DE2630791A1 - Stroemungsdurchsatz-messvorrichtung - Google Patents

Description

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER

D-8000 München 22 D-4300 Bleiefeld

Triftstraße 4 Siekerwall 7

PG23-76126 - ο ι ι· «w*

st/sc 8. Juli 1978

Nissan Motor Company, Limited No.2, Takara-machi, Kanagawa-ku Yokohama City, Japan

Strömungsdurchsatz-Meßvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Strömungsdurchsatz-Meßvorrichtung mit einer Pendelplatte, die insbesondere für die Messung von niedrigen Strömungsdurchsätzen geeignet ist. Im einzelnen wird auf den Oberbegriff des Hauptanspruchs Bezug genommen.

Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung soll kompakt und einfach herzustellen sein, und sie soll die Messung von niedrigen Strömungsdurchsätzen gestatten.

Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs.

Durch die Erfindung wird eine Strömungsdurchsatz-Meßvorrichtung vorgeschlagen, die die Pendelbewegung einer Platte ausnutzt, die schwenkbar in einem Strömungskanal angeordnet ist und durch einen

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Druck geschwenkt wird, der durch Richtungsänderung der Strömung durch die Pendelplatte erzeugt wird, und die eine Prallplatte umfasst, die mit einer Oberfläche tangential zu der Pendelplatte angeordnet ist.

Im einzelnen umfasst die Meßvorrichtung eine Kammer oder einen Hohlraum, einen Einlaß-Schlitz in Verbindung mit der Kammer, durch den ein Fluidstrom eingeleitet wird, eine Pendelplatte innerhalb der Kammer, die in Längsrichtung parallel zu der Strömungsrichtung angeordnet ist und die Kammer in zwei Teile unterteilt, wenn sie sich in der Gleichgewichtsstellung befindet, und die drehbar um eine Querachse angeordnet ist, und erste und zweite Auslaßkanäle in Verbindung mit den beiden Seiten der Kammer.

Vorzugsweise ist ein Teil der Kammer oder des Hohlraums durch eine gekrümmte Oberfläche begrenzt, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Auslaßkanal erstreckt und als Prallplatte dient, die tangential zu der Pendelplatte angeordnet ist. Das in den Einlaß-Schlitz eintretende Fluid wird durch' die Pendelplatte in eine der Teil-Kammern je nach Neigung der Pendelplatte eingeleitet und gelangt zu dem zugeordneten Auslaßkanal auf Grund einer Umlenkung durch die Oberfläche der Prallplatte. Die Pendelplatte dreht sich sodann um die quergerichtete Achse 13 auf Grund des Druckes, der auf die Pendelplatte ausgeübt wird, wenn die Strömungsrichtung durch die Pendelplatte geändert wird, so daß die Pendelplatte in entgegengesetzter Richtung geneigt wird. Der eintretende Strom gelangt sodann in die andere Teilkammer, und es erfolgt ein ähnlicher Vorgang, wenn die Strömungsrichtung durch die Pendelplatte in die entgegengesetzte Richtung umgelenkt wird, so daß die Pendelplatte in die erste Neigungsstellung zurückgeht. Dieser Vorgang wiederholt sich und führt zu einer Pendelbewegung der Pendelplatte um einen begrenzten Winkel mit einer Zeitfolge, die proportional zum Strömungsdurchsatz ist. Die Frequenz oder die Anzahl der Pendelbewegungen pro Zeiteinheit ist ein direktes Maß für den Strömungsdurchsatz.

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Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig.1 ist ein Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung;

Fig.2 ist ein Querschnitt entlang der Linie H-II in Fig.1;

Fig.3 ist eine vergrößerte Teildarstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise der Erfindung;

Fig.4 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehung von Strömungsdurchsatz und Pendelfrequenz.

Gemäß Fig.1 bis 3 umfasst eine erfindungsgemäße Strömungsdurchsatz- Meß- oder Abtastvorrichtung einen hohlen Block 1, flache Seitenplatten 2 und 3, einen Einlaß 4, einen Auslaß 5, eine bogenförmige Prallplatte 6 und eine gelenkig gelagerte Pendelplatte 7. Der Block 1 weist einen Hohlraum 8 auf, der sich in einer Richtung durch den Block 1 erstreckt und einen Schlitz 9 sowie in die entgegengesetzte Richtung einen Schlitz 10 umfasst. Die Schlitze 9 und 10 sind mit dem Einlaß 4 und dem Auslaß 5 verbunden und dienen als Einlaßkanal zur Einleitung eines Fluids in den Hohlraum 8 und als Auslaßkanal zum Abgeben des Fluids. Die Seitenplatten 2 und 3 sind an gegenüberliegenden Seiten des Blocks 1 befestigt und nehmen zwischeneinander die Prallplatte 6 auf. Die Prallplatte 6 weist eine kreisbogenförmige Oberfläche 6a auf und unterteilt den Hohlraum 8 in eine scheibenförmige Kammer 11 und Auslaßkanäle 12. Die Auslaßkanäle 12 erstrecken sich zwischen den gegenüberliegenden Kanten der Prallplatte 7 und der inneren Wand der Kammer 11 und bilden erste und zweite Auslaßkanäle 14a, 14b. Die Pendelplatte ist in der Achse 13 schwenkbar in den Seitenplatten 2 und 3 gelagert und erstreckt sich von der Prallplatte 6 zu dem Einlaß-Schlitz 9 und teilweise in diesen hinein. Die Achse 13 liegt im Krümmungsmittelpunkt der Prall-

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platte 6. Die Auslaßkanäle 14a, 14b sind miteinander symmetrisch in Bezug auf die Achse 13 ausgerichtet und erstrecken sich in Richtung senkrecht zu der Strömungsrichtung durch den Einlaß-Schlitz 9. Wie aus Fig.3 hervorgeht, nimmt die Dicke der Pendelplatte 7 in Richtung des oberen Endes ab, das sich teilweise in Schlitz 9 hinein erstreckt. Der Einlaß 4 kann mit einer Druckfluidquelle oder der stromaufwärtigen Seite eines Fluidstroms verbunden werden, und der Auslaß 5 dient zur Verbindung mit der stromabwärtigen Seite des Stromes.

Wenn sich die Pendelplatte 7 im Betrieb in einer geneigten Position befindet, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, strömt das in den Einlaß-Schlitz9 eingeleitete Fluid in die scheibenförmige Kammer 11 auf der linken Seite der Pendelplatte 7 und folgt der durch die Pfeile in Fig.3 angegebenen Bahn. Das Fluid bewegt sich entlang der Oberfläche der Pendelplatte 7 und trifft auf die Prallplatte 6, die es in den Auslaßkanal 14a umlenkt. Wenn das Fluid seine Richtung am Ende der Pendelplatte 7 ändert, wird ein Druck entsprechend dem Pfeil A erzeugt, und die Pendelplatte wird um die Achse 13 in Gegenuhrzeigerrichtung geschwenkt. Außerdem kommt es zu einem Strömungsstau im Bereich a, der durch eine der schrägen Oberflächen der Pendelplatte 7 und die angrenzende Wand des Schlitzes 9 begrenztwird. Dieser Stau erzeugt einen höheren Druck, als er auf der gegenüberliegenden Seite der schrägen Oberfläche vorliegt und trägt zur Drehung der Pendelplatte in Gegenuhrzeigerrichtung bei.

Auf Grund der Trägheit der Pendelplatte 7 setzt sie ihre Drehung in dieselbe Richtung fort und bewegt sich über einen Punkt hinaus, in der sie die Kammer 11 mittig unterteilt. Unmittelbar nach dem Durchgang durch die Mittelebene wird das Fluid in dem Einlaß-Schlitz zur rechten Hälfte der Kammer 11 umgeleitet, so daß die Pendelplatte 7 weiter in dieselbe Richtung bis zu einem Punkt dreht, an dem das Fluid, das an der rechten Seite der Pendelplatte entlangströmt, das untere Ende der Pendelplatte erreicht und einen Druck erzeugt, der eineentgegengesetzte Drehung in Uhrzeigerrichtung hervorruft. Zu diesem Zeitpunkt tritt ein Strömungsstau an der linken Seite der Pendelplatte 7 auf, der diese in Uhrzeigerrichtung dreht.

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Dieser Vorgang wiederholt sich, solange die Fluidströmung fortgesetzt wird, und folglich pendelt die Pendelplatte 7 um ihre Querachse mit einer Frequenz, die eine Funktion des Strömungsdurchsatzes ist.

Die erfindungsgemäße Strömungsmeßvorrichtung ist insbesondere geeignet zum Messen verhältnismäßig geringer Strömungsdurchsätze, da sie verschiedene, druckerzeugende Maßnahmen vorsieht, die eine Einwirkung auf die Pendelplatte 7 ermöglichen. Fig.4 läßt erkennen, daß die Pendelfrequenz linear proportional zu dem Strömungsdurchsatz ist.

Zum Messen der Pendelfrequenz ist das erfindungsgemäße Meßgerät mit einer licht-emittierenden Diode 15 angrenzend an die Seitenplatte 2 und einem Fototransistor 16 gegenüber der Diode zur Aufnahme des übertragen .en Lichtes versehen. Die durch den Fototransistor 16 aufgenommene Signalspannung ändert sich mit der Unterbrechung des Lichtes durch die Pendelplatte 7. Bei dieser Ausführungsform ist es notwendig, daß die Seitenplatten 2 und 3 aus durchscheinendem Material bestehen. Das Ausgangssignal des Fototransistors 16 ist mit einer nicht gezeigten Meßschaltung verbunden, die dazu dient, daß abgetastete Frequenzsignal in ein Analog- oder Digitalsignal umzusetzen.

Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Pendelplatte 7 in der Achse 13 in den Seitenplatten 2 und 3 gelagert. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Pendelbewegung auch dann auftritt, wenn die Achse der Pendelplatte nicht durch die Seitenplatten 2 und 3 abgestützt ist.

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   Strömungsdurchsatz-Meßvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Kammer (11), einen Einlaß-Schlitz (9) in Verbindung mit der Kammer zur Einleitung eines Fluidstroms in die Kammer, eine Pendelplatte (7) innerhalb der Kammer, die in Längsrichtung parallel zu der Strömungsrichtung angeordnet ist und die Kammer (11) gleichmäßig in eine erste und eine zweite Teilkammer unterteilt, wenn sie in der Gleichgewichtsposition steht, und die um eine quergerichtete Achse (13) drehbar ist, und einen ersten und einen zweiten Auslaßkanal (14a, 14b) in Verbindung mit den Teilkammern.
2. 2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Wand (6) der Kammer■ (11) zwischen dem ernten und dem zweiten Auslaßkanal (14a, 14b) eine gekrümmte innere Oberfläche aufweist.
3. 3. Maßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g ekennzeichnet, daß die Kammer (11) scheibenförmig und daß die Pendelplatte (7) länglich und flach ausgebildet ist.
4. 4. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz eichnet, daß die Auslaßkanäle (14a, 14b) symmetrisch in Bezug auf die Achse (13) der Pendelplatte (7) angeordnet sind.
5. 5. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz eichnet, daß die Auslaßkanäle (14a, 14b) senkrecht zu der Strömungsrichtung in dem Einlaß-Schlitz (9) verlaufen.
6. 6. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz eichnet, daß die Pendelplatte (7) sich teilweise in den Einlaß-Schlitz (9)

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   hinein erstreckt und in ihrer Dicke in Richtung dieses Endes zur Bildung symmetrisch abgeschrägter Oberflächen auf gegenüberliegenden Seiten abnimmt.

   Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (15) zur Abgabe von Licht durch die Kammer (11) und eine Fotozelle (16) zur Aufnahme des abgegebenen Lichtes.

   Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine gekrümmte Prallplatte (6) in der Kammer (11) zwischen den Auslaßkanälen (14a, 14b), die eine bogenförmige innere Wand der Kammer (11). bildet.

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