DE2630791B2 - Strömungsdurchsatz-Meßvorrichtung - Google Patents

Description

Dip, Erfindung betrifft eine Strömungsdurchsaiiz-Meßvorrichtung, mit einer senkrecht zur Strömunj|srichtung beweglichen Pendelplatte, die in einer Kammer um eine mittlere, zur Strömungsrichtung parallele La|[e hin* und herschwingt und dabei abwechselnd an beiden ⁿ" Seiten von der Strömung beaufschlagt wird, so daß die Frequenz der Pendelschwingung ein Maß für dun Strämungsdurchsatz ist

Eine derartige Meßvorrichtung ist aus der US-II¹S 691 bekannt Bei dieser bekannten Meßvomclü- ^hj tung ist die Pendelplatte als eine an einem Ende fest eingespannte Blattfeder ausgebildet, an deren freiem Ende sich ein Magnetkopf befindet, dessen Schwingungsbewegung abgetastet wird. Aus Stabilitätsgründen und insbesondere zur zuverlässigen Abstützung des schwingenden Magnetkopfes dürfte es erforderlich sein, die Blattfeder in einer nicht zu geringen Mindeststärke auszuführen, so daß ein Ansprechen dieser Vorrichtung auf sehr geringe Strömungsdurchsätze nicht zu erreichen sein dürfte. Im übrigen muß eine verhältnismäßig schwach ausgelegte Blattfeder bei sehr hohen Strömungsdurchsätzen versagen, da die Federkraft rieht als Rückstellkraft und damit zur Erzeugung der Pendelbewegung ausreicht Eine Meßvorrichtung gemäß der US-PS ist daher insgesamt für geringe Strömungsdurchsätze nicht geeignet und im übrigen ohne Auswechseln der Blattfedern nur für einen begrenzten Durchsatzbereich verwendbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Meßvorrichtung gemäß dem Gattungsbegriff zu schaffen, die kompakt und einfach aufgebaut ist und eine Messung auch von niedrigen Strömungsdurchsätzen gestattet

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Meßvorrichtung des Gattungsbegriffes dadurch gelöst daß die Pendelplatte etwa in ihrer Mitte frei auf einer quergerichteten Achse drehbar gelagert ist und die Kammer in zwei spiegelsymmetrische Teilkammern aufteilt daß die vordere, angeströmte Kante der Pendelplatte in eine/ζ auf der einen Sehe der Kammer einmündenden Einlaßschlitz teilweise hineinragt, daß die Kammer auf der anderen Seite im Schwingbereich der stromabwärtigen Kante der Pendelplatte eine konvex gekrümmte- innere Oberfläche aufweist und daß an beiden Enden dieser gekrümmten Oberfläche je ein einer Teilkammer zugeordneter Auslaßkanal vorgesehen ist

Eine derartige Meßvorrichtung ist in verhältnismäßig einfacher Weise herzustellen, und die Pendelplatte bietet keinen nennenswerten Widerstand gegenüber einer Schwingungsbewegung, so daß sie auch auf sehr geringe Durchsätze anspricht Auf der anderen Seite ist die Meßvorrichtung über einen großen Durchsatzbereich anwendbar.

Eine mit dem Anmeldungsgegenstand vergleichbare Meßvorrichtung zeigt die DE-OS 2404318, die den Anmeldungsgegenstand jedoch nicht vorwegnimmt Mit Schwingkörper-Durchflußmessern im allgemeinen befaßt sich der Aufsatz »Schwingkörper-Durchflußmesser« von K. Lutz in ATM — Archiv für technisches Messen, vom 4.6.1975.

Bei der erfindurtgcgemäßen Meßvorrichtung wird das in den Einlaß-Schlitz eintretende Fluid durch die Pendelplatte in eine der Teilkammern entsprechend der jeweiligen Stellung der Pendelplatte eingeleitet Die Pendelplatte dreht sich sodann um die quergerichtete Achse aufgrund des Druckes, der auf die Pendelplatte stromabwärts der Achse ausgeübt wird. Sodann gelangt der eintretende Fluidstrom auf die andere Seite der Pendelplatte und so fort, so daß es zu einer Pendelbewegung kommt Die Frequenz dieser Pendelbewegung ist ein direktes Maß für den Strömungsdurchsatz.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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

F i g. 1 ist ein. Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung;

Fig.2 ist ein Querschnitt entlang der Linie U-Il in

Fig. I;

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

F i g. 4 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehung von Strömungsdurchsatz und Pendelfrequenz.

Gemäß Fig. 1 bis 3 umfaßt die 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 IZ 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 Prallplatte 6. Die Auslaßkanäle 14a, 146 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 F i g. 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-Schlitz 9 eingeleitete Fluid in die scheibenförmige Kammer 11 auf der linken Seite der Pendelplatte 7 und folgt der durch die Pfeile in F i g. 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 Λ erzeugt, und die Pendelplatte wird um die Achse 13 in Gegenuhraeigerrichtung 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 begrenzt wird. 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 9 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 Dnusu erzeugt der eine entgegengesetzte Drehung in Uhrzeigtrrichtung hervorruft Zu diesem Zeitpunkt tritt ein Strömungsstau an der linken Seite der Pendelplatte 7 auf, der diese in Uhrzeigerrichtung dreht

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 Pendelfrsquenz linear proportional zu dem Strömungsdurchsatz ist

Zum Messen der Pendelfrequenz ist das Meßgerät mit einer lichtemittierenden Diode 15 angrenzend an die Seitenplatte 2 und einem Fototransistor 16 gegenüber der Diode zur Aufnahme des übertragenen 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 Analogoder Digitalsignal umzusetzen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   I. Strömungsdurchsatz-Meßvorrichtung, mit einer senkrecht zur Strömungsrichtung beweglichen Pendelplatte, die in einer Kammer um «ine mittlere, zur Strömungsrichtung parallele Lage hin- und liierschwingt und dabei abwechselnd an beiden Seiten von der Strömung beaufschlagt wird, so daß die Frequenz der Pendelschwingung ein Maß für den Strömungsdurchsatz ist, dadurch gekeumzeichne t, daß die Pendelplatte (7) etwa in ilnrer Mitte frei auf einer quergerichteten Achse (13) drehbar gelagert ist und die Kammer (11) in zwei • spiegelsymmetrische Teilkammern aufteilt, daß die vordere, angeströmte Kante der Pendelplatte (7) in einen auf der einen Seite der Kammer einmündenden Einlaß-Schlitz (9) teilweise hineinragt, daß die Kammer (11) auf der anderen Seite im Schwing;bereich der stromabwärtigen Kante der Pendelplatte (J) eine konvex gekrümmte innere Oberfläche (6) aufweist und daß an beiden Enden dieser gekrümmten Oberfläche je ein einer Teilkammer zugeord neter Auslaßkanal (14a, 146,1 vorgesehen ist
2. 2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (11) scheibenförmig und die Pendelplatte (7) länglich und flach ausgebildet ist.
3. 3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßkanäle (14a, \4b) symmetrisch in Bezug auf die Achse (13) der Pendelplatte (7) angeordnet sind.
4. 4. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, !aß die Auslaßkan äle (14a, 14d^ senkrecht zu iL-r Strömungsrichtung in dem Einlaß-Schlitz (9) verlaufen.
5. 5. Meßvorrichtung nach einem der Anspruch«: 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendelplatte (7) an ihrem in den Einlaß-Schlitz (9) eintretendien Ende in Richtung dieses Endes in ihrer Dicke sair Bildung symmetrisch abgeschrägter Oberflächen naif gegenüberliegenden Seiten abnimmt
6. 6. Meßvorrichtung nach einem der Ansprach« 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (15) üur Abgabe von Licht durch die Kammer (11) und eiine Fotozelle (16) zur Aufnahme des abgegebenen Lichtes.
7. 7. Meßvorrichtung nach einem der Anspruch« I bis 6, gekennzeichnet durch eine gekrümmte Prallplatte (6) in der Kammer (11) zwischen di:n Auslaßkanälen (14a, Hb), die eine bogenförmige innere Wand der Kammer (11) bildet