DE1055265B

DE1055265B - Vektorsonde zur Ausmessung von Geschwindigkeitsfeldern eines stroemenden Mediums mit stark wechselnder Stroemungsrichtung

Info

Publication number: DE1055265B
Application number: DEL27865A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gerhard Schoenebeck
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1957-06-14
Filing date: 1957-06-14
Publication date: 1959-04-16

Description

Vektorsonde zur Ausmessung von Geschwindigkeitsfeldern eines strömenden Mediums mit stark wechselnder Strömungsrichtung Die Erfindung betrifft eine Vektorsonde, insbesondere stabförmige Sonde, zur Ausmessung von ebenen und räumlichen Ges chwindigkeitsfeldern eines stark menden Mediums mit stark wechselnder Strömungsrichtung.
Zur Ausmessung eines Geschwindigkeitsfeldes hinsichtlich der Strömungsrichtung und der Strömungsgeschwindigkeit sind beispielsweise das Prandtlsche Staurohr oder die sogenannte Zweilochsonde bekanntgeworden. Diese Sonden sind dann gut geeignet, wenn es sich um Geschwindigkeitsfelder handelt, deren Strömungsrichtung gleichmäßig ist ; sofern es sich dagegen um Geschwindigkeitsfelder mit örtlich und/ oder zeitlich stark wechselnder Strömungsrichtung kandelt, sind diese sonden nicht mehr zu gebrauchen, weil sie stark richtungsempfindlich sind. Darüber hinaus sind Staukörper bekanntgeworden, die mit verschiedenen Bohrungen versehen sind, so daß mehrere Drücke unabhängig voneinander gemessen werden können. Bei Verwendung von Eichkurven ist es möglich, aus diesen Messungen die Strömungsrichtung zu bestimmen. Werden die Bohrungen solcher Staukörper entsprechend zusammengeschaltet, so ist es auch möglich - allerdings wieder unter Verwendung einer entsprechenden Eichkurve -, die Strömungsgeschwindigkeit zu ermitteln. Das Arbeiten mit Eichkurven ist aber langwierig und umständlich. Die Erfindung will diesen Nachteil vermeiden.
Die Erfindung besteht darin, daß in einer Ebene des zylindrischen Teils der Sonde symmetrisch zur Bohrung für die Messung des Gesamtdruckes je eine links und rechts von jener Bohrung liegende, lotrecht zur tangentialen Strömungsrichtung um den Zylinder angeordnete Bohrung zur Messung des statischen Druckes des strömenden Mediums vorgesehen ist, und daß durch eine weitere, lotrecht zur benannten Ebene angeordnete Bohrung im Sondenkopf entsprechend der Schaltung der voneinander unabhängigen Meßstellen und der Stellung der Sonde Strömungsrichtung und Strömungsgeschwindigkeit bestimmt werden können.
Der Vorteil der Erfindung ist folgender: Die Sonde gestattet mit einer Einstellung die Messung von Strömungsrichtung, Gesamtdruck, dynamischem Druck und statischem Druck. Daraus kann die Größe der Geschwindigkeit ermittelt werden, wie sie auch z. B. beim Prandtlschen Rohr ermittelt wird. Gegenüber dem Prandtlschen Rohr wird aber durch die Vektorsonde gemäß der Erfindung noch zusätzlich die Sltrömungsrichtung gemessen, d. h., mit der onde ist es möglich, ein ebenes oder räumliches Geschwindigkeitsfeld nach Richtung und Größe der Strömung zu bestimmen. Entsprechend der Schaltung der einzelnen Meßstellen an der Sonde kann entweder eine hohe Richtwirkung zur Messung der Strömungsrichtung oder eine starke Richtungsunempfindlichkeit bei der Bestimmung des statischen Druckes erzielt werden, um in örtlich und/oder zeitlich stark wechselnden Strömungsfeldern den örtlichen statischen Druck genau genug messen zu können. Es kann mit einer Einstellung die Strömungsrichtung direkt gemessen werden. Die Vektorsonde nach der Erfindung weist kreisförmige Bohrungen auf, die sehr richtungsempfindlich sind und somit die Strömungsrichtung sehr genau zu messen gestatten.
In den Zeidhnungen sind schematisch Ausführungsbeispiele einer Vektorsonde nach der Erfindung wiedergegeben.
In Fig. list eine stabförmige Sonde 11 in Ansicht dargestellt, während Fig. 2 einen Schnitt durch die Sonde zeigt. Die Sonde ist mit mehreren Bohrungen 12, 13, 14 und 15 versehen, wobei die Bohrungen 12 und 14 dort angebracht sind, wo die Strömung um den Zylinder tangential verläuft. In Fig. 2 ist ein Pfeil eingezeichnet, der die Strömungsrichtung 5, angibt. An den Bohrungen 12 und 14 kann ein Druck entnommen werden, der mit ausreichender Genauigkeit dem in dem strömenden Medium herrschenden statischen Druck entspricht. In der Winkelhalbierenden dieser beiden Bohrungen 12 und 14 liegt die Bohrung 13, an der der Gesamtdruck des strömenden Mediums gemessen wird. Als Differenz daraus ergibt sich der dynamische Druck und damit auch die Geschwindigkeit. Bei räumlicher Strömung kommt noch der Druck an der Bohrung 15 hinzu, welcher sich in der ondenachse befindet. Das Verhältnis der Drücke 13 und 15 ist dann ein Maß für der' räumlichen Strömungswinkel.
In den Fig. 3 und 4 ist eine ähnliche Sonde wie if' den Fig. 1 und 2 gezeigt, bei der jedoch die Bohrung 17 (entsprechend der Bohrung 15 in Fig. 1) in einem Segment beweglich gelagert ist, welches über ein elektrisches und/oder mechanisches Getriebe mit Winkelanzeige so gedreht werden kann, daß der Druck der durch die Bohrung 17 gemessen wird, ein Maximum hat. Aus der Stellung der Sonde und des Segmentes ist dann der räumliche Winkel der Strömung festgelegt. Der dynamische Druck ist ein Maß für die Größe der Geschwindigkeit.
In Fig. 5 ist eine Schaltung für eine hohe Richtwirkung der Sonde angegeben. Das Differenzmanometer A zeigt den Differenzdruck 0 der beiden Bohrungen 12 und 14 an, wenn die Bohrung 13 entgegen der Strömungsrichtung steht. Die Richtungscharakteristik dieser Schaltung ist in der fig. 6 schematisch aufgezeichnet, Die einzelnen Linien a1 ... an geben bei verschiedenen Anströmgeschwindigkeiten v1. . vn die Größe der Richtungscharakteristik aaP a f (v) an.
Dibei ist #P die Druckänderung, wenn sich die Sonden- oder die Strömungsrichtung um #a ändert.
Bei kleinen Winkeln Aa kann f (v) durch Geraden angenähert werden. Aus Fig. 6 geht hervor, daß bei Schaltung der Sonde nach der Fig. 7 bei sich ändernder Strömungsrichtung aus dem Mittelwert der statischen Drücke P12 und P14 der statische Druck genau genug gemessen werden kann. Voraussetzung ist, daß der Strömungswiderstand der Bohrungen 12 und 14 einschließlich der dazugehörigen Leitungen bis zum Punkt 16 annähernd gleich groß ist oder ein Ausgleichsraum vorgesehen ist, der sich auf den mittlernen Druck einstellen kann und der dann dem wirklichen statischen Druck im strömenden Medium annähernd entspricht.

Claims

PATENTANSPRÜcHE : 1. Vektorsonde, insbesondere stabförmige Sonde, zur Ausmessung von ebenen und räumlichen Geschwindigkeitsfeldern eines strömenden Mediums mit stark wechselnder Strömungsrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Ebene des zylindrischen Teils der Sonde (11) symmetrisch zur Bohrung (13) für die Messung des Gesamtdruckes je eine links und rechts von jener Bohrung liegende, lotrecht zur tangentialen Strömungsrichtung um den Zylinder angeordnete Bohrung (12, 14) zur Messung des statischen Druckes des strömenden Mediums vorgesehen ist, und daß durch eine weittere, lotrecht zur benannten Ebene angeordnete Bohrung (15) im Sondenkopf entsprechend der Schaltung der voneinander unabhängigen Meßstellen und der Stellung der Sonde Strömungsrichtung und Strömungsgeschwindigkeit bestimmt werden können.
2. Vektorsonde nech Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innehalb der Sonde wenigstens eine zur Strömungsrichtung bewegliche Bohrung vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 315 039, 627 040; USA.-Patentschriften Nr. 2 650 497, 2 237 306.