DE2453973C3 - Strömungsmesser - Google Patents

Description

2. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sich an den Rücksprüngen (9, 10) anschließende schmalere Teil (17) des die Wirbel erzeugenden Profilkörpers (2) als nach hinten abgerundete Rippe ausgebildet ist.

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 je einem Rücksprung und mit je einer öffnung versehen ist, die über eine Bohrung im Innern des Körpers miteinander verbunden sind, so daß in dieser Querbohrung eine dem abwechselnden Wirbelabreißen entsprechende Fluidwechselströmung entsteht, deren Frequenz ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit des Fluidums ist, wobei diese Frequenz durch ein oder mehrere Fühlelemente gemessen wird.

Bei diesen bekannten Ströniüngsmessern 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 Nfcbenströmungen teilweise überhaupt nicht mehr erfaßt werden. Außerdem treten immer der Wechselströmung 6;i 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. ■

Es ist auch ein Strömungsmesser bekannt (DT-AS 2122 713), bei dem der die Wirbel erzeugende Profilkörper als Rundkörper ausgebildet ist und an seinen gegenüberliegenden Seiten in Strömungsrichtung gesehen vor den öffnungen der Querbohrung für die Aufnahme der Fühlelemente je einen in Längsrichtung des Profilkörpers verlaufenden und sich über den Bereich der Querbohrung erstreckenden Rücksprung aufweist, damit sich vor der Querbohrung eine die Wirbel erzeugende Abreißkante am Rundkörper ergibt. Dadurch werden nicht nur die den Meßeffekt erzeugenden Wirbel, sondern auch alle sekundären Wirbel und Strömungsstörungen auf die Wechselströmung in der Querbohrung im überlagernden Sinne übertragen. Außerdem findet bei diesem Rundkörper nur im Bereich der beiden Rücksprünge eine definierte Wirbelablösung statt, während an den übrigen Teilen des Rundkörpers unterschiedliche Ablösungsbereiche im Medium entstehen. Dadurch kann eine ungleichmäßige Wirbelbewegung über die gesamte Profilkörperlänge auftreten, die zusätzliche Schwankungen des Gesamtwirbelfeldes bewirkt, so daß der hiervon abhängige Meßeffekt gestört wird.

Aufgabe der Erfindung ist, einen Wirbelfrequenz-Strömungsniesser 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 aufweist und andererseits bei hohen Durchflüssen die Rauschkomponenten und sonstige ungleichmäßige Strömungsbewegungen weitgehend unterdrückt.

Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung darin gesehen, daß die an den gegenüberliegenden Seiten des die Wirbel erzeugenden Profilkörpers vorgesehenen beiden Rücksprünge in Strömungsrichtung gesehen hinter den öffnungen der Querbohrung vorgesehen sind und sich zur Bildung der Abreißkante über die ganze Länge des Profilkörpers erstrecken, und daß beide öffnungen der Querbohrung über je einen bis zu den Rücksprüngen reichenden, in Strömungsrichtung verlaufenden nutförmigen Strömungskanal mit dem hinter den Rücksprüngen liegenden Wirbelraum direkt verbunden sind.

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 Überdruck 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 servoartig verstärkt. Durch diese Verstärkung der Nutzwirbel werden die Rauschkomponenten in ihrer Wirkung weitgehend unterdrückt.

Die Anordnung der beiden Rücksprünge hinter der Querbohrung bewirkt eine zusätzliche Glättung der den Meßeffekt auslösenden Wirbel, so daß Störwirbel und Störbewegungen weitgehend ausgeschieden werden. Vor der die Hauptwirbel erzeugenden Kante des Rücksprunges liegen nämlich noch glatte Sirömungsverhältnisse vor, so daß die Wechselstrombildung in der Querbohrung and damit der Meßeffekt im wesentlichen nur durch die von den Hauptwirbeln erzeugten Druckunterschiede ausgelöst wird. Die Nebenwirbel wirken sich rückwärts in Richtung des Einflußbereiches der Querbohrung jetzt nicht störend aus, da sie von der glatten Strömung abgeschwächt werden.

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 Siabilisicrungsrippe eine zusätzliche und unregelmäßige Pendelwirkung auf die Wechselströmung in der Querbohrung und damit auf das Nutzsignal auslösen.

Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung näher erläutert, die einen Schnitt durch eine Rohrleitung mit eingebautem, mit einem Fühler versehenen wirbclcrzcugenden Profilkörper zeigt.

Der dargestellte Strömungsmesser besteht aus einem senkrecht zur Strömungsrichtung in die Rohrleitung I eingesetzten Profilkörper 2, der sich über den ganzen Durchmesser der Rohrleitung erstreckt und die Karmansche Wirbelstraßc erzeugt. Der Profilkörper 2 ist in der Rohrmitte quergeschnitten gezeigt und besitzt in der Mitte an den beiden gegenüberliegenden Seilen 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 Fühlclementc 8 im Profilkörper 2 angebracht. Der Profilkörper 2 besitzt in Abströmrichtung hinter den öffnungen 5 und 6 Rücksprü.igc 9 und 10, die außen die Abreißkanten 11 und 12 für die Karmanschen Wirbel 13 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 10 verbunden. Der durch die Rücksprünge 9 und 10 gebildete schmalere Ansatz 17 des Profilkörpers 2 dient als sich über den Durchmesser der Rohrleitung 1 erstreckender Stabilisierungssteg für die Wirbelstraßc und ist nach hinten abgerundet.

Da sich hinter dem Rücksprung 9 durch den Wirbel 13 und dtr 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 10 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.

Durch die Verbindungskanäle 15 und 16 zwischen der Querbohrung 7 und dem Unterdruck- bzw. Überdruckgebiet hinter den Rücksprüngen 9 und 10 kann das Fluidum der Querbohrung 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. Die durch die Karmanschen 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 so weit verstärkt wird, daß es von den Fühlern 8 zur Meßstange gebracht werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. 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 je einem Rücksprung und mit je einer Öffnung 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 FühleJemente gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die an den gegenüberliegenden Seiten (3, 4) des die Wirbel erzeugenden Profilkörpers (2) vorgesehenen beiden Rücksprünge (9, 10) in Strömungsrichtung gesehen hinter den Öffnungen (5, 6) der Querbohrung (7) vorgesehen sind und sich zur Bildung der Abreißkante (11,12) über die ganze Länge des Profilkörpers (2) erstrecken, und daß beide Öffnungen (5, 6) der Querbohrung (7) über je einen bis zu den Rücksprüngen (9,10) reichenden, in Strömungsrichtung verlaufenden, nutförmigen Strömungskanal (15, 16) mit dem hinter den Rücksprüngen liegenden Wirbelraum (13,14) direkt verbunden sind.