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Technisches
Gebiet
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Zur
Füllungserfassung
von Zylindern einer Verbrennungskraftmaschine ist die Messung der
im Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine strömenden Luftmasse
erforderlich. Die Luftmasse im Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine
wird mit Ultraschall-Durchflussmesser-Einbaueinheiten bestimmt, die einem
Ansaugrohr für
die Verbrennungsluft der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet sind.
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Aus
EP 0 477 418 A1 ist
ein Ultraschall(US)-Durchflussmesser zum Einbauen in ein Messrohr
bekannt. Die Ultraschall(US)-Durchflussmesser-Einbaueinheit zum
Einbau in ein Messrohr wird zur Luftmassenmessung in einem Kraftfahrzeugmotor
eingesetzt. Die Einbaueinheit umfasst zwei Ultraschall-Wandler,
die abwechselnd als Sendewandler oder Empfangswandler arbeiten sowie eine
Reflektoranordnung zur Bildung eines das Messrohr durchlaufenden
Reflexionsweges für
Ultraschallwellen zwischen dem jeweiligen Ultraschall-Sendewandler
und dem jeweiligen Ultraschall-Empfangswandler. Es ist eine Träger- und Montageplatte
zur Aufnahme des einen Ultraschallwandlers und des anderen Ultraschallwandlers
sowie der Reflektoranordnung vorgesehen. Ferner dient die Träger- und
Montageplatte zum abdichtenden Montieren der Einbaueinheit über einer
Aufnahmeöffnung für die Einbaueinheit.
Der eine Ultraschallwandler und der andere Ultraschallwandler sind
in einem vorbestimmten Winkel zueinander und zu der Reflektoranordnung
vorzugsweise symmetrisch geneigt angeordnet. Die Reflektoranordnung
ist mittels einer Haltekonstruktion derart von der Träger- und
Montageplatte in einem Abstand von dieser getragen, dass die Reflektoranordnung
innerhalb des Messrohres zusammen mit den Ultraschallwandlern den
zur Durchflussmessung erforderlichen Reflexionsweg bildet. Die Träger- und
Montageplatte trägt
vorzugsweise zwischen den beiden Ultraschallwandlern auf ihrer dem
Messrohr abgewandten Seite eine Betriebs- und Messelektronikeinheit
auf sich. Die Reflektoranordnung enthält vorzugsweise einen einzigen
Reflektorkörper
zur Bildung eines V-förmigen Reflexionsweges.
Daneben ist es möglich,
die Reflektoranordnung so auszubilden, dass ein W-förmiger Reflexionsweg
unter Einbeziehung der dem Reflektorkörper gegenüberliegenden wandlerseitigen Innenwandung
des Messrohres oder der messrohrseitigen Fläche der Träger- und Montageplatte enthält und dass
auf dem Reflektorkörper
vorzugsweise mittig zwischen den Strahlachsen der Ultraschallwandler
ein zumindest reflexionsarmer, beispielsweise aus Filz bestehender
Hilfskörper
zur Vermeidung einer bei der Messung störenden Reflexion von Streustrahlen
des US-Sendewandlers angeordnet ist. Die Reflektoranordnung kann
zwei Reflektorkörper
zur Bildung des W-förmigen
Reflexionsweges unter Einbeziehung der der Reflektorenebene gegenüber liegenden
wandlerseitigen Innenwandung des Messrohres oder der messrohrseitigen
Fläche
der Träger-
und Montageplatte enthalten.
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Die
Haltekonstruktion wird aus einem Gestänge hergestellt, wobei die
Haltekonstruktion aus einer in Durchflussrichtung offenen, wannenartigen Blechkonstruktion
besteht und die Reflektoranordnung auf dem Boden der wannenförmigen Blechkonstruktion
angeordnet wird. Die Seitenwandungen der wannenförmigen Blechkonstruktion weisen
Ausnehmungen zur Gewichtsverminderung und/oder zum Zwecke eines
Gas- oder Flüssigkeitsaustausches zwischen
Innen- und Außenseite
der wannenförmigen
Blechkonstruktion auf. Die Seitenwandungen können derart geformt oder ausgerichtet
sein, dass sie als Leitfläche
zur Strömungsharmonisierung
und zur Bildung eines relevanten Teilstroms genutzt werden können. Vorzugsweise
ist die wannenförmige Blechkonstruktion
einstückig
ausgebildet.
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Bei
weiteren aus dem Stand der Technik bekannten Ultraschall-Durchflussmesseinheiten
wird üblicherweise
eine Anordnung zwei Ultraschallwandlern P1 und
P2 eingesetzt, die sich gegenseitig Ultraschallwellen
zusenden. Die Ultraschallwellen laufen mit Laufzeiten t1 und
t2 von einem zum anderen Wandler durch das
strömende
Medium. Der Unterschied der Laufzeiten mit Richtung der Strömung, Laufzeit
t1 und entgegen der Strömung, Laufzeit t2 stellt
ein Maß für die Strömungsrate
des zu messenden Mediums dar.
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Darstellung
der Erfindung
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Es
wird eine Ultraschallmessvorrichtung zur Messung eines Strömungsmediums
vorgeschlagen, die eine Reflexionsvorrichtung umfasst, die mit mindestens
zwei Ultraschallwandlern und einer Auswerteschaltung zu einem Steckfühler verbunden
ist, wobei die zur Reflexion der Ultraschallwellen genutzte Fläche eine
im Wesentlichen konvexe Wölbung,
die den Ultraschallwandlern zuweist, aufweist. Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Lösung
lässt sich eine
Reduzierung von Turbulenzen im Bereich zwischen der Reflexionsfläche und
den Ultraschallwandlern erreichen, was zu einer genaueren Erfassung der
Strömung
des strömenden
Mediums führt.
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Die
den Ultraschallwandlern der Ultraschallmessvorrichtung zugewandte
Seite der Reflexionsvorrichtung ist durch anströmseitig und abströmseitig vorgesehene
Abschrägungen
im Wesentlichen konvex ausgebildet. Die Abschrägungen bewirken eine lokale
Strömungsbeschleunigung,
welche Strömungsablösungen zwischen
der Reflexionsvorrichtung und den Ultraschallwandlern sowie innerhalb
einer Aussparung reduzieren. Die Oberfläche der Reflexionsvorrichtung,
d.h. der Reflexionsfläche,
kann zumindest im Bereich der eigentlichen Ultraschallreflexion
mit einer Beschichtung versehen sein, die bessere Reflexionseigenschaften
aufweist als das Material der verbleibenden Reflexionsfläche, so
z.B. im Bereich der an- und abströmseitig vorgesehenen Abschrägungen.
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Vorzugsweise
ist die Rückseite
der als Reflexionsvorrichtung dienenden Reflexionsfläche mit Auskernungen
versehen, um einerseits die Materialstärke zu reduzieren und andererseits
eine mechanische Versteifung der Reflexionsvorrichtung zu erzielen.
Die Auskernungen auf der Rückseite
der als Reflexionsvorrichtung dienenden Reflexionsfläche verlaufen
bevorzugt in Strömungsrichtung.
Dadurch wird bewirkt, dass sich in Kombination mit den an- und abströmseitigen
Abschrägungen
der Reflexionsrichtung eine günstigere
Strömungsführung einstellt.
Die Auskernungen auf der Rückseite
der Reflexionsfläche umfassen
Stege, welche die Auskernungen voneinander trennen und welche die
Reflexionsfläche
stabilisieren. Die Auskernungen dienen in vorteilhafter Weise dazu,
das Gewicht der als Reflexionsvorrichtung eingesetzten Reflexionsfläche zu reduzieren, was
insbesondere unter mechanischen Beanspruchungen, die in Kraftfahrzeugen
auftreten, zu einer höheren
Festigkeit der Reflexionsvorrichtung führt. Neben dem Umstand, das
sich die Auskernungen im Wesentlichen in Strömungsrichtung erstrecken und demnach
die Strömung
stabilisieren, lässt
sich eine weitere Strömungsstabilisierung
dadurch erreichen, dass im Bereich der Anströmkante mehrere, voneinander
getrennte Ausbuchtungen nahe der Anströmkante vorgesehen sind. Mittels
dieser voneinander getrennten Ausbuchtungen nahe der Anströmkante wird
ein Turbulatoreffekt herbeigeführt,
da sich im Wesentlichen dort einstellende Längswirbel dazu führen, dass
die Strömung
sich wesentlich günstiger an
die als Reflexionsvorrichtung dienende Reflexionsfläche anlegt.
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Zeichnung
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Anhand
der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
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Es
zeigt:
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1 einen
aus dem Stand der Technik bekannten Grundaufbau für Ultraschall-Durchflussmesser
mit diagonal gegenüberliegenden
Wandlerelementen,
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2 einen
als Steckfühler
ausgebildeten Ultraschallströmungssensor
mit aerodynamisch günstig
geformter Reflexionsfläche,
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3 eine
um 90° gedrehte
Ansicht des Ultraschallströmungssensors,
eingebaut in ein Messrohr,
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die
Figurensequenz der 4.1, 4.2 und 4.3, die als Reflexionsvorrichtung dienende Reflexionsfläche in Seitenansicht,
perspektivischer Ansicht von unten und perspektivisch wiedergegebener
Ansicht von oben.
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Ausführungsvarianten
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Der
Darstellung gemäß 1 ist
eine aus dem Sand der Technik bekannt Ultraschall-Durchflussmesseranordnung
zu entnehmen, bei der die Ultraschallwandler in den Wandungen eines
Messrohres eingelassen sind.
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Aus
der Darstellung gemäß 1 geht
hervor, dass ein erster Ultraschallwandler P1 und ein zweiter Ultraschallwandler
P2 in Ausnehmungen in den Seitenwänden eines Messrohres angeordnet sind.
Die Ultraschallwandler P1 und P2 weisen einander zu und sind im
Abstand L zueinander entfernt. Durch das Messrohr strömt ein Medium
in Richtung des mit V bezeichneten Pfeils. Das Messrohr ist symmetrisch
zur Symmetrieachse aufgebaut. Der Neigungswinkel, unter dem der
erste Ultraschallwandler P1 zum zweiten Ultraschallwandler P2 angeordnet ist,
wird durch α identifiziert.
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Mit
der aus 1 bekannten Anordnung können die
Laufzeiten von Ultraschallwellen vom ersten Ultraschallwandler P1
zum zweiten Ultraschallwandler P2 und umgekehrt gemessen werden.
Die Laufzeit einer Ultraschallwelle vom Wandler P1 im Sendemodus
zum Ultraschallwandler P2 im Empfangsmodus, d.h. in Strömungsrichtung
V des gasförmigen
Mediums ist kürzer
verglichen zur Laufzeit T2 vom zweiten Ultraschallwandler P2 zum
ersten Ultraschallwandler P1 entgegen der Strömungsrichtung des gasförmigen Mediums,
angedeutet durch den mit V bezeichneten Pfeil. Aus der Laufzeitdifferenz
zwischen T1 und T2 wird auf die Strömungsrate des im Messrohr strömenden gasförmigen Mediums
geschlossen, im Falle einer Verbrennungskraftmaschine auf die Strömungsrate
der durch das Messrohr strömenden
Luftströmung.
Eine derartige Anordnung, wie in 1 dargestellt,
dient zur Ermittlung der Luftmassenmenge zur Erfassung der Zylinderfüllung eines
oder mehrerer Zylinder einer mehrzylindrigen Verbrennungskraftmaschine.
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Der
Darstellung gemäß 2 ist
eine Seitenansicht einer erfindungsgemäß vorgeschalteten Ultraschall-Durchflussmesseinheit
mit zugeordneter Reflexionsvorrichtung zu entnehmen.
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Gemäß der Darstellung
in 2 ist in ein Strömungsrohr 10 ein Steckfühler 12 eingelassen.
In den Steckfühler 12 ist
ein erster Ultraschallwandler 14 sowie ein zweiter Ultraschallwandler 16 integriert. Über den
ersten Ultraschallwandler 14 lassen sich beispielsweise
Ultraschallsignale 18 aussenden, die an einer Reflexionsfläche 24 einer
Reflexionsvorrichtung 22 an den zweiten Ultraschallwandler 16 reflektiert
werden. Selbstverständlich
ist es auch möglich, über den
zweiten Ultraschallwandler 16 und die Reflexionsfläche 24 Ultraschallsignale 18 an
den ersten Ultraschallwandler 14 zu übermitteln; die Betriebsweise
ist in beide Richtungen möglich.
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Die
Reflexionsvorrichtung 22 ist in einen Strömungsquerschnitt 20 des
Strömungsrohres 10 eingelassen.
Die Reflexionsvorrichtung weist eine Halterung 26 auf,
welche Teil des Steckfühlers 12 sein
kann, jedoch nicht notwendigerweise sein muss. Die Halterung 26 umfasst
eine erste Seitenwand 28 sowie eine zweite Seitenwand 30.
Aus Gründen
der besseren Darstellbarkeit ist in der Darstellung gemäß 2 lediglich
die erste Seitenwand 28 wiedergegeben, die zweite Seitenwand 30 fehlt
in der Darstellung gemäß 2,
um eine Schnittdarstellung der Reflexionsfläche 24 zu ermöglichen.
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Der
Steckfühler 12,
in welchen die Halterung 26 integriert sein kann, umfasst
eine Auswerteschaltung 32, welche den Betrieb des ersten
Ultraschallwandlers 14 und des zweiten Ultraschallwandlers 16 hinsichtlich
des Betriebsmodus Senden/Empfangen von Ultraschallsignalen 18 steuert
und welche die erhaltenen Signale auswertet. Unterhalb der Auswerteschaltung 32 im
Steckfühler 12 befindet
sich eine Aussparung 42. An der Aussparung 42 im
oberen Bereich des Steckfühlers 12 bilden
sich bevorzugt Strömungsablösungen des
den freien Strömungsquerschnitt 20 des
Messrohrs 10 durchströmenden
gasförmigen
Mediums, dessen Strömungsrate über die Ultraschall-Messeinrichtung
bestimmt werden soll. Die Aussparung 42 stellt eine Querschnittserweiterung
dar, in welcher Strömungsablösungen auftreten können, die
zu Signalstörungen
oder Messfehlern führen
können.
Die Aussparung 42 ist jedoch erforderlich, da die Strömung schräg durchstrahlt
werden muss, damit eine Komponente des Schallwegs in Strömungsrichtung
liegt. Daraus ergibt sich die in 2 dargestellte
schräge
Einbaulage der Ultraschallwandler 14, 16. Die
Baugröße der Ultraschallwandler 14, 16 ist
von der gewählten
Ultraschallfrequenz abhängig,
die die Größe des Wandlers
und einen Einbauwinkel des Wandlers bestimmt, welche wiederum Einflüsse auf
die Dimensionierung der Aussparung 42 haben.
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Im
unteren Bereich der Halterung 26 ist in der Darstellung
gemäß 2 die
Reflexionsfläche 24
im Schnitt dargestellt. Aus der Darstellung gemäß 2 geht hervor,
dass die Reflexionsfläche 24 der Reflexionsvorrichtung 22 mit
einer Beschichtung 44 versehen ist. Mittels der Beschichtung 44 auf
der Oberfläche
der Reflexionsfläche 24 kann
zumindest im Bereich der eigentlichen Reflexion der Ultraschallsignale 18 erreicht
werden, dass eine bessere Reflexion dargestellt werden kann. So
wird die Beschichtung 44 vorzugsweise aus einem Material
gewählt, welches
bessere Reflexionseigenschaften als das Material der sonstigen Reflexionsfläche 24 aufweist. Damit
kann die Reflexionsfläche 24,
die integraler Bestandteil der Halterung 26 sein kann,
aus einem preisgünstigen
Material gefertigt werden, während die
eigentliche Refle xion der Ultraschallsignale 18 über ein
Inlay einer Beschichtung 44 oder eine aufgeklebte Beschichtung 44 aus
einem Material, welches bessere Reflexionseigenschaften als die
Reflexionsfläche 24 aufweist,
erfolgt. Die Reflexionsfläche 24 der
Reflexionsvorrichtung 22 umfasst eine an einer Anströmkante 50 ausgebildete
erst Anschrägung 46 sowie
eine an einer Anströmkante 52 ausgebildete zweite
Anschrägung 48.
Durch die in der Reflexionsfläche 24 der
Reflexionsvorrichtung 22 ausgebildete erste Anschrägung 46 im
Bereich der Anströmkante 50 sowie
durch die zweite Anschrägung 48 im
Bereich der Abströmkante 52 ist
die Reflexionsfläche 24 an
der dem ersten Ultraschallwandler 14 und dem zweiten Ultraschallwandler 16 zuweisenden
Seite im Wesentlichen konvex ausgebildet.
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Unter
einer im Wesentlichen konvex ausgebildeten Reflexionsfläche wird
im Kontext der Anmeldung eine Reflexionsfläche 24 verstanden,
bei der der zentrale, mit der Beschichtung 44 versehene
Abschnitt der Reflexionsfläche 24 vorzugsweise
eben ausgebildet ist, wobei sich an den vorzugsweise eben ausgebildeten
zentralen Abschnitten in Richtung der Anströmkante 50 die erste
Anschrägung 46 und
in Richtung der Abströmkante 52 die
zweite Anschrägung 48 anschließt. Die
erste Anschrägung 46 und
die zweite Anschrägung 48 können als
schräg gestellte
Ebenen ausgebildet sein, wie dies aus 2 hervorgeht.
Es ist aber auch möglich,
die Fläche
der ersten Anschrägung 46 und
der zweiten Anschrägung 48 mit
einer leichten Krümmung
zu versehen, die sich ausgehend von der Anströmkante 50 bzw. der
Abströmkante 52 bis
zu dem ebenen zentralen Abschnitt erstreckt und gleichmäßig in diesen ebenen
Abschnitt übergeht.
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Dadurch
entsteht eine lokale Strömungsbeschleunigung,
welche eine Ablösung
der Strömung des
gasförmigen
Mediums zwischen der Reflexionsfläche 24 und den Ultraschallwandlern 14, 16 sowie innerhalb
der Aussparung 42 reduziert. Die Rückseite der Reflexionsfläche 24 der
Reflexionsvorrichtung 22 ist mit Auskernungen 34 versehen.
Je nach Breite des Strömungsquerschnitts 20 bzw.
der Reflexionsfläche 24 sind
senkrecht zur Zeichenebene gemäß 2 und
der Unterseite der Reflexionsfläche 24 mehrere
Auskernungen 34 vorgesehen. Die einzelnen Auskernungen 34 sind
durch Stege oder Rippen 36 voneinander getrennt und verlaufen
von der Anströmkante 50 der
Reflexionsfläche 24 in
Strömungsrichtung
zur Abströmkante 52 an
der Unterseite der Reflexionsfläche 24.
Durch die Auskernungen 34 wird die Materialstärke der
Reflexionsfläche 24 reduziert,
was mit einer Gewichtsreduzierung einhergeht. Durch die zwischen
den Auskernungen 34 jeweils vorgesehenen Stege 36 wird
eine Versteifung der Reflexi onsfläche 24 erzielt, um
den während
des Betriebs einer Verbrennungskraftmaschine auftretenden, auch
den Ansaugtrakt erfassenden Vibrationen dauerhaft standzuhalten.
Die Ausbildung der Auskernungen 34 an der Unterseite der
Reflexionsfläche 24 in
Strömungsrichtung
von der Anströmkante 50 zur Abströmkante 52 geht
ferner mit dem Vorteil einher, dass eine günstigere Strömungsführung im
Bereich der Reflexionsfläche 24 erreicht
werden kann.
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Aus
der Darstellung gemäß 3 geht
die Darstellung der Ultraschall-Messeinrichtung gemäß 2 um
90° gedreht
hervor.
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An
der Oberseite des Strömungsrohrs 10 ist aus
Gründen
der leichteren Zugänglichkeit
der Steckfühler 12 integriert.
Die in den Steckfühler 12 an der
Oberseite integrierte Auswerteschaltung 32 ist durch eine
Abdeckkappe verschlossen, an der ein elektrischer Anschluss 38 ausgebildet
ist. Über
den elektrischen Anschluss 38 werden die von der Auswerteschaltung 32 des
Steckfühlers 12 ausgewerteten
Signale beispielsweise über
einen CAN-Bus oder über
andere Signalübertragungsleitungen
an ein in 3 nicht dargestelltes zentrales
Motorsteuergerät einer
Verbrennungskraftmaschine übermittelt.
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Von
der Innenwand 40 des Strömungsrohrs 10 erstrecken
sich die erste Seitenwand 28 sowie die Halterung 26,
die an ihren der Auswerteschaltung 32 abgewandten Ende
durch die Reflexionsfläche 24 miteinander
verbunden sind. Die Ultraschallsignale 18 werden in vertikale
Richtung emittiert und von der entweder in die Oberseite der Reflexionsfläche 24 integrierten
reflexionsbegünstigenden
Beschichtung 44 reflektiert oder durch eine auf die Oberseite
der Reflexionsfläche 24 aufgeklebte
oder aufgedampfte Beschichtung 44 reflektiert. Aus der
Darstellung gemäß 3 geht
ferner die Anströmkante 50 hervor, an
die sich die Schrägfläche der
ersten Anschrägung 46 der
Reflexionsfläche 24 anschließt. Die
aus der Darstellung gemäß 2 an
der Unterseite der Reflexionsfläche 24 ausgebildeten
Rippen bzw. Stege 36 sowie die durch diese begrenzten Auskernungen 34,
die vorzugsweise in Strömungsrichtung
verlaufen, sind aus Gründen
der Darstellbarkeit in 3 nicht wiedergegeben.
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Der
Figurensequenz der 4.1 bis 4.3 ist
die Reflexionsfläche
der Reflexionsvorrichtung in mehreren Ansichten zu entnehmen.
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Aus
der Darstellung gemäß 1 geht
hervor, dass die Reflexionsfläche 24 der
Reflexionsvorrichtung 22 von der Anströmkante 50 in Strömungsrichtung 56 bis
zur Abströmkante 52 an
ihrer Unterseite Auskernungen 34 aufweist. Die Anzahl von Auskernungen 34 an
der Unterseite der Reflexionsfläche 24 sind
durch Stege bzw. Rippen 36 voneinander getrennt. Die Auskernungen 34 ermöglichen
zum einen eine Gewichtsreduktion der Reflexionsfläche 24,
die beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sein kann.
Die Reflexionsfläche 24 wird durch
in 4.1 nicht dargestellte Seitenwände 28 bzw. 30 einer
Halterung 26 mit dem Steckfühler 12 verbunden.
Die Seitenwände 28 bzw. 30 der
Reflexionsvorrichtung 22 können Bestandteil des Steckfühlers 12 sein,
können
jedoch auch als separate Bauteile an der Innenwand 40 des
Strömungsrohrs 10 befestigt
sein. Aus der Darstellung gemäß Figur
gehen in vergrößertem Maßstab wiedergegeben,
die erste Anschrägung 46 an
der Anströmkante 50 sowie die
zweite Anströmkante 48 im
Bereich der Abströmkante 52 hervor.
Auf die Oberfläche
der Reflexionsfläche 24 ist
in der Darstellung gemäß 1 die
Beschichtung 44 aufgeklebt oder auf anderem Wege adhäsiv befestigt,
an der die Ultraschallsignale 18, die vom ersten Ultraschallwandler 14 bzw.
vom zweiten Ultraschallwandler 16 emittiert werden, reflektiert werden.
Die Beschichtung 44 weist vorzugsweise bessere Reflexionseigenschaften
auf als das Material, aus dem die Reflexionsfläche 24 der Reflexionsvorrichtung 22 gefertigt
ist. Die erste Seitenwand 28, die zweite Seitenwand 30 der
Halterung 26 sowie die die Seitenwände 28, 30 verbindende
Reflexionsfläche 24 können besonders
vorteilhaft im Wege des Kunststoffspritzgießverfahrens als integraler
Bestandteil des Steckfühlers 12 gefertigt
werden. Durch eine entsprechend dimensionierte Öffnung an der Oberseite des
Messrohrs 10 kann der Steckfühler 12 dichtend in
die vorgesehene Öffnung
eingelassen werden.
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Der
Darstellung gemäß 4.2 ist eine perspektivische Ansicht von unten
auf die Reflexionsfläche
der Reflexionsvorrichtung zu entnehmen.
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Aus
der Darstellung gemäß 4.2 geht hervor, dass an der Unterseite der Reflexionsfläche 24 mehrere
Auskernungen 34 ausgebildet sind. Die einzelnen Auskernungen 36 erstrecken
sich vorzugsweise in Strömungsrichtung 56 von
der Anströmkante 50 zur
Abströmkante 52 der
Reflexionsfläche 24. Der
Vollständigkeit
halber sei erwähnt,
dass in der perspektivischen Ansicht von unten gemäß 4.2 an der Oberseite der Reflexionsfläche 24 die
erste Anschrägung 46 sowie
die zweite Anschrägung 48 ausgebildet
sind, die der Oberseite der Reflexionsfläche 24 eine im Wesentlichen
konvex gestaltete Form verleihen. Die sich vorzugsweise in Strömungs richtung
erstreckenden Auskernungen 34 sind voneinander durch einzelne
Rippen oder Stege 36 getrennt. Mittels der Stege bzw. Rippen 36 kann
die Reflexionsfläche 24 der
Reflexionsvorrichtung versteift, d.h. stabilisiert werden. Durch
die Auskernungen 34 kann wiederum das Gewicht der Reflexionsfläche 24 reduziert
werden, was hinsichtlich der mechanischen Beanspruchungen bei Vibrationen
der Verbrennungskraftmaschine zu einer höheren Festigkeit dieses Bauteils
führt.
An der Unterseite der Reflexionsfläche 24 kann durch
die Längserstreckung
der Auskernungen 36 die Strömung des strömenden Mediums
stabilisiert werden.
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Der
Darstellung gemäß 4.3 ist eine perspektivische Draufsicht auf die
im Wesentlichen konvex ausgebildete Oberseite der Reflexionsfläche 24 zu
entnehmen.
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Der
Darstellung gemäß 4.3 ist zu entnehmen, dass im Bereich der ersten
Anschrägung 46 hinter
der Anströmkante 50 mehrere
Turbulatoren 54 angeordnet sind. Mittels der Turbulatoren 54 lässt sich
eine Strömungsstabilisierung
nahe der Anströmkante 50 erreichen.
Mittels der beispielsweise dreieckförmig konfigurierbaren Turbulatoren 54 können im
Wesentlichen Längswirbel
erzeugt werden, welche dazu führen,
dass die Strömung
sich besser an die konvex gekrümmte
Reflexionsoberfläche 24 anlegt.
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In
Bezug auf die Ausgestaltung der Turbulatoren 54 hat sich
die Wahl einer Dreiecksform als besonders günstig erwiesen. Prinzipiell
können
die Turbulatoren 54 jedoch durch jede periodische, kammartige
Struktur gebildet werden, die eine positive Wirkung auf die Strömung ausübt. So können die
Turbulatoren 54 außer
dreieckförmig
auch zum Beispiel als Quader, Trapeze als Rauten oder auch zum Teil
abgerundet ausgebildet werden. Vorteilhaft können auch solche Turbulatoren 54 eingesetzt
werden, die direkt auf der Anströmkante 50 platziert
werden. Ebenfalls begünstigend
haben sich an der Abströmkante 52 angeordnete
Zacken erwiesen. Die Reflexionsfläche 24 kann darüber hinaus
auch in Form eines Tragflügelprofils
ausgearbeitet sein. Dabei ist lediglich ein Teil der Oberfläche so gestaltet,
dass der Schall gerichtet zurückreflektiert
wird. Im Normalfall handelt es sich dabei um eine möglichst
ebene Fläche
innerhalb des Flügelprofiles,
d.h. hinter der Anströmkante 50 beginnend
und vor der Abströmkante 52 endend.
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- P1
- 1.
Ultraschallwandler
- P2
- 2.
Ultraschallwandler
- α
- Neigungswinkel
- L
- Abstand
P1–P2
- V
- strömendes Medium
- M
- Messrohr
- S
- Symmetrieachse
- 10
- Strömungsrohr
- 12
- Steckfühler
- 14
- 1.
Ultraschallwandler
- 16
- 2.
Ultraschallwandler
- 18
- Ultraschallsignale
- 20
- Strömungsquerschnitt
- 22
- Reflexionsvorrichtung
- 24
- Reflexionsfläche
- 26
- Halterung
- 28
- 1.
Seitenwand
- 30
- 2.
Seitenwand
- 32
- Auswerteschaltung
- 34
- Auskernung
- 36
- Steg/Rippe
- 38
- elektrischer
Anschluss
- 40
- Innenwand
Strömungsrohr
- 42
- Aussparung
- 44
- Beschichtung
- 46
- 1.
Anschrägung
- 48
- 2.
Anschrägung
- 50
- Anströmkante
- 52
- Abströmkante
- 54
- Turbulatoren
- 56
- Strömungsrichtung
gasförmiges
Medium