DE2651647A1

DE2651647A1 - Durchflussmessgeraet

Info

Publication number: DE2651647A1
Application number: DE19762651647
Authority: DE
Inventors: Jun Theodore John Fussell
Original assignee: Neptune Eastech Inc
Current assignee: Neptune Eastech Inc
Priority date: 1975-11-12
Filing date: 1976-11-12
Publication date: 1977-05-26
Also published as: CA1071431A; GB1566416A; JPS5284771A; US4069708A

Description

Patentanwalt

Dipl-Ing. Walter Jacklsch A 35 5o5 - ufl/ume

7 Stuttgart N, Menzelstraße 40 /^

NEPTUNE EASTECH, Inc., It. NOV. 1976

j5o8 Talmadge Road,
Edison, N.J. 08817
U.S.A.

Durchflußmeßgerät

Die Erfindung betrifft ein Meßgerät für den Durchfluß durch eine Leitung, wobei Strömungssignale aus sich ablösenden Wirbeln getrennt und erfaßt werden.

Wirbelablösungen treten auf, wenn ein Fluid an einem nicht stromlinienförmigen Störkörper in der Fluidströmung vorbeifließt. Ein gebräuchliches Beispiel hierfür ist die Umströmung eines Kraiszylinders, dessen Achse senkrecht zur Strömungsrichtung steht. Im allgemeinen folgt die Strömung dabei nicht der Form des Zylinders an der in Strömungsrichtung

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hinteren Seite, sondern löstfunter Wirbelbildung von der Zylinderoberfläche ab. Derartige Wirbel wachsen im Bereich der Zylinderoberfläche an, bis sie zu groß werden, um noch am Zylinder haften zu können. Dann lösenfdie Wirbel von der Zylinderoberfläche vollständig ab und wandern mit der Strömung stromab, wobei die Ablösefrequenz der Wirbel durch die Strömungsgeschwindigkeit bestimmt ist. Das Anwachsen und Ablösen der Einzelwirbel erfolgt abwechselnd an beiden Seiten des Zylinders in einem periodischen Vorgang, so daß in der Strömung hinter dem Störkörper Wirbelstraßen mit gegeneinander versetzten Wirbeln auftreten; eine solche Wirbelstraße wird

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als Karman sehe Wirbelstraße bezeichnet. Der direkte Bezug zwischen der Wirbelfrequenz und der Strömungsgeschwindigkeit

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ermöglicht eine Messung der Strömungsgeschwindigkeit aus der Wirbelstraße. Im Prinzip ist lediglich eine Zählung der einzelnen abgelösten Wirbel erforderlich, um auf die Strömungsgeschwindigkeit und damit den Strömungsdurchsatz schließen zu können.

Es sind bereits zahlreiche Anstrengungen unternommen worden, Vorrichtungen zu entwickeln, mit denen die Fluidströmung und die Wirbelablösesignale beeinflußt werden, um die Messung der Wirbel zu vereinfachen und die Strömungsgeschwindigkeit in einer Leitung genau zu messen. Zum einschlägigen Stand der Technik wird verwiesen auf die US-PSen 3 116 639, 3 564 915, 3 572 117, 3 587 312, 3 732 731 und 3 796 o95.

Trotz dieser bekannten Lösungsversuche bestehen weiterhin Schwierigkeiten darin, die Wirbelablösungssignale stromab eines Störkörpers in einer Leitung zuverlässig zu erfühlen und dann über einen großen Bereich die Strömungsgeschwindigkeiten in der Leitung auf der Grundlage dieser erfühlten Signale richtig wiederzugeben. Eine zuverlässige Erfassung der Signale bereitet deswegen Schwierigkeiten, weil die Wirbelstraßen in interessierenden Strömungsgesehwindigkeitsbereichen häufig wandern und ineinander übergehen. Als Folge hiervon ergibt sich eine Verzerrung oder sogar ein Ausbleiben des Strömungssignales und wird von dem erfühlten Strömungssignal auf eine unrichtige Strömungsgeschwindigkeit in der Leitung geschlossen.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Durchflußmeßgerätes, bei dem das Auftreten von unbrauchbaren

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Viirbelströmungssignalen und Fehlern infolge nicht mehr-getrennter, miteinander vermischter Wirbelsignale stromab eines Wirbelkörpers vermindert oder ganz vermieden ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine strömungsmechanisch arbeitende Vorrichtung in einer Leitung stromab eines Störkörpers vorgesehen, welche zur Verbesserung der Erfaßbarkeit der Strömungssignale die Wirbelstraßen getrennt hält. Ein im Rahmen der Erfindung besonders geeigneter Stör- oder Wirbelkörper ist etwa der im wesentlichen dreieckförmige Wirbelkörper gemäß US-PS 3 572 II7, auf die wegen weiterer Einzelheiten ausdrücklich Bezug genommen wird. Dieser Wirbelkörper weist eine in Richtung auf die ankommende Strömung liegende Stirnfläche und stromab an die Stirnfläche anschließende Seitenflächen auf, die mit der Stirnfläche scharfe Begrenzungskanten bilden, welche im wesentlichen feststehende Strömungs-Ablösungspunkte darstellen. Die Stirnfläche hat eine gewisse vorgegebene Höhe h. Die Erfindung ist zwar nicht auf die Anwendung bei derartigen speziellen Wirbelkörpern beschränkt, wird jedoch nachfolgend im Zusammenhang mit solchen Wirbelkörpern gemäß US-PS 3 572 II7 erläutert.

Nach einer Ausfuhrungsform der Erfindung weist das Durchflußmeßgerät eine dünne, ebene, rechteckige Platte auf, welche den gesamten Innendurchmesser einer Rohrleitung überspannt. Die vorderste Kante der Platte liegt in einem Abstand von

dem
annähernd/2- bis 3-fachen der Höhe der Stirnfläche des an sich bekannten Wirbelkörpers. Versuche haben gezeigt, daß eine Anordnung der Platte näher als im Abstand 2h zu einer

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Verschlechterung der Qualität des zu erfassenden Strömungssignales führt und die Freiheit des Signales von Aussetzern beeinträchtigt. Die Entfernung weiter stromab als 2- bis 3h hängt von der Trennbarkeit der Wirbelstraßen ab, bevor diese mit der Platte in Wechselwirkung treten. Darüber hinaus nimmt auch die Stärke der Wirbelsignale mit zunehmendem. Abstand vom Wirbelkörper ab.

Vorteilhaft ist die ebene Platte in der in Strömungsrichtung liegenden Längsebene des Wirbelkörpers gelagert und liegt im wesentlichen senkrecht zur Stirnfläche des Wirbelkörpers. Die Dicke der Platte liegt In einer im wesentlichen parallel zur stromabseitigen Strömung durch die Leitung liegenden Ebene. Die Platte weist beispielsweise ebene untere und obere Oberflächen auf, die sich von der Vorderkante bis zum hinteren Ende der Platte erstrecken. Die in Strömungsrichtung gemessene Länge dieser Oberflächen ist so gewählt, daß je ein Wirbelsignal zu einem bestimmten Zeitpunkt an der oberen oder der unteren Seite der Platte auftritt. Wenn die voneinander getrennten Wirbelsignale gleichzeitig an den einander gegenüberliegenden Ober- und Unterseiten der Platte auftreten, so wird dadurch die Signalerfassung beeinträchtigt. Die Länge der Platte in Strömungsrichtung hat sich für Druckfühler, thermische Fühler und elektromagnetische Fühler bei Werten zwischen c 0.5 und j5-rder Stirnflächenhöhe des Wirbelkörpers als optimal erwiesen.

Abgesehen von dem Umstand, daß die Platte im Querschnitt einer Rohrleitung eine Stelle zur verbesserten Erfassung getrennter Wirbelsignale bildet, hat sich gezeigt, daß die

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Dicke der Platte für die Erfassung der Signale ebenfalls eine Rolle spielt. Wenn die Dicke beispielsweise relativ ^ klein gewählt ist, so daß die oberen und unteren Oberflächen der Platte beweglich sind, sich also in senkrecht zur Strömungsrichtung liegenden Bögen durchbiegen können, wenn an den Oberflächen durch die Wirbel Druckunterschiede auftreten, so kann eine solche Bewegung der Platte durch einen oder mehrere in unmittelbarer Nähe der Platte gelagerte Fühler erfaßt werden. So eignet sich z.B. ein ferromagnetischer Fühler bei einer derartigen beweglichen Platte, wobei die beweglichen Plattenoberflächen ganz oder teilweise aus ferromagnetischem Material bestehen.

Wenn andererseits die Dicke der Platte relativ groß gewählt wird, so daß die oberen und unteren Oberflächen im wesentlichen starr, fest und unbeweglich für die Signalerfassung sind, so dient die Platte im wesentlichen zur Trennung und Verstärkung der Wirbelstraßensignale, die dann durch Druckfühler, thermische oder ferromagnetische Fühler erfaßt werden können.

Die richtige Dicke der Platte für ihre bewegliche oder unbewegliche Ausbildung bestimmt sich nach dem Fluid und den sonstigen Bedingungen der Rohrleitung ebenso wie nach der Empfindlichkeit der Fühler. Die Platte kann ganz oder teilweise aus Kunststoff, elastomeren Materialien oder Metallen gebildet sein, die mit den zu messenden Fluiden und den verwendeten Fühlern kompatibel sind.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die Platte an

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ihren einander gegenüberliegenden Enden fest an der Innenwand der Rohrleitung befestigte so daß die Bewegung der oberen und unteren Plattenoberfläche in einem zentralen Abschnitt dieser Oberflächen steuerbar ist und von der Strömungsgeschwindigkeit durch die Rohrleitung abhängt. Ein Fühler, wie etwa ein Bewegungsumsetzer, ist daher in der Nachbarschaft des beweglichen mittleren Abschnittes der Platte zur Erzeugung von der Stromungsgeschviindigkeit analogen Ausgangssignalen gelagert.

Ein wesentliches Merkmal der Plattenkonstruktion in Verbindung mit der Verwendung eines elektromagnetisch? η Fühlers besteht darin, daß ferromagnetisch.es Material an einem flexiblen unmagnetischen Material befestigt ist, welches seinerseits an wenigstens einer Oberfläche, nämlich der oberen oder der unteren Oberfläche der Platte befestigt ist. Das fenomagnetische Material und das unmagnetische Material werden in Abhängigkeit von den durch die Wirbel erzeugten lokalen Strömungsunterschieden strom_.ab der Platte ausgelenkt, wobei diese Auslenkungsbewegung ein Feld beeinflußt, welches von einem elektromagnetischen Fühler zur Erzeugung der Strömungsgeschwindigkeit analoger Ausgangssignale erzeugt wird.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Platte starr an einem ihrer Enden an der Innenwand der Rohrleitung befestigt, während das andere Ende in senkrecht zur Strömungsrichtung liegenden Bögen frei beweglich ist. Eine solche Bewegung ist durch einen geeigneten Bewegungsübersetzer erfaßbar. Im Falle einer elektromagnetischen Fühleinrichtung beispielsweise weist das bewegliche Ende der Platte ferromagnetisches Material auf, welches an unmagnetischem Material befestigt ist, um in Abhängigkeit von der durch die

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Wirbel erzeugten Bewegung der Platte und des ferromagnetischen Materials Änderungen in einem elektromagnetischen Feld zu bewirken, welches durch den Fühler erzeugt ist. Die Fühlersignale werden sodann in Anzeigen für die Strömungsgeschwindigkeit umgewandelt.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Trennplatte für die Wirbelstraße an ihren Enden gleitbeweglich in Schlitzen eines Paares von Halteblöcken befestigt ist, die je an den gegenüberliegenden Enden der Innenwand der Rohrleitung befestigt sind. Diese Anordnung vereinfacht die Wartung im Betrieb und eine. Auswechselung der Trennplatte.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Platte an ihren Enden gleitbeweglich in Schlitzen der inneren Rohrwand befestigt, ohne daß hierfür die vorstehend genannten Halteblöcke erforderlich sind. Die Platte kann auch an das Rohr angeschweißt oder angelötet sein; dies insbesondere im Falle einer Messung in sanitären Anlagen, in denen der Meßbereich frei von Verunreinigungen zu halten ist, so daß Hohlräume und Toträume vermieden werden sollten.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist ein Paar von Stangen an der oberen und unteren Oberfläche der Trennplatte befestigt und ubtirfcrage-n au P ein Paar von die Rohrwand durchsetzenden und am Rohr gelagerten Fühlern Strömungssignale _} die von den Fühlern erfaßt und in Anzeigen für die Strömungsgeschwindigkeit in der Rohrleitung umgewandelt werden. Derartige zusätzliche Stangen oder Stifte werden bevorzugt bei einer Trennplatte vorgesehen, deren beide Enden an gegenüberliegenden Enden

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derIbhrwand befestigt, eingeklemmt oder sonstväe starr gehaltert sind. Im Falle einer Platte mit eingeklemmten Enden ist jeder der Stifte in der Mitte zwischen den Enden der Platte an der oberen bzw. der unteren Oberfläche befestigt. Eine frei ausragende Platte mit einem befestigten und einem frei beweglichen Ende trägt die Stangen in der Nähe des freien Endes. Für ein derartiges Durchflußmeßgerät eignet sich ein elektromagnetischer Fühler in Verbindung mit ferromagnetischen Stangen oder Stiften.

Bei einer anderen Ausführungsform ist die Trennplatte nur an einem ihrer Enden schwenkbar gelenkig befestigt, während das andere Ende sich frei bewegen kann. Ein Vorteil einer solchen angelenkten Platte besteht darin, daß sie auf schwache Signale feinfühliger reagiert als die vorstehend geschilderten Plattenanordnungen und so die Empfindlichkeit des Durchflußmeßgerätes steigert. Vorzugsweise, ist im Falle einer schwenkbeweglichen Befestigung der Platte ein Paar von Stiften an der Oberseite

bzw. der Unterseite der Platte befestigt, welche sich in Bögen senkrecht zur Strömungsrichtung zur Erzeugung von Signalen bewegen, die der Strömungsgeschwindigkeit entsprechen und von einem oder mehreren Fühlern erfaßt werden, die dem Stift oder den Stiften zugeordnet sind. Anstelle eines Paares von Stangen kann auch ein ferromagnetisches Material an der Oberseite und/oder der Unterseite der Platte befestigt sein, welches in Abhängigkeit von seiner durch die Wirbelbildung erzeugten Bewegung ein elektromagnetisches Feld stört, welches von einem oder mehreren elektromagnetischen Fühlern in der Nachbarschaft des ferromagnetischen Materials erzeugt ist.

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Bei einer wiederum anderen Ausführungsform der Erfindung wird eine flache und ebene Trennplatte verwendet, deren eines Ende an der inneren Rohrwand befestigt ist, während das frei bewegliche Ende mit einer ferromagnetischen Masse versehen ist. Diese Masse ist in einem Hohlraum begrenzt beweglich, der in einem an einem benachbarten Abschnitt der inneren Rohrwand befestigten Block gebildet ist. Ein beispielsweise elektromagnetischer Fühler durchsetzt die Rohrwand und greift in eine Bohrung des daran befestigten Blocks ein, ohne dabei jedoch in Strömungsverbindung oder Berührung mit dem Fluid in der Leitung zu kommen, und erfühlt die elektromagnetischen Feldänderungen, die durch die Bewegung der ferromagnetischen Masse erzeugt iverden. Ein solches Feld kann beispielsweise in an sich bekannter Welse unter Steuerung durch den Fühler erzeugt werden. Die erfühlten oder erfaßten Feldänderungen werden zur Erzeugung entsprechender Anzeigen für die Strömungsgeschwindigkeit herangezogen. Zur Erhöhung der Empfindlichkeit und zur Verminderung der Gefahr von Ermüdungsbrüchen kann die Trennplatte einen Federabschnitt zwischen ihrem festen und ihrem freien Ende aufweisen.

Mit Vorteil kann auch eine mittlere Fühleranordnung in einer Ausführungsform der Trennplatte vorgesehen sein. Dieser zentral angeordnete Fühler ist beispielsweise ein thermisch arbeitender Fühler wie ein Thermistor. Der Thermistor durchsetzt die Wand des Rohres und erstreckt sich durch eine Bohrung in der festen Platte in eine Öffnung hinein, dieVeinem Mittelabsehnitt der Platte zwischen ihrer unteren und ihrer oberen Oberfläche vorgesehen 1st. Dabei führen Strömungssignale, die von der Oberseite oder der Unterseite der Platte in die öffnung

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eindringen, zu einer Kühlung des thermischen Fühlers zur Erzeugung von der Strömungsgeschwindigkeit in der Leitung entsprechenden Signalen.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist ein Pendelkugelfühler bei einer Trennplatte mit starrem Ende vorgesehen. Die Pendelkugeleinheit kann dabei in den flachen rechteckigen Umriß der starren Trennplatte integriert sein. Die Pendeleinheit weist eine zylindrisch ausgebildete innere Kammer auf, die sich beispielsweise senkrecht zur Strömungsrichtung erstreckt. Die Einheit weist eine erste Öffnung auf, die sich von der oberen Plattenoberfläche in ein Ende der zylindrischen Kammer erstreckt und eine zweite Öffnung, die sich von der unteren Plattenoberfläche aus in das zweite, gegenüberliegende Ende der Kammer erstreckt. In der Kammer ist beispielsweise eine hohle Nickelkugel mit geringer Massenträgheit vorgesehen, die in Abhängigkeit von durch die Strömung erzeugten Druckänderungen in der Kammer hin- und herbewegt wird, wobei die Druckänderungen aus der Umgebung der Kammer an der Oberseite und der Unterseite durch die Öffnungen hindurch abwechselnd in die Kammer eingelassen werden. Außerhalb der Strömungsverbindung mit dem Fluid im Rohr ist beispielsweise ein elektromagnetischer Fühler vorgesehen, der auf die Bewegung der Kugel anspricht und die von den Wirbeln erzeugte Bewegung der Kugel in Signale umwandelt, welche die Strömungsgeschwindigkeit im Rohr anzeigen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung, insbesondere in Verbindung mit den zusätzlichen Ansprüchen.

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Es zeigt:

Fig..1 schematisch vereinfacht die strömungsmechanische Anordnung und die Strömungszonen, wie sie unter Verwendung einer beispielswe^en Plattenfühl-r anordnung mittels eines Wirbelkörpers gemäß US-PS 5 572 117 in einer Rohrleitung erzeugt werden,

Fig. 2A eine Draufsicht auf die Messanordnung eines erfindungsgemäßen Durchflußmeßgerätes mit einem Wirbelkörper der bekannten Art und einer den gesamten Innendurchmesser der Rohrleitung überspannenden Trennplatte, deren einander gegenüberliegenden Enden starr an der Innenwand des Rohres befestigt sind,

Fig. 233 die Meßanordnung gemäß Fig. 2A mit einer ferromagnetisch arbeitenden Fühleinrichtung in einem Mittelbereich der Platte,

Fig. 2C in einer Darstellung gemäß Fig. 2A und Flg. 2B eine andere Ausführungsforini mit einem ende an der Rohrinnenwand befestigten Platte, deren gegenüberliegendes Ende ferromagnetisches Material aufweist und in Abhängigkeit von den durch die Wirbel stromab des Wirbelkörpers erzeugten Strömungsänderungen frei beweglich ist,

Fig. 3A in einem achsnormalen Schnitt durch die Rohrleitung eine Fühleranordnung für die Meßanordnung gemäß Fig. 2A und/oder Fig. 2B,

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Fig. 3Β in einer entsprechenden Darstellung die

gleitbewegliche., abnehmbare Anordnung einer Trennplatte in Halteblocks, die an der Innenwand des Rohres befestigt sind, wobei Stangen oder Stifte sich von der Oberseite und der Unterseite der Platte aus zur Strömungssignalerfassung mittels eines Paares von Fühlern erstrecken,

Fig. 3C eine Seitenansicht der Anordnung gemäß Fig. 3B,

Fig. 3D in einem achsnormalen Schnitt'durch die

Rohrleitung die Plattenanordnung gemäß Fig. 2A mit den oberen und unteren Fühlern zur Erfassung der Plattenbewegung,

Fig. 3E eine an die Rohrwand angelenkte Platte mit Stiften und einem Paar von Fühlern,

Fig. 3P eine andere Ausfuhrungsform einer angelenkten

Trennplatte, deren freies Ende ferromagnetisches Material zur Signalerfassung durch elektromagnetische Fühler aufweist,

Fig. 4 in einem achsnormalen Schnitt durch die Rohrleitung eine Trennplatte, deren einander gegenüberliegende Enden abnehmbar in Schlitzen der Rohrinnenwand aufgenommen sind,

Fig. 5A in einer Darstellung entsprechend Fig. 4

eine als Feder ausgebildete Trennplatte mit einer daran befestigten ferromagnetischen Masse, die sich zur Erfassung mittels eines elektromagnetischen Fühlers innerhalb der durch ein Stützglied vorgegebenen Grenzen bewegt,

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Fig. 5B in einer Darstellung gemäß Fig. 5A eine ähnliche Plattenausbildung, wobei jedoch die Platte keinen Federabschnitt aufweist,

Fig. 6k eine Draufsicht auf eine Trennplatte mit zentraler Fühleranordnung,

Fig. 6b einen zur Rohrachse normalen Schnitt durch die Anordnung gemäß Fig. βΑ,

Fig. 7A eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des erfindungsgemaßen Durchflußmeßgerätes mit Fühleinrichtung mit Pendelkugel,

Fig. 7B eine gegenüber der Anordnung gemäß Fig. 7A geringfügig abgewandelte Ausführungsform in einer entsprechenden Darstellung,

Fig. 7C einen Schnitt gemäß Linie 7C-7C in Fig. 7B und

Fig. 8 eine wiederum andere Ausführungsform eines erfindungsgemaßen Durchflußmeßgerätes mit als Kondensator ausgebildeter Plattenanordnung.

Der Wirbelkörper, vorteilhaft ein Wirbelkörper der aus der US-PS 3 572 117 bekannten Art, auf die insoweit ausdrücklich Bezug genommen wird, ist nicht in allen Figuren dargestellt; jedoch ist in jedem Falle ein derartiger Wirbelkörper stromauf der Plattenanordnung vorgesehen.

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Zunächst sei kurz erläutert, v/elcher Art die Wechselwirkungen zwischen dem Wxrbelkörper und dem in der Leitung strömendem Fluid sind. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist ein Wirbelkörper 5 mit beispielsweise dreiecksförmigem Querschnitt entlang einer Durchmesserlinie in einer runden Rohrleitung 1 gelagert und überspannt im Beispielsfalle den. gesamten Durchmesser zwischen den Wänden 2 der Rohrleitung 1. Eine Stirnfläche 6 des Wirbelkörpers 5 ist der ankommenden Strömung ausgesetzt und liegt bevorzugt senkrecht zur Strömungsrichtung. Der Wirbelkörper 5 weist an scharfen Begrenzungskanten 9 und Io von der Stirnfläche β aus^rstromab erstreckende Seitenflächen auf. Diese Seitenflächen erzeugen bei Strömung in der Leitung eine oszillierende Abströmung, also diejenige Zone, die durch die Scherungsschichten begrenzt ist und diese noch enthält, wobei die Scherungsschichten eine Schwingungszone hoher Turbulenz hinter dem Körper 5 von einer Schwingungszone geringer Turbulenz ausserhalb dieser Zone trennen. Die Abströmzone beginnt in unmittelbarer Nachbarschaft der scharfen Begrenzungskanten 9 und Io des Wirbelkörpers 5 und breitet sich stromab des Wirbelkörpers 5 aus, bis sie die gesamte Querschnittsfläche des Rohres 1 erfaßt. Stromauf des Körpers 5 werden die vor dem Wirbelkörper 5 erfaßbaren Signale zunehmend schwächer und gehen im Abstand entsprechend etwa der Länge des Wirbelkörpers 5 stromauf des Wirbelkörpers 5 praktisch vollständig in den turbulenten Strömungsänderungen unter. Ein sondenartiger Fühler 15 ^Sb in einer abgedichteten öffnung 16 der Rohrwand 2 gelagert.

Zur Erzielung einer Gleichförmigkeit der oszillierenden Strömung ist es aus der US-PS 3 572 II7 bekannt, das Verhältnis der axialen Länge des Wirbelkörpers 5 zur Höhe

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der Stirnfläche 6 vorteilhaft im Bereich zwischen 1 und 2 zu wählen, und das Verhältnis der Höhe h der Stirnfläche 6 zum Innendurchmesser des Rohres 1 vorteilhaft im Bereich zwischen 0,15 und 0,4 zu wählen. Darüber hinaus ist der Abstand zwischen der vordersten Oberfläche der Stirnfläche 6 und den scharfen Begrenzungskanten 9 und Io im Verhältnis zur Höhe der Stirnfläche im Bereich zwischen 0,3 oder weniger gewählt. Diese Merkmale des Wirbelkörpers sind beispielsweise bei den Messgeräten gemäß Fig. 1, 2A bis 2C, 3A bis 3F, 4, 5A bis 5B, 6k bis 6B und 7A bis 7C gewählt.

In Fig. 1 ist '·■- eine flache Platte 11 veranschaulicht, die in einem Abstand stromab des Körpers 5 gelagert ist, der der doppelten Höhe h der Stirnfläche entspricht. Die Platte 11 weist eine obere ■ Oberfläche und eine untere Oberfläche 13 auf, die so ausgebildet sein können, daß sie sich in Abhängigkeit von den in der Abströmung des Wirbelkörpers 5 an der Platte 11 vorbei erzeugten Wirbeln ausbiegen oder durchbiegen. Die Oberflächen 12 und 13 liegen in der-selben Ebene wie die Abströmung und beispielsweise in einer Ebene, die die Mitte der Oberfläche der Stirnfläche 6 enthält oder schneidet (h/2). . , Die Dicke der Platte 11 wird entsprechend der Stärke der auftretenden Wirbel, welche die Oberflächen 12 und I3 auslenken können, und der erforderlichen Bewegung zur Erfassung durch den Fühler I5 gewählt. Diese Dicke ist selbstverständlich unterschiedlich, wenn das Fluid ein Gas oder eine Flüssigkeit ist. Der Fühler I5 steht in der veranschaulichten Weise mit seinem unteren Ende 14 in einer Signalerfassungsverbindung mit der Oberfläche ]2, um Auslenkungen der Oberfläche durch die Wirbel in der Abströmung hinter dem Wirbelkörper 5 entlang der Oberfläche der Platte 11 zu erfassen. Die Platte 11 kann

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auch so ausgebildet sein, daß infolge der gewählten Dicke oder Festigkeit die obere und untere Oberfläche starr und im wesentlichen unbeweglich ist. In einem solchen Falle schafft die Platte eine Meßstelle, in der die Signale getrennt und durch geeignete Druckfühler, thermische oder magnetische Fühler verbessert erfaßt werden können.

In Fig. 2A ist eine der Fig. 1 entsprechende Anordnung veranschaulicht, bei der eine flache oder ebene Platte 211 den gesamten Innendurchmesser eines Rohres 21 überspannt. Die Platte 211 ist stromab eines Wirbel^körpers in einem der doppelten Höhe von dessen Stirnfläche 26 entsprechenden Abstand gelagert. Die Platte 211 weist Endabschnitte 217 und 218 auf, die fest an der Innenwand 22 beispielsweise durch Schweißnähte 22o befestigt sind, Dadurch ist sichergestellt, daß die Enden 217 und 218 im wesentlichen starr befestigt sind und daß Auslenkungsbewegungen einer oberen Plattenoberfläche 212 in der Mitte zwischen den Enden 217 und 218 in Ausbiegungen im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung erfolgen können. In der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise ist ein in Fig. 2A nicht näher dargestellter, elektromagnetischer Wandler- oder irgend ein anderer bekannter Fühler zur Erfassung dieser Bewegung angeordnet.

In Fig. 2B ist eine abgewandelte Ausführungsform der Anordnung gemäß Fig. 2A zur Verwendung mit einem Magnetfühler veranschaulicht, der in Fig. 2B nicht näher dargestellt ist. Gemäß Fig. 2B weist die Platte 211 in ihrem mittleren Abschnitt an ihrer oberen Oberfläche ein, ferromagnetisehes Material 221 auf, welches an einem flexiblen, nicht magnetischen Material 222 befestigt ist, beispielsweise an Gummi, einer Textilmembran oder aus

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irgend einem anderen Stoff Je nach dem zu messenden Fluid. Das magnetische Material.221 und das unmagnetische Material ■ 222 können an der unteren oder der oberen Oberfläche der Platte 211 vorgesehen sein und werden in Abhängigkeit von den Wirbel_strömungen entlang der Platte 211 ausgelenkt. Ein in Fig. 2B zwar nicht näher dargestellter, jedoch in der aus Fig. 1 ersichtlichen V/eise angeordneter, elektromagnetischer Fühler erfaßt die Bewegung des Materials 221 und erzeugt Ausgangssignale,· welche der Strömungsgeschwindigkeit durch das Rohr 21 entsprechen.

In Fig. 2C ist eine Platte 223 veranschaulicht, deren eines Ende 224 an der Innenwand 219 durch ein Befestigungsmittel 228 befestigt ist. Das andere Ende 225 der Platte 223 ist in vorteilhafter Weise frei zu Bewegungen im wesentlichen

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senkrecht zur Strömung fin Abhängigkeit von den Wirbelströmungen vom Wirbelkörper 25 und der Platte 223 her. In Fig. 2C ist ein fertomagnetisches Material 226 auf der Platte 223 erkennbar, welches an einem unmagnetischen Material (ebenso wie in Fig. 2B) befestigt ist und beispielsweise am Plattenende 225 gelagert ist, um bei Beeinflussung durch die Wirbel Auslenkungen zu erfahren. Ein in Fig. 2C nicht näher dargestellter elektromagnetischer Fühler geeigneter Bauart ist zur Erfassung der Bewegung des ferromagnetischen Materials 226 in der Wand der Rohres 21 gelagert.

In den Fig. 3A, 3B und 3D bis 3F sind verschiedene Platten und Fühlanordnungen veranschaulicht. In allen diesen Fällen ist die Strömungsrichtung durch das Rohr 3I in die Zeichenebene hinein, so daß die Ansicht aus dem Bereich des stromauf-seitig angeordneten, nicht dargestellten Wirbelkörpers in Richtung auf das stromabseitige Ende des

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Rohres 31 erfolgt. In Fig. 3A ist eine flache oder ebene Platte 311 mit ihren beiden gegenüberliegenden Enden durch geeignete Befestigungsmittel wie Schweißnähte 320 an der Innenwand 319 des Rohres befestigt. Im Mittelbereich der Platte ist eine äußere obere Oberfläche 312 und eine äußere untere Oberfläche 313 in der gewählten Darstellungsform nach oben und unten bogenförmig senkrecht zur Strömung durch das Rohr 31 und in Abhängigkeit von den Druckschwankungen im Fluid durch die am Wirbelkörper erzeugten Wirbel bewegbar. Ein Fühler 315 ist beispielsweise in der Wand 319 der Leitung 3I gelagert, so daß sein unteres Ende 314 die den Strömungsänderungen entsprechenden Signale erfaßt.

In Fig. 3D ist die Anordnung gemäß Fig. 3A mit einem oberen Fühler 315a und einem unteren Fühler 315b ausgeführt, die sich durch abgedichtete öffnungen in der Wand 319 des Rohres 31 erstrecken und zur Erfassung der entsprechenden Bewegungen der oberen Oberfläche 312 bzw. der unteren Oberfläche 313 der Platte 3II zusammen—arbeiten.

Eine flache oder ebene Platte 321 ist in der aus Fig. 3B ersichtlichen Weise mit ihren Enden abnehmbar in Schlitzen 328 und 33o in Halteblöcken 327 und 329 gelagert. Die Halteblöcke selbst sind beispielsweise durch Schweißung an der.Innenwand 319 des Rohres 31 befestigt. Durch eine solche Anordnung wird die Wartung vereinfacht und wird während Wartungs- und Ausbesserungsarbeiten sowie im Falle einer Auswechselung die Stillstandszeit verkürzt. An der oberen Oberfläche 322 und der unteren Oberfläche sind Stangen oder Stifte 325 und 326 befestigt. Die Stifte erstrecken sich nach oben .bzw.nach unten und arbeiten mit den Fühlern 315a und 315b zur Erfassung der Bewejjingen der Oberflächen 322 und 323 zusammen.

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Fig. 3C stellt eine Seitenansicht der Anordnung gemäß Fig. 3B mit der Platte, den Stiften und den Fühlern dar. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Stifte 325 und 326 in einem axial wie radial mittleren Bereich der Platte 321 zwischen ihren starr befestigten Enden montiert sind.

In Fig. 3E und Fig. 3F sind fläche oder ebene Platten 333 bzw-, 339 veranschaulicht, die an einem ihrer Enden über entsprechende Gelenke 336 schwenkbeweglich, gelagert sind. Das andere Ende der Platte ist frei und kann sich in Abhängigkeit von den Strömungsänderungen infolge der Wirbel in der Leitung 3I bewegen. Gemäß Fig. 3E sind Stifte 337 und 338 fan der oberen Oberfläche 334 bzw. der unteroi Oberfläche 335 der Platte 333 befestigt,welche die durch die Wirbeibeeinflussung erfolgenden Bewegungen der Platte 333 nach oben und nach unten den Fühlern 315a und 315b zuführen. Aus Fig. 3F sind ferromagnetische Materialien 3^2 und 3^3 ersichtlich, die an der oberen Oberfläche 3^o und der unteren Oberfläche 3^-1 am Ende dar Platte 339 befestigt sind. Die Bewegungen der Materialien 342 und 3^-3 infolge der durch die Wirbel ausgelösten Bewegungen der Platte 339 werden durch elektromagnetische Fühler 3^-5 und 3^ erfaßt, welche diese Bewegungen in elektrische Signale umwandeln, die der Strömungsgeschwindigkeit durch das Rohr 31 entsprechen.

In Fig. 4 ist eine Anordnung zur Vereinfachung der Wartung im Betrieb und des Austausches einer Meßgerätplatte 4ll aus dem Innenraum eines Abschnittes der Rohrleitung veranschaulicht«, Die Anordnung ist ähnlich derjenigen gemäß Fig. 3A. Ein Unterschied besteht darin, daß bei der An-!- ordnung gemäß Fig. 3A Befestigungsmittel wie Schweißnähte 32o zur Befestigung der Platte 3II an ihren Enden vorgesehen

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sind. In Fig. 4 ist hingegen ein Paar von Ausnehmungen 419¹ und 419'' vorgesehen, welche die Enden der Platte 4ll in der Innenwand 419 des Rohres 4l gleitbar,, jedoch starr aufnehmen. Derartige Schlitze erstrecken sich bevorzugt in der Innenwand eines eingeschraubten und daher herausnehmbaren Abschnittes der Rohrleitung, der üblicherweise die Bauteile des Durchflußmeßgerätes trägt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5A ist eine Platte 511 mit einem Federöbschnitfc 514 an einem Ende ausgebildet* welcher beispielsweise durch Schweißnähte fest an der Innenwand 519 eines Rohres 5I befestigt ist. Die Platte 511 weist an ihrem freien Ende, beispielsweise eine daran befestigte ferromagnetische Kugel 515¹ auf. Diese ist beweglieh in einer schlitzförmigen Ausnehmung 517 eines Stützblockes 516 eingeschlossen, der fest an der Innenwand 519 befestigt ist. Ein elektromagnetischer Fühler 515 ist beispielsweise durch die Wand des Rohres 51 hindurch gesteckt und ragt in eine Bohrung des Blockes 516, um die Bewegung der Kugel 515 zu. erfassen, die diese infolge von Auslenkungen der Platte in Abhängigkeit von lokalen Wirbeländerungen der Strömung durch die Leitung 51 ausführt. Die Federanordnung dient zur Erhöung der Empfindlichkeit, so daß die untere Grenze der meßbaren Strömungsgeschwindigkeiten nach unten verschoben wird und zur Minimierung von Spannungen, so daß eine höhere Ermüdungsfestigkeit erzielbar ist.

Die Anordnung gemäß Fig. 5B entspricht im Aufbau und der Arbeitsweise derjenigen gemäß Fig. 5A, mit der Ausnahme, daß die Platte 511, eben, geradlinig ausgebildet ist und keinen Federabschnitt 514 wie die Platte 5II gemäß Fig. 5A aufweist.

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In den Fig. βΑ und Fig. 6b ist eine Anordnung mit einer Platte 611 mit eingelagertem Fühler 615 veranschaulicht, wobei die Innenwände der Platte 611 eine öffnung 621 begrenzen, welche sich zwischen der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche 613 der Platte oll erstreckt. Der Fühler 615, fbeispielsweise ein» elektrisch beheizten

enhliHUr

Thermistor;;" erstreckt sich durch eine Wand des Rohres 61 und eine, Bohrung der Platte oll, so daß ihm Fluidsignaländerungen durch die öffnung 621 mitgeteilt werden. Wie in Fig. 6a veranschaulicht ist,, ist die Platte 6II im Rohr 6l in einem Abstand . . 2h stromab des Wirbelkörpers 65 gelagert. Der Abstand 2h entspricht der doppelten Höhe der Stirnfläche 66 des Wirbelkörpers 65. Die Platte 6II ist an ihren Enden starr an der Innenwand 619 beispielsweise durch Schweißnähte 62o befestigt und überspannt dement·? sprechend den gesamten Innendurchmesser der Wand 619. Der Wirbelkörper 65 entspricht der Ausbildung gemäß UStPS j5 572 117 und erstreckt sich ebenfalls über den gesamten Innendurchmesser der Wand 619. Die Strömung im Inneren des Rohres 6l wird durch die Stirnfläche 66 des Wirbelkörpers 65 und durch die stromab liegenden Seitenflächen des

.sich

Wirbelkörpers gestört und erzeugt Wirbel, welche'von den scharfen Begrenzungskanten, beispielsweise der Kante 69 gemäß Fig. 6a, des Körpers 65 ablösen. Diese Strömungswirbel

die \V<Vb*Lsb|O'3<5» w/\2»'U*n

werden in der Strömung stromab mitgenommen undVdurch die

v/irOüL ciec

Platte 611 getrennt gehalten. Diel voneinander getrennten WirbeP erzeugen Druckunterschiede an ; der Platte oll. Den Druckunterschieden entsprechende Fluidströmungen stellen sich in der öffnung 621 mit dem Fühler 615 ein, welche die beiden Seiten der Platte oll miteinander verbindet, wodurch der Thermistorteil des Fühlers 615 gekühlt wird und elektrische Signale erzeugt, welche der Fluidströmung durch das Rohr 6l analog sind.

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Fig. 7A veranschaulicht eine Draufsicht auf eine Meßanordnung mit einer Pendelkugel. Die Meßanordnung weist wiederum einen Wirbelkörper 75 der aus der US-PS 3 572 bekannten Bauart auf, mit einer Stirnfläche j6 und einer Strömungsablösekante 79 an der Verbindung der Stirnfläche j6 mit den stromab liegenden Seitenflächen des Wirbelkörpers 75· Iⁿ einem der doppelten Höhe ' der Stirnfläche j6 enbsprediencieii AbstaricD ist eine Platte 711 angeordnet, die in den Plattenaufbau integriert die Pendelkugeleinheit 714 mit dem zugeordneten Fühler 721 enthält.

Wie aus den Fig. 7A, 7B und JC ersichtlich ist, weist die

je

Platte 711 -'eine flache, ebene obere und untere Oberfläche 712 und 713 auf, und ist an ihren Enden starr an der Innenwand mittels Befestigungsmittel·! 720 verbunden. In der Anordnung gemäß Fig. 7A weist die Platte JIl eine Bohrung für den Eintritt eines elektromagnetischen Fühlers in Fühlverbindung mit der Pendelkugel 717 auf. Die Platte 7II weist weiterhin einen ausgeschnittenen Abschnitt auf, in welchem die Pendelkugeleinheit 714 als Teil der Plattengeometrie integriert aufgenommen ist, so daß bei ungestörter Plattenausbildung die Trennung der Wirbelstraßen oberhalb und unterhalb der Oberflächen 712 und 713 weiterhin gewährleistet ist. Die sich ergebende Gesamtgeometrie der Platte 711 und der Pendelkugeleinheit 714 ergibt im wesentlichen eine einheitliche flache Platte von rechteckförmiger Gestalt, welche den gesamten Innendurchmesser der Wand 719 des Rohres Jl überspannt, um so die Rarmanischen Wirbelstraßen für die Signalerfassung voneinander getrennt zu halten.

Die konstruktive Ausbildung der Pendelkugeleinheit 714 ist in den Fig. 7A, 7B und JC in verschiedenen Ansichten

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veranschaulicht. Diese Figuren unterscheiden sich nur insofern, als die beispielswsis-.en Anordnungen der elektromagnetischen Fühler betroffen sind. In Fig. 7A erstreckt sich ein derartiger Fühler 715A<3urch die Wand 719 des Rohres 71 und eine Bohrung zwischen den Oberflächen 712 und 713 der Platte 7II hindurch in die unmittelbare Nachbarschaft, der Kugel, um so die Bewegung der ferromagnetisehen Pendel 717 in der Ausnehmung 718 der Einheit 714 erfassen zu können. Im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. JB weist eine Einheit 72I einen elektromagnetischen Fühler auf, der sich teilweise in die Wand 719 erstreckt, so daß er nicht mit dem Fluid im Innenraum des Rohres Jl in Berührung gelangt, jedoch in die Nähe der Einheit 714 reicht₃ um die Bewegung der ferromagnetischen Pendelkugel 717 im Hohlraum 718 erfassen zu können.

Die Einheit 714 weist in der beispielhaft dargestellten Form eine zylindrisch ausgebildete Ausnehmung 718 und ein Paar von Öffnungen 715 und 7I6 auf, über welche die Ausnehmung 718 mit der Umgebungsströmung in Verbindung steht und über welche in der Ausnehmung 718 von oberhalb und unterhalb der Plattenoberflächen 712 und 713 in der aus Fig. JC ersichtlichen Weise Drucksignale erzeugt werden. Die Ausnehmung 718 weist ein Bewegungselement auf, welches beispielsweise eine hohle Nickelkugel 717 mit

MiUl

geringer Trägheit ist, welche sich freifparallel zur Achse der Platte 711 von einer Seite der Ausnehmung zur anderen über einen Abstand von etwa einem Zehntel des Durchmessers der Kugel bewegen kann. Der elektromagnetische Fühler gemäß Fig. JA und JB erzeugt ein magnetisches Feld im Bereich der Pendelkugel 717> so daß die Bewegung der Pendelkugel dieses Feld beeinflußt, was durch den

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Fühler als Strömungssignale erfaßt wird, die sodann in Sicj.ic\Le Anzeige., der Strömungsgeschwindigkeit durch die Rohrleitung 71 uimCjt>iA/c;imleLfc werden.

Im Betrieb wandert die Pendelkugel 717 nur über eine vergleichsweise geringe Entfernung in dem Kanal 7l8, wenn die Drücke an den öffnungen 715 und 716 wechseln. Die erfaßte Amplitude des Strömungssignales wird dadurch verstärkt oder vergrößert, daß der Kanal 718 nahe an dem elektrischen Fühler liegt und daß die Kugel 717 direkt l_s1 Rich tung von dem und in Richtung auf den Fühler an einer Stelle einer Feldlinienkonzentration bewegt wird. Darüber hinaus vermindern der kurze Bewegungsweg und die enge Passung der Kammer 718 unerwünschte Oszillationsbewegungen und nachteiligen Verschleiß der Kugel 717.

In Fig. 8 ist im Schnitt eine elektrische Kondensatorplatteneinheit veranschaulicht. Die Kondensatorplatteneinheit ist in einem Halter 819 in einem Rohr 8l gelagert. Die Einheit wird über eine öffnung 82o in der aus Fig. 8 ersichtlichen V/eise in das Rohr 8l eingeführt. Die Länge der Einheit in Strömungsrichtung entspricht etwa 0,5 bis 3h, wobei h wiederum die Höhe der Stirnfläche des Wirbelkörpers ist, stromab dessen die Einheit in der bereits erläuterten Weise angeordnet ist. Die Einheit weist beispielsweise ein zwischen einem Paar von Konden^- satorplatten 8l4 und 815 eingeschlossenes Fluid 8-16 auf. Eine mittlere Platte 8II weist gemäß den vorstehenden Erläuterungen zu den Trennplatten eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche 813 auf und ist im Beispielsfalle in der Mitte zwischen den Platten 8l4 und 815 angeordnet. Eine Vielzahl von öffnungen 817 erstreckt sich zwischen den Oberflächen 812 und 813 der Platte 8II,

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so daß das Fluid frei zwischen den Bereichen zwischen der Oberfläche 812 und der Platte 8l4 und der Oberfläche 813 und der Platte 8I5 strömen kann. Ein Kabel mit elektrischen Leitern dient zum Anschluß der Kondensatorplattenanordnung an eine nicht näher dargestellte elektrische Schaltung, welche die von den Wirbeln erzeugten Kapazitätsänderungen in Anzeigen der Strömungsgeschwindigkeit umwandelt. Im Betrieb treten Kapazitätsänderungen Mem Kabel 818 auf-, wenn stromab wandernde Druckänderungen in Wirbelgebieten zu Ausbiegungen der Platten 8l4 und 815 im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung führen, so daß das eingeschlossene Fluid 816 durch die Öffnungen 817 gedrückt wird.

Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern sind vielfache Abwanlungen und Abänderungen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So können beispielsweise einzelne oder mehrere, piezoelektrisch arbeitende oder als Dehnungsmeßstreifen ausgebildete Fühler verwendet werden, die wiederum mit verschiedenen Plattenausbildungen mit starren Enden, und/ oder mit einem starren und einem beweglichen Plattenende zum Einsatz gelangen können. Ein derartiger Dehnungsmeßfühler kann beispielsweise an das freibewegliche Ende einer nur einseitig fest gelagerten Platte angeschlossen werden, um bedingte, der'Strömungsgeschwindigkeit entsprechende Wirbelstraßensignale zu erfassen. Ein Dehnungsmeßfühler kann auch an einer beweglichen Oberfläche, beispielsweise der oberen Oberfläche, einer Platte mit festen Enden angebracht werden, während die gegenüber liegende Oberfläche, im Beispielsfalle alscdie untere Oberfläche, durch einen geeigneten Halter starr und im

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wesentlichen unbeweglich gehalten wird. Weiterhin kann auch eine Fühleranordnung verwendet werden, die außerhalb der Rohrleitung liegt. Eine solche Fühleranordnung weist besondere Vorteile für Wartungsarbeiten im Betrieb auf, bei denen minimale Betriebsunterbrechungen auftreten sollen. In einem solchen Falle können die Strömungsdrucksignale über und/unter der Platte durch entsprechende Kanalanordnungen einem Gehäuse zugeführt werden, welches ein bewegliches Element des Fühlers aufweist. Die Druckänderungen führen dann zu Bewegungen dieses Elementes, wobei diese Bewegung wiederum in Anzeigen für die Strömungsgeschwindigkeit umgewandelt werden kann.

(Ansprüche)

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Leerseite

Claims

Ansprüche

1. Durchflußmeßgerät mit einer Einrichtung zur Erzeugung von Wirbelstraßen in einem Strömungskanal mit gegeneinander versetzter« Wirbeln, gekennzeichnet durch eine dünne Platte (11; 211; JlIj 411; 51I5 oll; 711; 811), die in einem vorbestimmten Abstand stromab der Einrichtung zur Erzeugung der Wirbelstraßen angeordnet ist und eine obere und eine untere Oberfläche (12, 13; 212j> 213; 312, 313; 412, 413; 512, 513; 612, 613; 712, 713; 812, 813) aufweist, welche eine Meßstelle in dem Kanal oder der Leitung (1; 21; 3I; 41; 5I; 6l; 7I5 8l) zur Erfassung der gegeneinander versetzten und voneinander getrennten Wirbelstraßen, bildet.

2. Meßgerät nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal eine Innenwand ( z.B. I9) mit einem Durchmesser aufweist, daß die Einrichtung zur Erzeugung der Wirbelstraßen einen Wirbelkörper (5) mit einer ersten Oberfläche (6) vorbestimmter Höhe und weiteren, sich von der ersten Oberfläche stromab erstreckenden Oberflächen aufweist, und daß die Platte (11) mit ihrer vordersten Oberfläche stromab der weiteren Oberflächen des Wirbelkörpers in einem solchen Abstand angeordnet ist, der im wesentlichen der doppelten Höhe der ersten Oberfläche (6) entspricht.

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ORlGiHAL INSPECTED

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" ² ' 2 6 b 1 8 4

3. Meßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte flach und rechteckförraig ausgebildet ist und im wesentlichen in derselben Ebene liegt wie die in Strömungsrichtung liegende Ebene des Wirbelkörpers, sowie im wesentlichen senkrecht zur ersten Oberfläche (6) des Wirbelkörpers (5) liegt, daß die Platte mit ihrer geringen Dickenabmessung im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung in der Leitung liegt, und daß die oberen und unteren Oberflächen (12, 13) in Strömungsrichtung eine solche Länge aufweisen, daß gleichzeitig nur an jeweils einer Seite der Platte, also an der Oberseite oder der Unterseite, ein Wirbel vorliegt.

K. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Platte einander gegenüberliegende Endabschnitte (I7, 18) aufweist, die starr an d'er inneren Rohrwand (I9) befestigt sind, daß die Dicke der Platte (11) so bemessen ist, daß die oberen und unteren Plattenoberf lachen (12, 13) zwischen den fest eingespannten - Enden bogenförmig senkrecht zur Strömungsrichtung in Abhängigkeit von an der Oberseite und der Unterseite der Platte durch die gegeneinander versetzen und getrennten Wirbel erzeugten Druckunterschiede·, bewegbar ist, und daß ein auf Bewegung ansprechender Fühler (I5) zur Erfassung der Bewegung der Plattenoberflächen (12, 13) angeordnet ist.

5. Meßgerät nach Anspruch K₃ dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der beweglichen Plattenoberflächen (z.B. 212 bzw. 213) ein ferromagnetisches Material (z.B. 221) aufweist, und daß der auf Bewegung ansprechende Fühler (I5) ein elektromagnetischer Fühler ist.

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6. Meßgerät nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der beweglichen Plattenoberflächen (z.B. 212 bzw. 213) ein. flexibles unmagnetisches Material (z.B. 222) aufweist, daß das ferromagnetische Material (221) an dem unmagnetischen Material befestigt ist, daß das ferromagnetische Material zusammen mit dem unmagnetischen Material in Abhängigkeit von den entlangströmenden, gegeneinander versetzten und voneinander getrennten Wirbeln auslenkbar ist, und daß der elektromagnetische Fühler (15) ein durch die Bewegung des ferromagnetisehen Materials beeinflußtes Magnetfeld erzeugt und der Strömungsgeschwindigkeit durch den Kanal zugeordnete Signale an seinem Ausgang aufweist.

7. Meßgerät nach Anspruch β, dadurch gekennzeichnet, daß die obere und die untere Plattenoberfläche (z.B. 212 bzw. 213) einen Mittelbereich zwischen den fest eingespannten, einander gegenüberliegenden Endbereichen (z.B. 217, 218) aufweist, und daß das ferromagnetische Material (z.B. 221) und das unmagnetische Material (z.B..222) in der Nachbarschaft dieses Mittelabschnittes do? Plattenoberflächen gelagert ist.

8. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar von stangenförmigen Verlängerungsgliedern (325* 326; 337* 338) vorgesehen ist, von denen jedes mit einem Ende an der oberen oder der unteren Plattenoberfläche (322 bzw. 323; 334 bzw. 335) befestigt ist, und daß die auf Bewegung ansprechende Fühleinrichtung ein Paar von Fühlern (315a, 315b) auf v/eist, welche die Bewegung der Verlängerungsglieder in Abhängigkeit von der Bewegung der Plattenoberflächen erfassen.

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9. Meßgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen (322, 323) zwischen fest eingespannten, einander gegenüberliegenden Endabschnitten der Platte (321) einen Mittelabschnitt aufweisen, und daß jedes der Verlängerungsstücke (325* 326) in dem Mittelabschnitt befestigt ist.

10. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9* dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Innenwand (z.B. 419) des Rohres (41) im Bereich der einander gegenüberliegenden Enden der Platte (z„B* 411) ein Paar von Schlitzen (419% 4l9^3S) vorgesehen ist, in welchen die einander gegenüberliegenden Endabschnitte der Platte gleitbeweglich aufgenommen sind ο

11. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis lo-, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar einander gegenüberliegender Stützglieder (327, 329) an gegenüberliegenden Durchmesserenden des Rohres (3I) vorgesehen ist, und daß jedes der Stützglieder einen Schlitz (328, 329) bildet, in den je ein Ende der Platte (321) gleitbeweglich einführbar ist.

12. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte(6II) zwischen der oberen Oberfläche (612) und der unteren Oberfläche (613) eine Ausnehmung (621) aufweist, und daß sich zur Erfassung der gegeneinander versetzten und voneinander getrennten, die Ausnehmung (621) von beiden Seiten beeinflussenden Wirbel eine auf Bewegung ansprechende Fühleinrichtung (615) in die Ausnehmung hinein erstreckt.

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Ij5. Meßgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Bewegung ansprechende Fühleinrichtung (615) einen thermischen Fühler aufweist, und daß die Platte eine mittige Bohrung zur Zuführung des Fühlers zur öffnung (621) in der Platte zur Erfassung der Wirbel aufweist.

14. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 1J>, dadurch gekennzeichnet, daß in einem stromauf liegenden Abschnitt der Platte (711) eine Pendelmasseneinheit (714) integral angeordnet ist, daß die Pendelmasseneinheit eine langgestreckte zylindrische Kammer (718) und ein Paar von vergleichsweise kleineren Kanälen (715* 716) aufweist, die sich von dem Kanal oder der Kammer (7I8) an die obere (712) oder untere Oberfläche (713) der Platte (7II) erstrecken, daß eine Masse (717) in der Kammer (7I8) vorgesehen ist, die quer.-zur Strömungsrichtung in Abhängigkeit von den Wirbelsignalen bewegbar ist, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche auf die Bewegung der Masse (7I7) zur Erzeugung eines der Strömungsgeschwindigkeit analogen Ausgangssignales anspricht.

15. Meßgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalpaar zwei gegeneinander versetzte Kanäle (715, 716) aufweist, die an gegenüberliegenden Enden der zylindrischen Kammer (718) angeordnet sind, daß die Masse (717) ein kreisförmiges magnetisches Element ist, und daß

ViJM

zur Erzeugung/"der Strömungsgeschwindigkeit analogen Signalen ein elektromagnetischer Fühler (721) vorgesehen ist, der die Bewegung der Masse erfaßt, jedoch nicht in Verbindung mit der Strömung steht (Fig. 7B).

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16. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 15* gekennzeichnet durch eine schwenkbeweglich an der Innenwand (319) des Rohres (31) befestigten Scharniereinrichtung (336) durch ein erstes Ende der Platte, welches schwenkbeweglich mit der Scharniereineinrichtung verbunden ist, und ein zweites Ende der Platte, welches um die Scharniereinrichtung in Bogenbewegungen senkrecht zur Strömungsrichtung des Fluids im Rohr bewegbar ist.

17. Meßgerät nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar von stangenförmigen Verlangerungsgliedern (337, 338) mit je einem Ende an der Oberseite (334)oder der Unterseite (335) der Platte (333) befestigt ist, und daß die auf Bewegung ansprechende Fühleinrichtung ein Paar von Fühlern (315a, 315b) aufweist, welche die Bewegung der Verlängerungsglieder in Abhängigkeit von der Bewegung der Plattenoberflächen erfassen.

18. Meßgerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (339) wenigstens an ihrer Oberseite (34o) oder ihrer Unterseite (34l) an ihrem freien Ende ein ferromagnetisches Material aufweist (342 bzw. 343) und daß die auf Bewegung ansprechende Fühleinrichtung einen elektromagnetischen Fühler (345 bzw. 344) zur Erfassung der Bewegung des ferromagnetischen Materials in Abhängigkeit der gegeneinander versetzten und getrennten Wirbel entlang der Platte und zur Erzeugung von der Strömungsgeschwindigkeit im Rohr entsprechenden Anzeigen aufweist.

19. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis l8, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (223; 511) mit einem ersten Ende starr an der inneren Rohrwand (219; 519) befestigt ist und daß ein zweites Ende der Platte bogenförmig senkrecht zur Strömungsrichtung im Rohr um das feste Plattenende schwenkbar ist.

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2σ. Meßgerät nach Anspruch I9, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Plattenende ferromagnetisches Material (226; 515') aufweist,und daß die auf Bewegung ansprechende Fühleinrichtung (15; 515) einen elektromagnetischen Fühler zur Erfassung der Beilegung des ferromagnetische!! Materials in Abhängigkeit von den gegeneinander versetzten und getrennten Wirbeln und zur Erzeugung von der Strömungsgeschwindigkeit im Kanal analogen Anzeigen aufweist,

21. Meßgerät nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet., daß wenigstens eine Oberfläche (224) der beweglichen Platte (223) ein. daran befestigtes flexibles unmagnetisches Material (227) "trägt, daß das ferromagnetische Material (22β) an dem unmagnetischen Material befestigt ist, daß das ferromagnetische Material und das unmagnetische Material in Abhängigkeit von den gegeneinander versetzten und voneinander getrennten,, an der Platte vorbeiströmenden Wirbeln auslenkbar ist, und daß der elektromagnetische Fühler eine Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes aufweist, welches zur Erzeugung von der Strömungsgeschwindigkeit durch das Rohr analogen Ausgangssignalen durch die Bewegung des ferromagnetisehen Materials gestört wird.

22. Meßgerät nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß das ferromagnetische Material (515') als Kugelkörper ausgebildet ist, daß an der Innenwand (519) des Rohres (5I) eine Vorrichtung (516") mit einem inneren Hohlraum (517) befestigt ist, in den hinein sich der Kugelkörper erstreckt, wobei der Hohlraum die Bewegung des Kugelkörpers in. Abhängigkeit von den gegeneinander versetzten und voneinander getrennten, an der Platte (5II) .vorbeiströmenden Wirbeln begrenzt, und daß der elektromagnetische Fühler (515) sieh ohne Strömungsverbindung mit dem Fluid in der Leitung zur Erfassung der Bewegung des Kugelkörpers in die Leitung hinein erstreckt.

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23. Meßgerät nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite (512) und die Unterseite (513) der Platte (511) zwischen dem festen Ende und dem frei beweglichen Ende der Platte federnd ausgebildet sind.

, Durchflußmeßgerät zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit eines Fluids in einem Kanal mit einem Wirbelkörper, insbesondere nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei der Wirbelkörper eine im wesentlichen senkrecht zur ankommenden Strömung liegende Stirnfläche aufweist, die sich entlang einer Durchmesserlinie des Kanales zwischen dessen Wänden erstreckt, weiterhin ein Paar von sich stromab der Stirnfläche erstreckenden Flächen, · welche in die Stirnfläche über ein Paar von scharfen Begrenzungskanten übergehen, wobei die Stirnfläche und die weiteren Flächen derart aneinander angepaßt sind, daß die Grenzschichten des Fluides an den Begrenzungskanten vom Wirbelkörper abheben, und daß das Verhältnis der axialen Länge des Wirbelkörpers zur Höhe der Stirnfläche zwischen 1 und 2 liegt, sowie das Verhältnis der Höhe der Stirnfläche zum Innendurchmesser des Kanals quer zu dessen Längsachse zwischen.o,15 und o,4 liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät eine dünne Platte ( z.B. 11) aufweist, die in einem zur Höhe der Stirnfläche (6) des Wirbelkörpers (5) in bezug gesetzten Abstand hinter den weiteren Flächen des Wirbelkörpers angeordnet ist, daß die Platte eine erste (z.B. 12) und eine zweite Oberfläche (z.B. 13) zur Aufrechterhaltung der Trennung zwischen den gegeneinander versetzten Wirbelstraßen bei ihrer Strömung stromab der Begrenzungskanten und an den Plattenoberflächen vorbei aufweist und so eine Meßstelle zur Erfassung der gegeneinander versetzten und voneinander getrennten Wirbelstraßen bildet.

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25. Meßgerät nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Platte (11) den Innendurchmesser der Rohrwände (I9) überspannt, daß die Platte mit ihrer geringen Höhenabmessung parallel zur Strömungsrichtung angeordnet ist, und daß die erste und die zweite Oberfläche in Strömungsrichtung eine solche Länge aufweist, daß gleichzeitig jeweils nur ein Wirbel an der Oberseite oder der Unterseite der Platte vorliegt.

26. Meßgerät nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet,

daß die in Strömungsrichtung gemessene Länge der ersten und der zweiten Oberfläche (z.B. 12 bzw. 13) zwischen dem 0,5- bis 3-fachen der Höhe der Stirnfläche (6) des Wirbelkörpers (5) liegt.

27. Meßgerät nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (z.B. 211) starr an der Innenwand (219) des Rohres (21) tefestigte, einander gegenüberliegende Endabschnitte (217, 218) aufweist, und daß die Dicke der Platte so gewählt ist, daß die erste und die zweite Plattenoberfläche (212 bzw. 213) zwischen den starr befestigten Plattenenden in Abhängigkeit von an der Oberseite und der Unterseite der Platte durch die gegeneinander versetzten und voneinander getrennten Wirbel erzeugten Druckdifferenzen senkrecht zur Strömungsrichtung durchbiegbar sind.

28. Meßgerät nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch eine auf Bewegung ansprechende Fühleinrichtung (z.B. 15), die der Platte (z.B. 211) zur Erfassung der Bewegung der ersten und der zweiten Plattenoberfläche (z.B. 212 bzw. 213) zugeordnet ist.

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29. Meßgerät nach einem der Ansprüche 24 bis 2.6, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (z.B. 223) ein erstes Ende aufweist, welches fest mit der Innenwand (219) des Rohres (21) verbunden ist, während ein zweites Ende bogenförmig senkrecht zur Strömungsrichtung durch das Rohr in Abhängigkeit von den gegeneinander versetzten und voneinander getrennten Wirbeln um das feste Ende schwenkbeweglich ist, .und daß eine Einrichtung (I5) vorgesehen ist, Vielehe die Bewegung des zweiten Plattenendes in der Strömungsgeschwindigkeit durch das Rohr analoge Signale umsetzt.

30. Durchflußmeßgerät mit einer Einrichtung zur Erzeugung gegneinander versetzter Wirbelstraßen in einer Strömung in einem Kanal, insbesondere nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 29, gekennzeichnet durch eine in einem vorbestimmten Abstand stromab der Wirbelerzeugungseinrichtung fest lagerbare dünne Platte (8II) zur Aufrechterhaltung der Trennung zwischen den gegeneinander versetzten Wirbelstraßen, wobei die Platte eine obere Oberfläche (812) und eine untere Oberfläche (813) und wenigstens eine Öffnung (817) zwischen diesen beiden Oberflächen aufweist, und durch eine kapazitive Fühleinheit mit einem Dielektrikum-Fluid (8l6) und oberen und unteren Platten (8l4 bzw. 815) zum Einschluß des Fluids im Bereich der oberen und unteren Oberfläche der dünnen Platte, wobei die obere Platte, die untere Platte und die dünne Platte eine Meßstellung im Fluid zur Erfassung der gegeneinander versetzten und voneinander getrennten Wirbelstraßen bildet und die obere und untere Platte in Abhängigkeit von der Wirbelbeaufschlagung derart beweglich ist, daß das eingeschlossene Fluid durch die öffnung in der dünnen Platte zur Erzeugung von der Strömungsgeschwindigkeit im Kanal entsprechenden Signalen gedrückt wird.

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