DE2453973A1

DE2453973A1 - Flowmeter with turbulence generating element - has element which generates breaking away vortices at its opposite ends

Info

Publication number: DE2453973A1
Application number: DE19742453973
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Dipl Ing Kastner
Original assignee: Bopp and Reuther GmbH
Current assignee: Bopp and Reuther GmbH
Priority date: 1974-11-14
Filing date: 1974-11-14
Publication date: 1976-05-26
Also published as: DE2453973B2

Abstract

The flowmeter element has holes at its opposite sides connected with each other by a bore in the element, so that an alternating fluid flow is generated in this bore, corresponding to alternate vortices breaking away. The frequency of this alternating fluid flow is a measure for the flow velocity and is itself measured by one or several pickups. The vortex (13, 14) generating element (2) has recoils (9, 10) caused by the sharp trailing edges (11, 12), extending over the whole element length behind its sides (3, 4) with the holes (5, 6) connected by channels (15, 16) to the vortical space behind the breaking-off edges.

Description

Strömungsmesser Die Erfindung bezieht sich auf einen Strömungsmesser, bei dem ein wirbelerzeugender Profilkörper von im wesentlichen langgestreckter Form quer in einen Fluidstrom eingeschaltet ist, so daß an seinen gegenüberliegenden Seiten abwechselnd abreißende Wirbel erzeugt werden, wobei dieser Körper an den gegenüberliegenden Seiten mit Öffnungen versehen ist, die über eine Bohrung im Innern des Körpers miteinander verbunden sind, so daß in dieser Querbohrung eine dem abwechselnden Wirbelabreißen entsprechende Fluid-Wechselströmung entsteht, deren Frequenz ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit des Fluidums ist, wobei diese Frequenz durch ein oder mehrere Fühlelemente gemessen wird, Bei diesen bekannten Strömungsmessern sind die Fühlelemente zwar nicht der Hauptströmung unmittelbar ausgesetzt, sondern liegen geschützt im Innern des Profilkörpers, und auch die Einlaufstrecke läßt sich einfacher ausbilden. Jedoch liegen die Fühlelemente hier nicht mehr im direkten Einflußbereich der Wirbelstraße, sondern werden nur indirekt über die von den Wirbeln erzeugten Nebenströmungen beeinflußt. Dadurch können vergleichsweise langsame Fluidströmungen aufgrund der reduzierten Wechselwirkung auf die Nebenströmungen teilweise überhaupt nicht mehr erfaßt werden. Außerdem treten immer der Wechselströmung überlagerte, hochfrequente Rauschkomponenten und unkontrollierte, niederfrequente Pendelbewegungen der Wirbelstraße auf, die besonders bei rasch strömendem Medium das eigentliche Nutzsignal relativ stark beeinflußen. Die Wechselströmung in der Querbohrung kann somit durch diese Störströmungen relativ stark überlagert werden. Die Aufbereitung solcher verrauschter Nutzsignale ist in der Praxis zu aufwendig. Flow meter The invention relates to a flow meter, in which a vortex-generating profile body of substantially elongated shape is switched transversely into a fluid stream, so that at its opposite Alternating tearing vortices are generated, this body at the sides opposite sides is provided with openings, which have a hole in the interior of the body are connected to each other, so that in this transverse bore one of the alternating Vortex tearing off corresponding fluid alternating flow is created, the frequency of which is a Measure of the flow rate of the fluid, this frequency being through one or more sensing elements is measured, in these known flow meters the sensing elements are not directly exposed to the main flow, but rather are protected inside the profile body, and the inlet section can also be easier to train. However, the sensing elements are no longer in direct line here Sphere of influence of the vortex street, but are only indirectly via that of the vortices Affected by-flows generated. This allows comparatively slow fluid flows partly due to the reduced interaction on the secondary currents can no longer be recorded. In addition, there are always superimposed, high-frequency noise components and uncontrolled, low-frequency pendulum movements the vortex street, which is the real thing, especially when the medium is fast flowing Influence the useful signal relatively strongly. The alternating flow in the cross hole can are thus superimposed to a relatively large extent by these interfering currents. The preparation Such noisy useful signals are too expensive in practice.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wirbelfrequenz-Strömungsmesser mit einem oder mehreren durch Einbau in eine Querbohrung mechanisch geschützten und von turbulenten Strömungen im Einlauf unabhängigen Fühlern zu schaffen, der einerseits bei kleinen Fluidströmungen eine ausreichende Meßempfindlichkeit auf'weist und andererseits bei hohen Durchflüssen die Rauschkomponenten weitgehend unterdrückt.The object of the invention is to provide a vortex frequency flow meter with one or more mechanically protected by installation in a cross hole and turbulent flows in the inlet independent feelers create, on the one hand, a sufficient measurement sensitivity with small fluid flows exhibits and, on the other hand, largely the noise components at high flow rates suppressed.

Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung darin gesehen, daß der die Wirbel erzeugende Profilkörper hinter den an den gegenüberliegenden Seiten vorgesehenen Öffnungen beiderseits je einen sich über die ganze Länge erstreckenden, eine scharfe Abreißkante bildenden Rücksprung aufweist und beide Öffnungen über je einen bis zu den Rücksprüngen reichenden, in Strömungsrichtung verlaufenden nutförmigen Strömungskanal mit dem hinter den Rücksprüngen liegenden Wirbelraum direkt verbunden sind.The solution to this problem is seen according to the invention in that the profile body generating the eddy behind the one on the opposite side Openings provided on both sides each one extending over the entire length, has a sharp tear-off edge forming recess and both openings over one groove-shaped each extending as far as the recesses and running in the direction of flow Flow channel directly connected to the vortex space behind the recesses are.

Durch diese besondere Anordnung der beiden Rücksprünge und die offene Verbindung des sich hinter den Rücksprüngen befindlichen Wirbelraumes mit der Querbohrung wird erreicht, daß sich die an den Rücksprüngen ablösenden Hauptwirbel praktisch unvermindert durch die offenen Kanäle hindurch rückwärts bis in die Querbohrung hinein an den Fühler übertragen. Es tritt durch den Hauptwirbel in der Querbohrung ein Saugeffekt auf, der durch den im Rücksprung mit dem Wirbel zusammen auftretenden Unterdruck hervorgerufen wird. Dieser Saugeffekt wird durch den sich an der gegenüberliegenden Seite gleichzeitig aufbauenden Uberdruck ergänzt, der ebenfalls durch den offenen Kanal in die Querbohrung hineinwirkt und die sich mit der Frequenz der abgehenden Wirbel in der Querbohrung bildende Wechselströmung servorartig verstärkt. Durch diese Verstärkung der Nutzwirbel werden die Rauschkomponenten in ihrer Wirkung weitgehend unterdrückt.Due to this special arrangement of the two recesses and the open Connection of the vertebral space located behind the recesses with the transverse bore it is achieved that the main eddies separating at the recesses practically each other undiminished through the open channels backwards into the transverse bore transferred to the sensor. It enters through the main vertebra in the transverse bore a suction effect caused by the recoil that occurs together with the vertebra Negative pressure is caused. This suction effect is caused by the one on the opposite Side at the same time building up overpressure, which is also supplemented by the open Channel acts into the cross hole and which is at the frequency of the outgoing Alternating flow that forms vortices in the transverse bore is reinforced in a servor-like manner. By this amplification of the useful eddies will largely affect the noise components suppressed.

Weiterhin wird vorgeschlagen, den sich an den Rücksprüngen anschließenden schmaleren Teil des die Wirbel erzeugenden Profilkörpers als nach hinten abgerundete Rippe auszubilden. Diese abgerundete Rippe des die Wirbel erzeugenden Profilkörpers bildet eine Stabilisierungstrennwand zwischen den beiden sich wechselweise ablösenden Wirbeln, die verhindert, daß sich an den Rücksprüngen eine Querströmung bildet. Eine solche Querströmung würde ohne diese Stabilisierungsrippe eine zusätzliche und unregelmäßige Pendelwirkung auf die Wechselströmung in der Querbohrung und damit auf das Nutzsignal auslösen.It is also proposed that the steps following the recesses narrower part of the profile body generating the vortices than rounded towards the rear Train rib. This rounded rib of the profile body generating the vortices forms a stabilizing partition between the two alternately peeling off Vortex that prevents a cross flow from forming at the recesses. Such a cross flow would be an additional one without this stabilizing rib and irregular pendulum action on the alternating flow in the transverse bore and thus trigger on the useful signal.

Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung näher erläutert, die einen Schnitt durch eine Rohrleitung mit eingebautem, mit einem Fühler versehenen wirbelerzeugenden Profilkörper zeigt.Details of the invention are based on an exemplary embodiment explained in more detail in the drawing, which shows a section through a pipeline with built-in, shows vortex-generating profile body provided with a sensor.

Der dargestellte Strömungsmesser besteht aus einem senkrecht zur Strömungsrichtung in die Rohrleitung 1 eingesetzten Profilkörper 2, der sich über den ganzen Durchmesser der Rohrleitung erstreckt und die Karman sche Wirbelstraße erzeugt. Der Profilkörper 2 ist in der Rohrmitte quergeschnitten gezeigt und besitzt in der Mitte an den beiden gegenüberliegenden Seiten 3 und 4 Öffnungen 5 und 6, die über die nach innen leicht konische Querbohrung 7 miteinander in Verbindung stehen. Im Innern dieser Querbohrung 7 sind ein oder mehrere Fühlelemente 8 im Profilkörper 2 angebracht. Der Profilkörper 2 besitzt in Abströmrichtung hinter den Öffnungen 5 und 6 Rücksprünge 9 und lo, die außen die Abreißkanten 11 und 12 für die Karman'schen Wirbel 15 und 14 bilden. Die Querbohrung 7 ist durch je einen nach außen offenen Kanal 15 bzw. 16 mit dem Wirbelgebiet hinter den Rücksprüngen 9 und lo verbunden. Der durch die Rücksprünge 9 und lo gebildete schmalere Ansatz 17 des Profilkörpers 2 dient als sich über den Durchmesser der Rohrleitung 1 erstreckender Stabilisierungssteg fUr die Wirbelstraße und ist nach hinte abgerundet.The flow meter shown consists of a perpendicular to the direction of flow Profile body 2 inserted into the pipeline 1, which extends over the entire diameter the pipeline extends and the Karman cal vortex street is generated. The profile body 2 is shown in cross section in the middle of the tube and has the two in the middle opposite sides 3 and 4 openings 5 and 6 that overlook the inward slightly conical transverse bore 7 are in communication with each other. Inside this cross hole 7, one or more sensing elements 8 are attached in the profile body 2. The profile body 2 has recesses 9 and lo behind the openings 5 and 6 in the outflow direction, which on the outside form the tear-off edges 11 and 12 for the Karman's vertebrae 15 and 14. The transverse bore 7 is through each an outwardly open channel 15 or 16 with the Vortex area connected behind the recesses 9 and lo. The one through the setbacks 9 and lo formed narrower approach 17 of the profile body 2 is used as over the Stabilizing web for the vortex street extending across the diameter of the pipeline 1 and is rounded towards the back.

Da sich hinter den Rücksprung 9 durch den Wirbel 13 und der damit verbundenen Strömungseinschnürung 18 gegenüber der Rohrwandung ein Unterdruckgebiet aufbaut, wird ein Saugeffekt erzielt und dadurch das Fluidum in der Querbohrung 7 entsprechend zur Öffnung 5 hin bewegt. Gleichzeitig entsteht auf der gegenüberliegenden Seite hinter dem Rücksprung lo ein Überdruckgebiet, da der Wirbel 14 bereits abgewandert ist und sich dadurch die Strömung wieder nach innen ausweiten kann, wie durch den Pfeil 19 dargestellt ist. Dadurch wird eine Querströmung in der Bohrung 7 von der Öffnung 6 zur Öffnung 5 hin erreicht, die von den Fühlelementen 8 erfaßt wird.Since behind the recess 9 through the vertebra 13 and so connected flow constriction 18 opposite the pipe wall a negative pressure area builds up, a suction effect is achieved and thereby the fluid in the transverse bore 7 accordingly moved towards the opening 5. At the same time arises on the opposite Side behind the recess lo an overpressure area, since the vortex 14 has already migrated and thereby the flow can expand inward again, as through the Arrow 19 is shown. This creates a cross flow in the bore 7 of the Opening 6 to opening 5 reached, which is detected by the sensing elements 8.

Durch die Verbindungskanäle 15 und 16 zwischen der Querbohrung 7 und dem Unterdruck- bzw. Überdruckgebiet hinter den Rücksprüngen 9 und lo kann das Fluidum der Quarbohrung 7 entsprechend den Pfeilen 20 und 21 über den einen Kanal 16 zufließen und über den gegenüberliegenden Kanal 15 wieder abfließen und umgekehrt, ohne von der Hauptströmung um den Profilkörper 2 gestört zu werden.Through the connecting channels 15 and 16 between the transverse bore 7 and the underpressure or overpressure area behind the recesses 9 and lo can the fluid of the quartz bore 7 according to the arrows 20 and 21 via the a channel 16 to flow in and flow out again via the opposite channel 15 and vice versa, without being disturbed by the main flow around the profile body 2.

Die durch die Karman'schen Wirbel erzeugte Wechselströmung in der Querbohrung 7 wird dadurch erheblich verstärkt, so daß die auftretenden Sekundärwirbel in ihrer Störwirkung auf die Hauptwirbel weitgehendst ohne Einfluß bleiben und das bei niedrigen Durchflüssen relativ schwache Nutzsignal noch soweit verstärkt wird, daß es von den Fühlern 8 zur Meßanzeige gebracht werden kann.The alternating current generated by the Karman vortex in the Transverse bore 7 is thereby considerably reinforced, so that the secondary eddies that occur remain largely without influence in their disruptive effect on the main vortex and that At low flow rates, the relatively weak useful signal is amplified to the extent that that it can be brought to the measuring display by the sensors 8.

Claims

Flow meter, in which a vortex-generating profile body of im essentially elongated shape is switched transversely in a fluid stream, so that alternating eddies are generated on its opposite sides, this body is provided with openings on the opposite sides, which are connected to one another via a hole in the interior of the body, so that in this transverse bore an alternating fluid flow corresponding to the alternating vortex break-off arises, the frequency of which is a measure of the flow velocity of the fluid, this frequency being measured by one or more sensing elements, d a d u r c h g e k e n n n n e i c h n e t that the profile body generating the vortices (13, 14) (2) behind the openings (5, 6) a sharp tear-off edge extending over the entire length on both sides (11 and 12) forming recess (9 and lo) and both openings (5, 6) over one each reaching as far as the recesses (9, lo) and running in the direction of flow, Groove-shaped flow channel (15, 16) with the vortex space located behind the recesses (13, 14) are directly connected.

2. Flow meter according to claim 1, d a d ur c h g e k e n n -z e i c h n e t that the narrower part adjoining the recesses (9, lo) (17) of the profile body (2) generating the vortices as a rib rounded towards the rear is trained.

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