DE2834993C2

DE2834993C2 - Strömungsmesser

Info

Publication number: DE2834993C2
Application number: DE2834993A
Authority: DE
Inventors: Roy Steyning Sussex Venton-Walters
Original assignee: Ricardo and Co Engineers 1927 Ltd
Current assignee: Ricardo PLC
Priority date: 1977-08-11
Filing date: 1978-08-10
Publication date: 1984-09-13
Also published as: IT7850647A0; DE2834993A1; BE869669A; NL7808362A; JPS5456473A; FR2400186B1; DK356878A; FR2400186A1; US4173143A; JPS5858003B2; SE7808563L; IT1105537B; DK151520C; DK151520B; SE443450B

Description

13. Strömungsmesser nach Anspruch 1 bis 11, gekennzeichnet durch mindestens zwei zusätzliche Querglieder (30 bis 30F), die sich kreuzen bzw. durchsetzen.

14. Strömungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (23, 24. 25) zum Erfassen des Durchlaufs von Karman-Wirbeln einen Ultraschall-Generator (23) aufweist, der so angeordnet ist, daß er einen Strahl von Ultraschall-Wellen quer über den Strömungskanal (20) unmittelbar stromabwärts von dem wirbelabiösenden Profilstab 22 und quer dazu sendet, und ferner einen Wandler (25), der den Ultraschall-Strahl empfängt.

Die Erfindung betrifft einen Strömungsmesser mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

In der Strömungstechnik ist bekannt, daß die ideale Strömung eines nicht viskosen Strömungsmediums um einen Körper mit Kreisquerschnitt eine laminare Strömung ist, die beim Auftreffen auf den Körper symmetrisch geteilt wird, den Körper umströmt und sich hinter ihm wieder zu einer symmetrischen Laminarströmung schließt. In der Praxis gibt es kein Strömungsmedium ohne Viskosität, woraus folgt, daß die örtliche Geschwindigkeit der Strömung in unmittelbarer Nachbarschaft der Oberfläche eines Hindernisses durch den Strömungswiderstand gegenüber dem Hauptstrom verringert wird. So wird bei niedrigen Reynolds-Zahlen, d.h. bei niedrigen Geschwindigkeiten eines gegebenen Strömungsmediums und einer bestimmten Gestalt des Hindernisses das Strömungsfeld in ein solches mit symmetrischem Querschnitt, jedoch zwei Zonen mit langgestreckter Rückwärtsdrehung verändert, die in einem Totwassergebiet unmittelbar stromabwärts von dem ein Hindernis bildenden Körper sich ausbilden. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit ansteigt, werden diese langgestreckten Zonen zunehmend symmetrisch, bis Instabilität auftritt und sich getrennte Wirbel abwechselnd auf entgegengesetzten Seiten des Körpers ausbilden. Diese Wirbel, die als Karman'sche Wirbel oder Wirbelstraßen bekannt sind, strömen in einer steten Folge abwechselnd von entgegengesetzten Seiten des Körpers rückwärts.

Wenn die Strömung insgesamt eine Geschwindigkeit V_n hat, wurde gefunden, daß die gebildeten Karman-Wirbcl sich mit einer Geschwindigkeit V_x. bewegen, die stets kleiner als die Geschwindigkeit V_u ist. Es kann gezeigt werden (unter Auslassen der mathematischen Zwischenrechnung), daß die Zeit T zwischen aufeinanderfolgenden Ablösungen von Wirbeln, die Geschwindigkeit I₀ des Hauptsiromes und eine lineare Querab-

messung L des ein Hindernis bildenden Körpers eine Funktion der Reynold's Zahl sind:

T-V₀

= 0(Re).

Bei einem Zylinder eines Durchmessers D wurde gefunden, daß ——— angenähert 5 fur Reynolds-Zahlen zwischen 2 χ 10² und 2 χ 10⁵ beträgt.

Es ist gewöhnlich bequemer, die Frequenz/der Wirbelablösung/= - zu messen, so daß für einen Zylinder gilt:

Aus diesem Ausdruck kann eine empirische Konstante für einen angemessenen Bereich von Slrömungszusiänden und einen festen Zylinderdurchmesser angegeben werden. Wenn diese Konstante mil λ' bezeichne ist. gilt

Durch Messen der Frequenz /der Karman-Wirbclablösung ist es somit möglich, die Geschwindigkeit des Hauptstromes zu bestimmen.

In ähnlicher Weise kann man auch bei Körpern mit von der zylindrischen Form abweichenden Form vorgehen.

Es wurden verschiedene industrielle Meßvorrichtungen zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit entwickelt, die auf der Messung der Frequenz von Karman-Wirbelablösungen basieren. Z. B. kann der Durchgang von Wirbeln stromabwärts von dem wirbelablösenden Profilstab entweder durch einen Ultraschallstrahl, der quer über die Breite der Strömung auf einen Wandler gerichtet ist, oder mittels feiner, örtlich quer über die Strömung gespannter Drähte gemessen werden, die als Hitzdraht-Anemomeier bekannt sind und eine konstante Menge elektrischen Stromes leiten, wobei Mittel vorgesehen sind, die Widerstandsänderung in den Drähten mil der Temperatur zu erfassen; oder auf andere Weise. Diese Mittel erfassen die Änderungen der lokalen Geschwindigkeit in der Strömung, wenn die rotierenden Wirbel vorbeilaufen, und geben ein Ausgangssignal ab. dessen Gestalt zur Sinusform tendiert, wobei die Spitzen (positiv und negativ) den Durchlauf von Wirbeln repräsentieren. Da die Signalspannungen klein sind, werden sie verstärkt, und die Spitzen werden gekappt, so daß ein Reehteckwellenzug erzeugt wird, der einem digitalen Zähler oder einem Frequenzmesser zugeführt wird. Wie oben gesagt ist die Hauptstromgeschwindigkeil K₀ der /u untersuchenden Strömung am wirbelablösenden Profilstab direkt proportional der Frequenz / der Wirbelablösung von der Profilstange, so daß die Messung der Frequenz / eine Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit V„ ermöglicht.

Bei einem bekannten Strömungsmesser der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art (US-PS 3 564915) ist zur Erzielung einer erhöhten Ansprechenipfindlichkeit bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit und zum Unterdrücken von »Rauschen« das Querglied stromaufwärts von dem wirbelablösenden Profilstab und parallel dazu angeordnet.

Das Ausgangssignal der die Wirbel erfassenden McIlvorrichtupg wird gewöhnlich ^;n eine Schmitt-Triggerschaltung eingespeist, um einen modifizierten Rechieckwcllen-Ausgang zu erzeugen. Wenn jedoch in einem besonderen Zyklus die Amplitude des alternierenden Signals klein isl, kann es vorkommen, daß die cnlsprechende Spannung nicht einen zur Betätigung des Schmitt-Triggers ausreichenden Betrag erreicht, so daß ein Impuls verloren geht und die Zählung ungenau wird. Es wurde gefunden, daß aus bisher nicht vollständig geklärten Gründen die Amplitude des alternierenden elekiri-

Ki sehen Ausgangssignals bei bestehenden Strömungsmessern für Luft der beschriebenen Art über der Zeil sporadisch variiert, und dies wird als Grund für die oben beschriebene Ungenauigkeil angenommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Strömungsmesser der im Oberbegriff des Anspruchs ί beschriebenen Art in der Hinsicht zu verbessern, daß sporadische Veränderungen der Amplitude verringert und die Genauigkeit der Zählung erhöht werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Strömungs-

:o messer der genannten Art die Merkmale des Kennzeichen* des Anspruchs 1 vorgesehen.

Vorzugsweise hai das zusätzliche Querglied zu einer parallel /ur Sirömungsriehlung in dem Strönuingskan;:! verhüllenden Achse symmetrischen Querschnitt.

:> Die der Strömung zugewandte Seite des zusätzlichen Quergliedes kann teilzylindrisch oder mit einer anderen sanft gerundeten konvexen Form gestallet sein, während seine stromabwärts gerichtete Seite sich konisch verjüngt, so daß ein Tragflächenprofil gebildet ist. oder teü-

.*) zylindrische oder anders gerundete Gestalt hat: z.B. kann das Querglied von einer zylindrischen Stange gebildet sein.

Das zusätzliche Querglied kann jedoch auch eine ebene, der aufireffenden Strömung zugewandte Fläche ha-

.■«5 ben, die mit ihrer Breite parallel zur Länge des wirbelablösenden Piofilstabes angeordnet isl. Z. B. kann das zusätzliche Querglied dreieckigen oder rechteckigen Querschnitt oder T-oder U-Querschnitt. z. B. Kanalquerschnilt. haben.

•»ο Das zusätzliche Querglied kann gradlinig sein und sich mit seiner Längserstreckung rechtwinklig zu dem wirbelablösenden Profilstab erstrecken oder dazu unter einem Winkel von mehr als 45 geneigt verlaufen.

Es können mehr als nur ein zusätzliches Querglied vorgesehen sein. z. B. zwei zusätzliche Querglieder parallel Seite an Seile oder einander kreuzend bzw. durchsetzend.

Der wirbelablösende Profilstab selbst kann zylindrisch sein oder anderen, nicht notwendig gerundeten, jedoch

5i) bezüglich der Slrömungsrichlung symmetrischen Querschnitt aufweisen und ausreichende Breite haben, um die Strömung divergierend zu teilen. Z. B. kann ein quadratischer Stab verwendet werden, dessen eine Querschnittsdiagonale parallel zur Strömungsrichtung liegt.

5< Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausluhriingsbeispielcn näher erläutert. Es /eigen:

Die Fig. I und 2 Diagramme von alternierenden Impuls-Ausgangssigiialen eines bekannten Luftströmen messers;

Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie 111-111 in Fig. 4 durch den Strömungskanal eines Luftstrommessers gemäß der Erfindung:

1· i(, 4 und 5 Längsschnitte nach ύ<:η Linien IV-IV und

(>> V-V in F'ig. 3:

Fig. (i. 7 und S Diagramme ähnlich denjenigen nach Fig. I und 2. wobei jedoch typische alternierende und gepulste Ausgangssigiialc ge/cigl sind, die mittels des

Strömungsmessers nach den I- ig. 3 bis 5 er/eugl werden;

F i g. 9 ein Diagramm, in dem eine Beziehung zwischen der Durchflußmenge durch den Strömungsmesser nach den Fig. 3 bis 5 über der Ausgangsfrequenz aufgezeichnet ist:

Fig. lOein Blockschaltbild des Strömungsmesser nach den Fig. 3 bis 5 und

Fig. 11 bis 16 in Ansichten ähnlich I-ig. 5 abgewandelte Ausführungen der F.rfindung mil zusätzlichen Quorgliedern unterschiedlichen Querschnitts.

Die Fig. 1 und 2 zeigen typische SpaniHingsveilaule. wie sie von einem bekannten L.uftströmungsmesser der oben beschriebenen Art erzeugt werden, der einen Ultraschallgenerator aulweist, um einen Uliraschallslrahl quer über den Stiömungskanai hinler dem wirbeiablösenden Profilstab auf einen Wandler zu lenken, dessen kontinuierliches, im wesentlichen sinusförmiges Spannungs-Ausgangssignal bei beiden Beispielen mil IO bezeichnet ist. Das Signal 10 wird in eine Schmitt-Triggerschaltung eingespeist, deren Funktion ist. auf den Empfang einer bestimmten kleinen Triggerspannung hin einen sehr schnellen Spannungsanstieg und einen ähnlieh schnellen Spannungsabfall zu erzeugen, wenn das nächste Triggerspannungsniveau erreicht ist. so dall der Ausgang der Schmitt-Triggerschaltung eine Folge von Rechieckwellcn ist. Diese sind in den Fig. 1 und 2 mit 11« und Hh als zwei Reihen von horizontalen Impulsen gezeichnet, welche die höchsten und niedrigsten Spannungen der Rechteckwelle repräsentieren. Diese Impulse werden einem digitalen Zähler zugeführt, der über ein konstantes Zeilintervall geöffnet ist, um die Wirhelahlö- -efrequenz direkt anzuzeigen.

Die Wellenzüge nach den Fig. 1 und 2 sind in der Form durgestellt, in welcher sie fotografisch aufgenommen wurden. Aufgrund der extrem kurzen Zeitintervalle ist die »Aufzeichnungsgeschwindigkeit« während der Spannungsanstiegs- und Ahfallstufen des Schmitl-Triggerschaltungs-Ausgangs zu hoch, um fotografisch festgehalten zu werden, so daß die Kurven 11«, 11 hals getrennte horizontale Reihen von Impulsen erscheinen.

Es ist ersichtlich, daß an Stellen, wie sie mil Λ in Fig. 1 bezeichnet sind, die Amplitude des sinusförmigen Signals mi klein ist, daß die Spannung nicht da/u ausreicht, den Schmitt-Trigger zu betätigen, so daß in der entsprechenden Impulsreihe ein Spalt bei A" auftritt und die Zählung ungenau ist.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen schematisch eine Ausführung der Erfindung. Der Strömungsmesser umfaßt einen Strömungskanal 20 zylindrischer Gestalt, durch welchen die zu messende Luftströmung hindurch in Richtung des Pfeiles 21 strömt. Der wirbetablösende Profilstab 22 hui quadratischen Querschnitt und ist bezüglich der Strömungsrichtung diagonal quer über den Durchmesser des Strömungskanals 20 angeordnet. Ein Uliraschallsender 23 richtet einen Ultraschallstrahl 24 quer über den Durchmesser des Strömungskanals 20 unmittelbar stromabwärts von dem wirbelablösendcn Profilstab 22. Der l'liraschall-Sirahl 24 verläuft unter rechtem Winkel zu dem Profilstab 22 und trifft auf einen Wandler 25 auf. der auf der gegenüberliegenden Seite des Strömungskanals 20 angeordnet ist. Der Wandler 25 erfaßt die Modulation des l^;liraschall-Sirahls 24. die von dem Durchlauf aufeinanderfolgender, abwechselnd von der Oberseite und von der I nlerseile des Profilslabs 22 abgelöster Wirbel erzeugt wird, wenn die Wirbel aufeinanderfolgend den Strahl 24 passieren, und das Ausgangssignal des Wandlers 25. das dem Wellenzug 10 in Fig. 1 oder Fig. 2 entspricht, wird einer Schmitt-Triggerschaltung zum Kappen der Spannungsspitzen und von dort einem digitalen Zähler zugeführt, wie anhand der Fig. 10 im folgenden noch beschrieben wird.

Um die Gleichförmigkeit der Amplitude des im wescntlichcn sinusförmigen Ausgangssignals des Wandlers 25 zu verbessern, ist ein zusätzliches gradliniges Querglied 30 mit Tragflächcnprofil-Querschnitt quer über den Durchmesser des Strömungskanals 20 rechtwinklig zu dem wirbelablösenden Profilstab 22 angeordnet. Wie ge-Mi zeigt ist das Querglicd 30 unmittelbar stromabwärts vom Ultraschall-Strahl 24 angeordnet, zu dem es parallel ist, wobei seine halbzylindrische, stromaufwärts gelegene Seile nahe dem Ultraschall-Strahl liegt und seine der ankommenden Strömung abgewandte Seite sich in Rich-■·; lung stromabwärts verjüng!. Das Querglied 30 hat zu einer Achse parallel zur Strömungsrichtung 21 symmetrischen Querschnitt, wie in Fig. 5 zu sehen ist.

Es wurde gefunden, daß das Anordnen des zusätzlichen Querglicdes 30 mit seiner gerundeten Nase dem :d Ultraschall-Strahl 24 so nah als praktisch möglich die Wirbelablösung stabilisiert und eine Anordnung des wirbelablösenden Profilstabes 22 näher an der Linie des Ultraschall-Strahles 24 ermöglicht als bei dem bekannten Strömungsmesser ohne Einbuße des Erfassens von Wirbein möglich war, und dies wurde als bemerkenswerte Verbesserung hinsichtlich der Regelmäßigkeit des Signalausgangs des Wandlers 25. d. h. der Gleichförmigkeit seiner Amplitude festgestellt.

Bei einer Versuchsausluhrung gemäß den Fig. 3 bis 5 Λ) hatte der Strömungskanal 20 einen Durchmesser von 102 mm. wie bei dem bekannten Strömungsmesser, und es wurde ein wirbelablösender Profilstab 22 quadratischen Querschnitts mit 3.2 mm Seitenlange wie gezeigt im Stiömungskanai positioniert und ausgerichtet. Das .15 Tragflächenprofil 30 hatte eine Profilsehne von 45 mm. eine halbzylindrische Nase und eine maximale Dicke von 12 mm und war etwa 7.5 mm hinter der ablaufenden Ecke des quadratischen Profilstabes 22 angeordnet. Die Achse des Ultraschall-Strahls 25 lag 5 mm hinter der ablaufen-4(1 den Ecke des Profilstabes 22.

Bei dieser experimenteilen Anordnung wurde gefunden, daß das Ausgangssignal des Wandlers 25 regelmäßig und in jeder Hinsicht über einen Durchflußbereich von 0,02 bis 0,3OmVs. d.h. über einen Geschwindigkeitsbe-4* reich von 2,45 bis 36.7 m/s ausgezeichnet war.

Die F i g. 6.7 und 8 zeigen die von dem Wandler 25 der oben beschriebenen experimentellen Anordnung erhaltenen Ausgangssignale 10 bei Durchflüssen von 0.02m³/s, 0.15 m' s und 0.30 m³ 's. Die stark verbesserte Gleichförmigkeil der Amplitude des sinusförmigen Signals ist deutlich, welche zu den regelmäßigen und ununterbrochenen lnipulssignalen 11«. 11/) führt.

Fig. 9 zeigt den Zusammenhang zwischen unabhängig gemessenen Durchflüssen durch die oben beschriebene experimentelle Anordnung und die entsprechenden gemessenen Frequenzen der Karman-Wirbel. Die ausgezeichnete Gradlinigkeit der erhaltenen Kurve ist hervorzuheben.

Während bei der gezeigten experimentellen Anordwi nung ein stromabwärts gelegenes Querglied 30 mit empirisch gewähltem Tragflächenprofil verwendet wurde, wurde gefunden, daß Querglieder 30 auch anderen Querschnitts verwendet werden können, die ebenfalls eine günstige .\iisw irkung auf die Wirbelsiabilisierung haben, (ό Z.B. kann gemäß Fig. 11 eine zylindrische Stange 30.-1 geeigneter Größe verwendet werden.

Andere Formen von Querglicdern 30. bei denen in Versuchen günstige Ergebnisse festgestellt wurden, sind

in den Fig. 12 bis 16 ge/eigl. Das in lig. 12 gezeigte gradlinige Querglied 30B hai rechteckigen Querschnitt, wobei ein Paar seiner ebenen Seiten parallel /u dem wirbelablösenden Profilstab 22 liegen. In Ιίμ. 13 hat das gradlinige Querglied 30 (dreieckigen Querschnitt, wobei eine seiner ebenen Seilen parallel zu dem wirbelablösenden Profilstab 22 liegt. Hs ist wahrscheinlich, dall ein ebener Streifen, der mit seiner Lüngserslreckiing quer zur Länge des wirbelablösenden Profilstabes 22 und mit seinen Flachseiten parallel dazu liegt, ebenfalls die Wandlerausgangssignale wirkungsvoll stabilisieren dürfte; in der Praxis dürfte es jedoch schwierig oder unmöglich sein, einen solchen Streifen unter Betriebsbedingungen vor dem Schwingen zu bewahren. Jedoch dürften mit aller Wahrscheinlichkeit ein ebenes Querglied 30/) von T-Querschnitt, das gemäß Fig. 14 mit der Außenseite seines T-Querbalkens gegenüber und parallel der wirbelablösenden Profilstange 22 liegt, oder ein gradliniges Querglied 30£ mit U-Querschnilt oder ein gradliniges Querglied 30FmU Kanalquerschnitt, wobei die Basis des U- oder des Kanals der Profilstange 22 gegenüberliegt und die entsprechenden Schenkel von dieser in Slrömungsrichtung weg weisen (Fig. 15 und 16) mit günstigen Auswirkungen auf die Regelmäßigkeit der Wirbelablösung einsetzbar sein.

Das Querglied muß mit ausreichender Breite dimensioniert sein, um eine divergierende Teilung der Strömung zu bewirken, und sollte einen symmetrisch zu seiner parallel zur Strömungsrichtung verlaufenden Querachse ausgebildeten Querschnitt haben. Darüber hinaus sollte die der Strömung zugewandte Seite des Quergliedcs vorzugsweise so nahe wie möglich an dem Strahlenbündel der Ultraschallsignale 24 davon stromabwärts angeordnet sein, ohne jedoch das Strahlenbündel zu unterbrechen. Die Kriterien und die begrenzenden Faktoren bezüglich möglicher Variationen der Gestalt und der Lage des Quergliedes 30 usw. sind jedoch noch nicht vollständig geklärt.

Bei einer praktischen Ausführung eines Strömungsmessers wird ein Querglicd 30 mit Tragfläehenprofil-Querschnitt gemäß Fig. 5 im Hinblick darauf bevorzugt, daß die Druckverlustc über den Meßabschnitt im Strömungskanal kleinstmöglich gehalten werden: dies ist jedoch nicht wesentlich und in Fällen, in denen größere Druckverluste hingenommen werden können, können Querglieder anderer denkbarer Formen wie oben beschrieben verwendet werden.

Bei allen beschriebenen und gezeigten Ausführungsformen ist ein einziges Querglied 30 verwendet, das längs eines Durchmessers mit seiner Längserstreckung senkrecht zur Längserstreckung des wirbelablösenden Profilstabes 22 angeordnet ist. Versuche haben gezeigt, daß diese senkrechte Anordnung nicht unbedingt wesentlich ist und daß das Querglied schräg zu der Profilstange stehen kann, also nicht dazu senkrecht stehen muß. Jedoch wurde eine wesentliche qualitative Verschlechterung festgestellt, wenn der Neigungswinkel des Quergliedes 30 bzw. der Querglieder 30A bis 3OF gemessen zur Senkrechten zum wirbelablösenden Profilstab in Slrömungsrichtung gesehen Werte von etwa +45 erreicht.

Während bei allen gezeigten und beschriebenen Ausführungen ein einziges Querglied 30 oder 30 A bis 30/·' verwendet ist, können auch mehr, z. B. zwei solche Querglieder im Abstand voneinander parallel Seite an Seite oder sogar einander kreuzend bzw. durchsetzend angeordnet sein. In solchen Fällen kann es erforderlich sein, die Anordnung der Ultraschall-Meßvorrichtung oder einer anderen Meßvorrichtung entsprechend abzuändern.

Der wirbelablösende Profilstab 22 muß nicht quadratischen Querschnitt haben, sondern kann anderen Stabbzw. Stangenquerschniit haben, der jedoch bevorzugt und vielleicht sogar notwendig symmetrisch zur Siio-

> iiuingsrichiimg sein sollte.

I is könnten auch andere Wirbelnießvorrichiungen aK die beschriebene llltraschallanordnung in Verbindung mit dem zusätzlichen, stromabwärts gelegenen Querglied eingesetzt werden. z.B. die früher erwähnte Hii/drahl-

iii Aneniometer-MeUvorrichtung.

Die Erfindung kann auch mit Vorteil bei Strömungsniessem zum Messen von anderen Strömungsmedien als Luft angewendet werden.
Fig. K) zeigt schematisch die Auswerte-Schaltung des Strömungsmesser nach den Fig. 3 bis 5. Eine Eingangsspannung mit Ultraschallfrequenz und sinusförmiger Wellenform, wie im Kreis 50 angedeutet, wird durch einen Signalpro/.essor 51 erzeugt und von einem ersten Ausgang 52 des Prozessors 51 über eine Leitung 53 dem Ullraschall-Sender-Wandler zugeführt. Der Liltraschallempfänger-Wandler25 gibt ein sinusförmiges Ausgangssignal ab, das wie im Kreis 54 gezeichnet aufgrund des Durchlaufes von Wirbeln moduliert ist. welche von der Profilstange 22 abgelöst sind und den Ultraschall-Strahl

is 24 passieren. Dieses Ausgangssignal wird über eine Leitung 55 zu einem Eingang 56 des Signalprozessors 51 geleitet. Der Signalprozessor 51 entfernt die ursprüngliche Trägerfrequenz-Komponente aus dem modulierten Wellenzug und gibt über einen zweiten Ausgang 57 ein

in Aiisgangssignal ab. das im Kreis 58 als sinusförmiges Signal mit der geringen Modulutionsfrcquen/ entsprechend der Frequenz / der Wirbelablösung gezeichnet ist. welche eine Funktion der Luftgeschwindigkeii I₀ im Strömungskanal 20 ist. wie oben erläutert. Dieses Signal

.'? niedriger Frequenz /wird über eine Leitung 59 zu einer Schmitt-Triggerschaltung 60 gespeist, welche das Signal in einen Rechteck-Wellenz.ug. wie im Kreis 61 schemalisch dargestellt, formt und das umgeformte Rechteckwellcnsignal einem digitalen Zähler 63 mit direkter Aus-

4Ii gäbe zuführt. Der Zähler 63 wird zweckmäßig zu bestimmten Zeitintervallen eingeschaltet, um eine Anzeige vorzusehen, die ein direktes Maß der Luftgeschwindigkeii I-',, und damit bei gegebenem Durchmesser des Strömungskanals 20 der Geschwindigkeit des volumetrische!!

Stromes darstellt.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

io

20

25

Patentansprüche:

1. Strömungsmesser mit einem Strömungskanal, durch welchen ein Strömungsmedium, wie Luft, dessen Geschwindigkeit gemessen werden soll, durchgeleitet werden kann, einem den Strömungskanal quer zur Strömungsrichtung durchsetzenden, wirbelablösenden Profilstab, einer Meßvorrichtung zum Erfassen und Zählen des Durchlaufs von Karman-Wirbein, die in Richtung stromabwärts von dem Profilstab abgelöst werden, in einem nahe und stromabwärts von dem Profilstab gelegenen Strömungsabschnitt, wobei die Meßvorrichiung ein alternierendes Ausgangssignal erzeugt, und einem zusätzlichen Querglied, das in Achsrichtung des Strömungskanals gesehen im Abstand von dem Profilstab anneordnet \fi, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine zusätzliche Querglied (30, 30 Λ bis 30 £) nahe und stromabwärts von und unter einem Winkel zu dem wirbelablösenden Profilstab (22) sich quer über den Strömungskanal (20) erstreckt und solche Querschnittsgestalt und Abmessungen quer zur Strömungsrichtung hat, daß es eine vergleichsweise abrupte divergierende Teilung des Stromes um die stromaufwärts weisende Stirnfläche des zusätzlichen Quergliedes und entlang dessen beiden Seitenflächen in der Nähe desjenigen Bereiches des Strömungskanals verursacht, in welchem die wirbelerfassende Meßvorrichtung wirksam ist.

2. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Querglied (30, 30 A bis 30 £) zu einer parallel zur Strömungsrichtung in dem Strömungskanal verlaufenden Achse symmetrischen Querschnitt hat.

3. Strömungsmesser nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die der Strömung zugewandte Seite des zusätzlichen Quergliedes (30 oder 30.-1) konvex teilzylindrisch gestaltet ist.

4. Strömungsmesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Querglied ein Tragflächenprofil ist, das sich zur Abstromseite hin verjüngt (Fig. 3-5).

5. Strömungsmesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Querglicd (30 A) zylindrisch gestaltet ist (Fig. 11).

6. Strömungsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Querglied (30B, 30C, 3OD, 30F) eine der Strömung zugewandte ebene Fläche aufweist, deren Breitenrichtung parallel zur Längenrichtung des Profilstabes verläuft (Fig. 12-14. 16).

7. Strömungsmesser nach Anspruch 6, dadurch gekonnzeichnet, daß das zusätzliche Querglied (305 oder 30 C) rechteckigen oder dreieckigen Querschnitt aufweist (Fig. 12. 13).

8. Strömungsmesser nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Querglied (30O) T-Querschnitt mit stromaufwärts gelegenem Querbalken und stromabwärts gelegenem Standbalken «i des T hat (Fig. 14).

9. Strömungsmesser nach Anspruch 6. dadurch, gekennzeichnet, daß da;, zusätzliche Querglied (30 F) kanalqucrschnitt hat. wobei die B;isis des Kanals stromaufwärts von den Seiten des Kanals angeordnet ist ( Hg. Ki).

H). Strömungsmesser nach einem der Ansprüche bis 9. dadurch gekennzeichnet, daß d;is zusätzliche

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Querglied (30F) gradlinig ist und sich mit seiner Längserstreckung rechtwinklig zu dem wirbelablösenden Profilstab (22) erstreckt.

11. Strömungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Querglied (30 bis 30F) gradlinig ist und in Strömungsrichtung gesehen zu dem wirbelablösenden Profilslab unter einem Winkel von mehr als 45^C geneigt angeordnet ist.

12. Strömungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch mindestens zwei Querglieder (30 bis 30F), die parallel Seite an Seite ange-