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Die Erfindung betrifft einen Strömungsmesser nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
EP 1 754 959 B1 ist ein Strömungsmesser gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. So umfasst der aus diesem Stand der Technik bekannte Strömungsmesser ein Gehäuse, welches einen Strömungsweg für ein gasförmiges Medium bereitstellt, sowie einen Sensor, wobei der Sensor eine Strömungsrate des gasförmigen Mediums entlang des Strömungswegs erfasst. Der vom Gehäuse bereitgestellte Strömungsweg ist von einem Strömungseinlass, einem Strömungsauslass und einem sich zwischen dem Strömungseinlass und dem Strömungsauslass erstreckenden Strömungskanal definiert. Der Strömungskanal weist einen mittleren Abschnitt auf, im Bereich dessen der Sensor angeordnet ist, sowie stromaufwärts und stromabwärts des mittleren Abschnitts jeweils einen seitlichen Abschnitt, wobei sich ein erster seitlicher Abschnitt des Strömungskanals zwischen dem Strömungseinlass und dem mittleren Abschnitt des Strömungskanals und ein zweiter seitlicher Abschnitt des zwischen dem mittleren Abschnitt des Strömungskanals und dem Strömungsauslass erstreckt. Nach der
EP 1 754 959 B1 bilden die beiden seitlichen Abschnitte des Strömungskanals zusammen mit angrenzenden Teilabschnitten des mittleren Abschnitts des Strömungskanals jeweils S-förmig konturierte Segmente des Strömungskanals aus, nämlich ein erstes S-förmig konturiertes Segment des Strömungskanals, welches sich stromaufwärts des Sensors erstreckt, und ein zweites S-förmig konturiertes Segment des Strömungskanals, welches sich stromabwärts des Sensors erstreckt.
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Ein weiterer Strömungsmesser mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus der
EP 2 163 864 A1 bekannt. Auch nach diesem Stand der Technik umfasst der Strömungsmesser ein Gehäuse sowie einen Sensor, wobei das Gehäuse einen Strömungsweg für das gasförmige Medium bereitstellt, und wobei der Sensor eine Strömungsrate des gasförmigen Mediums entlang des Strömungswegs erfasst. Der Strömungsweg ist von einem Strömungskanal definiert, der sich zwischen einem Strömungseinlass und einem Strömungsauslass erstreckt, wobei der Strömungskanal von zwei seitlichen Abschnitten und einem mittleren Abschnitt definiert ist. In einem Übergangsbereich zwischen dem ersten seitlichen Abschnitt und dem mittleren Abschnitt des Strömungskanals und/oder in einem Übergangsbereich zwischen dem mittleren Abschnitt und dem zweiten seitlichen Abschnitt des Strömungskanals ist eine poröse Platte angeordnet, die der Strömungsvergleichmäßigung im mittleren Abschnitt des Strömungskanals und damit im Bereich des Sensors dient.
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Obwohl mit den bereits bekannten Strömungsmessern eine Strömungsrate eines gasförmigen Mediums mit hinreichender Genauigkeit ermittelt werden kann, besteht Bedarf daran, den Aufbau eines Strömungsmessers zu vereinfachen, und zwar unter Aufrechterhaltung einer hohen Messgenauigkeit.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen neuartigen Strömungsmesser zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch einen Strömungsmesser gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß umfasst der Strömungskanal einen mittleren Abschnitt, im Bereich dessen der Sensor angeordnet ist, und zwei seitliche Abschnitte, wobei sich ein erster seitlicher Abschnitt des Strömungskanals zwischen dem Strömungseinlass und dem mittleren Abschnitt des Strömungskanals und ein zweiter seitlicher Abschnitt des Strömungskanals zwischen und dem mittleren Abschnitt des Strömungskanals und dem Strömungsauslass erstreckt, und wobei sich eine entlang einer inneren Begrenzungswand des ersten seitlichen Abschnitts des Strömungskanals erstreckende Gerade und eine entlang einer inneren Begrenzungswand des zweiten seitlichen Abschnitts des Strömungskanals ersteckende Gerade schneiden.
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Das Gehäuse des erfindungsgemäßen Strömungsmessers verfügt über einen besonders einfachen Aufbau. Auf S-förmige Konturierungen des Strömungskanals sowie auf poröse Platten im Bereich des Strömungskanals kann verzichtet werden. Bedingt dadurch, dass im Strömungskanal keine Rücksprünge ausgebildet sind, können sich im Bereich des Strömungskanals keine Verunreinigungen sammeln. Insbesondere bedingt durch die Konturierung der inneren Begrenzungswände des ersten seitlichen Abschnitts und zweiten seitlichen Abschnitts können Strömungsturbulenzen im Bereich des Sensors vermieden werden. Der erfindungsgemäße Strömungsmesser ermöglicht eine hochgenaue Bestimmung einer Strömungsrate bei einfachem Aufbau.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung schließen die sich entlang der inneren Begrenzungswand des ersten seitlichen Abschnitts erstreckende Gerade und die sich entlang der inneren Begrenzungswand des zweiten seitlichen Abschnitts ersteckende Gerade einen Winkel zwischen 10° und 30°, vorzugsweise zwischen 15° und 25°, besonders bevorzugt zwischen 18° und 22°, ein. Diese Konturierung der inneren Begrenzungswerte der beiden seitlichen Abschnitte des Strömungskanals ist zur Minimierung von Turbulenzen im Bereich des Sensors bevorzugt.
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Vorzugsweise sind die innere Begrenzungswand des ersten seitlichen Abschnitts des Strömungskanals, die innere Begrenzungswand des zweiten seitlichen Abschnitts des Strömungskanals und eine Begrenzungswand des mittleren Abschnitts des Strömungskanals von einem pilzartigen Gehäuseabschnitt des Gehäuses gebildet, wobei zwischen der inneren Begrenzungswand des ersten seitlichen Abschnitts und der Begrenzungswand des mittleren Abschnitts sowie zwischen der inneren Begrenzungswand des zweiten seitlichen Abschnitts und der Begrenzungswand des mittleren Abschnitts jeweils eine Abrundung ausgebildet ist. Auch hierdurch können Strömungsturbulenzen im Bereich des mittleren Abschnitts des Strömungskanals und damit im Bereich des Sensors vermieden werden.
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Vorzugsweise ist das Gehäuse als einstückiges Gehäuse aus Kunststoff ausgebildet. Dies ermöglicht eine besonders einfache konstruktive Ausführung des Gehäuses des Strömungsmessers und damit des Strömungsmessers.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, ohne hierauf beschränkt zu sein, anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses einen Strömungsmesser;
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2 das Gehäuse der 1 im teilweisen Querschnitt;
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3 das Detail III der 2; und
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4 eine Alternative zum Detail III.
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Die Erfindung betrifft einen Strömungsmesser zur Bestimmung einer Strömungsrate eines gasförmigen Mediums.
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Ein Strömungsmesser 10 verfügt über ein Gehäuse 11, welches einen Strömungsweg für das gasförmige Medium bereitstellt. Der Strömungsweg für das gasförmige Medium, der vom Gehäuse 11 des Strömungsmessers 10 bereitgestellt wird, ist durch einen Strömungseinlass 12, einen Strömungsauslass 13 sowie einen sich zwischen dem Strömungseinlass 12 und dem Strömungsauslass 13 erstreckenden Strömungskanal 14 definiert.
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Ferner weist der Strömungsmesser 10 einen Sensor 15 auf, welcher die Strömungsrate des gasförmigen Mediums im Strömungskanal 14 und damit entlang des vom Gehäuse 11 des Strömungsmessers 10 bereitgestellten Strömungswegs erfasst.
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Der Strömungskanal 14, der sich zwischen dem Strömungseinlass 12 und dem Strömungsauslass 13 erstreckt, wird erfindungsgemäß von grundsätzlich drei geradlinig verlaufenden und sich unmittelbar aneinander anschließenden Abschnitten gebildet, die in Strömungsrichtung des gasförmigen Mediums gesehen unmittelbar hintereinander positioniert sind.
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So umfasst der Strömungskanal 14, der sich zwischen dem Strömungseinlass 12 und dem Strömungsauslass 13 erstreckt, einen geradlinig verlaufenden mittleren Abschnitt 16 und zwei geradlinig verlaufende seitliche Abschnitte 17, 18.
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Der Sensor 15 ist im Bereich des mittleren Abschnitts 16 des Strömungskanals 14 angeordnet. In Strömungsrichtung des gasförmigen Mediums gesehen ist ein erster seitlicher Abschnitt 17 stromaufwärts des mittleren Abschnitts 16 des Strömungskanals 14 positioniert, wobei sich dieser erste seitliche Abschnitt 17 des Strömungskanals 14 jeweils unmittelbar zwischen dem Strömungseinlass 12 und dem mittleren Abschnitt 16 des Strömungskanals 14 erstreckt. Der zweite seitliche Abschnitt 18 des Strömungskanals 14 erstreckt sich stromabwärts des mittleren Abschnitts 16 jeweils unmittelbar zwischen dem mittleren Abschnitt 16 desselben und dem Strömungsauslass 13.
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Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass sich eine entlang einer inneren Begrenzungswand 19 des ersten seitlichen Abschnitts 17 des Strömungskanals 14 erstreckende Gerade und eine sich entlang einer inneren Begrenzungswand 20 des zweiten seitlichen Abschnitts 18 des Strömungskanals 14 erstreckende Gerade schneiden, wobei sich diese beiden Geraden vorzugsweise derart schneiden, dass dieselben einen Winkel α zwischen 10° und 30° einschließen. Bevorzugt beträgt der Winkel α zwischen der sich entlang der inneren Begrenzungswand 19 des ersten seitlichen Abschnitts 17 des Strömungskanals 14 erstreckenden Gerade und der sich entlang der inneren Begrenzungswand 20 des zweiten seitlichen Abschnitts 18 des Strömungskanals 14 erstreckenden Geraden zwischen 15° und 25°, besonders bevorzugt zwischen 18° und 22°.
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Im gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt dieser Winkel α, der die sich entlang der inneren Begrenzungswand 19 des ersten seitlichen Abschnitts 17 des Strömungskanals 14 mit der sich entlang der inneren Begrenzungswand 20 des zweiten Abschnitts 18 des Strömungskanals 14 erstreckenden Geraden einschließt in etwa 20°.
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Vorzugsweise sind die innere Begrenzungswand 19 des ersten seitlichen Abschnitts 17 des Strömungskanals 14, die innere Begrenzungswand 20 des zweiten seitlichen Abschnitts 18 des Strömungskanals 14 und eine Begrenzungswand 21 des mittleren Abschnitts 16 des Strömungskanals 14, die dem Sensor 15 gegenüberliegt, von einem pilzartigen Gehäuseabschnitt 22 des Gehäuses 11 gebildet, wobei dieser pilzartige Gehäuseabschnitt 22 des Gehäuses 11 zwischen der inneren Begrenzungswand 19 des ersten seitlichen Abschnitts 17 des Strömungskanals 14 und der inneren Begrenzungswand 21 des mittleren Abschnitts 16 des Strömungskanals 14 sowie zwischen der inneren Begrenzungswand 21 des mittleren Abschnitts 16 des Strömungskanals 14 und der inneren Begrenzungswand 20 des zweiten seitlichen Abschnitts 18 des Strömungskanals 14 jeweils eine Abrundung 23, 24 ausbildet.
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Das Gehäuse 11 ist vorzugsweise einstückig ausgebildet und aus Kunststoff gefertigt.
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Das Gehäuse 11 des erfindungsgemäßen Strömungsmessers 10 verfügt über einen einfachen Aufbau. Der Strömungskanal 14, der sich zwischen dem Strömungseinlass 12 und dem Strömungsauslass 13 erstreckt, ist im Wesentlichen von drei geradlinig verlaufenden uns sich unmittelbar aneinander anschließenden Abschnitten 16, 17 und 18 definiert, die eine ungehinderte Strömung des gasförmigen Mediums durch den Strömungskanal 14 ermöglichen. Auf Rücksprunge und Hinterschneidungen im Strömungskanal 14 wird verzichtet, so dass sich im Strömungskanal 14 keine Verunreinigungen sammeln können.
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Strömungsturbulenzen können durch die erfindungsgemäße Konturierung der inneren Begrenzungswände 19 und 20 der seitlichen Abschnitte 17 und 18 des Strömungskanals 14 vermieden werden. Dann, wenn zusätzlich die Abrundungen 23 und 24 zwischen den inneren Begrenzungswänden 19 und 20 der seitlichen Abschnitte 17, 18 des Strömungskanals 14 und der Begrenzungswand 21 des mittleren Abschnitts 16 des Strömungskanals 14 ausgebildet sind, können Strömungsturbulenzen im Bereich des Sensors 15 weiter reduziert werden.
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Das Gehäuse 11 ist einstückig aus Kunststoff gebildet, so dass dasselbe mit geringem Aufwand hergestellt werden kann.
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In der Variante der 3 verjüngt sich der Strömungseinlass 12 in Strömungsrichtung gesehen, wohingegen sich der Strömungsauslass 13 in Strömungsrichtung des gasförmigen Mediums gesehen erweitert. So verlaufen sich entlang innerer Begrenzungswände 25, 26 des Strömungseinlasses 12 und des Strömungsauslasses 13 erstreckende Geraden parallel zueinander, wohingegen sich entlang äußerer Begrenzungswände 27, 28 des Strömungseinlasses 12 und des Strömungsauslasses 13 erstreckende Geraden sich schneiden, und zwar derart, dass dieselben wiederum den Winkel α einschließen.
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In der Variante der 3 weisen der sich an den Strömungseinlass 12 anschließende erste seitliche Abschnitt 17 des Strömungskanals 14 und der sich vor dem Strömungsauslass 13 erstreckende zweite Abschnitt 18 des Strömungskanals 14 jeweils einen konstanten Strömungsquerschnitt auf. So verlaufen die sich entlang der inneren Begrenzungswand 19 des ersten seitlichen Abschnitts 17 des Strömungskanals 14 erstreckende Gerade und eine sich entlang einer äußeren Begrenzungswand 29 des ersten seitlichen Abschnitts 17 des Strömungskanals 14 erstreckende Gerade parallel zueinander, ebenso verlaufen die sich entlang der inneren Begrenzungswand 20 des zweiten seitlichen Abschnitts 18 des Strömungskanals 14 erstreckende Gerade und eine sich entlang einer äußeren Begrenzungswand 30 des zweiten seitlichen Abschnitts 18 des Strömungskanals 14 erstreckende Gerade parallel zueinander.
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Die sich entlang der äußeren Begrenzungswand 27 des Strömungseinlasses 12 und die sich entlang der äußeren Begrenzungswand 19 des ersten seitlichen Abschnitts 17 des Strömungskanals 14 erstreckende Gerade fallen zusammen, ebenso wie die sich entlang der äußeren Begrenzungswand 30 des zweiten seitlichen Abschnitts 18 des Strömungskanals 14 und die sich entlang der äußeren Abgrenzungswand 18 des Strömungsauslasses 13 erstreckende Gerade.
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In der Variante der 3 fügen demnach der Strömungseinlass 12 und der Strömungsauslass 13 in Strömungsrichtung des gasförmigen Mediums gesehen über sich verändernde Strömungsquerschnitte, der erste seitliche Abschnitt 17 sowie der zweite seitliche Abschnitt 18 des Strömungskanals 14 hingegen verfügen über sich in Strömungsrichtung gesehen nicht verändernde Strömungsabschnitte.
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Erst im Übergangsbereich zwischen den seitlichen Abschnitten 17, 18 und dem mittleren Abschnitt 16 des Strömungskanals 14 verändert sich der Strömungsquerschnitt für das gasförmige Medium.
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Eine Alternative zur 3 zeigt 4, wobei in der Variante der 4 sowohl im Bereich des Strömungseinlasses 12 als auch im Bereich des Strömungsauslasses 13 konstante Strömungsquerschnitte ausgebildet sind.
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So verlaufen gemäß 4 sich entlang der inneren Begrenzungswände 25, 26 des Strömungseinlasses 12 und des Strömungsauslasses 13 erstreckende Geraden sowie sich entlang der äußeren Begrenzungswände 27 und 28 des Strömungseinlasses 12 und des Strömungsauslasses 13 erstreckende Geraden jeweils parallel zueinander, so dass sich demnach in Strömungsrichtung des gasförmigen Mediums gesehen der Strömungsquerschnitt im Bereich des Strömungsauslasses 13 sowie des Strömungseinlasses 12 nicht ändert.
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Der sich an den Strömungseinlass 12 anschließende erste seitliche Abschnitt 17 des Strömungskanals 14 erweitert sich in 4 in Strömungsrichtung des gasförmigen Mediums gesehen, wohingegen sich der vor dem Strömungsauslass 13 erstreckende zweite seitliche Abschnitt 18 des Strömungskanals 14 sich in Strömungsrichtung des gasförmigen Mediums gesehen verjüngt.
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So fallen gemäß 4 die sich entlang der äußeren Begrenzungswand 29 des ersten seitlichen Abschnitts 17 des Strömungskanals 14 erstreckende Gerade und die sich entlang der äußeren Begrenzungswand 27 des Strömungseinlasses 12 erstreckende Gerade zusammen, ebenso wie die sich entlang der äußeren Begrenzungswand 30 des zweiten seitlichen Abschnitts 18 des Strömungskanals 14 erstreckende Gerade und die sich entlang der äußeren Begrenzungswand 28 des Strömungsauslasses 13 erstreckende Gerade.
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Die in 4 gezeigte Gestaltung des Gehäuses 11 des Strömungsmessers 10 ist gegenüber der in 3 gezeigten Variante bevorzugt, da durch die Strömungsführung im Bereich der seitlichen Abschnitte 17, 18 des Strömungskanals 14 die Strömung im Bereich des Sensors 15 weiter vergleichmäßigt werden kann. Strömungsturbulenzen können so auf ein absolutes Minimum reduziert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Strömungsmesser
- 11
- Gehäuse
- 12
- Strömungseinlass
- 13
- Strömungsauslass
- 14
- Strömungskanal
- 15
- Sensor
- 16
- mittlerer Abschnitt
- 17
- erster seitlicher Abschnitt
- 18
- zweiter seitlicher Abschnitt
- 19
- Begrenzungswand
- 20
- Begrenzungswand
- 21
- Begrenzungswand
- 22
- Gehäuseabschnitt
- 23
- Abrundung
- 24
- Abrundung
- 25
- Begrenzungswand
- 26
- Begrenzungswand
- 27
- Begrenzungswand
- 28
- Begrenzungswand
- 29
- Begrenzungswand
- 30
- Begrenzungswand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1754959 B1 [0002, 0002]
- EP 2163864 A1 [0003]
