DE2457967C2 - Strömungsmesser - Google Patents
StrömungsmesserInfo
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
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- G01F1/3218—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters using Karman vortices bluff body design
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Description
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 Fühlelements zwar nicht der Hauptströmung unmittelbar
ausgesetzt, sondern liegen geschützt im Innern des Profiikörpers, und auch die Einitiufsirecke läßt sich einfacher
ausbilden. Jedoch liegen die Fühlelemente hier nicht mehr im direkten Einflußbereich der Wirbelstra-Qe,
sondern werden nur indirekt über die von den Wirbeln erzeugten Nebenströmungen beeinflußt. Dadurch
können vergleichsweise langsame Fluidströmungen aul Grund 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 stark beeinflussen.
Die Wechselströmung in der Querbohrung kann somit durch diese Störströmungen relativ stark
iS überlagert werden. Die Aufbereitung solcher verrauschter
Nutzsignale ist i.i der Praxis zu aufwendig.
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 Fühler zu schaffen, der sowohl bei kleinen als auch bei
großen Durchflüssen eine hohe Meßempfindlichkeit besitzt und hierbei die Rauschkomponenten unterdrückt,
so daß bei allen Strömungsverhältnissen eindeutige Meßsignale abgegeben werden.
Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung darin gesehen, daß der die Wirbel erzeugende
Profilkörper auf seiner der Strömung zugewandten Frontseite mit mindestens einer in die Querbohrung
einmündenden Längsbohrung versehen ist, über die ein kleiner, direkt aus der Hauptströmung abgezweigter
Fluidstrom ständig in die Querbohrung eingeführt wird.
Durch diesen ständig der Querbohrung zufließenden
kleinen Teilstrom aus der Hauptströmung wird der von den abgehenden Wirbeln in der Querbohrung verursachte
Wechselstrom servoarlig verstärkt. Der ständig zuströmende Teilstrom wird nämlich in der Querbohrung
in Richtung der jeweiligen Wechselströmung zur einen oder anderen Seite umgelenkt und bildet damit
zusammen mit der bereits vorhandenen gleichgerichteten Querströmung einen Gesamtwechselstrom, der bis
zu einem Vielfachen der ursprünglichen Wechselströmung verstärkt ist. Der ursprüngliche Wechselstrom in
der Qiierbohrung dient damit im wesentlichen nur als Steuerstrom zur wechselweisen Umlenkung des ständig
zuströmenden Teilstroms aus der Hauptströmung. Dadurch läßt sich auch noch bei sehr kleinen Durchflußgeschwindigkeiten
ein starker Wechselstrom in der Querbohrung und damit ein sicheres Fühlersignal erzielen.
Während die durch die Rückwirkung der abgehenden Wirbel erzeugte ursprüngliche Wechselströmung
in der Querbohrung neben den hochfrequenten Rauschkomponenten auch noch mit besonders störenden,
unkontrollierten niederfrequenten Pendelbewegungen überlagert ist, wird durch den Zufluß des relativ
ruhigen und für die Wirkung auf den Fühler entscheidenden Teilstroms aus der Hauptströmung die ausgenutzte,
verstärkte Wechselströmung jetzt weitgehend frei von diesen rückwirkenden Störanteilen.
Eine WeiterentwicMing der Erfindung wird 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 schürfe AbiuQkante bildenden
Rücksprung aufweist.
Durch diese besondere Anordnung der beiden Rücksprünge wird erreicht, daß sich die Wirkung der an den
Rücksprüngen ablösenden Hauptwirbel durch die unmittelbare Nähe der Querbohrungsöffnungen nur wenig
vermindert nach rückwärts in die Querlohrung hinein an den Fühler überträgt. Es tritt durch den Hauptwirbel
in der Querbohrung ein wirksamer .Saugeffekt auf. der durch den hinter dem Rücksprung von dem
Wirbel verursachten Unterdruck hervorgerufen wird. Dieser Saugeffekt wird durch den sich an der geg.nüberliegenden
Seite gleichzeitig aufbauenden Überdruck ergänzt, der ebenfalls in die Qiierbohrung hinein- ic
wirkt und die sich mit der Frequenz der abgehenden Wirbel in der Querbohrung bildende Wechselströmung
verstärkt.
Zweckmäßigerweise sind die beiden Öffnungen der Querbohrung des Profilkörpers über je einen bis zu den
Rücksprüngen reichenden, in Strömungsrichtung verlaufenden, nutförmigen Strömungskanal mit dem hinter
den Rücksprüngen liegenden Wirbelraum direkt verbunden. Durch diese offenen Kanäle kann sich die von
den Wirbeln verursachte Saug-Druckwirkung unvermindert auf die Wechselströmung in der Querbohrung
auswirken, da der Zu- und Abfluß in den Kanälen nicht mehr wesentlich von der den Profilkörper umgebenden
Hauptströmung gestört wird. Dadurch wird die Wechselströmung bereits -or der Zuführung des Teilstroms
aus der Hauptströmung servoartig verstärkt, so daß in
Kombination mit der anschließenden Mehrfachverstärkung
durch den ständigen Teilstrom der Hauptsirömung
ganz besonders intensive und eindeutige, rauschaime Nutzsignale abgegriffen werden können.
Weiterhin wird vorgeschlagen, den sich an den Rücksprüngen anschließenden schmaleren Teil des Profilkörpers
als die abgehenden Wirbel im Bereich des Profükörpers
voneinander trennende Stabilisierungsrippe auszubilden. Diese Stabilisicrungsrippe schafft eine
Trennwand zwischen den beiden sich wechselweise ablösenden Wirbeln, die verhindert, daß sich an den
Rücksprüngen eine Querströmung ausbildet. Eine solche Querströmung würde ohne diese Stabilisierungsrippe
eine zusätzliche und unregelmäßige Pendelwirkung auf die Wechselströmung in der Querbohrung und damit
auf das Nutzsignal auslösen. Damit wird bereits am Entstehungsort der Wirbel die unkontrollierte Pendelung
reduziert, so daß sie sich in der Querbohrung nicht mehr so stark bemerkbar macht.
Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels
in der Zeichnung näher erläutert, die einen Schnitt durch eine Rohrleitung mit einem eingebauten,
mit Fühlern versehenen und die Wirbel erzeugenden Profilkörper zeigt.
Der dargestellte Strömungsmesser besteht aus einem senkrecht zur Strömungsrichtung in die Rohrleitung 1
eingesetzten Profilkörper 2, der sich üDer den ganzen
Durchmesser der Rohrleitung erstreckt und die Karmansche Wirbelstraüe erzeugt. Dfjr 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 Querbohrung 7 miteinander in Verbindung stehen. Im !nnern dieser
Querbohrung 7 sind die beiden Fühiciemente 8 am Profilkörper 2 angebracht.
Auf seiner Frontseite 9 trägt der Profilkörper 2 eine in die Querbohrung 7 einmündende Längsbohrung 10.
über die ständig ein kleiner Teilstrom 51 direkt aus der
Hauptströmung 12 abgezweigt und in die Querbohrung
7 eingeführt wird. Der Profilkörper 2 besitzt außerdem in Aöströmrichtung hinter den Öffnungen 5 und 6
Rücksprünge 13 und 14, die außen die Abreißkanten 15 und 16 für die Karmanschen Wirbel 17 und 18 bilden.
Die Querbohrung 7 ist durch je einen nach außen offenen Kanal 19 bzw. 20 mit dem Wirbelgebiet hinter den
Rücksprüngen 13 und 14 verbunden. Der durch die Rücksprünge gebildete schmalere Ansatz 21 des Profilkörpers
2 dient als sich über den Durchmesser der Rohrleitung 1 erstreckender Stabilisierungssteg für die
Wirbelstraße.
Da sich hirter dem Rücksprung 13 durch den Wirbel 17 und die damit verbundene Strömungseinschnürung
2? gegenüber der Rohrwandung cm Unterdruckgebiet aufbaut, wird ein Saugeffekt erzielt und dadurch das
Fluidurn in der Querbohrung 7 entsprechend zur Öffnung 5 hin b;wegt. Gleichzeitig entsteht auf der gegenüberliegenden
Seite hinter dem Rücksprung 14 ein Überdruckgebiet, da der Wirbel 18 bereits abgewandert
ist und sich dadurch die Strömung wieder nach innen ausweiten kann, wie durch den Pfeil 23 dargestellt
ist. Dadurch wird eine durch den Pfeil 24 gekennzeichnete Querströmung in der Bohrung 7 von der Öffnung
6 zur Öffnung 5 hin erreicht, die von den beiden Fühlelementen 8 erfaßt wird.
Der aus der Hauptströmung 12 abgezweigte und durch die Längsbohrung 10 ständig der Querbohrung 7
zufließende Teilstrom 11 wird im dargestellten Strömungszustand von der von den abgelösten Wirbeln 17
und 18 erzeugten Querströmung 24 in der Querbohrung 7 nach oben umgelenkt und bildet zusammen mit
der ursprünglichen Querströmung 24 einen Gesamtquerstrom 25, der ein wesentlich stärkeres Signal an
den Fühler 8 abgibt. Beim nächsten sich unten ablösenden Wirbel in Verbindung mit dem oben abschwimmenden
Wirbel 17 dreht sich die Querströmung 24 um, und der zufließende Teilstrom 11 aus der Hauptströmung
12 wird dadurch nach unten umgelenkt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Strömungsmesser, bei dem ein wirbelerzcugcnder 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 Fluidurr.s
ist, wobei diese Frequenz durch ein oder mehrere Fühlelemente gemessen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der die Wirbel (17, 18) erzeugende Profilkörper (2) auf seiner der Strömung zugewandten Frontseite (9) mit mindestens einer in
die Querbohrung (7) einmündenden Längsbohrung (10) versehen ist, über die ein kleiner, direkt aus der
Hauptströmung (12) abgezweigter Fluidstrom (11) ständig in die Querbohrung eingeführt wird.
2. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Wirbel (17. 18) erzeugende
Profilkörper (2) in Abströmrichtung hinter den an den gegenüberliegenden Seiten (3, 4) vorgesehenen
Öffnungen (5, 6) beiderseits je einen sich über die ganze Länge erstreckenden, eine scharfe
Abreißkante (15, 16) bildenden Rücksprung (13, 14) aufweist.
3. Strömungsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide öffnungen (5, 6) der
Querbohriing (7) des Profilkörpers (2) über je einen bis zu den Rücksprüngen (13, 14) reichenden, in
Strömungsrichtung verlaufenden, nutförmigen Strömungskanal (19, 20) mit dem hinter den Rücksprüngen
liegenden Wirbelraum (17, 18) direkt verbunden sind.
4. Strömungsmesser nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der sich an den Rücksprüngen
(13, 14) anschließenden schmalere Teil (21) des Profilkörpers (2) als die abgehenden Wirbel
(17, 18) im Bereich des Profilkörpers voneinander trennende Stabilisierungsrippe ausgebildet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742457967 DE2457967C2 (de) | 1974-12-07 | 1974-12-07 | Strömungsmesser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742457967 DE2457967C2 (de) | 1974-12-07 | 1974-12-07 | Strömungsmesser |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2457967B1 DE2457967B1 (de) | 1976-02-26 |
DE2457967C2 true DE2457967C2 (de) | 1978-05-11 |
Family
ID=5932832
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19742457967 Expired DE2457967C2 (de) | 1974-12-07 | 1974-12-07 | Strömungsmesser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2457967C2 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2712219C3 (de) * | 1977-03-19 | 1979-09-20 | Bopp & Reuther Gmbh, 6800 Mannheim | Strömungsmesser |
-
1974
- 1974-12-07 DE DE19742457967 patent/DE2457967C2/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2457967B1 (de) | 1976-02-26 |
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Legal Events
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