DE19840467C2 - Vorrichtung und Verfahren zur Detektion der Strömungsrichtung eines durch einen Strömungskanal strömenden gasförmigen Massenstroms - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Detektion der Strömungsrichtung eines durch einen Strömungskanal strömenden gasförmigen Massenstroms sowie ein diesbezügliches Verfahren.

Stand der Technik

Vorrichtungen der vorstehend genannten Gattung werden vornehmlich zur Bestimmung eines Gasaustausches zwischen zwei Raumbereichen verwendet, um einen Anhaltspunkt darüber zu bekommen, ob aus einem bestimmten Raum Gas, insbesondere Luft, entweicht oder in diesen hineinströmt. So ist es beim Betrieb von Reinräumen, wie sie beispielsweise zur bakteriellen Züchtung auf dem Gebiet der Biotechnologie eingerichtet werden, von besonderem Interesse, ob Luftmassenströme aus dem Reinraum entweichen, durch die möglicherweise kontaminierte Partikel in den Außenbereich gelangen können. Aus sicherheitstechnischen Aspekten dienen an sich bekannte Strömungsrichtungsdetektoren zur Überwachung eines derartigen Gasaustausches.

So sind Flügelradanordnungen bekannt, die in einem Strömungskanal eingebracht sind, durch den eine voreingestellte Luftströmung hindurchtritt. Im Falle von, aus Gründen des bakteriologischen Schutzes abzusichernden Reinräumen, ist die Strömungsrichtung eines Luftmassenstromes jeweils in den Reinraum hinein gerichtet. Das sich im Strömungskanal befindliche Flügelrad dreht somit in einer bestimmten Drehrichtung und gibt durch einen möglichen Wechsel der Drehrichtung an, daß sich die Strömungsrichtung umkehrt, so daß damit verbunden ein Alarm ausgelöst werden könnte. Bekannte Flügelradanordnungen sind aufgrund hoher Anforderungen an Leichtläufigkeit in ihrem mechanischen Aufbau sehr aufwendig und daher kostenintensiv.

Als eine weitere Alternative zur Feststellung eines Gasaustausches zwischen zwei Raumbereichen dienen Drucksensoren oder sogenannte Druckdosen, von denen ein Drucksensor jeweils in unmittelbar benachbarte Räume angeordnet ist. Bei einem vorhandenen Druckgefälle zwischen den Räumen kann bei entsprechenden Leckagen auf einen Luft- bzw. Strömungsaustausch geschlossen werden. Druckdosen der vorstehend genannten Art haben jedoch den Nachteil, daß ihre Sensibilität unbefriedigend ist und überdies nur sehr ungenaue Aussagen über einen tatsächlichen Strömungsaustausch zwischen zwei Raumbereichen möglich ist.

Aus der EP 398 708 A1 sowie der EP 0 369 592 A2/A3 gehen Massendurchflußmesseinrichtungen hervor, die zwar einen Strömungsfluß in eine Haupt- und Teilströmung aufspalten, um auf diese Weise den Massendurchfluß einer Strömung zu ermitteln; mit den bekannten Einrichtungen ist es jedoch nicht möglich die Strömungsrichtung zu bestimmen.

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Detektion der Strömungsrichtung eines durch einen Strömungskanal strömenden gasförmigen Massenstromes derart auszubilden, daß mit einer möglichst einfachen Meßeinrichtung die Strömungsrichtung zwischen zwei Raumbereichen sehr präzise erfaßt werden kann. Die Vorrichtung soll einfach in ihrer konstruktiven Auslegung, billig in der Herstellung und wartungsfrei im Betrieb sein. Sie soll überdies, aufgrund ihres einfachen mechanischen Aufbaues, in einer Vielzahl von Verwendungsmöglichkeiten eingesetzt werden können. Ferner gilt es ein Verfahren anzugeben, mit dem die Detektion der Strömungsrichtung eines durch einen Strömungskanal strömenden gasförmigen Massenstromes leicht möglich ist.

Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben, der eine erfindungsgemäße Vorrichtung beschreibt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist Gegenstand des Anspruchs 15. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Detektion der Strömungsrichtung eines durch einen Strömungskanal strömenden gasförmigen Massenstromes ist dadurch ausgebildet, daß eine im Strömungskanal den gasförmigen Massenstrom in eine Haupt- und eine Teilströmung aufspaltende Einheit vorgesehen ist, die zwei Strömungsöffnungen aufweist, über die die Einheit in den Strömungskanal integrierbar ist. So weist die Einheit eine innere Strömungsstruktur auf, die den durch eine Strömungsöffnung in die Einheit einströmenden Massenstrom derart in die Haupt- und Teilströmung aufspaltet, daß die Teilströmung durch einen, durch die Hauptströmung induzierten Strömungswiderstand beim Durchtritt durch die Einheit behindert wird, wodurch sich zwei Raumbereiche innerhalb der Einheit ausbilden, die durch die innere Strömungsstruktur voneinander getrennt sind und in denen sich die Strömungsgeschwindigkeiten bzw. die Volumenströme der Haupt- und Teilströmung voneinander unterscheiden. In den beiden Raumbereichen, in denen sich Haupt- und Teilströmung mit unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten ausbreiten, sind Strömungssensoren angebracht, deren Strömungssignale zur Bestimmung der Strömungsrichtung des Stoffstromes durch die Einheit verwendbar sind und mittels einer Auswerteeinheit ausgewertet werden können.

Die der Erfindung zugrundeliegende Idee ist die Aufspaltung der zu untersuchenden Massenströmung in zwei Teilströme, die sich innerhalb der erfindungsgemäßen Einheit ohne zusätzlichen Energieeintrag mit unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten ausbreiten. Dies wird dadurch erreicht, indem durch geeignete Wahl der inneren Strömungsstruktur innerhalb der Einheit eine der beiden Teilströmungen einem geringeren Strömungswiderstand beim Durchströmen durch die Einheit ausgesetzt ist, als die andere. Die Teilströmung, die mit geringerem Strömungswiderstand die Einheit passiert, wird nachfolgend als Hauptströmung bezeichnet, die andere Strömung als Teilströmung, die beim Durchströmen durch die Einheit einem größeren Strömungswiderstand ausgesetzt ist.

Der Strömungswiderstand wird erfindungsgemäß durch die Hauptströmung selbst verursacht, indem die innere Strömungsstruktur derart ausgebildet ist, daß ein Teil der Hauptströmung in einem eng begrenzten Strömungsbereich, durch den die Teilströmung hindurchtritt, zur Teilströmung entgegengerichtet ist bzw. durch gezielte Wirbelbildung die Teilströmung am ungehinderten Durchtritt durch den eng begrenzten Strömungsbereich behindert.

Ein besonderes Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Ausbildung der inneren Strömungsstruktur derart, daß sie symmetrisch in beiden Strömungsrichtungen, d. h. bidirektional, die vorstehend beschriebene Ausbildung von Haupt- und Teilströmung ermöglicht. Hinsichtlich einer bevorzugten Ausführungsform der inneren Strömungsstruktur wird auf die nachfolgenden Figuren verwiesen.

Zur Richtungsdetektion, des die Einheit durchströmenden Massenstromes, sind Strömungssensoren innerhalb der Bereiche der Haupt- und Teilströmung vorgesehen, die vorzugsweise als kalorisch arbeitende Strömungssensoren ausgebildet sind. Besonders geeignet sind Heißdraht- oder Heißfilmsensoren, die den Volumen- bzw. Massenstrom der Haupt- bzw. Teilströmung erfassen. Derartige Sensoren sind beispielsweise in der DE 44 04 506 A1 oder in DE 44 04 505 A1 beschrieben. Mit Hilfe der an den Strömungssensoren abgreifbaren Sensorsignale sind die jeweiligen Volumenströme der Haupt- sowie Teilströmung genau zu erfassen. Mit Hilfe einer geeigneten Auswerteeinheit, an die getrennt die Sensorsignale übergeben werden, kann durch Differenzbildung beider Sensorsignale auf die Strömungsrichtung geschlossen werden. Die Strömungsrichtung definiert sich in Abhängigkeit des Vorzeichens des bei der Differenzbildung gewonnenen Differenzbetrages beider Sensorsignale.

Unter Verwendung der vorstehend genannten Strömungssensoren, die ihrerseits geringste Luftströmungen zu detektieren in der Lage sind, können Strömungsrichtungen detektiert werden, die durch lokale Druckunterschiede von einigen wenigen Hektopascal verursacht werden.

Besonders vorteilhaft ist die Kombination der Strömungssensoren mit Temperatur- und/oder zusätzlichen Drucksensoren, wodurch unmittelbar Rückschlüsse auf die Strömungsgeschwindigkeiten von Haupt- und Teilströmung gezogen werden können.

Für den Betrieb der überaus empfindlichen Strömungssensoren, der vorstehend genannten Art, sind spezielle Vorkehrungen zu treffen, um zum einen die Betriebssicherheit derartiger Strömungssensoren zu gewährleisten und zum anderen eine gewünschte Meßgenauigkeit zu erzielen. So werden üblicherweise Heißdraht- oder Heißfilmsensoren mit einem Versorgungsstrom betrieben, den es insbesondere im Falle einer ausbleibenden Strömung, die den Sensor abkühlt, zu begrenzen gilt. Hierfür ist eine entsprechende Strombegrenzungsschaltung vorzusehen, die den Sensor vor Überhitzung schützen soll. Insbesondere gilt es beim Betrieb der Heißfilm- bzw. Hitzdraht-Sensoren einen maximal zulässigen Temperaturwert nicht zu überschreiten, der der Selbstentzündungstemperatur der mit dem Strömungsmedium in Berührung kommenden Fläche entspricht.

Aufgrund der sehr hohen Meßempfindlichkeit der eingesetzten Strömungssensoren gilt es diese vor Inbetriebnahme entsprechend zu kalibrieren. Hierzu werden die Sensorelemente im eingebauten Zustand innerhalb des zu vermessenden Strömungskanals ohne Anlegen eines Massenstromes vermessen. Die auf diese Weise erhaltenen Meßwerte werden als Korrekturwerte in einem Speicherelement abgespeichert. Ferner wird zur Kennlinienkorrektur jedes einzelnen Sensorelementes eine Linearisierung der Wurzel 4-Funktion des Sensorelementes mit Hilfe eines Korrekturpolynoms beispielsweise mit Hilfe einer Spline-Funktion, Least-Square-Fit, oder mit Hilfe einer Polynomfunktion durchgeführt. Ferner können Fertigungstoleranzen, die bei der Herstellung der Strömungssensoren auftreten, mit Hilfe linearer Polynome, vorzugsweise zweiten Grades, korrigiert werden. Auch hierbei dienen zur Berechnung geeigneter Korrekturwerte an sich bekannte Verfahren, wie das vorstehend genannte Least-Square-Fit.

Für einen zuverlässigen Betrieb der Sensorelemente ist es vorteilhaft, die Sensorelemente zyklisch mit höheren oder niedrigeren Stromimpulsen zu beaufschlagen und ihre Antwortsignale entsprechend zu erfassen. Ein Vergleich der dabei gewonnenen Signalamplituden beider Sensoren erlaubt eine Aussage darüber, ob ein Sensorfehler auftritt, der beispielsweise durch die Kalibrierung, Beschädigung oder beispielsweise durch einen teilweise oder vollständigen Verschluß eines im Inneren der Einheit vorhandenen Strömungskanals herrührt. Wandern die Signalamplituden aus einem vorgegebenen Toleranzbereich hinaus, so kann von einem Fehler im Meßsystem ausgegangen werden.

Zur Bestimmung der Strömungsrichtung des durch die Einheit durchströmenden Massenstromes wird die Differenz der Sensorsignale als Funktion des durch die Vorrichtung hindurchtretenden Massenstromes erfaßt. Es zeigt sich, daß die Funktion der Differenz in Abhängigkeit des durch den Strömungskanal hindurchströmenden Massenstrom einen sinusförmigen Verlauf annimmt, so daß der Differenzwert trotz Erhöhung des Massenstrom in einer bestimmten Strömungsrichtung einen Vorzeichenwechsel erfährt. Dies jedoch würde zu einer Fehlinterpretation der Meßwerte führen, da physikalisch eine Umkehr der Strömungsrichtung bei erhöhtem Massenstrom in einer Richtung nicht möglich ist. Um dennoch auf der Grundlage des Differenzwertes eine zuverlässige Aussage über die tatsächlichen Strömungsverhältnisse innerhalb des Strömungskanals treffen zu können, wird bei der Auswertung des Differenzwertes an jener Stelle ein sogenannter Merker gesetzt, an der der Funktionsverlauf des Differenzwertes in Abhängigkeit des Massenstromes ein Maximum durchläuft und bei höher werdendem Massenstrom die Nullinie schneidet. In diesem Fall sieht das Auswerteverfahren trotz Vorliegen eines Vorzeichenwechsels des Differenzwertes keine Umkehr in der Strömungsrichtung vor, so daß eine Fehlinterpretation des Meßsignals ausgeschlossen werden kann. Lediglich in Bereichen sehr kleiner Massenströme und bei Vorliegen eines Vorzeichenwechsels beim Differenzbetrag wird eine entsprechende Umkehr der Strömungsrichtung angezeigt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich aufgrund ihrer hohen Sensibilität, ihres im weiteren noch im einzelnen darzustellenden einfachen, mechanischen Aufbaus sowie damit verbunden aufgrund niedriger Herstellkosten in einer Vielzahl von Anwendungsfällen einsetzen. Zunächst einmal dient sie der Erkennung eines Luftaustausches zwischen zwei Räumen und insbesondere der Detektion der Strömungsrichtung. Die Erkennung und Bestimmung eines Gas- bzw. Luftaustausches bzw. deren Strömungen zwischen zwei Räumen ist in der Gebäude- Klima-, Verfahrens-, Fertigungs-, Pharma-, Reinraum- sowie Biotechnik von besonderer Bedeutung. Überdies kann eine derartige Vorrichtung auch der Verbesserung und Konzeptionierung von Kaminanlagen sowie dem Verlauf von Luftkanälen bzw. Luftabzugsschächten dienen. Schließlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung als Einbruchswarnung in Gebäuden verwendet werden, vermittels der geringste Druckwellen, die beispielsweise durch mutwilliges Öffnen verschlossener Türen oder Fenster entstehen, detektiert werden können, um nachfolgend eine entsprechende Alarmanlage auszulösen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schematisierte Prinzipdarstellung zur Integration der Einheit zur Detektion der Strömungsrichtung in einen Strömungskanal,

Fig. 2 schematisierte Darstellung der inneren Strömungsstruktur der Vorrichtung zur Detektion der Strömungsrichtung, sowie

Fig. 3a, b graphische Darstellung der Funktion des Differenzwertes In Abhängigkeit zunehmender Massenströmung.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen und gewerblicher Anwendbarkeit

In Fig. 1 ist eine schematisierte Darstellung der Einbindung der erfindungsgemäßen Einheit 4 zur Detektion der Strömungsrichtung eines durch einen Strömungskanal 1 hindurchtretenden Massenstroms dargestellt. In der schematisierten Darstellung ist die Einheit 4 jeweils über Bypaßleitungen 1' mit dem Hauptströmungskanal 1 verbunden. Die Dimensionierung der Bypaßleitungen 1' richten sich nach der inneren Auslegung der in der Fig. 2 näher zu erläuternden inneren Strömungsstruktur der Einheit 4 sowie der in dieser integrierten Strömungssensoren. Je nach Dimensionierung kann die Einheit 4 auch vollständig im Strömungskanal 1 eingebracht sein. Die Einheit 4 dient der Bestimmung der Strömungsrichtung des im Strömungskanal 1 anliegenden Massenstrom (siehe hierzu die im Strömungskanal 1 eingetragenen Pfeilrichtungen).

In Fig. 2 ist die innere Strömungsstruktur der Einheit 4 dargestellt. Die Einheit 4 ist über zwei Strömungsöffnungen 5, 6 an einen Strömungskanal 1 angeschlossen, durch den der zu vermessende Massenstrom hindurchströmt. Im gezeigten Beispiel gemäß Fig. 2 wird die Einheit 4 von links nach rechts durchströmt, siehe hierzu die eingetragenen Strömungswege der Hauptströmung 2 sowie Teilströmung 3. Unmittelbar nach Eintritt des Massenstroms in die Einheit 4 ist ein erstes Flächenelement 13 vorgesehen, das einseitig mit der Gehäusewand 12 der Einheit 4 verbunden ist und den Massenstrom aus seiner ursprünglichen Ausbreitungsrichtung schräg nach oben ablenkt. Das Flächenelement 13 endet mit seinem freien Ende 13' inmitten der Einheit 4. Zum besseren Verständnis sei darauf hingewiesen, daß die Einheit 4 vollständig von dem Gehäuse 12 umschlossen ist, wobei die Flächenelemente 13, 14 und 15 die Haupt- und Teilströmung 2, 3 vollständig im Inneren der Einheit 4 umzulenken vermögen.

Über einen Zwischenspalt 16 vom Flächenelement 13 leicht beabstandet, ist ein weiteres Flächenelement 15 vorgesehen, das die Einheit 4 in zwei Raumbereiche 7 und 8 trennt. Ein Teil des Massenstromes, die sogenannte Hauptströmung 2, gelangt zwischen die Flächenelementen 13 und 15 in den Raumbereich 8, wohingegen der andere Teil des Massenstromes, die sogenannte Teilströmung 3, sich zunächst ungehindert im Raumbereich 7 ausbreitet und gelangt schließlich durch den Zwischenspalt 17, der von den Flächenelementen 15 und 14 eingegrenzt ist, in den Raumbereich 8. Die Hauptströmung 2 sowie die Teilströmung 3 verlassen schließlich gemeinsam durch die rechte Strömungsöffnung 6 die Einheit 4.

Bemerkenswerterweise durchströmen die Hauptströmung 2 und Teilströmung 3 die Einheit 4 nicht mit gleichen Strömungsgeschwindigkeiten, sondern es bilden sich vielmehr aufgrund eines in der angegebenen Strömungsrichtung am freien Ende 14' des Flächenelementes 14, das das Flächenelement 14 zungenfertig überragt, durch einen Strömungsstaueffekt in der Hauptströmung 2 Wirbelbildungen aus, die die Teilströmung 3 an einem ungehinderten Durchströmen des Zwischenspaltes 17 erheblich behindern. Durch diese, von der Hauptströmung 2 im Bereich des freien Endes 14' induzierte Wirbelbildung entsteht ein für die Teilströmung 3 merklicher Strömungswiderstand, wodurch sich die Teilströmung 3 im Verhältnis zur Hauptströmung 2 in einem weitaus geringeren Maße ausbilden kann.

Aus dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 kann aufgrund der strömungssymmetrischen Anordnung der Flächenelemente 13, 14 und 15 leicht ersehen werden, daß die erfindungsgemäße Einheit 4 grundsätzlich strömungsinvariant ausgebildet ist, so daß sich auch bei umgekehrter Strömungsrichtung zwei unterschiedlich stark ausgebildete Haupt- und Teilströme einstellen.

Versuche haben gezeigt, daß die Ausbildung eines durch die Hauptströmung 2 induzierten Strömungswiderstandes für eine ungehinderte Ausbreitung der Teilströmung 3 auch dann beobachtet wird, wenn keine, das Flächenelement 15 überragende zungenartig ausgebildete Abschnitte 13' und 14' an den jeweiligen Flächenelementen 13 und 14 vorgesehen sind. Zwar bildet sich auf diese Weise eine nur schwache, die Teilströmung 3 behindernde Turbulenz aus, doch ist es auch auf diese Weise möglich, einen meßbaren Unterschied beider Volumenströme hervorzurufen.

Zur Erfassung der Stärke der Volumenströme der Haupt- und Teilströme 2 und 3 sind im jeweiligen Raumbereich 7, 8 Strömungssensoren 9, 10 vorgesehen, die strömungssymmetrisch relativ zur inneren Strömungsstruktur angeordnet sind. Die mit den Strömungssensoren 9, 10 gewonnenen Meßsignale werden einer nicht näher in Fig. 2 dargestellten Auswerteeinheit 11 zugeführt, in der die vorstehend beschriebene Differenzbildung durchgeführt wird.

Ausdrücklich wird darauf hingewiesen, daß die in Fig. 2 dargestellte innere Strömungsstruktur einen rein schematischen Charakter besitzt, so daß insbesondere die Flächenelemente 13, 14 und 15 in ihrer Formgebung den individuellen Strömungsverhältnissen innerhalb der Einheit 4 angepaßt werden können.

In Fig. 3a ist der Diagrammverlauf für die Summe der von den Strömungssensoren 9, 10 abgegebenen Sensorsignale im Verhältnis zum Volumenstrom dm/dt aufgetragen. Es zeigt sich, daß das Summensignal keine Information über die Strömungsrichtung enthält, zumal bei einem Massenstrom in die eine oder andere Richtung (positive und negative Abszissenachse) symmetrische Summensignale erhalten werden.

Dies ist jedoch im Falle der Differenzbildung der beiden von den Strömungssensoren 9, 10 erhaltenen Sensorsignalen anders. In Fig. 3b ist die Differenz der Sensorsignale ΔU entlang der Ordinate im Verhältnis zum Massenstrom dm/dt, der auf der Abszisse aufgetragen ist, dargestellt. Es zeigt sich, daß die Differenz bei Umkehrung der Strömungsrichtung nahe dem Koordinatenursprung ein Vorzeichenwechsel erfährt, wodurch eindeutige Rückschlüsse auf die Strömungsrichtung gezogen werden können. Kurioserweise weist die Funktion des Differenzwertes eine in der Fig. 3b dargestellte Sinusform auf, so daß die Differenzwerte auch bei großen Massenströmen einen Vorzeichenwechsel erfahren. Dies ist jedoch nicht mit der Physik der Strömung durch einen Strömungskanal vereinbar, so daß zur Vermeidung von Fehlinterpretationen der Meßergebnisse eine Korrektur in der Auswertung derart durchgeführt wird, daß bei großen Massenströmen und Vorliegen eines Vorzeichenwechsels keine Umkehr in der Strömungsrichtung erfolgt. Hierbei berücksichtigt das Auswerteverfahren den charakteristischen Verlauf der Differenzwerffunktion und setzt automatisch an jener Stelle der Funktion einen Merker, an der die Funktion ein Maximum zu kleineren Werten hin durchläuft, wobei der Massenstrom m einen Mindestbetrag nicht unterschritten hat. Auf diese Weise können die von den Strömungssensoren abgegebenen Sensorsignale eindeutig interpretiert werden.

Bezugszeichenliste

1

Strömungskanal

1

' Bypaß-Leitung

2

Hauptströmung

3

Teilströmung

4

Einheit

5

,

6

Strömungsöffnung

7

,

8

Raumbereiche

9

,

10

Strömungssensoren

11

Auswerteeinheit

13

,

14

,

15

Flächenelemente

13

';

14

' zungenartig ausgebildete freie Flächenelementenden

16

,

17

Zwischenspalte

Claims (24)

1. Vorrichtung zur Detektion der Strömungsrichtung eines durch einen Strömungskanal (1) strömenden gasförmigen Massenstroms,
dadurch gekennzeichnet, daß eine, den gasförmigen Massenstrom in eine Haupt- (2) und eine Teilströmung (3) aufspaltende Einheit (4) im Strömungskanal (1) vorgesehen ist, die zwei Strömungsöffnungen (5, 6) aufweist, über die die Einheit (4) in den Strömungskanal (1) integrierbar ist,
daß die Einheit (4) mit Ausnahme beider Strömungsöffnungen (5, 6) vollständig von einem Gehäuse (12) umschlossen ist, in dem wenigstens drei, den die Einheit (4) durchströmenden Massenstrom umlenkende Flächenelemente (13, 14, 15) vorgesehen sind, die zwei Raumbereiche (7, 8) innerhalb der Einheit (4) voneinander abgrenzen, in denen sich die Strömungsgeschwindigkeiten der Haupt- (2) und Teilströmung (3) voneinander unterscheiden,
daß die Flächenelemente (13, 14, 15) miteinander zwei Zwischenspalte (16, 17) einschließen, durch deren einen Zwischenspalt (16) die Hauptströmung (2) und durch deren anderen Zwischenspalt (17) die Teilströmung (3) durchströmt, wobei die Teilströmung (3) beim Durchtritt durch den Zwischenspalt (17) durch einen, durch die Hauptströmung (2) induzierten Strömungswiderstand behindert wird, und
daß in den beiden Raumbereichen (7, 8) Strömungssensoren (9, 10) angebracht sind, deren Sensorsignale zur Bestimmung der Strömungsrichtung des Stoffstromes durch die Einheit mittels einer Auswerteeinheit (11) verwendbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Hauptströmung induzierte Strömungswiderstand, dadurch erzeugbar ist, daß wenigstens ein Teil der Hauptströmung relativ zur Ausbreitungsrichtung der Teilströmung entgegengerichtet ist und die Teilströmung an einer ungehinderten Ausbreitung behindert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Strömungsstruktur derart ausgebildet ist, daß die Einheit (4) bidirektional durchströmbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß je ein Flächenelement (13, 14) im Bereich beider Strömungsöffnungen (5, 6) vorgesehen ist, das den durch den Strömungskanal (1) in das Innere der Einheit (4) eindringenden Massenstrom aus seiner ursprünglichen Strömungsrichtung umlenkt,
daß beide Flächenelemente (13, 14) einseitig jeweils mit der Gehäusewand (12) verbunden sind und mit ihrem anderen Ende (13', 14') frei im Inneren der Einheit (4) enden,
und daß beide Flächenelemente (13, 14) zueinander weitgehend parallel verlaufen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Flächenelemente (13, 14) gleich lang ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Flächenelement (15) zwischen den beiden anderen Flächenelementen (13, 14) derart vorgesehen ist, daß jeweils ein Zwischenspalt (16, 17) zwischen dem dritten Flächenelement (15) und den beiden anderen Flächenelementen (13, 14) vorhanden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Flächenelement (15) relativ zu den freien Enden (13', 14') der beiden anderen Flächenelemente (13, 14) derart zurückversetzt angeordnet ist, daß beide Flächenelemente (13, 14) das dritte Flächenelement (15) auf jeweils gegenüberliegende Seiten relativ zum dritten Flächenelement (15) zungenartig überragen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens das dritte Flächenelement (15) die beiden Raumbereiche (7, 8) voneinander abtrennt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorelemente nach dem calorischen Prinzip arbeiten.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorelemente Heißdraht- oder Heißfilmsensoren sind, die den Massenstrom der Haupt- (2) bzw. Teilströmung (3) erfassen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überwachungseinrichtung vorgesehen ist, die für den Betrieb der Sensorelemente eine Strombegrenzerschaltung vorsieht, so daß die Selbstentzündungstemperatur der calorisch arbeitenden Sensorelemente nicht überschritten wird.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorelemente mit Druck- und/oder Temperatursensoren kombiniert sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungssensoren (9, 10) in den Raumbereichen (7, 8) an Stellen angebracht sind, so daß wenigstens ein Teil der Haupt- (2) und Teilströmung (3) die Strömungssensoren (9, 10) passiert.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (1) ein Bypaß-Strömungskanal zu einem Hauptströmungskanal darstellt, so daß eine individuelle Meßbereichsanpassung der Einheit (4) möglich ist.

15. Verfahren zur Bestimmung der Strömungsrichtung eines durch einen Strömungskanal (1) strömenden gasförmigen Massenstroms unter Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Strömungskanal (1) hindurchströmende Massenstrom in zwei Teilmassenströme mit unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten aufgespaltet wird,
daß der Volumenstrom beider Teilströme mit Hilfe von Strömungssensoren (9, 10) getrennt erfaßt wird, und
daß die zu den jeweils aufgeteilten Volumenströmen zugehörigen Sensorsignale zur Ermittlung der Strömungsrichtung in Differenz zueinander genommen werden, wobei sich die Strömungsrichung aus dem Vorzeichen der Differenz ergibt und die Summe den gesamten Massenstrom (1) ergibt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der Sensorsignale als Funktion des durch die Vorrichtung hindurchtretenden Massenstromes erfaßt wird, und daß bei erhöhtem Massenstrom in eine Strömungsrichtung und bei einem charakteristischem Funktionsverlauf ein Merker gesetzt wird, durch den im Falle bei einer Differenz von Null oder bei einem Vorzeichenwechsel kein Wechsel in der Strömungsrichtung angezeigt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kalibrierung der Vorrichtung die Sensorwerte in einem Zustand ohne Durchströmung der Einheit (4) mit einem Massenstrom erfaßt und als Korrekturwerte in einer Speichereinheit zur weiteren Auswertung abgespeichert werden.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Korrekturwerten mittels Polynom-Integration Fertigungs- und Einbautoleranzen der Strömungssensoren erfaßt werden.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungssensoren in zyklischer Abfolge mit Stromimpulsen beaufschlagt werden, deren Antwortsignalimpulse ausgewertet und überprüft werden, ob sie in einem vorgegebenen Toleranzbereich liegen.

20. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zur Feststellung eines Gas-, vorzugsweise Luftaustausches zwischen zwei Räumen.

21. Verwendung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Gas- bzw. Luftströmung zwischen zwei Räumen in der Gebäude-, Klima-, Verfahrens-, Fertigungs-, Pharma-, Bio- oder Reinraumtechnik eingesetzt wird.

22. Verwendung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung des Gas- bzw. Luftaustausches als Einbruchswarnung in Gebäuden dient.

23. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zur Bestimmung des Massen- oder Volumenstromes in einem Strömungskanal.

24. Verwendung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Strömungsüberwachung und Strömungsrichtungsüberwachung in Kaminen, Abzügen oder sonstigen Strömungskanälen, wie Luftkanälen dient.