DE1294039B

DE1294039B - Device for measuring the rotational speed of a body

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Publication number: DE1294039B
Application number: DE1963B0070621
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1962-02-06
Filing date: 1963-02-05
Publication date: 1969-04-30
Also published as: DE1798164C3; DE1798164B2; DE1798164A1; DE1798163A1; GB1037531A; DE1798163B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Mes- konstant bleibt. Die Drehgeschwindigkeit im Bereich sung der Drehgeschwindigkeit eines Körpers. der zentralen Auslaßöffnungen ist also abhängig vonThe invention relates to a device for measuring remains constant. The speed of rotation in the area the speed of rotation of a body. the central outlet opening is therefore dependent on

Eine bekannte Vorrichtung dieser Art (USA.- dem Verhältnis des Radius, mit dem die Flüssigkeit Patentschrift 2 215 447) besteht aus einer zylindri- in die Kammer einströmt, zu dem Radius, mit dem sehen Kammer, deren Achse parallel zur Drehachse 5 sie ausströmt.A known device of this type (USA.- the ratio of the radius with which the liquid Patent specification 2 215 447) consists of a cylindri- in the chamber flows to the radius with which see chamber, the axis of which flows out parallel to the axis of rotation 5.

des Körpers verläuft und deren Außenwand in der Erfindungsgemäß wird nicht lediglich die Drehge-of the body and its outer wall in the

Weise flüssigkeitsdurchlässig ist, daß bei Zuführung schwindigkeit der Flüssigkeit im zentralen Bereich von Flüssigkeit durch die Außenwand eine radiale abgetastet, vielmehr erfolgt eine solche Abtastung Flüssigkeitsströmung zu einer im Zentrum der Kam- zweimal in beiden Auslaßöffnungen mit selektiv, d. h. mer befindlichen Auslaßöffnung entsteht, wobei im io umgekehrt strömungsleitenden Elementen, die zu-Strömungsbereich ein Meßfühler angeordnet ist, der sammen einen Differenzdruckfühler darstellen, an die bei einer Drehbewegung des Körpers entstehende den ein Differenzdruckmesser als Anzeigeorgan an-Umlenkung der radialen Strömung in eine Wirbel- geschlossen ist. Diese Differenzmessung bringt eine strömung nach Betrag und Richtung zu messen und zusätzliche Empfindlichkeitserhöhung,
als Maß für die Drehbewegung des Körpers anzu- 15 Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der zeigen gestattet. Durchmesser der Kammer wenigstens eine Größen-Way is liquid-permeable that when the liquid is fed in, a radial flow is scanned in the central area of liquid through the outer wall; io inversely flow-guiding elements, the flow area a measuring sensor is arranged, which together represent a differential pressure sensor, to which a differential pressure meter as a display element is connected to a rotary movement of the body and deflection of the radial flow into a vortex. This differential measurement brings a flow to be measured in terms of amount and direction and an additional increase in sensitivity,
to be used as a measure of the rotational movement of the body. According to a further development of the invention, pointing is permitted. Diameter of the chamber at least one size

Bei dieser bekannten Vorrichtung wird der Meß- Ordnung größer als die Durchmesser der Auslaßfühler durch drehbar um das Zentrum der Kammer Öffnungen. Mit einem derartig großen Durchmesserangeordnete Schaufeln gebildet, die Drehbewegungen unterschied wird auch die Geschwindigkeitsverstärder Flüssigkeit in der Kammer abtasten und ein ent- 20 kung entsprechend groß, so daß sich insgesamt eine sprechendes Signal in Form einer Drehung des extrem hohe Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Schaufelträgers nach außen zur Anzeige liefern. Wird Vorrichtung ergibt.In this known device, the measuring order is larger than the diameter of the outlet sensor by rotatable around the center of the chamber openings. Arranged with such a large diameter Shovels formed, the rotary motions differentiated is also the speed booster Sample liquid in the chamber and a discharge correspondingly large, so that a total of one speaking signal in the form of a rotation of the extremely high sensitivity of the invention Deliver the blade carrier to the outside for display. Will device result.

diese Meßvorrichtung um die Achse der scheiben- Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindungthis measuring device around the axis of the disc According to another embodiment of the invention

förmigen Kammer gedreht, so wird der radial in die ist zwischen Differenzdruckfühler und Differenz-Kammer einströmenden Flüssigkeit eine tangentiale 25 druckmesser ein Strahlverstärker vorgesehen, der an Bewegungskomponente überlagert. Diese tangentiale die Auslaßöffnungen der Kammer angeschlossen ist. Bewegungsgröße wird von den Schaufeln abgetastet Diese Weiterbildung der Erfindung ist möglich, weil und zur Anzeige gebracht, sie ist ein Maß für die eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art den Drehgeschwindigkeit des Körpers, mit dem die Meß- Meßwert primär als Strömungssignal liefert. Ein dervorrichtung verbunden ist. 30 artiges Strömungssignal ermöglicht den unmittelbarenshaped chamber is rotated, the radial into the is between the differential pressure sensor and the differential chamber inflowing liquid a tangential 25 pressure gauge a jet amplifier provided to the Movement component superimposed. This tangential is connected to the outlet openings of the chamber. Movement variable is scanned by the blades. This development of the invention is possible because and brought to the display, it is a measure of the one device of the type in question Rotational speed of the body with which the measured value primarily delivers the measured value as a flow signal. One of the device connected is. 30-like flow signal enables the immediate

Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Meß- Anschluß eines nachfolgenden Strahlverstärkers, so Vorrichtung ist ihre geringe Empfindlichkeit, die da- daß insgesamt eine beliebig hohe Verstärkung ohne durch bedingt ist, daß die Abtastung der Drehkom- zwischengeschaltete mechanische Teile möglich ist.
ponente der Flüssigkeit auf mechanischem Wege er- An Hand der Zeichnung soll die Erfindung nachfolgt. Es ist schwierig, die Bewegungen der mechani- 35 folgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert sehen Teile aus dem Kammersystem flüssigkeitsdicht werden.A major disadvantage of this known measuring connection of a downstream beam amplifier, so device, is its low sensitivity, which means that any gain can be achieved without the possibility of scanning the mechanical parts connected between the rotary components.
component of the liquid by mechanical means. The invention is intended to follow with reference to the drawing. It is difficult to see the movements of the mechanical parts of the chamber system, which are explained in more detail using exemplary embodiments.

nach außen zu übertragen, ohne daß dabei eine über- F i g. 1 zeigt perspektivisch ein Ausführungsbeispielto be transmitted to the outside, without any over- F i g. 1 shows an exemplary embodiment in perspective

mäßige Reibung auftritt. Überdies sind die beweg- der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung der liehen mechanischen Teile störanfällig. Drehgeschwindigkeit;moderate friction occurs. In addition, the moving device according to the invention for measuring the borrowed mechanical parts prone to failure. Rotation speed;

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die 40 F i g. 2 zeigt den Mittelteil der Vorrichtung gemäß Empfindlichkeit der bekannten Meßvorrichtung unter F i g. 1, teilweise geschnitten;The invention is based on the object of the 40 F i g. 2 shows the middle part of the device according to FIG Sensitivity of the known measuring device under FIG. 1, partially cut;

Vermeidung eines beweglichen Meßfühlers zu ver- F i g. 3 zeigt vergrößert den in F i g. 1 verwendetenAvoidance of a movable measuring sensor available. 3 shows an enlarged view of the FIG. 1 used

bessern. Meßfühler;improve. Probe;

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- F i g. 4 zeigt perspektivisch, teilweise im Schnitt,According to the invention, this object is thereby achieved. 4 shows in perspective, partly in section,

löst, daß der Meßfühler als Differenzdruckfühler aus- 45 eine Vorrichtung gemäß F i g. 1 mit angeschlossenem gestaltet ist, und zwar in der Weise, daß sich im Differenzdruckmesser und zwischengeschaltetem Zentrum beider Kammerstirnwände je eine Auslaß- Strahlverstärker;triggers that the measuring sensor, as a differential pressure sensor, triggers a device according to FIG. 1 with attached is designed, in such a way that the differential pressure meter and the intermediate Center of both chamber end walls one outlet jet amplifier each;

Öffnung befindet, in deren Bereich jeweils strömungs- F i g. 5 bis 10 zeigen in verschiedenen AnsichtenOpening is located in the area of each flow F i g. 5 to 10 show in different views

leitende Elemente angeordnet sind, die bei einer be- weitere Meßfühler zur Bestimmung der Drehrichtung, stimmten Wirbeldrehrichtung den Flüssigkeitsaustritt So Die Vorrichtung gemäß Fig. 1, die allgemein mit einerseits hindern, andererseits fördern, und umge- 13 bezeichnet ist, umfaßt in der dargestellten Lage kehrt, so daß in den beiden Auslaßöffnungen Druck- eine obere Stirnwand 14, eine untere Stirnwand 16 unterschiede entsprechend der Drehrichtung und und eine äußere Ringwand 17. Zwischen der oberen Drehgeschwindigkeit des Körpers entstehen, für und unteren Wand 14 und 16 und innerhalb und deren Anzeige ein Druckdifferenzmesser an die Aus- 55 konzentrisch zur äußeren Wand 17 ist eine Wand 18, laßöffnungen angeschlossen ist. vorzugsweise aus einem porösen Werkstoff ange-Conductive elements are arranged, which in the event of a further measuring sensor for determining the direction of rotation, The direction of rotation of the vortex agreed with the liquid outlet. The device according to FIG on the one hand to prevent, on the other hand to promote, and vice versa 13 is included in the position shown reverses, so that in the two outlet openings pressure an upper end wall 14, a lower end wall 16 differences according to the direction of rotation and and an outer ring wall 17. Between the upper Speed of rotation of the body arise, for and lower wall 14 and 16 and within and whose display is a differential pressure meter on the outlet 55 concentric to the outer wall 17 is a wall 18, outlet openings is connected. preferably made of a porous material

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die ordnet, obgleich ein undurchlässiger Stoff, welcher radiale Ausdehnung der im Zentrum beider Kammer- eine Anzahl von Bohrungen besitzt, auch verwendet Stirnwände vorgesehenen Auslaßöffnungen sehr viel werden kann. Flüssigkeit unter Druck wird einer Leigeringer sein als die der abtastenden Schaufeln bei ^6o tungl9 zugeführt, die eine Anzahl radial liegender der bekannten Meßvorrichtung. Dadurch ergibt sich Rohre 21 besitzt, welche mit der Kammer 22 in Verder wesentliche Vorteil, daß die Geschwindigkeits- bindung stehen, die durch die Ringwände 17 und 18 Verstärkung, die sich auf Grund des Satzes von der sowie die oberen und die unteren Wände 14 und 16 Erhaltung des Impulses in der Wirbelströmung ergibt, begrenzt ist. Die unter Druck stehende Flüssigkeit in besser ausgenutzt werden kann. Die durch Drehung 65 der Kammer 22 tritt durch die poröse Wand 18 hindes Körpers der radial einströmenden Flüssigkeit er- durch und gelangt in eine Kammer 23, die durch die teilte Tangentialgeschwindigkeit vergrößert sich mit obere und untere Wand 14 bzw. 16 und die poröse abnehmendem Radius, da der tangentiale Impuls Ringwand 18 begrenzt ist und die Wirbelkammer fürIn the device according to the invention, although an impermeable material, which has a radial extent of the outlet openings provided in the center of both chambers, can also be used very much. Liquid under pressure will be one level less than that ^{supplied to the scanning blades at 60} , which are a number of radially located ones of the known measuring device. This results in tubes 21 which, with the chamber 22 in Verder, have the essential advantage that the speed is bound by the ring walls 17 and 18 reinforcement, which is based on the set of and the upper and lower walls 14 and 16 conservation of momentum in the vortex flow results is limited. The pressurized liquid in can be better utilized. The rotation 65 of the chamber 22 passes through the porous wall 18 preventing the body of the radially inflowing liquid and enters a chamber 23 which, due to the divided tangential velocity, increases with the upper and lower walls 14 and 16 and the porous radius decreases , since the tangential momentum ring wall 18 is limited and the vortex chamber for

die im Fall einer Drehung um die Achse 28 ent- stelle, η ist ein Viskositätsfaktor und K eine Konstehende Wirbelströmung bildet. Um innerhalb der stante, die ungefähr gleich 1 ist. Aus Gleichungen (2) Kammer 22 gleichmäßigen Druck sicherzustellen und und (3) ist zu erkennen, daß die Vorrichtung gemäß insbesondere um Bereiche hohen Druckes unmittelbar F i g. 1 ein Wirbelströmungsverstärker ist, in dem der in der Nähe der Rohre 21 zu vermeiden, sind Verteil- 5 Verstärkungsfaktor als eine Funktion des Verhälteinrichtungen 24 vorgesehen, die im Wege des Flui- . /·,■ ■■ j u ■
dums liegen, welches aus den Rohren 21 austritt. Die ^nisses 77 ^{veranderbar lst} which arise in the case of a rotation about the axis 28, η is a viscosity factor and K forms a constant vortex flow. To be within the constant, which is approximately equal to 1. From equations (2) to ensure uniform pressure in chamber 22 and and (3), it can be seen that the device according to FIG. 1 is a vortex flow intensifier in which to avoid the in the vicinity of the pipes 21, distribution 5 amplification factors are provided as a function of the ratio means 24, which by way of the fluid. / ·, ■ ■■ ju ■
dums lying, which emerges from the tubes 21. The ^nisses 77 can be ^changed

Verteileinrichtungen 24 liegen in der Kammer 22 ver- Wie oben erwähnt, enthalten die Gleichungen (2)Distribution devices 24 are located in the chamber 22. As mentioned above, equations (2) contain

hältnismäßig dicht an der porösen Wand 18. und (3) den Faktor η, der sich auf die Viskosität derrelatively close to the porous wall 18. and (3) the factor η, which affects the viscosity of the

Wie insbesondere auch F i g. 2 zeigt, ist die Ein- io Flüssigkeit bezieht. In Systemen der in F i g. 1 dargerichtung 13 mit Auslaßrohren 26 und 27 versehen, stellten Art herrscht, da die Flüssigkeit relativ zu den die kreisförmigen Querschnitt haben und konzen- Wänden 14 und 16 rotiert, eine Tendenz, die Rotatrisch auf der Mittellinie 28 der Vorrichtung 13 lie- tionsgeschwindigkeit der Flüssigkeit, welche den gen. Eine als Meßfühler zur Ermittlung der Wirbel- Wänden benachbart ist, auf Grund des Grenzflächendrehrichtung dienende Archimedische Schraube 29 15 effekts zwischen der Flüssigkeit und den Wänden zu erstreckt sich aus dem Innenraum des Rohres 26 in verzögern. Auf Grund der Viskosität wird der Strom den Innenraum des Rohres 27, wobei ein Bereich der der Flüssigkeit überdies in der ganzen Kammer redu-Schraube zwischen den Rohren in der Kammer 23 ziert. Um den Effekt der Grenzflächen auf ein Miniliegt. Das Rohr 26 ist im Bereich der Kammer 23 von mum zu beschränken, sind die Teile 31 und 33 voreinem kegeligen Teil 31 umgeben, der eine Vielzahl 20 gesehen, um die Flüssigkeit, welche am meisten durch von Kanälen besitzt, die eine Verbindung zwischen diese Grenzflächenschichten und die viskosen Kräfte der Kammer 23 und einer weiteren Kammer 32 her- beeinträchtigt ist, von den Auslaßrohren abzulenken stellen, welche oberhalb der Wand 14 liegt. In ahn- und um nur einen relativ kleinen Mittelteil des Flüslicher Weise ist das Rohr 27 von einem kegeligen sigkeitszylinders gegen das Leitelement 29 im Auslaß Teil 33 umgeben, welcher eine Vielzahl von Kanälen 25 strömen zu lassen. Es wurde gefunden, daß durch enthält, so daß eine Verbindung zwischen der Kam- Begrenzung der Flüssigkeit, weiche dem Leitelement mer 23 und einer weiteren Kammer 34, welche unter- 29 zugeführt wird, auf einen kleinen, mittleren Behalb der Wand 16 liegt, hergestellt ist. Die Spitzen reich die Hemmung, die durch die Stirnwände 14 und der kegeligen Teile 31 und 33 sind gegeneinanderge- 16 eingeführt wird, auf einen tragbaren Faktor redurichtet und liegen innerhalb der Kammer 23 und sym- 30 ziert werden kann.As in particular also FIG. 2 shows the onio liquid is related. In systems as shown in FIG. 1 presentation 13 provided with outlet pipes 26 and 27, provided type prevails, since the liquid is relative to the which are circular in cross-section and have concen- trated walls 14 and 16, a tendency to the Rotatrisch on the center line 28 of the device 13 is the velocity of the liquid, which the gen. One is adjacent as a sensor for determining the vortex walls, due to the direction of rotation of the interface Archimedean screw 29 15 between the liquid and the walls extends from the interior of the tube 26 in delay. Due to the viscosity, the current is the interior of the tube 27, with an area of the liquid moreover in the whole chamber redu-screw between the tubes in the chamber 23 is adorned. To minimize the effect of the interfaces. The tube 26 is to be restricted in the area of the chamber 23 by the mum, the parts 31 and 33 are in front of one conical part 31 surrounded by a multitude 20 seen around the liquid, which is most through possesses of channels that establish a connection between these interface layers and the viscous forces the chamber 23 and another chamber 32 is impaired to deflect from the outlet pipes set, which is above the wall 14. In and around only a relatively small central part of the Flüslicher Way is the tube 27 of a conical sigkeitszylinders against the guide element 29 in the outlet Surrounding part 33, which allows a plurality of channels 25 to flow. It was found that by contains, so that a connection between the Kam-delimitation of the liquid, soft the guide element mer 23 and a further chamber 34, which is fed under 29, on a small, medium-sized container the wall 16 is made. The tips rich the inhibition created by the end walls 14 and of the conical parts 31 and 33 are introduced against one another, reduced to a manageable factor and lie within the chamber 23 and can be sym- 30ized.

metrisch zur Mittellinie 28 der Vorrichtung. Die Teile Für den Betrieb soll zunächst angenommen wer-metric to the centerline 28 of the device. The parts for operation should initially be assumed

31 und 33 können in der dargestellten Form ausge- den, daß kein Wirbelstrom der Flüssigkeit durch die führt sein, d. h. mit Kanälen versehen sein, die hin- Kammer 23 vorhanden ist, d. h., daß alle Ströme eingebohrt sind, oder es können poröse Teile sein, radial fließen und gleiche Mengen der Flüssigkeit in die aus dem gleichen Werkstoff wie die Wand 18 her- 35 der Kammer 23 auf die entsprechende obere und gestellt sind. untere Fläche der Archimedischen Schraube treffen.31 and 33 can assume in the form shown that there is no eddy current of the liquid through the be leading, d. H. be provided with channels leading to the rear chamber 23, d. i.e. that all streams are bored in, or it can be porous parts, flow radially and equal amounts of the liquid in which are made of the same material as the wall 18 of the chamber 23 on the corresponding upper and are posed. meet the lower surface of the Archimedean screw.

Wie bereits weiter oben erläutert, bildet die Wirbel- Dem Teil der Flüssigkeit — und es wird nun besonkammer 23 und ihre zugehörigen Teile einen Ver- ders auf F i g. 3 Bezug genommen —, der auf die stärker, der den Auslaßrohren einen Flüssigkeits- obere Fläche des Leitelements 29 trifft, wird eine strom zuführt, der eine verstärkte Funktion eines ein- 40 Rotation im Gegenuhrzeigersinn erteilt, und er wird strömenden Umfangsstroms bildet. Die Arbeitsweise sodann nach oben in das Rohr 26 gefördert. Andererdes Wirbelverstärkers wird durch die Gleichung (2) seits bewegt sich der Teil der Flüssigkeit, welcher auf beherrscht: die untere Fläche der Schraube 29 trifft, im Uhr-As already explained above, the vortex forms part of the liquid - and it now becomes a special chamber 23 and its associated parts are shown in FIG. 3 referred to - that is to the stronger that hits the outlet pipes with a liquid upper surface of the guide member 29 becomes a supplies current, which gives an enhanced function of an on-40 counterclockwise rotation, and he becomes flowing circumferential flow forms. The mode of operation is then promoted upwards into the pipe 26. Other Vortex intensifier is given by equation (2), on the other hand, the part of the liquid that moves on dominated: the lower surface of the screw 29 hits, in the clock

Π zeigersinn und gelangt nach unten in das Rohr 27. Π clockwise and goes down into the pipe 27.

Vm = η Vti · (2) ₄₅ j)_a gleiche Mengen der Flüssigkeit durch die obere Vm = η Vti · (2) ₄₅ j) _a equal amounts of liquid through the top

^a und untere Fläche des Leitelements 29 erfaßt wer- ^a and the lower surface of the guide element 29 are detected

In dieser Gleichung sind r_t und r_d die Radien der den, werden auch gleiche Flüssigkeitsmengen in die Einlaß- und Auslaßstellen mit Bezug auf die Mittel- Rohre 26 und 27 geleitet, und mithin wird ein Diffelinie der Vorrichtung, V_td ist die Auslaßumfangsge- renzmesser, der zwischen die Rohre 26 und 27 geschwindigkeit, V_n ist die Einlaßumfangsgeschwindig- 50 schaltet ist, gleiche Flüssigkeitsmengen in beiden keit, und η ist eine nichtlineare Modifikation, die Rohren feststellen. Dieser Zustand zeigt an, daß kein durch die viskosen Kräfte eingeführt ist und bei Feh- Wirbelstrom der Flüssigkeit vorhanden ist. Ein sollen einer Viskosität gleich 1 ist. Wenn nun die ein- eher Differenzmesser ist später in F i g. 4 dargestellt, strömende Flüssigkeit eine Tangentialgeschwindigkeit Wenn andererseits der Flüssigkeit ein WirbelstromIn this equation, r _t and r _{d are} the radii of the den, equal amounts of liquid are also fed into the inlet and outlet points with respect to the central tubes 26 and 27, and thus a differential line of the device, V _td is the outlet circumference renzmeter, which is switched between the tubes 26 and 27 speed, V _n is the inlet circumferential speed 50, equal amounts of liquid in both speed, and η is a non-linear modification that the tubes determine. This condition indicates that none is introduced by the viscous forces and that there is a faulty eddy current of the liquid. A should have a viscosity equal to 1. If now the one rather difference meter is shown later in FIG. 4, flowing liquid has a tangential velocity when, on the other hand, the liquid has a vortex flow

V_n besitzt, ist die Tangentialgeschwindigkeit der 55 in der Kammer 23 erteilt ist, werden ungleiche Flüs-Flüssigkeit in der Schraube 29 gleich V_id und eine sigkeitsmengen den Rohren 26 und 27 zugeführt, verstärkte Funktion von V_n, die durch das Verhält- Wenn z. B. die Flüssigkeit eine Rotation im Uhrnis des Radius des Einlasses der Vorrichtung zum zeigersinn ausführt, wird ein größerer Teil der Flüs-Radius der Rohre 26 und 27 beherrscht wird. Es läßt sigkeit versuchen, der Schraube 29 nach unten zu sich auch zeigen, daß die Rotationsgeschwindigkeiten 60 folgen als in der anderen Richtung. Folglich empin einem Wirbelverstärker durch die Gleichung (3) fängt das Rohr 27 eine größere Menge des Stroms beherrscht sind: als das Rohr 26, und der Differenzmesser, welcher V _n is the tangential velocity given by 55 in the chamber 23, unequal liquid liquid in the screw 29 is equal to V _id and a quantity of liquid is supplied to the tubes 26 and 27, increased function of V _n , which is determined by the ratio z. B. the liquid executes a rotation in the clockwise direction of the radius of the inlet of the device to the clockwise direction, a larger part of the flow radius of the tubes 26 and 27 is controlled. It can sigkeit try to also show the screw 29 downwards that the rotational speeds follow 60 than in the other direction. Consequently, in a vortex amplifier by equation (3), the pipe 27 captures a greater amount of current that is governed: than the pipe 26, and the difference meter, whichever

. ,_a zwischen die Rohre geschaltet ist, stellt dieses Signal. , _{a is connected} between the pipes, provides this signal

Wa = (— j Κη Wi. (3) als eine Anzeige sowohl der Strömungsrichtung als Wa = (- j Κη Wi. (3) as an indication of both the direction of flow and

\raj 65 auch der Größe der Umfangsgeschwindigkeit des \ raj 65 also the size of the peripheral speed of the

Stroms fest. Zunahme in der WirbelgeschwindigkeitCurrent firmly. Increase in vortex speed

In dieser Gleichung ist W_d die Rotationsgeschwin- erhöht die Flüssigkeitsmenge, die dem Rohr 27 zudigkeit an der Auslaßstelle, W₁ diese an der Einlaß- geführt wird, und im Grenzfall wird die gesamteIn this equation, W _{d is} the speed of rotation. Increases the amount of liquid that reaches the pipe 27 at the outlet point, W ₁ this is guided to the inlet, and in the limit case the total

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Flüssigkeit dem Rohr 27 zugeführt und im wesent- eintreten. Das Signal, welches so erzeugt wird, wird liehen nichts dem Rohr 26. Wenn andererseits aber durch die Aktion des Wirbelverstärkers verstärkt und der Flüssigkeit ein Strom im Gegenuhrzeigersinn er- bewirkt, daß mehr Flüssigkeit der einen oder der teilt wird, dann fließt der größere Teil der Flüssigkeit anderen Auslaßleitung 26 oder 27 zugeführt wird, in das Rohr 26 als in das Rohr 27, und im Grenzfall 5 Wenn z. B. ein größerer Teil der Flüssigkeit der Leiwird die gesamte Flüssigkeit in das Rohr 26 gelangen tung 26 zugeführt wird, wird diese Flüssigkeit beim und im wesentlichen nichts in das Rohr 27. Austritt aus der Steuerdüse 41 den Strahl, der aus derLiquid fed to the pipe 27 and essentially enter. The signal that is thus generated becomes did not lend anything to the tube 26. But if on the other hand amplified by the action of the vortex intensifier and A counterclockwise flow of liquid causes more liquid to flow into one or the other is divided, then the greater part of the liquid flows to other outlet line 26 or 27 is fed, in the pipe 26 than in the pipe 27, and in the borderline case 5 If z. B. a larger part of the fluid of the lei becomes All the liquid in the tube 26 reach device 26 is fed, this liquid is when and essentially nothing in the tube 27. Exiting the control nozzle 41 is the jet that emerges from the

Fig. 4 zeigt eine Drehgeschwindigkeitsmeßvor- Arbeitsdüse44 austritt, nach rechts ablenken, so daß richtung 13 mit angeschlossenem Differenzmesser ein größerer Teil der Flüssigkeit in die Auslaßleitung und einem zwischengeschalteten Strahlverstärker. ίο 47 eintritt und dem Balg 53 zuströmt. Gleichzeitig Der Strahlverstärker, der mit 42 bezeichnet ist, wird auf Grund der Ablenkung des Strahls eine Abenthält eine Arbeitsdüse 44, zwei Steuerdüsen 41 und nähme der Flüssigkeitsmenge eintreten, die der Lei-43 und zwei Ausgänge 46 und 47. Die Arbeitsdüse 44 tung 46 zuströmt und damit auch dem Balg 51. Der ist über Rohrleitungen 38 und 39 mit den Kammern Gesamteffekt besteht also in einer Verschiebung der 32 und 34 der Meßvorrichtung 13 verbunden, wäh- 15 Platte 54 und des Zeigers 56 nach links. Die Rotarend die Steuerdüsen 41 und 43 an die Auslaßrohre tionsgeschwindigkeit der Flüssigkeit um die Mittel-26 und 27 angeschlossen sind. Flüssigkeit, welche in linie 28 der Vorrichtung 13 wird dann auf der Skala einen Raum 48 aus der Düse 44, in dem eine Wech- 57 als eine Funktion der Größe und der Richtung selwirkung stattfindet, eintritt, wird in Abwesenheit der Rotation durch die Richtung der Ablenkung des von Eingangssignalen in den Steuerdüsen 41 und 43 20 Zeigers relativ zum Nullpunkt der Skala 57 bestimmt, oder in Anwesenheit gleicher Strömungen an diesen Auch die abgegriffene Spannung ist eine Funktion beiden Düsen auf der Mittellinie der Vorrichtung 42 der relativen Rotationsgeschwindigkeit der Flüssigentlangströmen und gleichmäßig zwischen den öff- keit mit Bezug auf die Vorrichtung 13, und die PoIanungen 46 und 47 aufgeteilt. rität der Spannung bestimmt die Rotationsrichtung.Fig. 4 shows a rotation speed measuring pre-working nozzle 44 exiting, deflecting it to the right so that direction 13 with connected differential meter a larger part of the liquid in the outlet line and an intermediate beam amplifier. ίο 47 enters and flows towards the bellows 53. Simultaneously The beam amplifier, indicated at 42, is contained due to the deflection of the beam a working nozzle 44, two control nozzles 41 and would take the amount of liquid to enter that the Lei-43 and two outlets 46 and 47. The working nozzle 44 flows into the device 46 and thus also the bellows 51. The is via pipes 38 and 39 with the chambers so there is a total effect in a shift in the 32 and 34 of the measuring device 13 connected, while 15 plate 54 and the pointer 56 to the left. The Rotarend the control nozzles 41 and 43 to the Auslaßrohre tion speed of the liquid around the center 26 and 27 are connected. Liquid which is in line 28 of device 13 is then on the scale a space 48 from the nozzle 44 in which a change 57 as a function of size and direction interaction takes place, occurs, is in the absence of rotation by the direction of deflection of the determined by input signals in the control nozzles 41 and 43 20 pointer relative to the zero point of the scale 57, or in the presence of the same currents at these. The voltage tapped off is also a function two nozzles on the centerline of the device 42 the relative speed of rotation of the liquid entanglement streams and evenly between the opening with respect to the device 13 and the poles 46 and 47 split. The tension determines the direction of rotation.

Die Auslaßleitungen 46 und 47 sind jeweils über 25 Es soll nun auf die Gleichungen (2) und (3) Bezug eine Rohrleitung 49 mit einem Balg 51 und eine genommen werden, aus denen zu entnehmen ist, daß Rohrleitung 52 mit einem Balg 53 verbunden. Die die Ausgangsfunktionen Geschwindigkeitsfunktionen Bälge 51 und 53 liegen auf einer gemeinsamen Achse sind und somit die Anzeige, die durch die Vorrich- und tragen an ihren benachbarten Enden eine Platte tung gemäß Fig. 4 geliefert wird, auch eine Ge-54. Die Bälge 51 und 53 sind gegeneinander an der 30 schwindigkeitsfunktion ist.Outlet lines 46 and 47 are each via 25. Reference should now be made to equations (2) and (3) a pipe 49 with a bellows 51 and one can be taken from which it can be seen that Pipeline 52 is connected to a bellows 53. The output functions are speed functions Bellows 51 and 53 lie on a common axis and thus the display, which is provided by the device and carry at their adjacent ends a plate device according to Fig. 4 is supplied, also a Ge-54. The bellows 51 and 53 are against each other at the 30 speed function.

Platte 54 abgedichtet, so daß die Platte in Überein- Bei einem Steuersystem für ein Fahrzeug kannPlate 54 sealed so that the plate can be used in a control system for a vehicle

Stimmung mit dem Differenzdruck, der den Bälgen entweder die Flüssigkeit in den Leitungen 49 und 52 51 und 53 zugeführt wird, abgelenkt wird. Die Platte oder die Spannung an der Leitung 61 verwendet 54 trägt einen Zeiger 56, der auf einer Skala 57 liegt, werden, um das Fahrzeug zu steuern, damit eine Be- und ist auch mit dem Schleifer eines Spannungsteilers 35 endigung der Rotation des Fahrzeugs eintritt. Das 58 verbunden, der an eine Gleichspannungsquelle an- Ende der Rotation wird angezeigt, wenn das System geschlossen ist. Die durch den Schleifer vom Span- wieder ausgeglichen ist, nämlich dann, wenn der Zeinungsteiler abgegriffene Spannung wird über eine ger 56 in seine Nullstellung auf der Skala 57 und in Leitung 61 einem Meßinstrument 59 zugeführt. Der die geerdete Stellung des Widerstandes 58 zurückandere Anschluß des Meßinstruments und der Mittel- 40 gekehrt ist.Mood with the differential pressure, which the bellows either the liquid in the lines 49 and 52 51 and 53 is supplied, is deflected. The plate or voltage on line 61 is used 54 carries a pointer 56, which is located on a scale 57, to steer the vehicle so that a loading and is also connected to the wiper of a voltage divider 35 when the rotation of the vehicle occurs. That 58 connected to a DC voltage source at- end of rotation is indicated when the system closed is. Which is balanced out again by the grinder from the chip, namely when the tooth divider tapped voltage is via a ger 56 in its zero position on the scale 57 and in Line 61 is fed to a measuring instrument 59. Which changes the grounded position of resistor 58 back Connection of the meter and the center 40 is inverted.

punkt des Spannungsteilers sind geerdet. Mithin ist Es soll nun nochmals auf den Verstärker 42 Bezugpoint of the voltage divider are grounded. It is therefore intended to refer again to the amplifier 42

die Polarität und die Größe der Spannung, die das genommen werden. Diese Einrichtung ist ein Gerät, Meßinstrument 59 anzeigt, eine Funktion der Stel- in dem eine Wechselwirkung der Momente stattfindet lung des Schleifers 56 relativ zum Widerstand 58, wo- und wobei ein Teil der Flüssigkeit, die den Kammern durch sich ein geeignetes Anzeigesystem ergibt. Es 45 32 und 34 zugeführt wird, auch als Arbeitsflüssigkeit soll darauf hingewiesen werden, daß entweder die für die Arbeitsdüse 44 verwendet wird. Änderungen Platte 54 oder das Meßinstrument 59 durch Steuer- im Druck, welcher der Rohrleitung 19 zugeführt wird, elemente ersetzt werden kann, die entweder in einem werden hierdurch kompensiert. Wenn z. B. der elektrischen oder einem hydraulischen System ver- Druck, der der Rohrleitung 19 zugeführt wird, anwendet werden können, um die Lage eines Fahrzeugs 50 steigt, wodurch die Flüssigkeitsmenge, die durch das relativ zu der Achse, auf der die Mittellinie 28 der System hindurchströmt, zunimmt, steigt das Moment Vorrichtung 13 liegt, zu steuern. des Hauptstrahls, der aus der Arbeitsdüse 44 austritt,the polarity and the magnitude of the voltage that will be taken. This facility is a device Measuring instrument 59 indicates a function of the point in which an interaction of the moments takes place ment of the wiper 56 relative to the resistor 58, where and where part of the liquid that the chambers resulting in a suitable display system. It is fed to 45 32 and 34, also as working fluid it should be noted that either the one for the working nozzle 44 is used. Changes Plate 54 or the measuring instrument 59 by control in the pressure which is supplied to the pipeline 19, elements can be replaced, which are either compensated in this way. If z. B. the electrical or a hydraulic system pressure which is supplied to the pipeline 19, applies can be increased to the position of a vehicle 50, reducing the amount of fluid that can pass through the relative to the axis on which the center line 28 of the system flows through, the moment increases Device 13 is located to control. the main jet emerging from the working nozzle 44,

Solange im Betrieb der die Meßvorrichtung tra- an. Es tritt jedoch auch eine entsprechende Zunahme gende Körper hinsichtlich seiner zur Mittellinie 28 in der Flüssigkeitsmenge und damit des Moments parallelen Achse in Ruhe ist, wird der Flüssigkeit, die 55 derjenigen Strahlen ein, die aus den Düsen 41 und dem System über die Leitung 19 zugeführt wird, 43 austreten. Der Gesamteffekt ist der, daß das Diffekeine in Umfangsrichtung wirkende Geschwindig- renzmoment zwischen den verschiedenen Strömen keitskomponente erteilt. Folglich werden gleiche konstant gehalten wird und das Verhältnis der Men-Flüssigkeitsmengen den Rohren 26 und 27 zugeführt, gen der Flüssigkeit, die aus den Leitungen 46 und 47 und der Zeiger 56 nimmt eine Mittelstellung auf der 60 austreten, ebenfalls konstant gehalten wird, trotz der Skala 57 ein und liegt zum Widerstand 58 geerdet. So Zunahme im Druck. Eine entsprechende Wirkung zeigt das System einen Zustand an, in dem keine findet statt, wenn der Druck fällt und dennoch die Rotation des Körpers relativ zu der Achse, welche Momentenverhältnisse der Flüssigkeit in den verauf der Mittellinie 28 der Vorrichtung 13 liegt, statt- schiedenen Teilen des Systems dieselben bleiben, obfindet. Wenn jedoch der Körper um die obener- 65 gleich die Flüssigkeitsmengen abnehmen, wähnte Achse rotiert, wird die Vorrichtung 13 ge- In F i g. 5 ist eine andere Ausgestaltung eines Leit-As long as the measuring device is in operation. However, there is also a corresponding increase lowering body with regard to its to the center line 28 in the amount of liquid and thus the moment parallel axis is at rest, is the liquid, which 55 of those jets, which from the nozzles 41 and is fed to the system via line 19, 43 exit. The overall effect is that there is no difference Velocity torque acting in the circumferential direction between the various currents component granted. Consequently, the same is kept constant and the ratio of the men’s liquid amounts the pipes 26 and 27 supplied, gene the liquid coming from the lines 46 and 47 and the pointer 56 takes a center position on the exit 60, is also held constant, in spite of the Scale 57 on and is grounded to resistor 58. So increase in pressure. A corresponding effect the system indicates a state in which none takes place when the pressure drops and yet the Rotation of the body relative to the axis, which moment ratios of the liquid in the flow the center line 28 of the device 13, different parts of the system remain the same. However, if the body decreases the amount of fluid by the same amount, If the mentioned axis rotates, the device 13 is moved. 5 is another embodiment of a guide

zwungen mitzurotieren, und daher wird eine relative elements zur Bestimmung der Richtung und Größe Rotation der Flüssigkeit in der Wirbelkammer 23 einer tangentialen oder rotierenden Strömung darge-Forces to rotate with it, and therefore a relative element is used to determine the direction and size Rotation of the liquid in the vortex chamber 23 represents a tangential or rotating flow.

stellt, die im Mittelpunkt der Wirbelkammer 23 herrscht. Das Rohr 27 endet in einer Schaufel 91, die symmetrisch zur Mittellinie des Rohres 27 angeordnet ist. Die Schaufel 91 soll Flüssigkeit, welche in Uhrzeigerrichtung strömt, aufnehmen und Flüssigkeit abweisen, welche im Gegenuhrzeigersinn strömt. Eine entsprechende Schaufel ist am oberen Rohr 26 befestigt, besitzt jedoch eine Oberfläche, die derart geneigt ist, daß sie Flüssigkeit aufnimmt, welche im Gegenuhrzeigersinn rotiert und Flüssigkeit abweist, die im Uhrzeigersinn rotiert. Diese Schaufeln erstrekken sich in den mittleren Bereich zwischen den Rohren 26 und 27, so daß sie Flüssigkeit aufnehmen, welche nicht durch die Teile 31 und 33 abfließt.represents, which prevails in the center of the vortex chamber 23. The tube 27 ends in a shovel 91, which is arranged symmetrically to the center line of the tube 27. The scoop 91 is intended to liquid which flows clockwise, absorbing and rejecting liquid that flows counterclockwise. A corresponding vane is attached to the upper tube 26, but has a surface that is so is inclined to absorb liquid, which rotates counterclockwise and repels liquid, which rotates clockwise. These blades extend into the middle area between the tubes 26 and 27, so that they absorb liquid which does not flow off through the parts 31 and 33.

Die F i g. 6 und 7 zeigen eine andere Ausgestaltung der Leitelemente zur Feststellung der Rotation der Flüssigkeit, die eine Mehrzahl von Fingern 92 umfaßt, die sich vor der Auslaßöffnung 26 befinden. Diese Finger haben, wie in F i g. 6 von oben gesehen, eine Anordnung im Uhrzeigersinn. Ein weiterer Fingersatz 93 befindet sich vor der Auslaßöffnung 27 und liegt entgegen der Uhrzeigerrichtung. Die Finger 92 und 93 sind durch eine Platte 95 getrennt, deren Radius gleich dem maximalen Radius der Finger ist. Wenn nun in der Wirbelkammer 23 nur eine radiale Strömung vorhanden ist, werden gleiche Strömungsmengen durch die Rohre 26 und 27 fließen. Wenn jedoch die Strömung im Gegenuhrzeigersinn erfolgt, werden die Finger 92 die Strömung auffangen, wogegen die Finger 93 die Strömung zurückweisen. Somit wird mehr Flüssigkeit in das Rohr 26 eintreten als in das Rohr 27. Wenn andererseits die Strömung im Uhrzeigersinn erfolgt, werden die Finger 93 die Strömung bevorzugt in das Rohr 27 leiten und die Finger 92 die Strömung zurückweisen und sie in radialer Richtung von dem Rohr 26 nach außen wegleiten. Die Flüssigkeitsmenge, die in das bevorzugte Rohr gelangt, ist eine Funktion ihrer Tangentialgeschwindigkeit, und im Grenzfall kann ein Fingersatz die gesamte Flüssigkeit dem zugeordneten Rohr zuleiten, während der andere Fingersatz die gesamte Flüssigkeit zurückweist und irgendeinen merklichen Strom in das zugehörige Rohr verhindert.The F i g. 6 and 7 show another embodiment of the guide elements for determining the rotation of the liquid comprising a plurality of fingers 92 located in front of the outlet port 26. As in FIG. 6 viewed from above, a clockwise arrangement. Another Fingering 93 is in front of outlet opening 27 and is counterclockwise. The finger 92 and 93 are separated by a plate 95, the radius of which is equal to the maximum radius of the fingers is. If only a radial flow is now present in the swirl chamber 23, the same flow rates will be achieved flow through tubes 26 and 27. However, if the flow is counterclockwise occurs, fingers 92 will intercept the flow while fingers 93 reject the flow. Thus, more liquid will enter tube 26 than tube 27. On the other hand, if the If the flow is clockwise, the fingers 93 will preferentially direct the flow into the tube 27 and fingers 92 reject the flow and move it radially outward from tube 26 lead away. The amount of liquid that gets into the preferred pipe is a function of its tangential velocity, and in the limit, one fingering can direct all of the fluid to the associated tube, while the other fingering can direct all of the fluid Rejects liquid and prevents any appreciable flow into the associated pipe.

In F i g. 8 bis 10 ist ein anderer Meßfühler zur Feststellung der Rotationsrichtung des Stroms in der Wirbelkammer 23 dargestellt. Bei dieser Ausgestaltung des Fühlelements erstrecken sich durch die Wände der Rohre 26 und 27 Röhrchen 96 und 97, die zu dem Rohr 26 gehören, und Röhrchen 98 und 99, die zu dem Rohr 27 gehören. Die Röhrchen 96 und 97 enden in entgegengesetzt gerichteten offenen Endstücken 101 und 102. Die Röhrchen 96 und 97, die in dem Rohr 26 liegen, stellen eine Rotation der Flüssigkeit im Uhrzeigersinn in dem Rohr 26 fest, wenn man von oben auf die Vorrichtung draufsieht, wogegen diese Röhrchen keine Flüssigkeit in ihre offenen Enden eintreten lassen, die im Gegenuhrzeigersinn rotiert. Die Röhrchen 98, 99, die zum Rohr 27 gehören, enden in einander gegenüberliegenden Richtungen in Endstücken 103 und 104. Diese Endstücke 103 und 104 sind so gerichtet, daß sie rotierende Flüssigkeit im Gegenuhrzeigersinn aufnehmen, was man bei der Betrachtung der Figur erkennen kann, aber im Uhrzeigersinn rotierende Flüssigkeit zurückweisen. Die relativen Mengen der Flüssigkeit, die aus den Rohren 26 und 27 durch die Röhrchen 96 und 97 und 98 und 99 entnommen werden, werden durch die Strömungsrichtung der Flüssigkeit bestimmt. Die Röhrchen 96 und 97 können miteinander verbunden sein und eine der Steuerdüsen des Verstärkers 42 speisen, während die Röhrchen 98 und 99 miteinander verbunden die andere Steuerdüse des Verstärkers 42 versorgen können.In Fig. 8 to 10, another sensor for determining the direction of rotation of the flow in the vortex chamber 23 is shown. In this embodiment of the sensing element, tubes 96 and 97, which belong to the tube 26, and tubes 98 and 99, which belong to the tube 27, extend through the walls of the tubes 26 and 27. The tubes 96 and 97 terminate in oppositely directed open end pieces 101 and 102. The tubes 96 and 97, which lie in the tube 26, detect a clockwise rotation of the liquid in the tube 26 when one looks at the device from above, whereas these tubes do not allow liquid to enter their open ends, which rotates counterclockwise. The tubes 98, 99, which belong to the tube 27, terminate in opposite directions in end pieces 103 and 104. These end pieces 103 and 104 are directed so that they receive rotating liquid in a counterclockwise direction, which can be seen when looking at the figure, but reject clockwise rotating liquid. The relative amounts of liquid withdrawn from tubes 26 and 27 through tubes 96 and 97 and 98 and 99 are determined by the direction of flow of the liquid. The tubes 96 and 97 can be connected to one another and feed one of the control nozzles of the amplifier 42, while the tubes 98 and 99 connected to one another can feed the other control nozzle of the amplifier 42.

Die Ausgestaltungen nach F i g. 5 bis 10 können an Stelle des schraubenförmigen Leitelements 29 verwendet werden, das in den vorhergehenden Figuren gezeigt ist, und den gleichen Endeffekt in dem System erzeugen.The configurations according to FIG. 5 to 10 can be used in place of the helical guide element 29 shown in the previous figures and the same net effect in the system produce.

Claims

Patent claims:

1. Device for measuring the rotational speed of a body, consisting of a cylindrical Chamber whose axis is parallel to the axis of rotation of the body and whose outer wall is liquid-permeable in such a way that when liquid is supplied through the outer wall a radial flow of liquid to an outlet opening located in the center of the chamber arises, wherein a measuring sensor is arranged in the flow area, which the during a rotary movement of the body resulting deflection of the radial flow into a vortex flow to measure amount and direction and as Permitted to display the measure of the rotational movement of the body, characterized in that that the sensor is designed as a differential pressure sensor, in such a way that an outlet opening is located in the center of both chamber end walls, in each of which areas Flow-guiding elements are arranged, which in a certain direction of vortex rotation Prevent liquid leakage on the one hand, on the other hand promote, and vice versa, so that in the two Outlet openings pressure differences according to the direction of rotation and speed of rotation of the body arise, for the display of which a differential pressure meter is connected to the outlet openings is.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the diameter of the chamber is at least an order of magnitude larger than the diameter of the outlet openings.

3. Apparatus according to claim 1, characterized by the interposition of a beam amplifier between differential pressure sensor and differential pressure meter.

1 sheet of drawings 909518/182