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Anemometer Die Erfindung betrifft ein Anemometer mit einem mit schraubenförmigen
Flügeln versehenen Rotor, einem Stator, der aus zwei beiderseits des Rotors angeordneten
Halbkörpern besteht, welche mittels radialer Streben an einem Ring befestigt sind,
einer Lichtquelle und einem lichtempfindlichen Element, bei dem der Lichtstrahl
durch den Rotor unterbrochen wird und der Wert der Unterbrechungsfrequenz des Lichtstrahles
als Maß der Geschwindigkeit des Fluids dient.
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Es ist ein Flügelradanemometer bekannt, bei dem das Flügelrad als
der ein magnetisches Drehfeld erzeugende Rotor eines elektrischen Generators ausgebildet
ist und eine von der Drehzahl des Flügelrades abhängige elektrische Größe der in
den Statorspulen induzierten Spannung als Meßgröße verwendet ist. Ein wesentlicher
Nachteil einer derartigen Anordnung besteht darin, daß die zu erzielende Meßgenauigkeit
bei geringen Fließgeschwindigkeiten des Mediums sehr gering ist und auf Grund der
vorhandenen Trägheit Geschwindigkeitsänderungen verzögert und ungenau aufgezeichnet
werden.
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Es ist ferner ein Anemometer bekannt, das mit einem parallel zur
Rotorachse verlaufenden und periodisch von Schaufeln unterbrochenen Lichtstrahl
arbeitet. Bei diesem Anemometer ist die Rotorachse senkrecht zur Strömungsrichtung
des Fluids angeordnet, und die zur Erzeugung von Meßgrößen erforderliche Lichtquelle
und das lichtempfindliche Element sind außerhalb des Fluids angebracht. Bei diesem
bekannten Anemometer wirkt sich insbesondere nachteilig aus, daß eine Messung der
Strömungsgeschwindigkeit des Fluids stets von einer Störung des Fluidfiusses begleitet
ist und somit die zu erzielende Meßgenauigkeit stark begrenzt ist.
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Des weiteren ist ein Anemometer bekannt, das nach dem Prinzip der
Unterbrechung eines Lichtstrahles arbeitet, und bei dem die Lichtquelle und das
lichtempfindliche Element im Fluidfluß angeordnet sind. Der Lichtstrahl wird dabei
von einem ebene Schaufeln aufweisenden Flügelrad periodisch unterbrochen. Entsprechend
den anderen bekannten Anemometern tritt jedoch auch bei dieser Anordnung eine beträchtliche
Wirbelbildung auf, die in diesem Fall speziell durch die frei im Fluidfluß angeordneten
Elemente zur Signalerzeugung verursacht wird. Eine genaue Messung der Strömungsgeschwindigkeit
ist somit nicht gewährleistet.
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Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines den Fluidfluß nicht störenden
Anemometers, das der Strömungsenergie des Fluids nur einen sehr geringen Betrag
zu seinem Antrieb entzieht und eine äußerst geringe Trägheit aufweist, so daß das
Messen geringer Fließgeschwindigkeiten und schneller Änderungen der Fließgeschwindigkeit
des Fluids einwandfrei gewährleistet ist.
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Dies wird gemäß der Erfindung bei einem Anemometer der eingangs angeführten
Gattung dadurch erreicht, daß die Lichtquelle in einem der Halbkörper und das lichtempfindliche
Element in dem anderen Halbkörper angeordnet sind und daß der mit schraubenförmigen
Schaufeln versehene Rotor von einem Rad gebildet wird, das abstandsgleiche Öffnungen
auf einem zur Drehachse konzentrischen Kreis aufweist.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung, die sich durch besonders
kompakten Aufbau auszeichnet, sind die Lichtquelle und das lichtempfindliche Element
mittels elektrischer Leitungen, die durch radiale Streben gehen, mit einem außerhalb
des Ringes angeordneten elektrischen Kreis verbunden, der die Unterbrechungsfrequenz
der Lichtquelle bestimmt.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die beiden
den Stator bildenden Halbkörper dicht abgeschlossen und so profiliert, daß sie den
Strom des Gases oder der Flüssigkeit, deren Geschwindigkeit gemessen werden soll,
nicht beeinträchtigen. Damit wird auch erreicht, daß sich eventuell vorhandene Staubteilchen
und Verunreinigungen nicht störend bemerkbar machen können.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen das
zentrale Rad und die beiden Halbkörper des Stators mit Ausnahme der von einer Bohrungswandung
begrenzten Umgebung der Fluchtlinie, in der die Lichtquelle und das lichtempfindliche
Element liegen, aus einem lichtundurchlässigen Stoff.
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Weitere Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß die Abmessungen
der beiden Halbkörper sehr klein gewählt werden können und somit die Rotorflügel
mit größerer Oberfläche versehen werden können. Der Rotor kann außerdem sehr leicht
sein, da er kein mechanisches oder elektromechanisches Gerät antreiben muß, und
damit wird gewährleistet, daß geringe Fließgeschwindigkeiten des Fluids sowie Änderungen
der Geschwindigkeit mit außerordentlich großer Genauigkeit gemessen werden können.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der
Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt F i g. 1 eine Vorderansicht des Stators,
F i g. 2 einen Schnitt der Vorrichtung nach Linie II-II der Fig. 1 und F i g. 3
und 4 eine Vorder- bzw. Seitenansicht des an den Stator der F i g. 1 und 2 angepaßten
Rotors.
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Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Ring
1, der sechs radiale Streben 11, 12, 13, 14, 15 (nicht dargestellt und entspricht
der Strebe 12) und 16 trägt, sowie aus einem Klemmenkasten 2, wobei die Streben
11 und 14 rohrförmig sind.
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Die Streben 11,12 und 13 tragen den Halbkörper 20, der durch die
beiden miteinander verschraubten Teile 21 und 22 gebildet wird und der einen Hohlraum
23 frei läßt, in welchem eine durch den Kreis 23 A schematisch dargestellte Lichtquelle
in der Achse einer Bohrung 24 ruht. Diese Bohrung ist parallel zur Längsachse XXI.
Ein Innengewinde 25 nimmt eine durch eine Mutter27 festgestellte Anschlagschraube
26 und ein Kugellager 28 auf.
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Die Streben 14, 15 und 16 tragen den Halbkörper 30, der durch zwei
miteinander verschraubte Teile 31 und 32 gebildet wird, zwischen welchen ein Hohlraum33
frei gelassen ist. In diesem Hohlraum ist ein durch den Kreis 33 A schematisch dargestelltes
lichtempfindliches Element in der Achse einer Bohrung 34 angebracht, die in der
Verlängerung der Bohrung 24 angeordnet ist. Ein Innengewinde 35 nimmt eine durch
eine Mutter 37 festgestellte Anschlagschraube 36 und ein Kugellager 38 auf.
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Der in F i g. 2 durch die strichpunktierte Linie schematisch dargestellte
Rotor besteht aus einer Achse 41, deren Enden in den vorher erwähnten Kugellagern
28 und 38 lagern. Diese Achse trägt ein Rad 42, das selbst durch einen Kern 43 gebildet
wird, der Speichen 44 trägt, deren Enden so geformt sind, daß sie gewölbte Flüge145
aufnehmen können.
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Eine derartige Rotorkonstruktion ist besonders einfach, leicht, sicher
und wirtschaftlich. Das Rad 42 hat Öffnungen, die in einer Entfernung von der Achse
XXX angeordnet sind, die praktisch gleich der Durchschnittsentfernung zwischen den
Bohrungen 24 und 34 und dieser Achse XXl ist. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform
ist der zentrale Kern aus Kunstharz, die Speichen bestehen aus einer Leichtmetallegierung
und haben geeignete Schlitze zur festen Aufnahme der gewölbten Flügel aus einem
stahlähnlichen Stoff.
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In den Fällen, bei denen die Vorrichtung zur Messung sehr geringer
Geschwindigkeiten bestimmt ist, kann vorteilhafterweise auf dem Rad 42 eine
größere
Anzahl von Öffnungen angebracht werden, als Flügel vorhanden sind. Dagegen kann
es in anderen Fällen von Vorteil sein, wenn die Zahl der Öffnungen kleiner ist als
die der Flügel. Das gilt z. B. dann, wenn eine Zählung gewünscht wird. Im Extremfall
hat das Rad nur eine einzige Öffnung.
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Die Lichtquelle 23 A und das lichtempfindliche Element 33 A sind
mit dem Klemmenkasten 2 durch Drähte elektrisch verbunden, die durch die rohrförmigen
Streben 11 und 14 gehen. Wie man sieht, ist es leicht, die Dichtheit der Gehäuse,
die das lichtempfindliche Element und die Lichtquelle enthalten, dadurch zu gewährleisten,
daß man die Bohrungen 24 und 34 mit durchscheinenden Stoffen abschließt und die
rohrförmigen Streben nach dem Durchzug der Drähte verschließt.