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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Strömungsmesser zur Erfassung der
Durchflussrate eines Fluides.
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In
großem
Umfang werden Strömungsmesser
eingesetzt, bei denen ein Strömungsgeschwindigkeitssensor
in einem Fluiddurchgang (Rohrleitung) bspw. für Gase angeordnet ist, um die
Durchflussrate des durch den Durchgang fließenden Gases mit Hilfe des
Strömungsgeschwindigkeitssensors zu
messen.
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Der
Strömungsmesser
umfasst bspw. einen Detektionsabschnitt zur Gleichrichtung und Erfassen des
Gases, einen Signalverarbeitungsabschnitt zur Verarbeitung eines
von dem Detektionsabschnitt abgeleiteten Signals und einen Anzeigeabschnitt.
Ein Subminiatur-Strömungssensor
wird an einer Innenfläche
eines Strömungsdurchgangs
des Detektionsabschnitts angebracht und dient als Durchflussgeschwindigkeitssensor.
Der Signalverarbeitungsabschnitt berechnet eine kumulative Durchflussrate
und eine momentane Durchflussrate auf der Basis des von dem Strömungssensor
zugeführten
Detektionssignals. Das erhaltene Resultat wird an dem Anzeigeabschnitt
angezeigt.
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Bei
dieser Anordnung ist eine Vielzahl von Drahtgittern an konstanten
Intervallen stromaufwärts des
Strömungsgeschwindigkeitssensors
angeordnet, die als Gleichrichtungselemente zur Unterdrückung von
ungleichmäßigen Strömungsstörungen in dem
Gas, welches durch den Strömungsdurchgang fließt, dienen.
Bspw. beschreibt die japanische Patentoffenlegungsschrift JP 2004-93170
A eine Anordnung, bei der ein feines Metallgitter an einer am weitesten
oben liegenden Strömungsposition
des Durchflussgeschwindigkeitssensors angeordnet ist. Eine Vielzahl
weiterer Metallgitter mit allmählich
gröberen Siebgrößen ist vorgesehen,
wobei das feinste Gitter an der stromabwärtsseitigen Seite angeordnet
ist. Die Siebe haben voneinander festgelegte Abstände.
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Das
in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP 2004-93170 A beschriebene
technische Konzept erfordert jedoch eine Vielzahl von Abstandshaltern
und Metallgittern, die jeweils abwechselnd entlang der Innenwandfläche des
Strömungsdurchgangs
in Fluidströmungsrichtung
angebracht werden. Daher ist die Montage kompliziert. Außerdem wird
in dem technischen Gebiet, auf welches sich die Erfindung bezieht,
eine Verbesserung der Gleichrichtung angestrebt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Strömungsmesser
vorzuschlagen, bei dem eine Vielzahl von Gitterelementen und Abstandshaltern
zu einem Modul zusammengefasst sind, so dass die Montage bequemer
durchgeführt werden
kann. Außerdem
soll der Gleichrichtungseffekt in dem Strömungsmesser weiter verbessert
werden.
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Diese
Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung wird eine Vielzahl von Gitterelementen verwendet, wobei
die Gitterelemente jeweils einen identischen Aufbau mit einer Vielzahl
kleiner Löcher aufweisen,
die konzentrisch angeordnet sind und voneinander um gleiche Winkel
in Umfangsrichtung um ein Zentrum einer kleinen Referenzöffnung beabstandet
sind. Außerdem
sind die Gitterelemente kontinuierlich angeordnet, wobei in einer
Umfangsrichtung eine Phasenwinkeldifferenz zwischen zwei benachbarten
Gitterelementen vorgesehen ist.
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Somit
sind gemäß der vorliegenden
Erfindung überlappende
Abschnitte zwischen den kreisförmigen
kleinen Öffnungen
eines Gitterelementes und den kreisförmigen kleinen Öffnungen
des anderen Gitterelementes, die hintereinander angeordnet sind,
vorgesehen. Die Fläche
des Durchgangs, in welcher das Druckfluid durch die überlappenden
Bereiche hindurch tritt, wird verringert, um einen Drosseleffekt
zu bewirken. Insoweit unterscheidet sich die Erfindung von einem
nicht dargestellten Gitterelement gemäß dem Stand der Technik, bei
welchem die Gitter rasterförmig
(quadratisch oder rechteckig) sind. Dementsprechend kann der Gleichrichtungseffekt
verbessert werden.
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Außerdem wird
gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Modul gebildet, welches Gitterelemente umfasst, die
eine Vielzahl von kreisförmigen
kleinen Öffnungen
und ringförmige
Abstandshalter aufweisen, wobei die Gitterelemente und die Abstandshalter
in einer Axialrichtung abwechselnd angeordnet sind. Dementsprechend
kann die Montage des Moduls einfach durchgeführt werden.
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Weiterbildungen,
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels
und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich
dargestellten Merkmale für
sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung,
unabhängig
von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Strömungsmessers
gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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2 ist
ein Längsschnitt
in Axialrichtung durch den Strömungsmesser
gemäß 1,
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3 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Zustandes, bei
welchem ein Strömungsgeschwindigkeitssensor
durch ein Clipelement an einer Sitzfläche eines Grundkörpers des Strömungsmesser
gemäß 1 befestigt
ist,
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4 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Gleichrichtermoduls
des Strömungsmessers
gemäß 1,
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5 ist
eine Draufsicht auf ein Gitterelement zur Bildung des Gleichrichtermoduls
des Strömungsmesser
gemäß 1,
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6 ist
eine Draufsicht auf eine Anordnung kleiner Öffnungen, die in einem benachbarten
Gitterelement des Strömungsmessers
gemäß 1 ausgebildet
sind,
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7 ist
eine Draufsicht auf eine Anordnung kleiner Öffnungen, die in einem anderen
benachbarten Gitterelement des Strömungsmessers gemäß 1 ausgebildet
sind, und
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8 ist
eine Draufsicht, die bei dem Strömungsmesser
gemäß 1 einen
Unterschied der Phasenwinkel zwischen den kleinen Öffnun gen,
die in einem Gitterelement ausgebildet sind, und den kleinen Öffnungen,
die in dem anderen Gitterelement ausgebildet sind, darstellt.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Mit
Bezug auf 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 einen
Strömungsmesser
gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Der
Strömungsmesser 10 umfasst
einen Körper 14 aus
Harz oder Kunststoff, der im Wesentlichen rechteckig parallelepipedförmig gestaltet
ist und einen Strömungsdurchgang 12 (vgl. 2)
mit einem kreisförmigen
Querschnitt aufweist, der in axialer Richtung von einer Endfläche zur
anderen Endfläche
durchtritt und durch welchen ein zu messendes Fluid strömt. Ein
rechteckig parallelepipedförmiges Gehäuse 20 ist
vorgesehen, das integral an einem oberen Bereich des Körpers 14 durch
Ineinandergreifen von rechteckigen Löchern 18 und an dem
Körper 14 ausgebildeten
Klauen 16 montiert wird. Bei dieser Anordnung dienen der
Körper 14 und
das Gehäuse 20 als
Grundkörperabschnitt.
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Der
Strömungsmesser 10 umfasst
außerdem
einen Detektionsabschnitt 26, der einen Durchflussgeschwindigkeitsssensor 24 aufweist,
welcher dem Strömungsdurchgang 12 mit
einer Sitzfläche (Sitzabschnitt)
einer kreisförmigen Öffnung 22 in
dem Körper 14 zugewandt
ist, eine Steuereinheit 28, die in dem Gehäuse 20 vorgesehen
ist und bspw. eine kumulative Durchflussrate oder eine momentane Durchflussrate
auf der Basis des von dem Durchflussgeschwindigkeitssensor 24 ausgegebenen
Detektionssignals errechnet, einen Anzeigeabschnitt 32 mit
einem Anzeigefeld 30, das an einem oberen Bereich des Gehäuses 20 angeordnet
ist und bspw. die durch die Steuereinheit 28 errechnete
kumulative Strömungsrate
anzeigt, sowie einen Betätigungsabschnitt 36 mit einer
Vielzahl von Schaltern 34, die an der oberen Fläche des
Gehäuses 20 angeordnet sind.
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Eine
zylindrische erste Öffnung 40 ist
an einem Ende des Körpers 14 ausgebildet,
in welche ein erster Verbindungsabschnitt 38a eingesetzt
ist und dient als Einlassanschluss. Der erste Verbindungsabschnitt 38a wird
in dem Körper 14 durch
ein gebogenes, im Wesentlichen U-förmiges Verbindungsbefestigungselement 42 gehalten.
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Wie
in 2 gezeigt ist, umfasst der erste Verbindungsabschnitt 38a einen
Verbindungskörper 44,
der aus einem zylindrischen Metallelement besteht, eine Lösehülse 46,
die in der an einem Ende des Verbindungskörpers 44 angeordneten Öffnung angebracht
ist, ein Spannelement 50 mit einer Klaue zur Befestigung
eines Rohrelementes 48 aus Harz oder Kunststoff, das in
die Öffnung
des Verbindungskörpers 44 eingesetzt
wird, einen Kragen 52 und ein Führungselement 54,
die an der Seite des Außendurchmessers
des Spannelementes 50 angeordnet sind, und ein Dichtelement 56,
das eine Dichtung bewirkt, indem es die äußere Umfangsfläche des Rohrelementes 48,
welches in die Öffnung
des Verbindungselementes 44 eingesetzt ist, umgibt.
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Eine Öffnung 58 mit
reduziertem Durchmesser (vgl. 2), die
in die erste Öffnung 40 übergeht und
einen Durchmesser aufweist, der im Vergleich zu der ersten Öffnung 40 etwas
verringert ist, ist in dem Strömungsdurchgang 12 des
Körpers 14 ausgebildet.
Ein Gleichrichtermodul 60, das dazu dient, Störungen in
der Strömungsgeschwindigkeit
zu vermeiden und die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung zu
vergleichmäßigen, ist
innerhalb der Öffnung 58 mit reduziertem
Durchmesser angeordnet.
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Wie
in den 4 und 5 gezeigt ist, umfasst das Gleichrichtermodul 60 Gitterelemente 64 und
Abstandshalter 66. Das Gitterelement 64 umfasst
eine Vielzahl von kreisförmigen
kleinen Löchern 62,
die in einer Gitterform gebohrt sind. Der Abstandshalter 66 besteht
aus einem Ringelement mit dem gleichen Durchmesser wie der Außendurchmesser
des Gitterelementes 64. Die Gitterelemente 64 und
die Abstandshalter 66 sind abwechselnd miteinander verbunden,
wobei sie in Axialrichtung aneinander anliegen, so dass dadurch
ein zylindrisches Element gebildet wird. Sie sind miteinander mit
Hilfe einer thermischen Diffusionsverbindung integral zu einer Einheit
verbunden.
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Die
Vielzahl von Gitterelementen 64 und Abstandshaltern 66 wird
somit mit Hilfe eines nicht dargestellten Reibungspresskontaktmechanismus
abwechselnd angeordnet. In diesem Zustand werden die Gitterelemente 64 und
die Abstandshalter 66 relativ zueinander gedreht, um ihre
Kontaktflächen
zu erhitzen und unter Druck zu setzen, so dass sie einstückig zu
einem Stapelelement miteinander verbunden werden. Hierzu wird ein
Diffusionsphänomen
genutzt, das zwischen den jeweiligen Verbindungsflächen erzeugt
wird.
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Alle
Gitterelemente 64 haben jeweils die gleiche Form. Wie in 6 dargestellt
ist, sind die sechs kleinen Löcher 62a bis 62f konzentrisch
angeordnet, wobei sie in Umfangsrichtung um Winkel von jeweils 60° um das Zentrum
eines kleinen Loches 62x, das als Referenzkreis dient,
beabstandet sind. Diese Beziehung gilt ebenfalls für die benachbarten
kleinen Löcher 62a bis 62f,
wobei die kleinen Löcher 62 über im Wesentlichen
die gesamte Fläche
des Gitterelemente 64 ausgebildet sind (vgl. 8).
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In
Umfangsrichtung ist eine Phasenwinkeldifferenz von 90° zwischen
einem Gitterelement 64a und einem anderen, angrenzenden
Gitterelement 64b vorgesehen, wobei der Abstandshalter 66 dazwischen
vorgesehen ist. Eine solche Phasenwinkeldifferenz wird bei allen
benachbarten Gitterelementen 64 vorgesehen. Die Phasenwinkeldifferenz
von 90° kann
in Umfangsrichtung entweder im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn
zwischen dem Gitterele ment 64a und dem anderen, benachbarten
Gitterelement 64b vorgesehen werden.
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Um
das Verständnis
zu erleichtern, werden nachfolgend die Arbeitsprinzipien der Erfindung
erläutert.
Bspw. ist die Anordnung der kleinen Löcher 62a bis 62f eines
Gitterelementes 64a in 6 dargestellt,
während
die Anordnung der kleinen Löcher 62a bis 62f des
anderen Gitterelemente 64b in 7 dargestellt
ist. Wie sich deutlich durch einen Vergleich von 6 mit 7 ergibt,
wird bei dieser Anordnung eine Phasenwinkeldifferenz von 90° erreicht. 8 zeigt
die kleinen Löcher 62a bis 62f eines
Gitterelementes 64a (s. durchgezogene Linien) und die kleinen
Löcher 62a bis 62f des
anderen Gitterelementes 64b (s. gestrichelte Linien) in
einem überlappten
Zustand, wobei sie wie oben beschrieben mit einer Phasenwinkeldifferenz
von 90° angeordnet
sind. Wie in 8 gezeigt ist, sind die überlappenden
Bereiche (übereinstimmende
Bereiche, an welchen die beiden Kreise mit dem gleichen Durchmesser
einander schneiden) zwischen den kreisförmigen kleinen Löchern 62a bis 62f eines
Gitterelementes 64a und den kreisförmigen kleinen Löchern 62a bis 62f des
anderen Gitterelementes 64b in einer im Wesentlichen konvexen
linsenförmigen Form
gestaltet, wobei die Dicke im Zentrum des Kreisbogens am größten ist
und sich in Richtung zu den Schnittpunkten der beiden Kreise allmählich verringert
(wie in 8 durch die durchgezogenen Linien
und die gestrichelten Linien dargestellt ist).
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Bei
der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird somit der Durchgangsbereich, der durch
die Gitter der Gitterelemente, durch welche das Druckfluid hindurch
tritt, im Vergleich bspw. zu einem nicht dargestellten Gitterelement
gemäß dem Stand der
Technik, bei dem die Gitter rasterförmig (quadratisch oder rechteckig)
angeordnet sind, verringert. Auf das Druckfluid, das durch die überlappenden
Bereiche fließt,
die in der oben beschriebenen Weise im Wesentlichen konvex linsenförmig gestaltet
sind, wird eine Drosselwirkung ausgeübt. Dementsprechend kann ein
verbesserter Gleichrichtungseffekt erzielt werden.
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Wie
oben beschrieben wurde, ist die Vielzahl von Gitterelementen 64 und
Abstandshaltern 66 einstückig miteinander verbunden,
um eine zylindrische Form zu erreichen, wobei die Gitterrichtung
eines Gitterelementes 64a um 90° in Umfangsrichtung gegenüber dem
angrenzend hierzu vorgesehenen anderen Gitterelement 64b gedreht
ist. Dementsprechend kann der Effekt der Gleichrichtung weiter verstärkt werden.
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Außerdem sind
die jeweiligen kleinen Löcher 62 der
Gitterelemente 64 kreisförmig. Dementsprechend kann
die Herstellung einfach durchgeführt werden,
bspw. durch Ätzen
(Photoätzen),
so dass die Produktionskosten reduziert werden können, im Vergleich zu dem nicht
dargestellten Gitterelement gemäß dem Stand
der Technik, bei dem die Gitter rechteckig oder rasterförmig sind.
Würde ein
Gitterelement, das aus einer Vielzahl von rechteckigen und rasterförmigen kleiner
Löcher
besteht, durch Ätzen (Photoätzen) hergestellt
werden, wäre
es schwierig, die Ecken solcher Rastergitter herzustellen. Wenn aber
die kleinen Löcher 62 kreisförmig sind,
wie bei der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, kann die Herstellung durch Ätzen einfach
durchgeführt
werden. Die Vielzahl von Gitterelementen 64, in welchen
kleine Löcher 62 durch Ätzen ausgebildet wurden,
wird dann unter Nutzung einer elektrischen Entladungsdrahtschneideverarbeitung
zu einer Kreisform geschnitten. Die Gitterelemente 64 werden in
Einheiten mit jeweils einer geeigneten Anzahl gestapelter Elemente
getrennt. Dementsprechend werden individuelle Gleichrichtermodule 60 erhalten.
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Zwischen
dem ersten Verbindungsabschnitt 38a und dem Gleichrichtermodul 60 ist
ein O-Ring 68a angeordnet. Ein anderer O-Ring 68b ist
in einer Ringnut, die an dem Ende des ersten Verbindungsabschnitts 38a ausgebildet
ist, angebracht.
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Eine
zylindrische zweite Öffnung 70 ist
an dem anderen Ende des Körpers 14,
in welches ein zweiter Verbindungsabschnitt 38b, der als
Auslassanschluss dient, eingesetzt ist, ausgebildet. Der zweite
Verbindungsabschnitt 38b hat den gleichen Aufbau wie der
erste Verbindungsabschnitt 38a und wird in dem Körper 14 durch
ein Befestigungselement 42, das eine im Wesentlichen U-förmig gebogene
Form hat, gehalten.
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In
einer Ringnut an dem Ende des zweiten Verbindungsabschnitts 38b ist
ein O-Ring 68c angebracht.
Eine Dichtung 71 und ein einzelnes Gitterelement 64 sind
zwischen einer ringförmigen
Stufe des Körpers 14,
der den Strömungsdurchgang 12 bildet, und
dem Ende des zweiten Verbindungsabschnitts 38b angeordnet.
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Eine
kreisförmige Öffnung 22,
die mit dem Strömungsdurchgang 12 in
Verbindung steht, ist an einem oberen Bereich des Körpers 14 ausgebildet. Der
Strömungsgeschwindigkeitssensor 24,
der die Öffnung 22 als
Sitzfläche
nutzt, ist mit Hilfe eines Clipelementes 72 in der Öffnung 22 angebracht.
Ein O-Ring 68d, welcher die Sitzfläche abdichtet, ist in der Öffnung 22 angebracht.
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Wie
in 3 gezeigt ist, umfasst das Clipelement 72 einen
Plattenabschnitt 72a mit einer kreisförmigen Halteöffnung 74,
welche den Strömungsgeschwindigkeitssensor 24 durch
Angriff an einem ringförmigen
Vorsprung 24a hält,
und einem Paar von Beinen 72b und 72c, die an
beiden Seiten des Plattenabschnitts 72a ausgebildet sind,
wobei sie in einer Richtung senkrecht zu dem Plattenabschnitt 72a gebogen
sind. Der Plattenabschnitt 72a und das Paar von Beinen 72b, 72c sind
einstückig
bspw. aus einem Metallmaterial, wie Edelstahl, geformt. Der Strömungsgeschwindigkeitssensor 24 ist
als ein Modul aufgebaut und umfasst ein Strömungssensorelement und eine
Vielzahl von Anschlussstiften 76, die elektrisch mit diesem
verbunden sind.
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Bei
dieser Anordnung sind, wie in 3 gezeigt
ist, erste und zweite linear gestufte Abschnitte 78a, 78b,
die parallel zu der Achse verlaufen, in dem Plattenabschnitt 72a ausgebildet.
Dementsprechend kann eine Federeigenschaft erreicht werden, die
als Kraft wirkt und dazu führt,
dass das Paar von Beinen 72b, 72c sich einander
annähert.
Befestigungsabschnitte 80, die aus Löchern mit rechteckigem Querschnitt
bestehen sind jeweils durch das Paar von Beinen 72b, 72c ausgebildet.
Die Befestigungsabschnitte 80 greifen an Klauen 84 an,
die an den Innenwänden
von Aussparungen 82 des Körpers 14 ausgebildet
sind. Dementsprechend kann der Strömungsgeschwindigkeitssensor 24 durch
das Clipelement 72 einfach gehalten werden.
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Bspw.
wird der O-Ring 68d an der Sitzfläche der kreisförmigen Öffnung 22 angebracht,
und dann wird der Strömungsgeschwindigkeitssensor 24 in
einem Zustand auf der Sitzfläche
angeordnet, in dem die Vielzahl von Anschlussstiften 76 nach
oben gerichtet ist. Die Beine 72b, 72c des Clipelementes 72 werden
von einem oberen Bereich des Körpers 14 aus
in die Aussparungen 82 des Körpers 14 eingesetzt.
In dieser Situation drückt
das Paar von Befestigungsklauen 84, die sich an den Innenwänden der Aussparungen 82 des
Körpers 14 erweitern,
das Paar von Beinen 72b, 72c auseinander, so dass
sie diese übergreifen.
Anschließend
greifen die Befestigungsklauen 84 an den Befestigungsabschnitten 80 der
Beine 72b, 72c an. Außerdem greift der ringförmige Vorsprung 24a des
Strömungsgeschwindigkeitssensors 20 in
die Halteöffnung 74 des
Plattenabschnitts 72a ein. Dementsprechend wird der Strömungsgeschwindigkeitssensor 24 an
dem Körper 14 befestigt,
wobei er an einer festgelegten Stelle positioniert wird.
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Wie
oben beschrieben wurde, wird bei der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ein Clipelement 72 mit einfachem Aufbau eingesetzt,
das den im Wesentlichen flachen, plattenförmigen Plattenabschnitt 72a und
das Paar gebo gener Beine 72b, 72c an beiden Seiten
des Plattenabschnitts 72a aufweist. Dementsprechend kann
der Strömungsgeschwindigkeitssensor 24 bequem
an der Sitzfläche des
Körpers 14 befestigt
werden. Dadurch wird der Montagevorgang vereinfacht.
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Eine
Schaltplatineneinheit 88 mit einer Schaltplatine 86,
die elektrisch an die Vielzahl von Anschlussstiften 76 angeschlossen
ist, ist oberhalb des Strömungsgeschwindigkeitssensors 24 angeordnet.
Die Schaltplatineneinheit 88 dient als eine Steuereinheit
CONT. Die Schaltplatineneinheit 88 kann bspw. mit einem
nicht dargestellten Mikrocomputerchip, einer nicht dargestellten
Betriebseinheit, welche die Durchflussrate des zu messenden Fluides
auf der Basis eines von dem Strömungsgeschwindigkeitssensor 24 zugeführten Detektionssignals
errechnet, einem nicht dargestellten Speicher, der vorab einen Korrekturkoeffizienten
speichert, der verwendet wird, wenn durch die Betätigungseinheit
Korrekturen auf der Basis von Durchflussratencharakteristiken entsprechend
der Art des zu messenden Fluides durchgeführt werden, und einem Output-Anschlussabschnitt 90,
der das von dem Strömungsgeschwindigkeitssensor 24 zugeführte Detektionssignal
als Strömungsratendaten
ausgibt, ausgestattet sein. Ein LED-Abstandshalter 92 und
ein LED-Gehäuse 94, die
als Anzeigeabschnitt 32 dienen, werden auf der oberen Fläche der
Schaltplatineneinheit gehalten.
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Der
Durchflussmesser 10 gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben
aufgebaut. Nachfolgend werden seine Betriebs-, Funktions- und Wirkungsweise
erläutert.
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Ein
festgelegter Schalter 34 des Betätigungsabschnitts 36 wird
gedrückt,
um das zu messende Fluid auszuwählen
und einzustellen. Das zu messende Fluid wird von der Seite des Einlassanschlusses
(der Seite des ersten Verbindungsabschnitts 38a) in den
Strömungsdurchgang 12 eingeführt. Das
zu messende Fluid wird durch das Gleichrichtermodul 60,
das einstückig
durch die Vielzahl von Gitterelementen 64 und Abstandshaltern 66 ausgebildet
ist, gleichgerichtet.
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Bei
dieser Anordnung sind die Gitterelemente 64 einschließlich der
Vielzahl konzentrischer kleiner Löcher 62 und der ringförmigen Abstandshalter 66 aufeinander
gestapelt. Die Vielzahl von Gitterelementen 64 und Abstandshaltern 66 werden
durch thermisches Diffusionsverbinden an einem Zustand in zylindrischer
Form einstückig
miteinander verbunden, in dem die Gitterrichtung des einen Gitterelementes 64 um
90° in Umfangsrichtung
relativ zu dem anderen, benachbarten Gitterelement 64b gedreht ist.
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Das
zu messende Fluid, das durch das Gleichrichtermodul 60 gleichgerichtet
wird, hat eine Strömungsgeschwindigkeit,
die durch den Strömungsgeschwindigkeitssensor 24 erfasst
wird. Das abgeleitete Detektionssignal wird über die Anschlussstifte 76 des
Strömungsgeschwindigkeitssensors 24 zu
der Schaltplatineneinheit 88 geleitet. Das Detektionssignal
wird als Strömungsgeschwindigkeitsdaten
bspw. von dem Output-Anschlussabschnitt 90 an einen externen
Steuermechanismus, bspw. an eine nicht dargestellte Steuerung, ausgegeben,
nachdem es einer festgelegten Signalumwandlung und Signalverstärkung unterworfen
wurde.
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Das
zu messende Fluid, dessen Strömungsgeschwindigkeit
durch den Strömungsgeschwindigkeitssensor 24 erfasst
wurde, tritt durch die kleinen Löcher 62 des
einzelnen Gitterelementes 64. Anschließend wird das zu messende Fluid über ein Rohrelement 48,
das mit dem Ausgangsanschluss des Strömungsdurchgangs 12 verbunden
ist (an der Seite des zweiten Verbindungsabschnitts 38),
einer nicht dargestellten externen Vorrichtung zugeführt.
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Bei
dem Strömungsmesser 10 gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind kleine Löcher 62a bis 62f des
Gitterelementes 64 konzentrisch angeordnet, wobei sie um
Winkel von 60° in
Umfangsrichtung um das Zentrum des kleinen Loches 62x,
das als Referenzkreis dient, beabstandet sind. Der Abstandswinkel
ist jedoch nicht auf 60° beschränkt. Falls
die Zahl der kleinen Löcher
steigt, bspw. wenn acht kleine Löcher
vorgesehen sind, so sollte der Abstandswinkel 45° betragen. Sind zehn kleine
Löcher
vorgesehen, sollte der Abstandswinkel 36° betragen. Sind zwölf kleine
Löcher
vorgesehen, sollte der Abstandswinkel 30° betragen. Grundsätzlich sind
die kleinen Löcher
vorzugsweise gleichmäßig über den
Umfang des Gitterelementes 64 verteilt. Außerdem ist
die Phasendifferenz zwischen den kleinen Löchern 62a bis 62f eines
Gitterelementes 64a und den kleinen Löchern 62a bis 62f eines
anderen Gitterelementes 64b nicht auf 90° beschränkt. Der Phasendifferenzwinkel
kann in Abhängigkeit
von der eingesetzten Zahl der kleinen Löcher geeignet gewählt werden.
Der Phasendifferenzwinkel sollte hierbei so ausgewählt werden,
dass er größer ist
als der Abstandswinkel.
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Bei
der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist eine geeignete Phasendifferenz in
Umfangsrichtung zwischen einem Gitterelement 64a und einem
anderen Gitterelement 64b, die einander benachbart sind,
vorgesehen. Im Gegensatz zu dem nicht dargestellten Gitterelement
gemäß dem Stand der
Technik, welches rasterförmige
(quadratische oder rechteckige) Gitter einsetzt, ist die Vielzahl
von kreisförmig
geformten kleinen Löchern 62a bis 62f konzentrisch
angeordnet, wobei sie um gleiche Winkel in Umfangsrichtung um das
Zentrum des kleinen Loches 62x, das als Referenzkreis dient,
beabstandet sind. Die Gitter, durch welche das Druckfluid (zu messendes
Fluid) tritt, umfassen überlappende
Bereiche, die eine im Wesentlichen konvexe, linsenförmige Gestalt
aufweisen, um die Durchgangsfläche
zu verringern. Auf das Druckfluid, das durch die überlappenden
Bereiche hindurchtritt, wird ein Drosseleffekt ausgeübt. Außerdem ist
die Vielzahl von kreisförmig geformten
kleinen Löchern 62a bis 62f voneinander um
gleiche Winkel im Umfangsrichtung beabstandet, und sie sind konzentrisch
angeordnet, um die isotropen Eigenschaften des Druckfluides, das
durch die kleinen Löcher 62a bis 62f hindurchtreten
kann, zu erhalten. Außerdem
kann hierdurch eine bessere Gleichrichtung erreicht werden.
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Wie
oben beschrieben wurde, tritt bei der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung Druckfluid durch überlappende
Bereiche zwischen den kreisförmigen
kleinen Löchern 62a bis 62f eines
Gitterelementes 64a und den kreisförmigen kleinen Löchern 62a bis 62f des
anderen Gitterelementes 64b, die in axialer Richtung benachbart
zueinander angeordnet sind. Dementsprechend wird ein Drosseleffekt erzielt,
um die Strömungsrate
des Druckfluides zu drosseln. Außerdem wird eine isotrope Eigenschaft auf
das Druckfluid aufgebracht, das durch die Vielzahl von Gitterelementen 64,
die entsprechend der geeigneten relativen Anordnung der vielen kleinen Löcher 62a bis 62f gestapelt
sind, hindurch tritt. Dementsprechend können ungleichmäßige Strömungen und
Störungen
in dem Druckfluid, das durch den Strömungsdurchgang 12 fließt, vermieden
werden. Der Gleichrichtereffekt kann im Vergleich zu dem Stand der
Technik wesentlich verbessert werden.
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Außerdem ist
bei der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung das Gleichrichtermodul 60 durch
abwechselndes Stapeln der Vielzahl von Gitterelementen 64,
die jeweils eine Vielzahl von kreisförmigen kleinen Löchern 62a bis 62f aufweisen,
und der Vielzahl von ringförmigen
Abstandshaltern 66 in axialer Richtung aufgebaut. Dementsprechend
kann der Montagevorgang des Gleichrichtermoduls 60 in dem
Strömungsdurchgang 12 in
dem Körper 14 einfach
durchgeführt
werden.