DE2320217C3 - Strömungsmesser - Google Patents

Description

3. Strömungsmesser nach Anspruch 2, dadurch mittels eingeführt wird, entstehen Karman-Wirbel, gekennzeichnet, daß die öffnungen (23, 24) im 40 die abwechselnd an beiden Seiten der Meßeinrichstromabliegenden Bereich kleiner sind als die des tung in der Nähe des Abreißpunkts der Grenzschicht stromaufliegenden Bereichs. abreißen. Die zu beiden Seiten der Meßeinrichtung

4. Strömungsmesser nach Anspruch 2 oder 3, herrschenden Drücke des Strömungsmittels ändern dadurch gekennzeichnet, daß die im stromablie- sich abwechselnd, während die Wirbel erzeugt wergenden Bereich angeordneten öffnungen (23, 24) 45 den und sich ablösen. Wenn in der Wand der Meßgegen die öffnungen (21, 22) im stromaufliegen- einrichtung einander gegenüberliegende, miteinander den Bereich in Längsrichtung versetzt sind. kommunizierende öffnungen vorhanden sind, ermög-

5. Strömungsmesser nach einem der vorstehen- liehen diese öffnungen eine Ausbreitung der Ändeden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die rungen des Strömungsmitteldruckes in die Meßeinöffnungen als in Längsrichtung des Elements 50 richtung hinein, so daß die Strömung des in ihrem liegende Schlitze ausgebildet sind. Inneren befindlichen Strömungsmittels variiert. Dies

6. Strömungsmesser nach Anspruch S, dadurch ist auf das Ansaugen und Ausstoßen des Strömungsgekennzeichnet, daß die öffnungen auf den ein- mittels über diese öffnungen zurückzuführen. Die •nder gegenüberliegenden Seiten des Elements je- Frequenz der Änderungen des Strömungsmittelstroms weils aus einer Reihe länglicher Schlitze im strom- 55 im Inneren der Meßeinrichtung ändert sich dabei in Aufliegenden Bereich und einer Reihe länglicher Abhängigkeit von der Zahl der erzeugten Karman-Schlitze im stromabliegenden Bereich des EIe- Wirbel und läßt sich als Signalimpuls mittels eines im fnents bestehen (F i g. 7). Innenraum der Meßeinrichtung angeordneten Meß-

7. Strömungsmesser nach einem der An- elements messen. Die Impulsfrequenz kann nach der spräche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die 60 nachstehenden Gleichung bestimmt werden, aus der auf den gegenüberliegenden Seiten des Elements die Strömungsgeschwindigkeit V eines Strömungs-

ggg ments

ausgebildeten öffnungen zum Teil aus in Umfangsrichtung des Elements sich erstreckenden
Schlitzen bestehen (F i g. 6).

8. Strömungsmesser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die auf jeder Seite stromaufliegenden öffnungen (21, 22) im wesentlichen
Kreisquerschnitt haben und die auf jeder Seite

mittels bei Messung der impulsfrequenz / errechnet
werden kann:

K D

In dieser Gleichung stellt D den Durchmesser der
Meßeinrichtung und K eine Konstante dar.

_r Rohrleitungen etwa in großchemischen Veri5 n«nrozessen wird angenommen, daß »Turbulenz« •«em eewissen Grad im Verfahrensstrom vornanut Dennoch sind nicht viele Rohrleitungen mit 5?vhrichtereiementen zur Beseitigung sobher Türi, versehen Im allgemeinen erhöht sich diese «ri^ienz mit einer Erhöhung der Geschwindigkeit ιSrömunesmittels in der Rohrleitung, was sich ■ h Hie Revnoldsche Zahl ausdrücken läßt. Das « iLdensein von Turbulenz bewirkt eine Herab-™na der kritischen Reynold-Zahl, d. h. der Rey-^Se M7ahl an dem Punkt, an welchem die Laminar-¹¹Tl hei Ablösung in Turbulenzströmung über-Ausgangssignal einer eine Karman-Wirbelbewirkenden Strömungsgeschwindigkeits-Sng ist. nur dann linear, wenn die Reyunter ihrem kritischen Wert liegt, wol dann stabil erzeugt werden und in lntervaUenabreißen. ta bekanntes Strömungsmeßgerät, wie taS erwähnten DT-OS 2 037 198 beschrieweist als in die Strömung einzusetzendes Teinen Zylinder auf, an ,fern die Karman-Sippe ihren Ausgangspunkt nimmt. Am die Strömung beaufschlagten Vorderteil des K wird ^Grenzschicht zwangsweise zum Abreißen gebracht. Senkrecht zur Strömungsrichtung Ut der Zylinder von einem durchgehenden Schlitz ? i d ds erwähnte Meßelement ange

Ut der Zylinder von g

durchsetz? in dem das erwähnte Meßelement ange-Ξ ist Wenn bei dieser Konstruktion zahlreiche

ASSUi Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Erfindungsgedankens sind in den Unteranspriichen gekennzeichnet. Anders ausgedrückt weist die erfindungsgemalie Vorrichtung eine Meßeinrichtung mit Offnungen in

Form voa Haupt- und Nebenöffnungen auf, von denen sich letztere an der Stromabseite betmcten. Über diese Öffnungen wird die von der Erzeugung und vom Abreißen der Wirbel herrührende Huiddruckschwankung in das Innere der Meßeinrichtung

übertragen. Infolge dieser Öffnungen »saugt« die Meßeinrichtung das äußere Strömungsmittel an der Seite an, an welcher der Druck hoch ist, und »stoBt« das innere Strömungsmittel an der Seite aus, an weieher der Druck niedrig ist. Während dieses »Ansaug-

und Ausstoß«-Vorgangs wird der Abreißpunkt der Grenzschicht an der Ansaugseite über die Neben-Öffnungen stromab verlagert, so daß sich die Wobei entsprechend vergrößern können, bevor si> abraßen. An der Ausstoßseite dagegen wird der Abreißpunkt

« der Grenzschicht nahe an die Hauptöffnungen heran verschoben, wodurch die Grenzschicht an«taStromabseile daran gehindert wird, wieder mit der MeB einrichtung in Berührung zu gelangen und wieder von ihr abzureißen. Die Wirbel können als»nur m der

a_S Nähe der Hauptöffnungen anwachsen, wodurch die

Erzeugung der Wirbel ^^^^^. regelmäßiger erfolgL Der Abreißpunk^de Grenz schichten zu beiden Seiten der MeBeuincbtang au sich also steuern, und somit Kann die G™*™™ daran gehindert werden, sich in Berührung mn aer

Es sä

ΐ d

wird die kritische 35 die kritische Reynoldsche

Zahl Wenn zudem die Strömungsgeschwin- 40 als auch für Gasstromungsmessung,

STSÄT Stromun^eschWindigk^n stabil und in regelmäßigen Absländen erzeugt und zum Ab- ^ N_ebe„ö_ffn_mgen der AbreiBpuukt an der

der Abreißfrequenz und der Stromungsgeschwmdigsich also die erzeugten

D?Ä£be wird bei einem Strömungsmesser nach der eingangs genannten Gattung erfindungsge- «nabhängi;l

des Elements su uu^euiuuki »uu, ν·.», j-..·....

Fluideintrittsseite des Elements ein längeres Anhaften der an dem Element auftretenden Grenzschicht bis zum stromabseitigen Bereich des Elements auftritt, während auf der Fluidaustrittsseite des Elements das Anhaften der Grenzschicht in Stromaufwärtsrichtung verkürzt wird.

sich

_über |>_{en weiten} Bereich ^ _Strömungs.

der Turbulenz in Strömungsmittels

und von Änderungen der Strömungsgeschwindig- gen des Strömungsmittel- oder Fluidumdrucks zu

keit. beiden Seiten der Meßeinrichtung 1 führt. Gemäß

Als Vorteil sei auch erwähnt, daß die stromab- F i g. 3 sei nunmehr angenommen, daß der Druck an

seitigen Nebenöffnungen, die zur Stabilisierung und den Hauptöffnungen 22 an der einen Seite hoch und

Vergleichmäßigung des Wirbelabrisses und zur Er- S an den Hauptöffnungen 21 an der anderen Seite nied-

weiterung des Meßbereichs beitragen, leicht und rig ist. Hierbei werden im Hohlraum 4 zwei entgegen-

ohne Schwierigkeiten hergestellt werden können. gesetzt zueinander gerichtete Fluidumströme erzeugt,

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen so daß im Hohlraum 4 ein Teil des äußeren Fluidums

der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. über die Hauptöffnungen 22 und die Nebenöffnungen

Es zeigt ίο 24 angesaugt und ein Teil des inneren Fluidums F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Meß- über die Hauptöffnungen 21 und die Nebenöffnungen

einrichtung gemäß einer Ausführungsform,, 23 abgestoßen wird. Infolge dieses Ansaugens und

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in F i g. 11, Ausstoßens verlagert sich der Abreißpunkt der Grenz- F i g. 3 eine schematische Darstellung der Arbeit»- schicht an der Stromabseite bis nahe an einen Punkt a

weise der Vorrichtung gemäß F i g. 1 und 2, 13 an der Meßeinrichtung 1 heran. Infolgedessen können

F i g. 4 eine der Erläuterung der Arbeitsweise der sich die in der Nähe des Punkts α erzeugten Wirbel Vorrichtung dienende graphische Darstellung des ausreichend vergrößern und stabil in regelmäßigen Verhältnisses zwischen der Strömungsgeschwindig- Abständen in Stromabrichtung abreißen. Da ein Teil

keit und dem Frequenzausgang und des inneren Fluidums über die Hauptöffnungen 21

F i g. 5 bis 7 schematische Darstellungen abgewan- ao und die Nebenöffnungen 23 ausgestoßen wird, gelangt

delter Strömungsmesser. der Fluidumstrom längs der Fläche der anderen Seite

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausfüh- der Meßeinrichtung 1 nicht in Berührung mit letzterungsformen ist eine stabförmige Meßeinrichtung 1 rer, auch wenn sich die Grenzschicht in der Nähe der von kreisförmigem Querschnitt vorgesehen, die aus Hauptöffnungen 21 ablöst und zu einer Turbulenzeinem zylindrischen Körper 2 und einem Kernteil 3 as strömung mit hoher Strömungsgeschwindigkeit und besteht. Bei 21 und 22 sind am zylindrischen Körper 2 hoher Reynold-Zahl wird. Wenn dagegen der Druck paarweise und gegenüber der Richtung des Fluidum- an der anderen Seite der Meßeinrichtung 1 hoch und Stroms im Körper 2 symmetrisch angeordnete Haupt- an der ersten Seite niedrig ist, wird der Abreißpunkt öffnungen vorgesehen, während bei 23 und 24 strom- an der anderen Seite bis an den Punkt a' heran verab der Hauptöffnungen 21 und 22 Hilfs- oder Neben- 30 lagert, während der Abreißpunkt an der ersten Seite öffnungen 23 und 24 vorgesehen sind. Diese Haupt- in der Nähe der Hauptöffnungen 22 festgelegt ist und Nebenöffnungen sind in mehreren Paaren vorge- I Inter diesen Bedingungen wird die Frequenz, mit sehen, die längs des zylindrischen Körpers 2 auf welcher die Fluidumströmung in Abhängigkeit von gleiche Abstände voneinander verteilt sind. Die der Abreißfrequenz der Wirbel im Hohlraum 4 wech-Nebenöffnungen 23 und 24 befinden sich jeweils in 35 seit, durch das Fühlelement 5 gemessen, so daß die der Mitte des Abstands g zwischen den Hauptöffnun- Strömungsgeschwindigkeit genau gemessen werden gen 21 bzw. 22. Die öffnungen sind jeweils kreis- kann. Mit diesem Strömungsmesser wurden Versuche rund, wobei die Nebenöffnungen kleineren Durch- durchgeführt, bei denen die Winkel B₁ und θ₂ für die messer besitzen als die Hauptöffnungen. Zwischen Lege der Hauptöffnungen 21 und 22 sowie der den Innenwänden des zylindrischen Körpers 2 und 40 Nebenöffnungen 23 und 24 an der Meßeinrichtung 1 dem Kernteil 3 werden Kammern 31 und 32 von (Fig. 2) zwischen 70 und 100° bzw. zwischen 100 kreissegmentförmigem Querschnitt festgelegt, die und 140° gewählt wurden. Dabei zeigte es sich, daß durch eine Durchgangsbohrung 33 miteinander ver- mit einem Winkel Θ, von 85° und einem Winkel β₂ bunden sind. Die Hauptöffnungen 21 und 22, die von 115° günstige Ergebnisse erzielt werden können. Nebenöffnungen 23 und 24, die Kammern 31 und 32 45 In den F i g. 5 bis 7 sind weitere vorteilhafte Aussowie die Durchgangsbohrung 33 bilden einen inne- führungsformen dargestellt. Bei der Ausführungsform •ren Hohlraum bzw. Innenraum 4. In der Durchgangs- gemäß Fig 5 sind zwei Nebenöffnungen 23, (24) bohrung 5 ist ein den Strömungsmittelzustand fest- vorgesehen. Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausfühstellendes Fühlelement S angeordnet, welches Ände- nmgsbeispiel sind in Strömungsrichtung verlaufende, rangen des Stromungsmittelzustands, wie eine Ver- 50 schlitz- bzw. langlochförmige Nebenöffnungen 23, lagerung and Druckänderung, im Hohlraum 4 fest- (24) vorgesehen, während Fig. 7 eine weitere Ausstellt Bei der dargestellten Ausfuhrungsform ist als fühnmgsform zeigt, bei der in Längsrichtung lang-FüTrielement S ein Hitzdraht vorgesehen. gestreckte Hauptöffnungen 21, 22 und Nebenöfrnun-

Der beschriebene Stromungsmesser arbeitet wie gen 23, 24 miteinander kombiniert sind. Bei diesen

folgt: Wenn das zu messende Strömungsmittel strömt, 55 Ausfuhrungsformen wird ebenfalls die Ansaug- und

löst sich die Grenzschicht von den Seiten der Meß- Ausstoß-Erscheinung ausgenutzt, die in Abhängigkeit

einrichtung 1 ab, wobei die resultierenden Wirbel ab- von der Erzeugung und vom Abreißen der Wirbel

wechselnd zum Absuoui hin abreißen. Entsprechend auftritt, wobei der Abreißpunkt so gesteuert wird,

der Erzeugung und dem Abreißen der Wirbel wird daß er sich an der Ansaugseite stromabseitig befindet

erne zirkulierende Strömung um die Meßeinrichtung 1 60 und an der Ausstoßseite stromaufseräg festgelegt

herum hervorgebracht, die zu wechselnden Andenin- ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche: stromabliegenden öffnungen (23, 24) als in Umfangsrichtung liegende Schlitzöffnungen ausgebildet sind. 9. Strömungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die stromabliegenden öffnungen (23, 24) als eine paarweise angeordnete Doppelreihe von öffnungen ausgebildet sind (F i g. 5). 10. Strömungsmesser nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im Stromauf-Bereich des Elements (1) angeordneten öffnungen (21, 22) innerhalb eines Winkels von 70 bis 100° und die im Stromab-Bereich des Elements (1) angeordneten öffnungen (23, 24) innerhalb eines Winkels von 100 bis 140° jeweils gemessen vom jeweiligen Öffnungsmittelpunkt bis zu einer senkrecht von der Achse durch den Staupunkt des Elements gehenden Geraden liegen.

1. Strömungsmesser mit einem quer in eine Fluidströmung einzusetzenden, Wirbel erzeugenden Element, an dem an gegenüberliegenden Seilen abwechselnd abreißende Wirbel erzeugt werden, bei dem das Element in Längsrichtung auf gegenüberliegenden Seiten mit öffnungen versehen ist, die über einen Innenraum des Elements kommunizieren und bei dem in diesem Innenraum eine den abwechselnd abreißenden Wirbeln entsprechende Fluid-Wechselströmung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Offnungen (21-24) auf jeder der einander gegen-Bberliegenden Seiten des Elements (1) paarweise in Umfangsrichtung auf Abstand voneinander Stehend angeordnet sind, wobei die öffnung(en) (21, 22) des einen Paars auf jeder Seite in einem stromaufliegenden Bereich und die öffnungen) ao (23, 24) des anderen Paars auf jeder Seite im

stromabliegenden Bereich des Elements (1) so

angeordnet sind, daß jeweils auf der Fluideintritts-

seite des Elements (1) ein längeres Anhaften der

an dem Element auftretenden Grenzschicht bis a₅ , _{J L} ._ . _ ..

zum stromabseitigen Bereich des Elements (1) ^Die Erfindung betrifft einen Stromungsmesser mit

auftritt, während auf der Fluidaustrittsseite des ^einem <l^{uer in eLne} Fluidströmung einzusetzenden

Elements (1) das Anhaften der Grenzschicht in Wirbel erzeugenden Element, an dem an gegenüber-

Stromaufwärtsrichtung verkürzt wird. liegenden Seiten abwechselnd abreißende Wirbel er-

2. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch 30 zeugt werden, bei dem das Element in Längsrichtung gekennzeichnet, daß die öffnungen (21-24) auf ^auf gegenüberliegenden Seiten mit öffnungen verjeder der einander gegenüberliegenden Seiten des sehen ist, die über einen Innenraum des Elements Elements (1) zu Reihen gruppiert sind, wobei das kommunizieren und bei dem in diesem Innenraum eine Öffnungsreihenpaar (21, 22) in einem strom- ^e'ne ^den abwechselnd abreißenden Wirbeln entspreaufliegenden Bereich und das andere öffnungs- 35 chende Fluidströmung erzeugt wird. Ein solcher Ströreihenpaar (23, 24) in einem stromabliegenden mungsmesser ist in der DT-OS 2 037 198 beschrieben. Bereich in Längsrichtung des Elements (1) ange- Wenn eine stabförmige Detektor- oder Meßeinrichordnet ist. tung in die Strömung eines zu messenden Strömungs-