DE2164180A1

DE2164180A1 - Strömungsmesser

Info

Publication number: DE2164180A1
Application number: DE19712164180
Authority: DE
Inventors: Hiroo; Kurita Yoshio; Ito Ichizo; Tokio. P Yamasaki
Original assignee: Yokogawa Electric Works Ltd
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1970-12-26
Filing date: 1971-12-23
Publication date: 1972-07-20
Also published as: NL146286B; GB1337685A; FR2119043B1; CA947998A; US3777563A; NL7117590A; DE2164180C3; DE2164180B2; FR2119043A1

Description

Patentanwalt Patentanwälte

Dr. phil. Gerhard Henkel Dr. rer. nat. Wolf-Dieter Henkel

D-757 Baden-Baden Balg Di pi.-Ing. Ralf M. Kern

ιν!Γ£^«μ7 Dr. rer. nat. Lothar Feiler

Tetogr-Adr.:BUf»oldeadM4adM 0-8 München 90

Eduard-SchmkJ-Str. 2 f -| Tel.: (0811) 663197

T«lcgr.-Adr. ι Ellipeotd MdndiM

Yokogawa Electric Works, Ltd. _TeJeK.

Tokio, Japan

23. Dez. 1971

UnMrZeIdMn:

Strömungsmesser

Die Erfindung betrifft einen Strömungsmesser, bei welchem ein in einen Fluidumstrom eingefügtes, zylindrisches Element einen Abstrom mit einem bestimmten, als Karman-Wirbelschleppe bekannten Wirbelschema erzeugt. Die Wirbel reißen periodisch an abwechselnden Seiten des Elements ab, wobei ein bestimmtes Verhältnis zwischen der Abreißfrequenz f der Wirbel, dem Durchmesser D des Zylinders und der Strömungsgeschwindigkeit V, besteht, das sich durch die Gleichung

• f = KV/D

ausdrücken läßt, in welcher f eine Konstante ist, wenn die Strömung innerhalb eines Geschwindigkeitsbereichs V liegt. Demzufolge kann die Strömungsgeschwindigkeit V durch Messung der Frequenz P der Wirbelerzeugung bestimmt werden.

Es sind bereits zahlreiche Anordnungen zur Erzeugung von Signalen in Abhängigkeit von der Erzeugungsrate der genannten Karman-Wirbel vorgeschlagen worden. Bei einer in der USA-Patentschrift J> 564 915 beschriebenen Vorrichtung dieser Art ist das zylindrische Element in den Bereichen

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mit Öffnungen versehen, in welchen beim abwechselnden Wirbelabriß die Grenzschichtabtrennung auftritt. Diese Öffnungen sind über das Innere des Elements miteinander verbunden und erzeugen in diesem einen Fluidumwechselstrom entsprechend den abwechselnd abreißenden Wirbeln. Im Inneren des Elements ist ein Strömungsfühler, beispielsweise in Form eines elektrisch beheizten Drahts angeordnet, welcher auf den wechselnden Fluidumstrom anspricht. Der abwechselnd das Innere des Elements durchströmende Fluidumstrom unterstützt die Erzeugung oder Verzögerung der Grenzschichtabtrennung zur Gewährleistung einer zuverlässigeren Wirbelerzeugung ohne Beeinflussung durch Wirbelströmungen und andere Fluidums chwankungen.

Die bekannten Vorrichtungen der vorstehend beschriebenen, allgemeinen Art waren jedoch unter gewissen Strömungsbedingungen nicht voll zufriedenstellend. Beispielsweise beginnen bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten etwa in der Größenordnung von etwa 15 cm/s Strömungs-Rauschkomponenten im Element im Bereich des Strömungsfühlers sich in ihrer Größe den Signalkomponenten der durch die Wirbelerzeugung hervorgerufenen Wechselströmung anzunähern,so daß eine genaue Messung schwierig wird. Folglich ist bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit eine unzureichende Strömungs-Meßempfindlichkeit gegeben.

Aufgabe der Erfindung ist mithin in erster Linie die Schaffung eines Strömungsmessers mit einem Element zur Erzeugung Karmanscher Wirbel, bei dem die Meßempfindlichkeit für die Erfassung von Wirbelerzeugung, insbesondere bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten, besser und die Erfassung von Strömungs-Rauschkomponenten verringert ist, so daß sich die Vorrichtung selbst besser für kommerzielle Verwendung eignet.

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Beim erfindungsgemäßen Strömungsmesser ist ein wirbelerzeugendes Element derart in einen Fluidumstrom eingeschaltet, daß an gegenüberliegenden Seiten dieses Elements abwechselnd abreißende Wirbel erzeugt werden, wobei es an diesen gegenüberliegenden Seiten mit öffnungen versehen ist, welche über das Innere des Elements miteinander verbunden sind, so daß im Inneren des Elements ein dem abwechselnden Wirbelabriß entsprechender, wechselnder Fluidumstrom erzeugt wird. Zur Feststellung der durch den Abriß der Karmanschen Wirbel erzeugten Strömungsvariationen ist der Strömungsmesser mit im wechselnden Fluidumstrom angeordneten, richtungsabhängigen Strömungsfühlern versehen, die so angeordnet sind, daß sie hauptsächlich in einer auf die Richtung der Wechselströmung ausgerichteten Richtung ansprechen. Diese Anordnung ermöglicht eine verbesserte Erfassung des Wirbelabreißens durch möglichst klein gehaltene Erfassung von Strömungs-Rauschkomponenten, welche der Wechselströmung überlagert sind. Der richtungsempfindliche Strömungsfühler wird bei einer Ausführungsform durch einen auf die Wärmeübertragung durch den Fluidumstrom ansprechenden Strömungsdetektor, beispielsweise einen elektrisch beheizten Draht, sowie eine den Strömungsdetektor ungleichförmig abdeckende Einrichtung zur Änderung der Wärmeübertragung vom Strömungsdetektor entsprechend der Richtung des beaufschlagenden Fluidumstroms gebildet. Bei einer anderen Ausführungsform wird der richtungsempfindliche Strömungsfühler durch einen ähnlichen Strömungsfühler gebildet, der in einem Durchgang zusammen mit einer Konfiguration angeordnet ist, welche den verschiedenen Strömungsrichtungen der Wechselströmung innerhalb dieses Durchgangs unterschiedliche Fluidutnwiderstände entgegensetzt, so daß die Erfassung in der einen Strömungsrichtung verstärkt wird. Bei einer weiteren Ausführungsform weist ein ähnlicher Strömungsfühler stromauf vom Element angeordnete Strömungs-Ablenkmittel für die eine Richtung der Wechselströmung auf, während der Fluidumstrom in der anderen Strömungsrichtung den Strömungsfühler frei zu beaufschlagen vermag.

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Im folgenden sind einige Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Strömungsmesser mit den Merkmalen der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnittansicht eines Teils von Fig. 1, welche den erfindungsgemäßen richtungsempfindlichen bzw. -abhängigen Strömungsfühler zeigt,

Fig. 5 ein Polardiagramm der Ansprechempfindlichkeit des Fühlers gemäß Fig. 4 in Abhängigkeit vom Auftreffwinkel der ihn beaufschlagenden Strömung,

Fig. 6 eine Fig. 4 ähnelnde Darstellung eines abgewandelten richtungsempfindlichen Strömungsfühlers,

Fig. 7 ein Polardiagramm der Ansprechempfindlichkeit des Fühlers gemäß Fig. 6 in Abhängigkeit vom Auftreffwinkel der beaufschlagenden Strömung,

Fig. 8 bis 13 der Fig. 1 ähnelnde Querschnittsansichten abgewandelter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Strömungsmessers,

Fig. 14 eine Fig. 2 ähnelnde Schnitt-Seitenansicht einer weiter abgewandelten Ausführungsform der Erfindung mit einem Spülsystem,

Fig. 15 einen Schnitt längs der Linie XV-XV in Fig. 14,

Fig. 16 eine Fig. 3 ähnelnde Schnitt-Seitenansicht einer noch weiter abgewandelten Ausführungsform der Erfindung und

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Fig. 17 und 18 der Fig. J5 ähnelnde Schnitt-Seitenansichten noch weiter abgewandelter Ausführungsformen der Er·*· findung.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform eines Strömungsmessers M ist es bekannt, daß durch Einfügung dessen zylindrischen Elements 10 in einen Strom strömenden Fluidums F periodisch abwechselnd auf beiden Seiten des Elements 10 entstehende und abreißende Wirbel erzeugt werden. Gemäß Fig. 2 ist das Element 10 typischerweise derart in das Strömungsfluidum F eingeschaltet, daß es an der Wandung eines Rohrs 12 befestigt 1st.

Das'wirbelerzeugende Element 10 gemäß den Fig. 1 bis j5 ist an gegenüberliegenden Seiten mit je einem Satz von Bohrungen bzw. öffnungen 14 und 16 versehen; jeder Satz dieser öffnungen ist in einer geraden, parallel zur Zylinderachse verlaufenden Reihe angeordnet und kommuniziert mit einem zugeordneten, inneren Hohlraum 18 bzw. 20. Diese Hohlräume sind durch eine zentrale Trennwand 22 voneinander getrennt, in der sich eine öffnung 24 befindet, die als Durchlaß zur Ermöglichung eines Fluidumstroms zwischen beiden Hohlräumen dient.

Wenn die Wirbel vom Element 10 abreißen, werden neben dem benachbarten Satz von öffnungen 14 oder 16 entsprechende Druckschwankungen erzeugt. Da die Wirbel abwechselnd von gegenüberliegenden Seiten des Elements abreißen, schwanken die in den Hohlräumen 18, 20 herrschenden Drucke ebenfalls abwechselnd. Infolge dieser Druckschwankungen wird das Fluidum zu einer wechselseitigen Strömung durch die öffnung 24 gezwungen, so daß es, wie durch die Pfeile angedeutet, zunächst in der einen Richtung Ff und dann in der Gegenrichtung Pb strömt. Die Frequenz der Strömungsänderung ist der Wirbelerzeugungsfrequenz proportional, die ihrerseits der Geschwindigkeit der Fluidumströmung durch das Rohr proportional ist.

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Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Fluidums P, wie erwähnt, niedrig ist, werden der die öffnung 24 passierenden Wechselströmung beträchtliche Strömungs-Rauschkomponenten aufgeprägt, wodurch die Erfassung der Strömung beispielsweise mittels eines elektrisch beheizten Drahts schwierig wird, da das gewünschte Signal, d.h. die Wechselströmung, geringe Größe besitzt und vom Rauschsignal nicht unterscheidbar zu werden beginnt, wodurch auch eine Meßungenauigkeit eingeführt wird.

Zur Überwindung dieses Problems und zur Gewährleistung einer genauen Messung trotz vorhandener Rauschkomponenten ist erfindungsgemäß ein richtungsempfindlicher Strömungsfühler 26 in die in der Elementen-Öffnung 24 herrschende Wechselströmung eingeschaltet. Dieser Strömungsfühler 26 ist so angeordnet, daß er hauptsächlich in einer auf die Wechselströmungsrichtung ausgerichteten Richtung anspricht und dabei gegenüber Signalkomponenten, d.h. der Wechselströmung, maximale und gegenüber Rauschkomponenten, d.h. gegenüber einer Strömung in anderen Richtungen, minimale Ansprechempfindlichkeit aufweist.

Die in den Pig. 1 bis 4 dargestellte Ausführungsform des richtungsempfindlichen Strömungsfühlers 26 besitzt die Form eines Detektors 2öA mit einem Strömungsfühlerelement 28,zum Beispiel einem elektrisch beheizten Draht, welcher auf die durch die Fluidumströmung verursachte Wärmeübertragung anspricht und innerhalb eines Körpers JO aus einem Material mit begrenzter Wärmeübertragung, wie Kunstharz, angeordnet ist, welcher einen Schutzüberzug bildet. Wie in Fig. 4 näher dargestellt ist, besitzt der Körper 30 länglichen Querschnitt, wobei seine Längsabmessung auf die Weohselströmungs-Richtungen Pf und Pb ausgerichtet ist. Das Fühlerelement 28 befindet sich am einen Ende des länglichen Querschnitts und ist somit ungleichmäßig durch den Körper J50 abgedeckt, so daß sich die Wärmeübertragung entsprechend dem Winkel ändert, unter dem die Strömung

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den Detektor 26a beaufschlagt. Die Ansprechempfindlichkeit des Detektors 26A in Abhängigkeit vom Winkel ist in Fig. 5 in bezug auf die Wechselströmungen Pf und Pb veranschaulicht, wobei ersichtlich ist, daß die Richtung der größten Ansprechempfindlichkeit diejenige ist, aus der die Strömung Pf ankommt, während in Richtung der Strömung Fb sowie in Richtung der Rauschkomponenten darstellenden Seitenströmungen Pl und Pr eine nur geringe Ansprechempfindlichkeit besteht. Da der Detektor 2öA nur eine Richtung der Wechselströmung Pf erfühlt, beträgt die Frequenz des Detektorsignals nur die Hälfte derjenigen .bei einem üblichen Zweirichtungs-Detektor. Infolgedessen kann ein Strömungsfühlerelement 28 mit doppelt so großer Ansprechzeitkonstante verwendet werden, ohne daß die Gesamt-Meßansprechempfindlichkeit des Strömungsmessers vermindert wird.

Fig. 6 veranschaulicht einen in beiden Richtungen ansprechenden Strömungs-Detektor 26B mit einem länglichen Körper 30 aus harzartigem Wärmeübertragungsmaterial sowie zwei in den beiden Enden des Körpers 30 angeordneten Strömungsfühlerelementen 28a und 28b. Das Ansprechschema der im Detektor 26b kombinierten Strömungsfühlerelemente ist in Pig. 7 veranschaulicht, aus der hervorgeht, daß die größte Ansprechempfindlichkeit in den Wechselströmungsrichtungen Pf und Fb vorhanden ist,während in den Richtungen der Rauschkomponenten Pl und Pr eine nur minimale Ansprechempfindlichkeit besteht .

Die Strömungsfühlerelemente 28, 28A und 28b der Detektoren 26a bzw. 26b sind typischerweise elektrisch beheizte Drähte, deren Enden mit äußeren Anschlüssen Tl und T2 verbunden sind. ¹ Diese Anschlüsse sind mit einer nicht dargestellten, herkömmlichen Meßschaltung verbindbar, welche einen elektrischen Stromfluß durch den Draht erzeugt und außerdem die Widerstandsänderungen im Draht mißt, welche von der mit der Erzeugung der Karmanschen Wirbel zusammenhängenden Wechselströmung herrühren.

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Fig. 8 zeigt einen Strömungsmesser M2 mit einem richtungsabhängigen Strömungs-Detektor 26C anderer Bauart. Bei ihm besitzt die in der Trennwand 22 vorgesehene Öffnung 24 erweiterte, abgerundete Einlaufkanten J4 sowie engere, abstehende Auslaufkanten 36, so daß ein geringerer Strömungswiderstand für die eine Richtung der Wechselströmung Ff und ein größerer Strömungswiderstand für die andere Richtung der Wechselströmung Fb gewährleistet wird. In der öffnung 24 ist ein Strömungsfühlerelement 28 angeordnet, das hauptsächlich auf den größeren Stromfluß in Richtung Ff anspricht.

Fig. 9 zeigt einen Strömungsmesser M3 mit richtungsabhängigen Strömungs-Detektoren 26D und 26E, welche der Vorrichtung 26C gemäß S¹Ig. 8 ähneln und Durchgänge 24A und 24B aufweisen, die unterschiedliche Strömungswiderstände für die beiden Richtungen der Wechsel strömung gewährleisten. Beim Durchgang 24A besteht der niedrigere Strömungswiderstand in Richtung der Wechselströmung Ff, während beim Durchgang 24B der niedrigere Strömungswiderstand mit der Gegenrichtung der Wechselströmung Fb übereinstimmt. Darüber hinaus weisen die Detektoren 26D und 26E in den Öffnungen 24A bzw. 24B angeordnete Strömungsfühlerelemente 26A1 und 26A2 auf, welche ebenso wie das Detektorelement 26A ausgebildet und folglich richtungsabhängig sind. Gemäß #ig. 9 ist das Strömungsfühlerelement 26Δ1 so angeordnet, daß die Richtung seiner größten Ansprechempfindlichkeit mit der Richtung des geringeren Strömungswiderstandes der öffnung 24A zusammenfällt, so daß der Detektor 26D erhöhte Ansprechempfindlichkeit in der einen Richtung der Wechselströmung Ff besitzt. Auf ähnliche Weise fallen beim Fühlerelement 26A2 und bei der öffnung 24B die Richtungen ihrer größten Ansprechempfind-

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lichkeit mit der Richtung des niedrigsten Strömungswiderstands zusammen, wodurch die Ansprechempfindlichkeit des Detektors 26E für die andere Richtung der Wechselströmung Fb erhöht wird.

Die Fig. 10 bis 13 veranschaulichen Strömungsmesser mit andersartigen richtungsabhängigen Strömungs-Detektoren 26F. Beim Strömungsmesser M4 gemäß Fig. 10 ist in der öffnung 24 ein richtungsabhängiger Detektor 26F angeordnet, der ein Strömungsfühlerelement 28 früher beschriebener Art aufweist, dem gegenüber stromauf ein StrÖmungs-Ablenkkörper 40 für die eine Richtung der Wechselströmung Fb vorgesehen ist, um die Strömung in dieser Richtung um das Fühlerelement 28 herumzuführen, während die andere Richtung der Wechseiströmung Ff das Fühlerelement 28 zwecks maximaler Erfassung frei zu beaufschlagen vermag. Hierbei ist der an der Trennwand 22 befestigte Strömungs-Ablenkkörper 40 so kontuiert, daß er die strömung um das Fühlerelement 28 herumführt. Ein wichtiger Vorteil des Strömungs-Detektors 26F besteht darin, daß er eine einfache Befestigung des Fühlerelements 28, das im allgemeinen eine zerbrechliche Konstruktion ist, an einer Rückwand des Ablenkkörpers 40 ermöglicht, wo es sicher und beschädigungssicher gehaltert ist.

Der Strömungsmesser 15 gemäß Fig. 11 weist zwei dem Detektor 26F ähnelnde richtungsabhängige Strömungs-ßetektoren 26F1 und 26F2 auf, die derart an einer Trennwand 22 montiert sind, daß sie auf entgegengesetzte Richtungen der Wechselströmung ansprechen. Außerdem sind die Strömungs-

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Fühle re lemente 28a und 28b der Detektoren 26E¹I und 2612 je mit einem Körper 42 aus einem Werkstoff wie Glas überzogen, wodurch, eine staub- und feuchtigkeitssichere Abdeckung für die jeweils an. der i'rennwand 22 montierten Strömungsfühlerelemente gebildet wird. Gemäß Fig. 13 können die richtungsabhangigen Strömungs-Detektoren. 26F1 und 26F2 innerhalb des Strömungsmessers M6 in einem wahlfreien Durchlaß 44 angeordnet sein, der sich zwischen öffnungen und 16 erstreckt und in welchem eine von der Erzeugung Karmanscher Wirbel herrührende Wechselströmung herrscht.

Fig. 12 veranschaulicht einen Strömungsmesser M7» bei welchem der Strömungs-Detektor 26F innerhalb des Hohlraums an dessen Außenwand 48 und nicht an der Trennwand 22 angebracht ist. Die Wechselströmung längs der Hohlraum-Wand wird auf dieselbe Weise erfaßt wie die Wechselströmung in der öffnung 24, wobei das in der einen Richtung strömende Fluidum durch einen Ablenkkörper 40 abgelenkt wird, während das in Gegenrichtung strömende Fluidum frei das im Schutzüberzug 42 angeordnete Fühlerelement 28 zu beaufschlagen vermag.

Obgleich die Strömung-Ablenkkörper 40 gemäß den Fig. 10 bis 13 als getrennte, am wirbelerzeugenden. -Element 10 befestigte Bauteile dargestellt sind, können sie auch als einstückiger Teil des Elements 10 ausgebildet sein. Der Ablenkkörper 40 braucht lediglich eine Querschnittsform, wie z.B. die dargestellte Dreiecksform oder eine andere Form zu besitzen, bei welcher die Strömung in der einen Richtung um das Fühlerelement 28 -herumgelenkt wird, während er lang genug sein muß, um die Strömung über die Effektiv-

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länge des Strömungsfühlerelements 28 herumzuführen.

In den Fig. 14 und 15 ist ein der Bauform gemäß Fig. 1 bis 4 ähnelnder Strömungsmesser M8 dargestellt, bei welchem jedoch an die Öffnung 24 eine Quelle 50 für Spülfluidum, wie Luft, über einen Kanal 52 angeschlossen ist. Der Endabschnitt 53E dieses Kanals 52 leitet das Spülfluidum von der Seite her gegen den Strömungs-Detektor 26A, um an ihm eine Ansammlung von gegebenenfalls im strömenden Fluidum F vorhandenen Fremdstoffen zu verhindern. Da, wie aus dem Diagramm gemäß Fig. 5 hervorgeht, der Strömungs-Detektor 26A in der Seitwärtsrichtung, aus der das Spülfluidum austritt, nur geringe Ansprechempfindlichkeit besitzt, hat somit das Spülfluidum nur einen geringen Verfälschungseinfluß auf die Erfassung der Wechselströmung, so daß seine Anwendung die Meßempfindlichkeit nicht wesentlich herabsetzt.

Die Fig. 16, 17 und 18 veranschaulichen Strömungsmesser mit Fernabgriff gemäß der amerikanischen Parallelanmeldung Serial No. 108 731 vom 22.1.1971. Bei ihnen sind die beiden Hohlräume 18, 20 über Druckleitungen 60 bzw. 62 an einen von ihnen entfernten Bereich 64 angeschlossen, an welchem die Erfassung ohne verunreinigende Berührung mit dem strömenden Fluidum F und mit verringerter Möglichkeit für eine Beschädigung des Fühlerelements infolge eines Schmutzüberzuges oder andere schädliche Einflüsse erfolgen kann. Beim Strömungsmesser M9 gemäß Fig. 16 ist die richtungsabhängige Detektoreinrichtung 26 in Form des Detektors 26A in den Druckleitungen 60 bzw. 62 oder im Bereich 64 und

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zwar derart in früher beschriebener Weise angeordnet, daß sie hauptsächlich in einer mit der Richtung der Wechselströmung durch die Leitungen 60, 62 übereinstimmenden Richtung anspricht. Fig. 17 zeigt einen Strömungsmesser M1O, bei dem ein Abdichtfluidum 66 vorgesehen ist, das leichter ist als das zu messende Fluidum und daher im Beiäch 64 stets oben bleibt und auf diese Weise eine zwangsläufige Abdichtung des Bereichs 64 gegenüber dem zu messenden Fluidum bildet. Das Abdichtungsfluidum 66 wird in eine der Wechselströmung in den Leitungen 60, 62 entsprechende und durch diese verursachte Wechselströmung versetzt, wobei in ihm eine richtungsabhängige Detektoreinrichtung 26 derart angeordnet ist, daß sie hauptsächlich in einer mit der Richtung der Wechselströmung übereinstimmenden Richtung anspricht. Beim Strömungsmesser M11 gemäß Fig. 18 ist eine Spülfluidum Quelle 68 über Drosselventile 70, 72 mit Leitungen 60, 62 verbunden, um Spülfluidum unter konstantem Druck über die Leitungen in die Hohlräume 18, 20 einzuführen. Die Wechselströmung des Fluidums in diesen Hohlräumen 18, 20 verursacht dabei eine entsprechende WechselBtrömung des Spülfluidums in den Leitungen 60, 62, in denen wiederum richtungsabhängige Strömungs-Detektoreinrichtungen 26 derart angeordnet sind, daß sie auf die beiden, einander entgegengesetzten Richtungen der Wechselströmung des Spülfluidums irjdiesen Leitungen ansprechen.

Obgleich bei den Ausführungsformen des Strömungsmessers gemäß den Fig. 14 bis 18 richtungsabhängige Strömungs-Detektoren 26A der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Art veranschaulicht sind, können ersichtlicherweise auch andere richtungsabhängige Strömungs-Detektoren angewandt werden,

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wie sie beispielsweise in den Fig. 6 bis 13 dargestellt sind. Obgleich, wirbelerzeugende Elemente 10 mit Reihen von öffnungen 14 und 16 sowie einer Einzel-Öffnung 24 dargestellt sind, können diese Öffnungen gleichfalls durch Schlitze und andere Durchgänge ersetzt werden.

Obgleich vorstehend spezielle Ausführungsformen der Erfindung in Einzelheiten dargestellt und beschrieben sind, sollen diese Ausführungsform die Erfindung lediglich erläutern und keinesfalls einschränken, da dem Fachmann innerhalb des Rahmens der Erfindung selbstverständlich zahlreiche Änderungen und Abwandlungen möglich sind, um einem speziellen Anwendungsfall zu entsprechen.

Zusammenfassend schafft die Erfindung mithin einen Strömungsmesser, bei welchem ein wirbelerzeugendes Element von im wesentlichen langgestreckter zylindrischer Gestalt quer in einen Fluidumstrom eingeschaltet ist, so daß an gegenüberliegenden Seiten des Elements Wirbel erzeugt werden, welche abwechselnd abreißen. Dieses Element ist an den gegenüberliegenden Seiten mit Öffnungen versehen, welche über das Innere des Elements hinweg miteinander verbunden sind und in diesem eine dem abwechselnden Wirbelabreißen entsprechende Fluidum.—Wechselströmung erzeugen. Zur Verbesserung der Ansprechempfindlichkeit gegenüber der Wechselströmung, speziell bei niedrigen, von beträchtlichen Rauschsignalen begleiteten Strömungsgeschwindigkeiten, ist der Strömungsmesser mit einer in der Wechsel-Strömung angeordneten, richtungsabhängigen Strömungs-Detektor einrichtung versehen, welche aufgrund ihrer Anordnung hauptsächlich in einer mit der Richtung der Wechsel-

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Strömung übereinstimmenden Richtung anspricht. Die richtungsabhängige Strömungs-Detektoreinrichtung wird durch folgende Teile gebildet: durch einen beheizten Widerstandsdraht mit einem ihn ungleichmäßig umgebenden Überzug zwecks Änderung der Wärmeübertragung entsprechend der Strömungsrichtung gegen diesen Widerstandsdraht, durch ein im inneren Durchgang vorgesehenes Strömungsfühlerelement, welches so angeordnet ist, daß es je nach Strömungsrichtung unterschiedlichen Strömungswiderstand gewährleistet, oder durch eine stromauf eines Strömungsfühlerelements angeordnete Strömungs-Ablenkeinrichtung, welche die Strömung in der einen Wechsel Strömungsrichtung um das Fühlerelement herumführt, während das Fluidum in der entgegengesetzten Strömungsrichtung das Fühlerelement frei zu beaufschlagen vermag.

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Claims

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Yckogawa Electric Works, Ltd.
!Tokio , Japan

Patentansprüche

Strömungsmesser, bei welchem ein wirbeler zeugendes Element von im wesentlichen langgestreckter, zylindrischer Form quer in einen Fluidumstrom eingeschaltet ist, so daß an seinen gegenüberliegenden Seiten abwechselnd abreißende Wirbel erzeugt werden, wobei dieses Element an den gegenüberliegenden Seiten mit Öffnungen versehen ist, die über das Innere des Elements miteinander verbunden sind, so daß in diesem eine dem abwechselnden Wirbelabreißen entsprechende Fluidum—Wechselströmung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wechsel strömung eine richtungs abhängige Strömungs-Detektoreinrichtung vorgesehen ist, die so angeordnet ist, daß sie hauptsächlich in einer mit der Richtung der We ch sei strömung übereinstimmenden Richtung anspricht, wobei die Erfassung des Wirbeiabreißens durch weitgehendste Verminderung des Ansprechens auf der Weehselströmung überlagerte Rauschkomponenten verbessert wird.
2.) Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die richtungsabhängige Strömungs-Detektoreinrichtung ein auf die Wärmeübertragung durch das Fluidum ansprechendes Strömungsfühlerelement und eine dieses Fühlerelernent un-

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gleichmäßig abdeckende Einrichtung zwecks Änderung der Wärmeübertragung von diesem entsprechend der Richtung der auftreffenden Fluidumströmung aufweist.
3.) Strömungsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckeinrichtung einen Körper aus Wärmeübertragungsmaterial von länglichem Querschnitt aufweist und das Fühlerelement ein im Körper am einen Ende seines länglichen Querschnitts angeordneter Draht ist, wodurch das Fühl ere le ment auf die Strömung in der einen Richtung der Wechselströmung anspricht.
4.) Strömungsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckeinrichtung einen Körper aus einem Wärmeübertragungsmaterial von.länglichem Querschnitt aufweist und das Fühlerelement zwei'Körper an den beiden Enden seines länglichen Querschnitts angeordnete Drähte aufweist, wodurch das Fühlerelement auf die Strömung in beiden Richtungen der Wechselströmung anspricht.
5·) Strömungsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckeinrichtung zwei Körper aus Wärmeübertragungsmaterial von jeweils länglichem Querschnitt aufweist und das Strömungsfühlerelement zwei Drähte aufweist, die je in einem der beiden Körper je am einen Ende deren länglichen Querschnitts angeordnet sind, wobei die Drähte derart angeordnet sind, daß sie je in einer anderen Richtung der Wechselströmung ansprechen.
6.) Strömungsmesser nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die an den gegenüberliegenden Seiten des wirbelerzeugen-

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den Elements vorgesehenen Öffnungen über zwei im Inneren des Elements vorgesehene Durchlässe miteinander verbunden sind und jeder der beiden Körper in einem der beiden Durchlässe angeordnet ist.
7·) Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die richtungsabhängige Strömungs-Detektoreinrichtung eine im Inneren des Elements vorgesehene Einrichtung, die einen Durchlaß für die Wechselströmung zwischen den Öffnungen bildet, welcher aufgrund seiner Konfiguration je nach der Strömungsrichtung unterschiedliche Widerstände gegenüber der Fluidumströmung gewährleistet, und ein Strömungsfühlerelement aufweist, welches auf die durch die PIuidumströmung verursachte Wärmeübertragung anspricht und im'Durchlaß angeordnet ist.
8.) Strömungsmesser nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß eine das Stromungsfuhlerelement ungleichmäßig abdeckende Einrichtung zwecks Änderung der Wärmeübertragung vom Fühlerelement entsprechend der Richtung des auftreffenden Pluidumstroms vorgesehen ist, welche so angeordnet ist, daß sie das Fühlerelement hauptsächlich in der Strömungsrichtung ansprechen läßt, in welcher der geringste Strömungswiderstand durch den Durchlaß vorhanden ist.
9·) Strömungsmesser nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Öffnungen durch einen zweiten Durchlaß miteinander verbunden sind, der aufgrund seiner Konfiguration unterschiedliche B'luidum-Strömungswiderstände für die beiden Richtungen der Wechselströmung festlegt, wobei seine Richtung des geringsten Strömun^swiderstands entgegengesetzt

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zu derjenigen des ersten Durchlasses liegt, und daß im
zweiten Durchlaß ein zweites Strömungsfühlerelement angeordnet ist.
10.) Strömungsmesser nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß eine das erste und das zweite Strömungsfühlerelement ungleichmäßig abdeckende Einrichtung vorgesehen ist, fe um die Wärmeübertragung von diesen Fühlerelementen entsprechend der Richtung des beaufschlagenden Fluidumstroms zu ändern, und daß jeaes Fühlerelement derart in seinem
Durchlaß angeordnet ist, daß es hauptsächlich in der Richtung anspricht, in welcher der Fluidumstrom den geringsten Widerstand durch den Durchlaß erfährt.
11.) Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die richtungsabhängige Strömungs-Detektoreinrichtung ein Strömungsfühlerelement, welches auf die durch die Fluidumströmung verursachte Wärmeübertragung anspricht,
sowie eine stromauf desselben angeordnete Strömung-Ablenkeinrichtung für die eine Richtung der Wechselströmung aufr weist, um die Strömung in dieser Richtung um das Fühlerelement herumzuleiten, während die Strömung in der Gegenrichtung das Fühlerelement frei zu beaufschlagen vermag.
12.) Strömungsmesser nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die richtungsabhängige Sbrömungs-Debekboreinrichtuiig weiterhin ein zweites Strömungsfühlerelement, welches auf die durch die Fluidumströmung verursachte Wärmeübertragung anspricht, sowie eine stromauf desselben angeordnete zweite Sbrömung-Ablenkeinrichbung für die zweite HLch-

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tung der Wechselströmung aufweist, um diese Strömung um das zweite Fühlerelement herumzuleiten, während die Wechselströmung in der ersten Richtung das zweite Fühlerelement frei zu beaufschlagen vermag, wobei die beiden Fühlerelemente auf unterschiedliche Richtungen der Wechselströmung ansprechen.
13.) Strömungsmesser nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsfühlerelement an der Ablenkeinrichtung montiert ist und einen Draht aufweist, der seine Widerstandscharakteristik in Abhängigkeit von der Temperatur ändert.
) Strömungsmesser nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsfühlerelement einen Widerstandsdraht aufweist und die Strömung-Ablenkeinrichtung ein strömungssteuernder Körper solcher Länge ist, daß er die Strömung über die Länge des Widerstandsdrahts zu führen vermag, und auf ganzer Länge am wirbelerzeugenden Element montiert ist.
15·) Strömungsmesser nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das wirbelerzeugende Element mit den Öffnungen kommunizierende innere Hohlräume aufweist, die über einen inneren Durchlaß miteinander verbunden sind, welcher eine Fluidumströmung zwischen ihnen ermöglicht, und daß der strömungssteuernde Körper in diesem Durchlaß angeordnet ist.
16.) Strömungsmesser nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das wirbelerzeugende Element mit den öffnungen kommunizierende innere Hohlräume aufweist, die über einen

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inneren Durchlaß miteinander verbunden sind, welcher eine Fluidumströmung zwischen ihnen ermöglicht, und daß der strömungssteuernde Körper inwendig eines dieser Hohlräume angeordnet ist.
17·) Strömungsmesser nach.Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spülluftquelle vorgesehen ist, welche ihre Spülluft gegen die richtungsabhängige Strömungsfühlereinrichtung aus einer Richtung verminderten Ansprechens richtet und sie dabei bespült, ohne proportional erfaßbare Rauschkomponenten einzuführen.
18.) Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wirbelerzeugende Element mit inneren, mit den Öffnungen kommunizierenden Hohlräumen versehen ist, welche über einen inneren Durchlaß miteinander verbunden sind, welcher eine Fluidumströmung zwischen ihnen ermöglicht, und daß die richtungsabhängige Strömungsfühlereinrichtung innerhalb dieses inneren Durchlasses angeordnet ist.
19·) Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wirbelerzeugende Element mit inneren, mit den Öffnungen kommunizierenden Hohlräumen versehen ist, welche über einen Durchlaß miteinander verbunden sind, welcher eine Fluidumströmung zwischen ihnen ermöglicht, und daß die richtungsabhängige Strömungsfühlereinrichtung innerhalb der Hohlräume angeordnet ist.
20.) Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wirbelerzeugende Element mit über die Öffnungen

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miteinander kommunizierenden inneren Hohlräumen versehen ist, welche über einen inneren Durchlaß miteinander verbunden sind, welcher eine Fluidumströmung zwischen ihnen ermöglicht, daß zumindest teilweise im wirbelerzeugenden Element angeordnete Druckleitungen diese Hohlräume über einen Bereich miteinander verbinden, der von den Hohlraumöffnungen sowie vom inneren Durchlaß entfernt ist, und daß die richtungsabhängige Strömungsfühlereinrichtung in den Druckleitungen angeordnet ist.
21.) Strömungsmesser nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß in den Druckleitungen ein druckübertragendes Abdichtungsfluidum angeordnet ist und daß die richtungsabhängige Strömungsfühlereinrichtung in diesem Abdichtungsfluidum angeordnet ist.

22·) Strömungsmesser nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß im entfernt gelegenen Bereich eine Spülfluidumquelle mit den Druckleitungen verbunden ist, welche das Spülfluidum zu den Hohlräumen leitet, so daß dieses Fluidum auf die Wirbelerzeugung mit einer Wechselströmung in den Druckleitungen anspricht, und daß die richtungsabhängige Strömungsfühlereinrichtung im Spülfluidum angeordnet ist.

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