DE2230636A1

DE2230636A1 - Strömungsmechanischer Abstandfühler

Info

Publication number: DE2230636A1
Application number: DE19722230636
Authority: DE
Inventors: Francis Xavier Winslow Bucking hamshire Kay (Großbritannien)
Original assignee: Instruments and Movements Ltd
Current assignee: Instruments and Movements Ltd
Priority date: 1971-06-22
Filing date: 1972-06-22
Publication date: 1972-12-28
Also published as: GB1400388A; SE386739B; US3844161A; JPS4849462A

Description

INSTRUMENTS AND MOVEMENTS LIMITED,

St. George Street 18, London W 1, (England)

Strömungsmechaniseher Abstandfühler

Die Erfindung bezieht sich auf einen strömungsmechanischen Abstandfühler bzw. Fluidikabstandfühler und hat die Aufgabe, eine solche Vorrichtung anzugeben, deren Wirksamkeit die der bekannten Vorrichtungen übertrifft.

Im allgemeinen umfaßt ein strömungsmechanischer Abstandfühler einen Sender, der einen oder mehrere Luftdruckstrahlen oder sonstige Druckmediumstrahlen in den Weg eines durch die Vorrichtung abzutastenden Gegenstandes richtet, und einen Empfänger, der auf die durch das Auftreffen des Strahles bzw. der Strahlen des Senders an dem zu Spürenden Gegenstand hervorgerufenen Änderungen der Druckmittelwerte anspricht. Meist werden der Sender und der Empfänger als eine Einheit ausgebildet und, um eine ausreichende Empfindlichkeit zu erzielen, hat man es bisher für nötig gehalten, eine symmetrische Anordnung anzutreffen, bei der der Sender einen rohrförmigen oder konvergierenden konischen Druckmittelstrahl so richtet, daß dieser Strahl mit Bezug auf eine öffnung des Empfängers gleichachsig liegt. Der rohrförmige oder konvergierende konische Strahl läßt sich durch eine ringförmige öffnung oder durch mehrere, in einem Hing um die Empfangsöffnung herum angeordnete Düsen erzeugen.

Trotz dieser komplexen Anordnung läßt die Wirksamkeit einer Vorrichtung dieser allgemeinen Bauart zu wünschen übrig, und

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außerdem besitzen solche Vorrichtungen einen Ansprechverlauf (Kurve: Empfangssignal bezogen auf den Abstand des abgetasteten Gegenstandes), der unregelmäßig ist und der meist einen unerwarteten Knickpunkt aufweist, d. h. das Empfängersignal verläuft unregelmäßig (wird meist weitgehend gemindert) für einen Gegenstand aus einer bestimmten Entfernung im Vergleich zu dem Signal, wenn der Gegenstand etwas weiter entfernt oder etwas näher steht als beim Auftreten eines unerwarteten Ansprechsignals.

Es ist.jetzt überraschend entdeckt worden, daß die Wirksamkeit einer solchen Vorrichtung sich durch ein Vorgehen weitgehend verbessern läßt, mit dem der bei bekannten Vorrichtungen benötigte Aufwand sich vermeiden läßt.

Gemäß seinem breitesten Aspekt ist ein erfindungsgemäßer Rtrömungsmechanischer Abstandfühler gekennzeichnet durch eine Sendereinrichtung, die einen Druckmediumstrahl gemäß einer vorbestimmten Richtung nahe einer Empfangsöffnung richtet, die mit einem Empfangskanal in Verbindung steht, der einen Abtastmediumkanal kreuzt, wobei der Abtastmediumstrahl den Empfangskanal überquert.

Bei einer solchen Vorrichtung ist festgestellt worden, daß der Abtastmediumstrahl durch Druckwerte innerhalb des Empfangskanals beeinflußt wird und daß eine Änderung in den Druckoder Strömungsverhältnissen in dem Empfangskanal, die durch eine Störmung in dem Druckverlauf an der öffnung des Empfängers, die durch die Nähe eines Gegenstandes hervorgerufen wird, eine wesentliche Änderung in der Strömung des Abtastmediums zur Folge hat, wobei diese Änderung in der Strömung des Abtastmediums nach der Kreuzung mit dem Empfangskanal stattfindet. Ferner kann durch eine entsprechende Dimensionierung des Kanals und eine entsprechende Auswahl der Mediumdrücke und Fließgeschwindxgkeiten, sowohl für die Sendedüse als auch für das Abtastmedium, die Leistung der Vorrichtung speziellen Umständen angepaßt werden: z. B. läßt sich die Vorrichtung so konstruieren und betreiben, daß man die Anwesenheit eines Gegenstandes feststellen kann, der erheblich

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weiter entfernt von der Vorrichtung liegt, als bei bekannten Einrichtungen möglich war (Entfernungsempfindlichkeit); oder die Vorrichtung läßt sich so konstruieren und betreiben, daß man ein klares Ansprechen auf einen Gegenstand in einer bestimmten Lage erhält. Des weiteren kann die Vorrichtung so konstruiert und betrieben werden, daß das Ansprechen des Abtastmediumstrahles in einem einfachen Verhältnis zu der Entfernung des Gegenstandes gegen die Vorrichtung steht, so daß die Vorrichtung nicht nur um .die Anwesenheit des Gegenstandes festzustellen, sondern auch um dessen Entfernung von der Vorrichtung zu melden, benutzt werden kann.

In den meisten Fällen jedoch weichen die Konstruktion und die Betriebsverhältnisse, die sich zur Erhaltung eines abstandabhängigen Ansprechens eignen, meist von denen ab, die die maximale Abstandsempfindlichkeit oder Diskriminierung zwischen Gegenständen, die sich bei bzw. nahe einer bestimmten Lage befinden, gestatten. Es ist jedoch meist ein entfernungsabhängiges Ansprechen zu erhalten, dessen Entfernungsempfindlichkeit die bei bekannten Vorrichtungen erhaltbare übertrifft.

Der Empfangskanal ist vorzugsweise ein gerader rohrförmiger Kanal, wovon das eine Ende die Empfangsöffnung bildet und wovon das andere Ende offen steht, so daß die Druckverhält-* nisse an der öffnung die Strömung des Mediums, wie z. B. atmosphärische Luft in den meisten Fällen, moduliert, die durch diesen Kanal fließt. Der Empfangskanal kann jedoch an dem der Empfangsöffnung entfernten Ende geschlossen sein, wobei der Kanal mit einem seitlichen Auslaß in die Atmosphäre oder keinen solchen Auslaß besitzen kann. Aus herstellungstechnischen Gründen ist es meist angebracht, einen Empfangskanal mit einem offenen Ende einzusetzen, der z. B. als Bohrung iin dem Block geeigneten Materials gebildet ist. Der Blo'Sir ist ebenso mit einem Abtastmediumkanal und einem oder mehreren- Düsenkanälen ausgestattet.

Der Abtastmediumkanal besitzt vorzugsweise einen kleineren . ;. Querschnitt als der Empfangskanal, wobei die geometrischen Achsen dieser zwei Kanäle vorzugsweise unter einem, rechten

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Winkel kreuzen. Um eine maximale Ansprechlinearität zu erzielen, sollte die Vorrichtung mit einem relativ hohen Druck des Sende- bzw. Abtastmediums betrieben werden, wobei der Abtastmediumkanal beiderseits der Kreuzung mit dem Empfangskanal eine ausreichende Länge aufweist, um für eine im wesentlichen laminare Strömung des Abtastmediums in dem Bereich zu sorgen, wo das Medium den Empfangskanal durchsticht. Bei einer solchen Anordnung führen schon kleinere Störungen in den Strömungs- bzw. Druckverhältnissen im Empfangskanal zu weitgehenden Änderungen in der Strömung des Abtastmediums in seinem Kanal nach der Kreuzung mit dem Empfangskanal. Bei niedrigeren Abtastmediumdruckwerten erfahren die Linearität und die diskriminierende Empfindlichekeit eine Minderung, dafür aber ist die Empfindlichkeit besser»

Auf diese Weise ändert sich mit einem relativ niedrigen Druck- und Geschwindigkeitswert der Strömung des Abtastmediums in einem Abtastmediumkanal, der zur Erzielung turbulenter Strömungsverhältnisse in der Strömung dimensioniert ist, wo diese den Empfangskanal durchsticht, die Strömung des A^vtastmediums in dem Abtastmediumkanal nach der Kreuzung mit dem Empfangskanal mehr oder weniger proportional mit Bezug auf die Flüssigkeitsströmung in dem Empfangskanal. Dabei sollte man veranlassen, daß diese letztgenannte Strömung dem Abstand eines abgetasteten Gegenstandes von der Empfangsöffnung folgt, wie es mit einem Offenendempfangskanal oder mit einem im wesentlichen geschlossenen Empfangskanal, der jedoch mit der Atmosphäre in Verbindung steht, vorkommt, so daß die Strömung des Abtastmediums dem Abstand eines abgetasteten Gegenstandes von der Empfangsöffnung entsprechen wird: d. h. das Ansprechverhalten ist entfernungsabhängig.

Zwar kann die Sendereinrichtung der hinreichend bekannten Vorrichtung entsprechen, bei der eine ringförmige öffnung oder mehrere Öffnungen in einer Ringanordnung einen sogenannten fokussierten Strahl richten, der in? wesentlichen eine rohrformige oder konvergierende kegelförmige Strömung des Druckmediums ist, die gleichachsig mit Bezug auf die Empfangsöffnung steht, es ist jedoch gefunden worden, daß keine so

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komplexe Sendeanordmmg nötig ist, um eine gute Empfindlichkeit bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zu erreichen, und daß einfachere Sendeeinrichtungen eingesetzt werden können, ohne daß ein wesentlicher Verlust an Empfindlichkeit auftritt. Es ist in der Tat gefunden worden, daß ein vereinfachter Sender bei einer erfindungsgemäßen Anordnung zu einer besseren Empfindlichkeit führt als die Anwendung eines komplexeren Senders, der bisher für nötig gehalten wurde.

Demnach umfaßt der Sender bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eine einfache, strahlerzeugende Düse, die einen Druckmediumstrahl mit einem Verlauf richtet, der nahe und

parallel der verlängerten Achse der Empfangsöffnung liegt; d. h. etwa parallel zu einer Mittellinie, die senkrecht zu der Empfangsöffnung steht und die mit der verlängerten Achse des Empfangskanals in dem normalen Pail zusammenfällt.

Bei typischen Ausführungsformen der Erfindung umfaßt der Sender einen geraden Senderkanal, der sich parallel und neben dem Empfangskanal befindet und in einer öffnung oder einer Düse endet, die neben der Empfangsöffnung liegt. Zwar ist es aus herstellungstechnischen Gründen angebracht, daß die Sender- und Empfängerkanäle bei solchen Ausführungsformen der Erfindung genau zueinander parallel liegen, die Achsen dieser Kanäle können aber um bis zu 10°;νοη der parallelen Lage abweichen, ohne daß die Leistung der Vorrichtung im wesentlichen beeinflußt wird. Man könnte z^'ar annehmen, daß mit einer relativen Neigung der Achse des Senderkanals mit Bezug auf die des Empfängerkanals der Strahl des Senders in Richtung auf die verlängerte Aibse des Empfängerkanals geneigt werden könnte,damit die Empfindlichkeit der Vorrichtung nicht weniger und sogar größer sein könnte als bei einer Anordnung mit parallelen Kanälen, es ist aber gefunden worden, daß in der Praxis die Achse des gerichteten Strahles v~on der verlängerten Achse des Empfangskanals ohne wesentliche Verluste an Empfindlichkeit abweichen kann.

Es ist festgestellt worden, daß, wenn man eine Vorrichtung

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der oben geschilderten Art mit parallelen Sender- und Empfängerkanälen mit einem niedrigen Druck des Arbeitsmediums zur Abtastung von Gegenständen, die nahe der Empfängeröffnung liegen, einsetzt, eine erhöhte Empfindlichkeit und eine zuverlässige Unterscheidung zwischen der Anwesenheit und der Abwesenheit eines Gegenstandes sich dadurch erzielen läßt, daß man die Empfängeröffnung mit einer seitlichen Ausnehmung ausbildet, die eine Düse am Ende des Senderkanals umgibt, wobei die Düse und die Empfängeröffnung ansonsten in einer Ebene enden.

Erfindungsgemäße Einrichtungen, die mit Luft als Arbeitsmedium betrieben werden, können zuverlässig die Anwesenheit von Gegenständen melden, deren Entfernung zur Empfängeröffnung klein, d. h. einige Millimeter ist, wobei der Druck des Arbeitsmediums ca. 25 bis 50 mm Wassersäule beträgt. Zur Abtastung von weiter entfernten Gegenständen werden vorzugsweise größere Druckwerte eingesetzt, wobei der Sender und die Abtastdruckmediumkanäle vorzugsweise so angeordnet sind, daß auf der Basis des durch den Sender erzeugten Strahles im Abtastmedium, wo dieser den Empfängerkanal durchsticht, das Medium im wesentlichen laminar fließt. Durch ein solches Vorgehen ist es möglich, Gegenstände bis zu einer Entfernung von 50 mm oder drüber zuverlässig abzutasten, und zwar mit einem Signal, d. h. Geschwindigkeit oder Druck der Strömung in dem Abtastmediumkanal nach deren Kreuzung mit dem Empfängerkanal, das der Entfernung des erfaßten Gegenstandes von der Empfängeröffnung analog ist.

Zu Erzielung der maximalen Abstandempfindlichkeit und zur zuverlässigen Erfassung bzw. Abtastung der am weitesten entfernt liegenden Gegenstände ist es dagegen anscheinend vorteilhaft, einen Sender einzusetzen, der einen Arbeitsmediumstrahl mit Impulsen liefert, wobei der Sender einen Puls mit einer Impulsfrequenz ^rm ca. 1000 Hertz liefert, sich in Versuchen besonders bewährte.Als eine weitere bzw- zusätzliche Möglichkeit kann die Abtastmediumströmung aus Impulsen bestenen, um die Entfernungsempfindlichkeit zu erhöhen.

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In der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 zum Vergleich den Ansprechverlauf eines

typischen bekannten strömungsmechanischen Abstandfühlers, dessen Gestaltung schematisch in einem teilweisen axialen Schnitt dargestellt ist;

Pig. 2 sehematisch die bevorzugte Anordnung der verschiedenen Kanäle eines erfindungsgemäßen strömungsmechanischen Abstandfühlers;

Fig. 3 die Anordnung der Kanäle gemäß· Iig. 2, die durch Bohrungen in einem Block gebildet werden;

Fig. 4 einen Schnitt auf der Linie IV-IV der Fig. 3;

Fig. 5 einen teilweisen Schnitt gemäß der Linie V-V der Fig. 3; und

Fig. 6 typische Ansprechkurven für eine gemäß den

Fig. 2-5 konstruierten Vorrichtung bei verschiedenen Betriebsverhältnissen sowie die Schaltungsanordnung, die eingesetzt wurde, um diese Ansprechkurven zu bestimmen.

Mit Bezug auf die Zeichnungen] zeigt Fig. 1 die Ansprechkurve eines bekannten strömungsmechanischen Abstandfühlers, dessen Gestaltung dieser Figur der Zeichnungen zu entnehmen ist. Im wesentlichen umfaßt diese Vorrichtung zwei gleichachsige Rohre 1, 2, wobei das Rohr 2 einen Empfängerkanal darstellt, der in diesem Beispiel einen Innendurchmesser von 0,81 mm (0,032 Zoll) und einen Außendurchmesser von 1,57 mm (0,062 Zoll) aufweist. Das äußere Rohr 1 besitzt einen Innendurchmesser von 2,36 mm (0,093 Zoll). Die zwei Rohre Λ und 2 enden in einer Ebene auf der rechten Seite der in der- Zeichnung abgebildeten Vorrichtung* Zur Bestimmung der Ansprechkurven bzw. des An-

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sprechverlaufs wurde die Vorrichtung in einer geeigneten, nicht abgebildeten Halterung angeordnet, so daß die Rohre und 2 mit Bezug auf eine ebene Fläche 3 ausreichenden Ausmaßes genau senkrecht standen, und zwar mit einem einstellbaren Abstand 4. Druckluft mit einem geregelten Druck von 310 mm Hg (6 psig) wurde der Vorrichtung so zugeführt, daß sie in den Spalt zwischen den Rohren 1 und 2 nach unten floß und am rechten Ende des Rohres als ein Strahl ringförmigen Querschnitts austrat, der gemäß der Zeichnung auf die Oberfläche 3 traf. Wegen des Auftreffens des Strahles an die Oberfläche 3 erzeugen die am rechten Ende des Rohres 2 vorhandenen Druckverhältnisse einen Druck im Rohr 2, der bei verschiedenen Werten des Spaltabstandes 4 gemessen wurde.

Die Kurve in der graphischen Darstellung gemäß Pig. 1 stellt die Druckmeßwerte in dem Rohr 2 für verschiedene Werte des Spaltabstandes 4 und in den oben erläuterten Verhältnissen dar. Die sehr nicht-lineare !Form dieser Kurve ist offensichtlich. Die Werte für den gemessenen Druck in Rohr 2 sind in Zoll Wassersäule und die Größen des Spaltes 4 in Zoll an den jeweiligen Achsen angegeben. Es ist zu entnehmen, daß bei einer Erhöhung des Spaltes 4 auf ca. 1,5 mm (0,060 Zoll) der Druck im Rohr 2 auf einen Wert von ca. 5,6 mm Hg (3 Zoll Wassersäule) schnell abfällt, wonach er aber bei einer Vergrößerung des Spaltes 4 von ca. 1,5 mm (0,060 Zoll) bis ca. 2,5 mm (0,100 Zoll) langsam bis auf fast 9,3 mm Hg (5 Zoll Wassersäule) steigt. Danach führt eine weitere Vergrößerung des Spaltes 4 so lange zu einem allmählichen Abstieg im Druck im Rohr 2, bis bei einem Spaltwert 4 von ca. 3,3 nun (0,130 Zoll) der Druck im Rohr 2 wieder auf ca. 5,6 mm Hg (3 Zoll Wassersäule) abfällt.

Über einen beträchtlichen Bereich der Spaltgrößen 4 ist demnach die Ansprechkennlinie der bekannten, in Fig. 1 abgebildeten Anordnung sowohl unerwartet als auch zweideutig, denn ihr Druckwert kann für zwei Spaltgrößen gelten.

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Die Pig. 2-5 veranschaulichen ein typisches Ausführungsbeispiel eines strömungsmechanischen Abstandfühlers gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 zeigt schematisch die allgemeine Anordnung der Kanäle in der Vorrichtung. Wie aus den Fig. 3-5 hervorgeht, sind diese Kanäle mit einer Ausnahme als Bohrungen in einem vollen Block geformt, dessen äußere Gestaltung nur deshalbials regelmäßiges Prisma gezeigt ist, um als Beispiel zu dienen.

Demgemäß umfaßt die in Fig. 2-5 gezeigte Anordnung einen Senderkanal 10, der als/ Kapillare ausgebildet ist. Diese · Kapillare liegt in einer Bohrung, die sich neben dem Empfängerkanal 12 und parallel zu diesem befindet. Ein Abtastmediumkanal 14· kreuzt den Kanal 12. Der Senderkanal 10 kann einen Durchmesser von z. B. 1 mm (0,040 Zoll) besitzen, während der Empfängerkanal 12 einen wesentlich größeren Durchmesser von z. B. 8 mm (0,313 Zoll) besitzt. Der Kanal 14 kreuzt den Kanal 12 rechtwinklig und symmetrisch, so daß seine Achse die des Kanals 12 durchschneidet. Der Kanal 14 kann einen Durch-

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messer von z. B. 0,38 mm (0,015 Zoll) zu der einen Seite des Kanals 12 und einen Durchmesser von 0,51 mm (0,020 Zoll) zu der anderen Seite des Kanals 12 besitzen, wenn dieser den angegebenen Durchmesser besitzt.

Der Senderkanal 10 und der Empfängerkanal· 12 enden in einer gemeinsamen Ebene, die am besten in den Fig. 4 und 5 veranschaulicht ist, wo diese gemeinsame Ebene durch die Blockfläche 16 dargestellt ist. In dieser Ebene endet der Senderkanal 10 als Ebene, ringförmige Öffnung 18, während der Senderkanal 12 in einer Empfängeröffnung 20 endet, die eine seitliche Ausnehmung 22 um eine Düse 24- herum umfaßt, die durch das Ende des den Senderkanal 10 bildenden Rohres gebildet ist- Die Ausnehmung 22 kann z. B. durch eine erweiterte Bohrung, die gleichachsig zu dem Kanal 10 liegt, gebildet sein, deren Tiefe 1,6 mm (0,0625 Zoll) beträgt. Der Durchmesser wird so gewählt, daß die Ausnehmung gerade in die Empfängeröffnung 20 einbricht, und er beträgt z. B. 3,2 mm '.0,125 Zoll}.

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Die Vorrichtung gemäß Pig. 2-5 wird vorzugsweise in einer Schaltungsanordnung "benutzt, die schematisch in Fig. 6 abgebildet ist. Diese Figur zeigt Kurven des Ansprechverhaltens der Vorrichtung bei verschiedenen Betriebsverhältnissen.

Es sei Bezug auf das schematische Schaltbild nach Fig. 6 genommen, worin eine Anordnung mit der Gestalt nach Fig. 2-5 durch den Block 30 dargestellt ist. Dieser Block ist so gerichtet, daß die Öffnungen 18 und 20 (in Fig. 6 nicht abgebildet) auf der rechten Seite liegen, und zwar gegenüber einer ebenen Fläche 32 mit einem Zwischenabstand 34-.

Der Senderkanal 10 besitzt eine Zufuhröffnung 36, die über eine Leitung 38 mit einem Druckregler 40 in Verbindung steht, der Druckluft bei einem einstellbaren Druck liefert. In Versuchen zur Feststellung des Ansprechverhaltens gemäß Fig. 6 betrug der durch den Regler 40 bei der Öffnung 36 vorgesehene Versorgungsdruck ca. 362 mm Hg (7 psig).

Der Abtastmediumkanal 14 besitzt Einlaß- und Auslaßöffnungen 42 bzw. 44, die in Fig. 6 gezeigt sind. Die Einlaßöffnung 42, die mit dem Teil kleineren Durchmessers des Kanals 14 in Verbindung steht, wird durch eine Leitung 46 mit dem Ausgang¹ des Seglers 40 verbunden. Diese Leitung 46 umfaßt eine einstellbare Drossel 48, um den Druck bei Öffnung 42 so zu regeln, daß der Druckwert den Druckwert bei Öffnung 46 unterschreitet. Manometer 50 und 52 sind mit den Leitungen 38 bzw. 46 verbunden, damit man den Regler 40 und die Drossel 48 Z, dichter einstellen kann.

Gemäß der abgebildeten Anordnung tritt die Auslaßöffnung 44, die mit dem Teil größeren Durchmessers des Kanals 14 in Verbindung steht¹ und bei der der Druck bei ansteigenden Größen des Spaltes 34 innerhalb des Arbeitsbereiches der Anordnung ansteigt, mit einem strömungsmechanischen Verstärker in Verbindung, der einen gemäß der britischen Patentschrift 1 269 208 konstruierten Geber sowie eine Venturi-Anordnung 56 umfaßt. Letztere besitzt einen Venturi-Kanal (nicht abgebildet), der in Einlaß- und Auslaßöffnungen 58 bzw. 60 endet.

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Die eingeschnürte Stelle des Ventiari-Kanals ist über eine Abgriff leitung mit einer Signalöffnung 62 verbunden. Die innere Öffnung 58 steht mit dem Ausgang des Eeglers 40 in Verbindung. Je nach der durch die Vorrichtung 54 verursachtertlmpedanz gegen die Fließbewegung aus der Äuslaßöffnung 60 findet eine Schwankung des Druckes in der Signalöffnung 62 statt. Die auf die Vorrichtung 54 zurückzuführende Impedanz hängt ihrerseits von dem Druck in der Öffnung 44 ab, der gemäß der britischen Patentschrift der Vorrichtung"54 zugeführt wird.

Die Kurven der Fig. 6 stellen die Druckwerte bei der Signalöffnung 62 in Zoll-Wassersäule, bezogen auf die Größe des Spaltes 34, bei verschiedenen Werten des Abtastmediumdruckes in der Öffnung 42 der Vorrichtung dar. Die Kurven 46, 66 und 68 stellen die Druckwerte in der Signalöffnung 62, bezogen auf die Spaltgröße 34, für Abtastmediumeinlaßdruckwerte in der Öffnung 42 von 15 mm Hg (8 Zoll Wassersäule), 9,3 mmiHg (5 Zoll Wassersäule) bzw. 5>6 mm Hg (3 Zoll Wassersäule) dar. ■

Man wird verstehen, daß bei den zwei höheren Abtastmediumdruckwerten in der Öffnung 42 der Vorrichtung das Ansprechverhalten im wesentlichen linear verläuft und daß die Vorrichtung auf Änderungen in der Größe des Spaltes 34 innerhalb eines engen Bereiches sehr empfindlich ist, wobei die Empfindlichkeit bei dem höheren Bruckwert höher liegt. Bei diesen höheren Druckwerten sorgt demnach die Vorrichtung für ein klares Ansprechen auf einen in einer bestimmten Lage befindlichen Gegenstand. Bei deianiedrigeren Abtastmediumdruck der Kurve 68 ist andererseits die Empfindlichkeit der Vorrichtung mit Bezug auf Änderungen in der Spaltgröße 3^ niedriger, wobei das Ansprechverhalten nicht so linear ist. Dagegen ist die Ab standempfindlichkeit der Vorrichtung wesentlich größer, wobei die Vorrichtung auf die Anwesenheit eines Gegenstandes auf eine bestimmte Entfernung anspricht, und zwar meldet sie den Abstand ohne Zweideutigkeit.

Patentansprüche:

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Claims

- 12 Pa t en t ansp rü ehe

1.) Strömungsmechanischer Abstandfühler, gekennzeichnet durch eine Sendereinrichtung (10, 16, Fig. 2-5)» die einen Druckmediumstrahl gemäß einer vorbestimmten Richtung nahe einer Empfangsöffnung (20) richtet, die mit einem Empfangskanal (12) in Verbindung steht, der einen Abtastmediumkanal (14) kreuzt, durch den ein Abtastmedium fließt und den Empfangskanal kreuzt.

2. Strömungsmechanischer Abstandfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangskanal (12) gerade und rohrförmig ist und daß das eine Ende die Empfangsöffnung (20) bildet und das andere Ende offen ist, so'daß durch die in der öffnung herrschenden Druckverhältnisse eine durch diesen Kanal hindurchfließende Strömung moduliert wird.

3. Strömungsmechanischer Abstandfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangskanal (12) an seinem von der Empfangsöffnung entfernten Ende geschlossen ist.

4. Strömungsmechanischer Abstandfühler nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangskanal in einem Block gebildet ist., der ebenso den Abtastmediumkanal und einen oder mehrere Senderstrahlkanäle (10) umfaßt.

5. Strömungsmechanischer Abstandfühler nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastmediumkanal einen kleineren Querschnitt als der Empfangskanal besitzt, wobei die Achsen dieser zwei Kanäle sich unter einem rechten Winkel schneiden.

6. Strömungsmechanischer Abstandfühler nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastmediumkanal (14) beiderseits seiner Kreuzung mit dem Empfangskanal (12) so lang ist, daß für eine im wesentlichen laminare Strömung des Abtastmediums in dem Bereich gesorgt wird, wo das Medium durch den Empfangskanal fließt.

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7· Strömungsmechanischer Abstandfühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem relativ niedrigen Druck des Abtastmediums betrieben wird und daß der Abtastmediumkanal so dimensioniert ist, daß an der Stelle, wo er den Empfangskanal kreuzt, turbulente Strömungsverhältnisse im strömenden Medium herrschen.

8. Strömungsmechanischer Abstandfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender eine einfache, strahlerzeugende Düse (18) umfaßt, die einen Druckmediumstrahl entlang einer Linie richtet, die nahe der verlängerten Achse der Empfangsöffnung (20) und etwa parallel zu dieser Achse liegt.

9. Strömungsmechanischer Abstandfühler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender einen geraden Senderkanal (10) umfaßt, der sich neben dem Empfangskanal (12) und parallel zu diesem erstreckt, wobei der Senderkanal in einer öffnung oder einer Düse (18) endet, die neben der Empfangsöffnung liegt.

10. Strömungsmechanischer Abstandfühler nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangskanal mit einer seitlichen Ausnehmung (22) ausgebildet ist, die eine Düse (18) am Ende des Senderkanal umgibt, wobei die Düse und die Empfangsöffnung ansonsten in einer Ebene enden.

ner

Patentanwalt

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