signal. To reduce or avoid the detachment areas at the top 25 the first guide surface 6 or bottom 27 the second guide surface 7 be on the upstream side of the fins 6 . 7 turbulence generator 29 arranged. The turbulence generator 29 preferably have an inflow side 30 on, which has a higher flow resistance than the leading edge 14 the first and the second guide surface 6 . 7 , Due to the higher flow resistance of the upstream side 30 the turbulence generator 29 Additional turbulence and disturbances in the flow are generated. These disturbances lead to an improved mixing of the flow and an associated momentum exchange between fast fluid with a large distance to the top 25 the first guide surface 6 and to the canal wall 17 or to the bottom 27 the second guide surface 7 and to the second channel wall 24 and the detached flow at the top 25 the first guide surface 6 or the bottom 27 the second guide surface 7 , In this way, the velocity distribution becomes perpendicular to the guide surface 6 . 7 more uniform and thus detachment can be avoided. This again results in a smoother measurement signal and a better reproducibility of the signal.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Turbulenzerzeuger 29 an der Anströmkante 14 der ersten und zweiten Leitfläche 6, 7 derart angeordnet, dass zwischen den einzelnen Turbulenzerzeugern 29 die Strömung jeweils auf die Anströmkante 14 auftrifft. Die Turbulenzerzeuger 29 können zum Beispiel ringförmig oder als flache Scheibe ausgebildet sein. Bei scheibenförmiger Gestaltung der Turbulenzerzeuger 29 kann die Anströmseite 30 jede beliebige dem Fachmann bekannte Form annehmen.In a preferred embodiment, multiple turbulators are provided 29 at the leading edge 14 the first and second guide surfaces 6 . 7 arranged such that between the individual turbulence generators 29 the flow respectively to the leading edge 14 incident. The turbulence generator 29 For example, they may be annular or flat. With a disc-shaped design of the turbulence generator 29 can the upstream side 30 take any form known to those skilled in the art.

3 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zur Messung von Betriebsparametern eines Fluids. 3 shows a plan view of an inventively designed device for measuring operating parameters of a fluid.

3 ist zu entnehmen, dass sich die erste Leitfläche 6 über die gesamte Breite des Kanales 1 zwischen der ersten Kanalwand 17 und der zweiten Kanalwand 24 erstreckt. Der Sensor 2 wird über die zweite Kanalwand 24 in den Kanal 1 geführt. Im Bereich der Kanalwand 24 befindet sich ein Anschluss 31 des Sensors 2, über welchen er mit einer außerhalb des Kanales 1 angeordneten Spannungsversorgung und Datenerfassung verbunden ist. Auf der dem Anschluss 3l des Sensors 2 gegenüberliegenden Seite befindet sich zwischen dem Sensor 2 und der Kanalwand 17 ein Kanalabschnitt 32, welcher von Fluid durchströmt ist. 3 it can be seen that the first guide surface 6 over the entire width of the channel 1 between the first channel wall 17 and the second channel wall 24 extends. The sensor 2 is via the second channel wall 24 in the channel 1 guided. In the area of the canal wall 24 there is a connection 31 of the sensor 2 about which he deals with outside the channel 1 arranged power supply and data acquisition is connected. On the connection 3l of the sensor 2 opposite side is located between the sensor 2 and the canal wall 17 a channel section 32 , which is flowed through by fluid.

Zur Turbulenzerzeugung sind bei der hier dargestellten Ausführungsform dreieckförmige Einkerbungen 33 in der Anströmkante 14 der ersten Leitfläche 6 ausgebildet. Zwischen den Einkerbungen 33 befinden sich jeweils dreieckförmige Zähne 34, woraus eine zickzack-förmige Struktur der Anströmkante 14 entsteht.For turbulence generation are in the embodiment shown here triangular notches 33 in the leading edge 14 the first guide surface 6 educated. Between the notches 33 are each triangular teeth 34 , resulting in a zigzag-shaped structure of the leading edge 14 arises.

Neben den in 3 dargestellten dreieckförmigen Einkerbungen 33 können die Einkerbungen 33 auch jede beliebige andere, dem Fachmann bekannte Form annehmen. So können die Ein kerbungen 33 zum Beispiel rechteckförmig, halbkreisförmig, parabelförmig oder in Form eines Vielecks mit beliebig vielen Ecken ausgebildet sein.In addition to the in 3 illustrated triangular notches 33 can the notches 33 also assume any other, known in the art form. So can the notches 33 for example, rectangular, semicircular, parabolic or in the form of a polygon may be formed with any number of corners.

In den 4.1 und 4.2 sind Leitflächen in zwei verschiedenen Ausführungsformen perspektivisch dargestellt.In the 4.1 and 4.2 are guide surfaces in two different embodiments shown in perspective.

4.1 zeigt eine Leitfläche 6, 7, bei der zur Turbulenzerzeugung in die Anströmkante 14 dreieckförmige Einkerbungen 33 derart ausgebildet sind, dass sich zwischen den Einkerbungen 33 dreieckförmige Zähne 34 befinden. Zur Verstärkung der Turbulenzerzeugung sind in 4.1 die Zähne 34 nach oben gebogen. Neben der in 4.1 dargestellten Ausführungsform, bei der alle Zähne 34 nach oben gebogen sind, können auch nur einzelne Zähne 34 nach oben gebogen sein. 4.1 shows a guide surface 6 . 7 , in which turbulence generation in the leading edge 14 triangular notches 33 are formed such that between the notches 33 triangular teeth 34 are located. To enhance the turbulence generation are in 4.1 the teeth 34 bent upwards. In addition to the in 4.1 illustrated embodiment in which all teeth 34 bent upwards, can also only single teeth 34 be bent upwards.

Eine weitere Ausführungsform mit dreieckförmigen Einkerbungen 33 an der Anströmkante 14 und dazwischenliegenden Zähnen 34 ist in 4.2 dargestellt. Hier sind die Zähne 34 alternierend jeweils nach oben und nach unten gebogen.Another embodiment with triangular notches 33 at the leading edge 14 and intervening teeth 34 is in 4.2 shown. Here are the teeth 34 alternately bent upwards and downwards.

11: Kanalchannel
22: Sensorsensor
33: Anströmflächeinflow area
44: Strömungsrichtungflow direction
55: Bereich der StaupunktströmungArea the stagnation point flow
66: erste Leitflächefirst baffle
77: zweite Leitflächesecond baffle
88th: Unterseite der ersten Leitfläche 6 Bottom of the first guide surface 6
99: Oberseite der zweiten Leitfläche 7 Top of the second guide surface 7
1010: Oberseite des Sensors 2 Top of the sensor 2
1111: oberer Spaltupper gap
1212: Unterseite des Sensors 2 Bottom of the sensor 2
1313: unterer Spaltlower gap
1414: Anströmkanteleading edge
1515: Flossefin
1616: Spaltgap
1717: Kanalwandchannel wall
1818: strömungsabgewandte Seite des Sensors 2 side facing away from the flow of the sensor 2
1919: Unterseite der Flosse 15 Bottom of the fin 15
2020: Höhe der Flosse 15 Height of the fin 15
2121: Höhe des Sensors 2 Height of the sensor 2
2222: Ablösegebietseparation region
2323: Anströmkante der Flosse 15 Leading edge of the fin 15
2424: zweite Kanalwandsecond channel wall
2525: Oberseite der ersten Leitfläche 6 Top of the first guide surface 6
2626: oberer Kanalabschnittupper channel section
2727: Unterseite der zweiten Leitfläche 7 Bottom of the second guide surface 7
2828: unterer Kanalabschnittlower channel section
2929: Turbulenzerzeugerturbulence generator
3030: Anströmseite der Turbulenzerzeuger 29 Upstream side of the turbulence generator 29
3131: Anschluss des Sensors 2 Connection of the sensor 2
3232: Kanalabschnittchannel section
3333: Einkerbungnotch
3434: Zahntooth

Claims

Device for measuring operating parameters of a fluid in a closed channel ( 1 ) with one in the channel ( 1 ) arranged sensor ( 2 ), which is flowed around by the fluid flow, characterized in that in the channel ( 1 ) in the area of the sensor ( 2 ) at least one guide surface ( 6 . 7 ) is arranged.

Apparatus according to claim 1, characterized in that in the flow direction ( 4 ) each have a guide surface ( 6 . 7 ) above and below the sensor ( 2 ) is arranged.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that in each case the leading edge ( 14 ) of the guide surface ( 6 . 7 ) in the flow direction ( 4 ) moved forward to the sensor ( 2 ) is arranged.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one guide surface ( 6 . 7 ) parallel to the top ( 10 ) and / or to the bottom ( 12 ) of the sensor ( 2 ) is arranged.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the at least one guide surface ( 6 . 7 ) parallel to the main flow direction ( 4 ) is arranged.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the flow direction ( 4 ) behind the sensor ( 2 ) a fin ( 15 ) is arranged.

Device according to claim 6, characterized in that the fin ( 15 ) flush with the sensor ( 2 ).

Device according to claim 6, characterized in that between the fin ( 15 ) and the sensor ( 2 ) A gap ( 16 ) is trained.

Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that in each case at the leading edge ( 14 ) of the at least one guide surface ( 6 . 7 ) Turbulence generator ( 29 ) are arranged.

Apparatus according to claim 9, characterized in that the turbulence generator ( 29 ) Are devices that have a greater flow resistance than the leading edge ( 14 ) of the guide surface ( 6 . 7 ).

Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that in each case the leading edge ( 14 ) of the at least one guide surface ( 6 . 7 ) is formed zigzag-shaped.

Device according to claim 11, characterized in that at least one tooth ( 34 ) is bent upwards or downwards.

Device according to claim 12, characterized in that the teeth ( 34 ) are alternately bent upwards and downwards.

Device according to one of claims 1 to 13, characterized the sensor is a hot film air mass sensor is.