DE19612996C2 - Meßgerät zur Überwachung der Strömung eines Fluids - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßgerät insbesondere für die Reinraumtechnik zur Überwachung der Strömung eines Gases oder Gasgemisches (Fluids) gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Meßgerät dieser Art ist aus der EP 0 386 966 A2 bekannt, und zwar für den Einsatz in einem Luftansaugkanal eines Verbrennungsmotors. Im grundsätzlichen Aufbau vergleichbar ist auch der Wasserzähler, der aus dem US 597066 bekannt ist.

Die Anforderungen an die Reinheit von Räumen, in denen produktionstechnische Anlagen insbesondere der Pharma- oder Elektronikindustrie untergebracht sind, werden in zunehmendem Maße höher. Man versucht unter allen Umständen schädliche Partikel und Gase, die mit der Luftströmung in den Produktionsräumen weitertransportiert werden können, von den herzustellenden Produkten fernzuhalten, damit deren Qualität nicht beeinträchtigt wird. Bisher reichte für viele Anwendungsbereiche ein sporadischer Nachweis der Strömungsrichtung z. B. mittels Rauchröhrchen aus. Eine genauere Überwachung der Strömungsrichtung war nur an ausgewählten kritischen Stellen erforderlich. Hierfür sind Spezialmeßgeräte, z. B. Flügelradanemometer mit richtungsselektiven induktiven Meßaufnehmern verfügbar. Diese sehr empfindlichen und teuren Meßgeräte haben für Einzelfälle an kritischen Stellen zweifellos ihre Berechtigung. Ein flächendeckender Einsatz dieser Geräte z. B. im Bereich jeder Tür in einer ganzen Reinraumfabrik zur routinemäßigen Überprüfung der Strömungsrichtungen würde jedoch zu außerordentlich hohen Gesamtkosten führen. Eine ausreichend sichere Überwachung der Luftströmungen in den einzelnen Teilen einer Reinraumfabrik ist jedoch insbesondere dann eine unumgängliche Notwendigkeit, wenn eine parallele Fertigung unterschiedlicher Produkte in unterschiedlichen Räumen des Reinraumgebäudes stattfindet und von der Produktion dieser Produkte sich gegenseitig störende Einflüsse ausgehen. Durch eine falsche Strömungsrichtung kann es dann zu unzulässigen Kreuzkontaminationen kommen. Eine unkontrollierte Beeinflussung der Produkte untereinander muß unter allen Umständen vermieden werden, da die daraus entstehenden Risiken meist kaum abschätzbar sind. Nicht zuletzt in der Gentechnik ist eine kontrollierte Führung der Luftströmungen in einem Reinraumgebäude eine unabdingbare Notwendigkeit. Dort muß sichergestellt werden, daß die Luftströmungen an den Öffnungen eines Reinraums (z. B. Türen, Durchreichen, Fenster) nur in einer vorgeschriebenen Richtung erfolgen.

Zur Messung von Fluidströmen ist neben dem bereits erwähnten Prinzip der Flügelradanemometer auch ein thermisches Meßverfahren bekannt. Man spricht von thermischen Strömungssensoren. Das Meßprinzip beruht darauf, daß ein elektrisch beheizter Draht durch eine Fluidströmung unterschiedlich stark abgekühlt wird, je nachdem mit welcher Geschwindigkeit das Fluid den Meßfühler umströmt. Bei stillstehender Strömung ergibt sich die niedrigste Abkühlrate allein durch die Eigenkonvektion des Meßfühlers. Um den Einfluß unterschiedlich starker Strömungen auf die Abkühlung zu messen, wird der Heizdraht des Meßfühlers immer auf einer konstanten Temperatur gehalten. Dies geschieht durch elektrisches Nachheizen des Meßfühlers. Dabei ist die benötigte elektrische Energie ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids. Diese Art der Messung bezeichnet man auch als kalorisches Meßprinzip. Ein entscheidender Nachteil dieser an sich sehr robusten und dennoch meßempfindlichen Geräte ist es, daß diese strömungsrichtungsunempfindlich sind, d. h. sie erlauben keine Bestimmung der Strömungsrichtung.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Meßgerät zur Strömungsüberwachung anzugeben, das eine richtungsselektive Messung erlaubt und vergleichsweise einfach und zu geringen Kosten herstellbar ist, so daß seine Anwendung an vielen Stellen eines Reinraumgebäudes zu vertretbaren Gesamtkosten möglich ist.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Meßgerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 16.

Die Erfindung geht davon aus, zur quantitativen Bestimmung der Strömung eines Fluids (im folgenden zur Vereinfachung meistens mit "Luft" bezeichnet) strömungsrichtungsunempfindliche und daher preiswert erhältliche Strömungssensoren einzusetzen. Die Erfassung der Strömungsrichtung erfolgt durch eine im Grunde davon völlig unabhängige gerätetechnische Maßnahme. Der Strömungssensor, also z. B. ein Flügelradanemometer ohne richtungsselektive Meßeinrichtungen oder vorzugsweise ein thermischer Strömungssensor, wird hierzu in der Weise in einem als Meßrohr ausgebildeten Strömungskanal angeordnet, daß er die Strömung in diesem Meßrohr mißt. Das Meßrohr besitzt eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung, wobei eine der beiden Öffnungen durch ein bewegliches Verschlußorgan verschließbar ist. Dieses Verschlußorgan ist in der Weise konzipiert, daß es durch die Luftströmung betätigt werden kann. Dabei ist sichergestellt, daß, wenn die Luftströmung in der vorgeschriebenen Weise von der Eintrittsöffnung zur Austrittsöffnung gerichtet ist, daß Verschlußorgan geöffnet, also von seinem Dichtsitz abgehoben ist. Im umgekehrten Fall, wenn also die Luftströmung in unzulässiger Weise von der Austrittsöffnung zur Eintrittsöffnung gerichtet ist, verschließt das Verschlußorgan den Durchtrittsquerschnitt des Meßrohres, so daß in dessen Innerem keine Strömung mehr stattfinden kann. Besonders vorteilhaft im Hinblick auf eine gute Dichtigkeit auch bei nur schwachen Strömungen in der verbotenen Richtung ist ein schräger Abschluß des Meßrohrs auf der Seite des Verschlußorgans (Folie), da sich in diesem Fall die Folie aufgrund ihres Eigengewichts flach auf den Dichtsitz auflegen kann. Durch diese außerordentlich einfache zusätzliche Maßnahme kann mit dem erfindungsgemäßen Meßgerät eine zuverlässige Aussage über die Strömungsrichtung gemacht werden, wenn es lediglich um die Entscheidung geht, ob die Luftströmung zwischen zwei aneinandergrenzenden Räumen von dem einen in den anderen Raum geht oder umgekehrt. Damit eignet sich das Meßgerät in hervorragender Weise aufgrund seiner einfachen und kostengünstigen Herstellbarkeit für einen flächendeckenden Einsatz in einem aus vielen einzelnen Räumen bestehenden Reinraumgebäude.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Figuren sind funktionsgleiche Teile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen worden. Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Meßgeräts,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Meßgeräts gemäß Fig. 1,

Fig. 3 ein auf einer Gebäudeinnenwand montiertes Meßgerät gemäß Fig. 1 in perspektivischer Ansicht,

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Meßgeräts im axialen Längsschnitt und

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Meßgeräts im axialen Längsschnitt.

Das in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Meßgerät 1 weist einen vorzugsweise als thermisches Anemometer ausgebildeten Strömungssensor 5 auf. Der Meßfühler dieses Strömungssensors 5 ist durch eine Bohrung von unten etwa radial in einen Strömungskanal eingeführt, der aus einem Meßrohr 3 und einer koaxial unmittelbar nach rechts anschließenden Einlaufhülse 12 gebildet ist. Die vorgeschriebene Richtung der Luftströmung, die gemessen werden soll, ist durch einen Pfeil am rechten Bildrand angedeutet. Die Einlaufhülse 12 des Strömungskanals ist in eine entsprechende Durchgangsbohrung in die Gebäudewand 14 eingesetzt. Die Eintrittsöffnung für die Durchströmung ist mit 15 bezeichnet. Die Innenkante der Einlaufhülse 12 ist durch eine Fase 13 angeschrägt, um einen möglichst ungestörten Lufteintritt zu ermöglichen. Insbesondere bei größeren Durchmessern des Strömungskanals empfiehlt es sich, den Einlaufbereich abzurunden. Für kleinere Durchmesser ist eine Fase unter z. B. 45° völlig ausreichend. Das Meßrohr 3, dessen Durchmesser typischerweise im Bereich von 10 bis 100 mm liegt, weist einen Befestigungsflansch 2 auf, der durch Befestigungselemente 11 auf der linken Seite der Gebäudewand 14 befestigt ist. Das Meßrohr 3 und die Einlaufhülse 12 haben denselben Innendurchmesser und bilden, da sie unmittelbar stirnseitig aneinanderstoßen, einen einheitlichen Strömungskanal. Die Innenoberfläche dieses Strömungskanals sollte möglichst hydraulisch glatt ausgebildet sein. Im übrigen empfiehlt es sich, den Strömungskanal, also insbesondere das Meßrohr 3, so auszulegen, daß sich möglichst eine laminare Strömung im Inneren des Strömungskanals ausbildet. In diesem Fall kann die quantitative Anzeige des Strömungssensors 5 nämlich unmittelbar zu einer Bestimmung der ausgetauschten Luftmengen herangezogen werden. In diesem Zusammenhang sollte zur Sicherstellung laminarer Strömungsverhältnisse darauf geachtet werden, daß der Abstand des Strömungssensors 5 von der Eintrittsöffnung 15 mindestens das 10fache des Innendurchmessers D des Meßrohrs 3 bzw. der Einlaufhülse 12 beträgt. Weiterhin kann es zweckmäßig sein, im Bereich der Eintrittsöffnung 15 eine Einrichtung zur Laminarisierung der Luftströmung vorzusehen. Eine solche Einrichtung kann beispielsweise eine siebartige oder gasdurchlässige gewebeartige Abdeckung sein.

An der linken Stirnseite des Meßrohrs 3 ist die Austrittsöffnung 9 angeordnet. Im Bereich dieser Austrittsöffnung 9 ist das Meßrohr 3 schräg in einem Winkel α zur Längsachse des Strömungskanals abgeschnitten und mit einem flanschartigen Kragen 4 versehen. Im Bereich dieses Kragens 4 ist ein von der Luftströmung betätigbares Verschlußorgan angeordnet, das im dargestellten Fall als dünne Folie 6 aus z. B. Metall oder Kunststoff gebildet ist. Die Folie 6 ist an ihrer oberen Längskante mittels einer Einspannung 8 fest mit der Außenoberfläche des Kragens 4 verbunden. Die Folie 6 stellt im Prinzip eine an einem Ende eingespannte Blattfeder mit sehr geringer Federsteifigkeit dar. Sie ist zweckmäßigerweise so ausgelegt, daß im Falle einer stillstehenden Luftströmung die Folie gerade auf ihrem Dichtsitz, also auf der äußeren Oberfläche des Kragens 4 ohne wesentlichen Anpreßdruck aufliegt und somit die Austrittsöffnung 9 verschließt. Im Falle einer in unzulässiger Weise von der Austrittsseite zur Eintrittsseite des Strömungskanals gerichteten Luftströmung wird die Folie 6 von dieser Strömung auf ihren Dichtsitz gepreßt und läßt daher kein Überströmen in die falsche Richtung zu. Um zu verhindern, daß die dünne Folie 6 durch die Austrittsöffnung 9 in das Meßrohr 3 hineingedrückt wird und von ihrem Dichtsitz abrutscht, ist es vorteilhaft, ein Stützgitter 10 im Bereich der Austrittsöffnung 9 vorzusehen. Dieses Stützgitter 10 kann beispielsweise aus dünnen Streben bestehen, die am Kragen 4 befestigt sind und sich über den gesamten Querschnitt des Meßrohrs 3 erstrecken. Hierdurch wird die durch das Meßrohr 3 gehende Strömung nicht nachteilig beeinflußt. Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform des Stützgitters 10 wäre ein grobmaschiges Drahtgeflecht.

Durch das schräg abgeschnittene Auslaufende des Meßrohrs 3, dessen ovale Öffnung 9 in der vorgesehenen Einbaulage nach oben zeigt, und durch die bevorzugte Ausführungsform des Verschlußorgans als dünne Folie 6 ist auf sehr einfache Weise eine mechanische Verriegelung der Strömungsrichtung im Bereich des Meßgeräts realisierbar. Die Luftströmung kann nur in der vorgeschriebenen Richtung durch den Strömungskanal hindurchgehen. Bei umgekehrter Strömungsrichtung ist der Strömungskanal auf jeden Fall durch das Verschlußorgan dicht verschlossen. Damit auch bei praktisch stillstehender Strömung die Schließstellung des Verschlußorgans sichergestellt werden kann, kann es zweckmäßig sein, das untere Ende der Folie 6 mit einer Zusatzmasse 7 zu versehen, die durch das Eigengewicht die Anlage an den Dichtsitz gewährleistet. Diese Zusatzmasse 7 kann z. B. durch eine entsprechende Verdickung der Folie oder ein Falzen des Folienrandes realisiert werden. Der Schrägstellungswinkel α ist kleiner als 90° und sollte zweckmäßigerweise im Bereich von 25 bis 80°, insbesondere bei etwa 45° liegen. Der in Fig. 1 dargestellte Befestigungsflansch 2 dient nicht nur zur Montage des Meßrohrs 3 auf der Gebäudewand 14, sondern wird gleichzeitig auch dazu benutzt, den Strömungssensor 5 zu halten.

Eine perspektivische Ansicht des Meßgeräts 1 aus Fig. 1 ist in Fig. 2 wiedergegeben. Daraus ergibt sich, daß der Kragen 4 und die Folie 6 eine im wesentlichen rechteckige Form aufweisen. Selbstverständlich sind auch andere Formen möglich. Es ist lediglich erforderlich, daß die Fläche der Austrittsöffnung 9 vollständig von dem gewählten Verschlußorgan überdeckt werden kann. In Fig. 3 ist wiederum in perspektivischer Ansicht das Meßgerät 1 in montierter Form auf einer Innenwand 14 über einer Tür dargestellt.

Eine gegenüber der Fig. 1 abgewandelte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Meßgeräts ist in Fig. 4 wiederum in Form eines axialen Längsschnittes dargestellt. Wegen der weitgehenden Ähnlichkeit wird im folgenden nur auf die Unterschiede eingegangen. Diese bestehen zum einen darin, daß das Meßrohr 3 zur Einlaufseite hin einstückig verlängert ist. Zum anderen ist der Strömungssensor 5 nicht an der Außenseite auf dem Befestigungsflansch 2 angebracht, sondern befindet sich innerhalb des Hohlraums einer aus zwei Wandschalen 14a, 14b gebildeten Gebäudewand. Für einen sauberen Wandabschluß ist eine kurze Einlaufhülse 12 vorgesehen, die von außen koaxial auf das Einlaufende des Meßrohrs 3 aufgesteckt ist. Zur Förderung eines möglichst glatten Einlaufs der Strömung in das Meßrohr 3 ist sowohl die Einlaufhülse 12 als auch das Einlaufende des Meßrohrs 3 an der Innenkante durch eine Phase angeschrägt. Selbstverständlich könnte stattdessen auch eine Rundung der Einlaufkanten vorgesehen werden.

Fig. 5 zeigt das erfindungsgemäße Meßgerät in einer dritten Ausführungsform, die sich in einigen Einzelheiten stärker von der Ausführung gemäß Fig. 1 und Fig. 4 unterscheidet. Das der Erfindung zugrunde liegende Arbeitsprinzip bleibt hierbei aber vollständig gewahrt. Der wesentliche Unterschied liegt darin, daß hier eine Konstruktion gewählt wurde, bei der nur ein Teil der durch eine Wandöffnung hindurchgehenden Strömung für die Überwachung und Messung der Strömung genutzt wird, während ein anderer Teil im Sinne eines Bypasses an der eigentlichen Meßstelle vorbeigeführt wird. Zu diesem Zweck ist der Strömungskanal als koaxiales Doppelrohrsystem ausgeführt. Es besteht aus einem Inneren Meßrohr 3, das außen im Abstand von einem Außenrohr 16 umgeben ist. Durch Streben 17 wird das Meßrohr 3 in dem Außenrohr 18 gehalten. Im Bereich der Eintrittsöffnung 15 des Strömungskanals sind zur Förderung eines möglichst gleichmäßigen Strömungseinlaufs im Hinblick auf die Ausbildung einer laminaren Strömung beide Rohre mit abgerundeten Einlässen 18 bzw. 19 versehen. Das Meßrohr 3 ist auch auf der Auslaufseite durch geeignete Abschrägungen 21 in strömungsgünstiger Weise ausgeformt. Der Strömungssensor 5 ist in entsprechender Weise wie in den Fig. 1 und 4 in radialer Richtung von außen durch eine entsprechende Bohrung in das Innere des Meßrohrs 3 eingeführt. Er wird von einem Befestigungsflansch 23 gehalten, der mittels eines Spannrings 24 auf dem Außenrohr 16 festgeklemmt ist, so daß keine unerwünschten axialen Verschiebungen stattfinden können. Zur Auslaufseite hin ist das Meßrohr 3 in einen kurzen Rohrstutzen eingeschoben, der insoweit einen Teil des Strömungskanals darstellt. Wie in den Fig. 1 und 4 ist auch hierbei wiederum ein flanschartiger Kragen 4 vorgesehen, der ein Verschlußorgan in Form einer einseitig eingespannten Folie 6 aufweist. Der Rohrstutzen mit der schräggestellten Austrittsöffnung 9, deren Schrägstellungswinkel gegenüber den beiden anderen Ausführungsformen größer ist, ist fest mit der Rückwand eines an der gegenüberliegenden Stirnseite offenen Gehäuses 20 verbunden. Die Rückwand des Gehäuses 20 weist eine Durchtrittsöffnung auf, durch die hindurch das Außenrohr 16 in den Rohrstutzen eingeschoben werden kann. Zur Abdichtung des zwischen den Wandschalen 14a und 14b gebildeten Wandhohlraums gegenüber den durch die Wand getrennten Reinräumen ist ein in einer entsprechenden Ringnut eingelassener Dichtring 25 vorgesehen. In entsprechender Weise ist auch der flanschartig ausgebildete Kragen an der linken Stirnseite des Gehäuses 20 mittels einer Flachdichtung 28 abgedichtet an der Wandschale 14a befestigt. Um einen sauberen Abschluß auf der Außenseite der Wandschale 14a zu gewährleisten, ist in die entsprechende Wandbohrung ein ringförmiges Abschlußelement 27 eingelassen, das z. B. mit einem großmaschigen Abschlußgitter im Bereich seiner Durchtrittsöffnung 26 versehen sein kann.

Wie im Fall der Fig. 4 sind auch in der Ausführungsform der Fig. 5 die wesentlichen Teile des erfindungsgemäßen Meßgeräts im Bereich des Hohlraums der durch die beiden Wandschalen 14a, 14b gebildeten Zwischenwand angeordnet. Demgegenüber stellt die Fig. 1 eine sogenannte Auf-Wand-Konstruktion dar. Die Bypass-Konstruktion gemäß Fig. 5 hat den Vorteil, daß sie ein besonders günstiges Öffnungs- und Schließverhaltens des Verschlußorgans (Folie 6) ermöglicht. Für die Messung der Strömung wird lediglich ein Teilstrom benutzt, der durch das Meßrohr 3 hindurchfließt, während zur Betätigung des Schließorgans ein größerer Luftstrom zur Verfügung steht. Diese gegenüber den beiden anderen Ausführungsformen kompliziertere Gestaltung des Meßgerätes hat ihren Grund darin, daß der Abstand zwischen den beiden Wandschalen 14a, 14b im Regelfall relativ klein ist (z. B. 100 mm). Um dennoch in der eigentlichen Meßstrecke, also in dem Meßrohr 3 laminare Strömungsverhältnisse sicherzustellen, muß der Durchmesser des Meßrohrs 3 entsprechend klein gewählt werden (z. B. 10 bis 30 mm). Ein derartig kleiner Durchmesser kann jedoch Probleme im Hinblick auf ein ordnungsgemäßes Öffnen und Schließen des Verschlußorgans in Gestalt der Folie 6 mit sich bringen. Aus diesem Grunde wird ein Bypass-Strom vorgesehen, der die Öffnung des Verschlußorgans sicher gewährleistet.

Grundsätzlich kann der Strömungskanal, in dem der Strömungssensor untergebracht wird, eine beliebige Querschnittsform aufweisen. Es empfiehlt sich jedoch insbesondere aus Kostengründen und wegen der einfachen Montage ein runder Rohrquerschnitt. Als Strömungssensor kann im Rahmen der Erfindung auf beliebige Meßgeräte zurückgegriffen werden, z. B. auch auf Flügelradanemometer. Aus Kostengründen und im Hinblick auf ihre robuste Ausführungsform sind thermische Anemometer aber von besonderem Vorteil. Diese haben darüber hinaus auch den Vorteil, daß sie sehr gut für kleine Strömungsgeschwindigkeiten (ab 0,1 m/s) geeignet sind. In den Fällen, in denen als Meßergebnis nur die Strömungsrichtung von Interesse ist, kann das erfindungsgemäße Meßgerät auch unter Einsatzbedingungen genutzt werden, bei denen innerhalb des Meßrohres 3 eine turbulente Strömung besteht. Wenn allerdings Volumenströme zu bestimmen sind, muß eine laminare Strömung gewährleistet werden. Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Meßgerätes ist es, daß im Ruhezustand der Strömung und auch bei Verlauf der Strömung in einer an sich unzulässigen Richtung eine Abdichtung des Strömungskanals erfolgt, so daß kein Überströmen in der falschen Richtung auftreten kann und somit eine unkontrollierte Kontamination durch einen Luftaustausch über den Strömungskanal vermieden wird. Für den Bereich des Dichtsitzes des Verschlußorgans am Strömungskanal empfiehlt es sich, eine antistatische Beschichtung vorzusehen, damit eine Beeinflussung der Geräteanzeige (Auslenkung der Folie) durch elektrostatische Aufladung sicher vermieden wird. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist dieses Verschlußorgan jeweils auf der Austrittsseite des Strömungskanals angeordnet. Im Hinblick auf die grundsätzliche Funktion wäre es selbstverständlich auch möglich, die Eintrittsseite mit einem solchen Verschlußorgan zu versehen, wobei dies aber in konstruktiver Hinsicht wenig vorteilhaft ist. Darüber hinaus ist anzumerken, daß die Anordnung des Verschlußorgans an der Austrittsseite auch deswegen besonders zweckmäßig ist, weil eine außerordentlich einfache visuelle Kontrolle des Betriebszustandes des Meßgerätes erfolgen kann, da insbesondere bei Gestaltung des Verschlußorgans als Folie 6 leicht festzustellen ist, ob diese von ihrem Dichtsitz auf dem Kragen 4 abgehoben ist oder aufliegt. Die leichte Erkennbarkeit der Verschließfunktion kann durch eine geeignete Farbgebung für die Folie 6 unterstützt werden. Hierzu kann z. B. eine rote Farbe für die gesamte Folie gewählt werden. Eine weitere Variante bezüglich der Farbgebung der Folie ist eine zweifarbige Folie. Dabei ist die Unterseite der Folie z. B. grün und die Oberseite der Folie rot. Somit sieht der Reinraumbenutzer bei korrekter Strömungsrichtung und damit hochgeklappter Folie die grüne Unterseite. Bei verbotener Strömungsrichtung legt sich die grüne Unterseite dicht an den Flansch an, so daß nur noch die rote Oberseite der Folie zu sehen ist, die Gefahr signalisiert. Bei geschlossenem Verschlußorgan liegt ein unzulässiger Betriebszustand in der Belüftung des entsprechenden Reinraums vor, so daß geeignete Gegenmaßnahmen einzuleiten sind. Gegenüber dem Einsatz z. B. eines Flügelradanemometers besteht bei dem erfindungsgemäßen Meßgerät in einer solchen Situation jedoch der große Vorteil, daß durch den Strömungskanal wegen der Verschließung durch z. B. die Folie 6 keine unerwünschte Kontamination stattfindet, da ein Luftaustausch durch den Strömungskanal unterbunden ist. Außerdem besteht gegenüber einem aufwendigen richtungsselektiven Flügelradanemometers bei einem erfindungsgemäßen Meßgerät in der Ausführung mit einem als Folie 6 ausgebildeten Verschlußorgan und einem thermischen Anemometer der Vorteil, daß praktisch keine Reibung beim Betrieb des Gerätes auftritt. Darüber hinaus läßt sich dieses Gerät auch praktisch unabhängig von der Größe des jeweils vorliegenden Differenzdrucks zwischen zwei benachbarten Räumen einsetzen. Es ist nicht nur robust im Hinblick auf den Einsatz bei großen Differenzdrücken, sondern bietet gleichzeitig auch bei sehr kleinen Differenzdrücken (1 bis 2 Pa) eine sehr gute Sensibilität.

Claims (16)

1. Meßgerät, insbesondere für die Reinraumtechnik, zur Überwachung der Strömung eines Gases oder Gasgemisches (Fluids) mit einem strömungsrichtungsunempfindlichen Strömungssensor (5), wobei der Strömungssensor (5) in einem als Meßrohr (3, 12, 16, 22) ausgebildeten Strömungskanal mit einer Eintrittsöffnung (15) und einer Austrittsöffnung (9) für das Fluid angeordnet ist und die Austrittsöffnung (9) mit einem beweglichen Verschlußorgan versehen ist, das durch die Fluidströmung dergestalt bewegbar ist, daß die Austrittsöffnung (9) offen ist, wenn die Fluidströmung von der Eintrittsöffnung (15) zur Austrittsöffnung (9) gerichtet ist, und daß die Austrittsöffnung (9) durch das Verschlußorgan verschlossen ist, wenn die Fluidströmung umgekehrt gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan als dünne Folie (6) ausgebildet ist, die im Sinne einer Blattfeder mit sehr geringer Federsteifigkeit an ihrer oberen Längsseite fest eingespannt ist, daß im Bereich der Austrittsöffnung (9) ein sich über den Querschnitt des Meßrohrs (3 bzw. 22) erstreckendes und für das Fluid leicht durchströmbares Stützgitter (10) angeordnet ist, auf dem sich die Folie (6) bei einer von der Austrittsöffnung (9) zur Eintrittsöffnung (15) gerichteten Strömung des Fluids abstützt, daß die Längsachse des Meßrohres (3, 12, 16, 22) in einem Winkel α < 90° schräg zur Ebene des Stützgitters (10) angestellt ist und daß die Folie (6) bei Stillstand der Fluidströmung die Austrittsöffnung (9) ohne wesentlichen Anpreßdruck im Dichtsitz verschließt.

2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie aus Metall oder Kunststoff besteht.

3. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (6) an ihrem freien unteren Ende durch eine Zusatzmasse (7) beschwert ist.

4. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (9) einen flanschartig ausgebildeten Kragen (4) aufweist, der mit dem Meßrohr (3 bzw. 22) verbunden ist und das Stützgitter (10) trägt.

5. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrägstellungswinkel im Bereich von 25 bis 80°, insbesondere bei 45° liegt.

6. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungssensor (5) als thermischer Strömungssensor ausgebildet ist.

7. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßrohr (3, 12) im mittleren Bereich seiner Längserstreckung außen einen Befestigungsflansch (2) aufweist.

8. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung des Meßrohrs als separates Bauteil im Sinne einer vorgesteckten Einlaufhülse (12) ausgebildet ist.

9. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal im Sinne einer Bypass-Konstruktion als koaxial angeordnetes Doppelrohrsystem ausgeführt ist mit einem inneren Meßrohr (3) und einem dieses außen umgebenden Außenrohr (16), welches austrittsseitig in einen Rohrstutzen eingesteckt ist, an dem der flanschartige Kragen (4) befestigt ist.

10. Meßgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsflansch (2) die Halterung für den Strömungssensor (5) bildet, der von außen durch die Wand des Meßrohrs (3) in das Innere des Strömungskanals geführt ist.

11. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche, an die sich die Folie (6) in ihrer Schließstellung anlegt (Dichtsitz), zur Vermeidung einer Beeinflussung durch elektrostatische Aufladung mit einer antistatischen Beschichtung versehen ist.

12. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßrohr (3) auf die Ausbildung einer laminaren Strömung im Inneren des Strömungskanals ausgelegt ist.

13. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenoberfläche des Meßrohrs (3) hydraulisch glatt ausgebildet ist.

14. Meßgerät nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand L des Strömungssensors (5) von der Eintrittsöffnung (15) mindestens L = 10 × D beträgt, wobei D der Innendurchmesser des Meßrohrs (3) ist.

15. Meßgerät nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßrohr (3) an der Eintrittsöffnung (15) eine gerundete oder durch eine Fase abgeschrägte umlaufende Innenkante aufweist.

16. Meßgerät nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung (15) mit einer Einrichtung zur Laminarisierung der Strömung des Fluids, insbesondere mit einer gasdurchlässigen gewebeartigen Abdeckung versehen ist.