DE2900385A1

DE2900385A1 - Stroemungsmessgeraet

Info

Publication number: DE2900385A1
Application number: DE19792900385
Authority: DE
Inventors: Kenneth Edward Bearcroft
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: ITT Inc
Priority date: 1978-01-10
Filing date: 1979-01-05
Publication date: 1979-08-30
Also published as: GB1553162A; CA1124550A; US4206642A

Description

K.E.Bearcroft-6

Strömungsmeßgerät

Die Priorität der Anmeldung Nr. 00862/78 vom 10. Januar 1978 in England wird beansprucht.

Die Erfindung betrifft ein Strömungsmeßgerät und insbesondere ein Strömungsmeßgerät der Bauart, die auf Wibel anspricht, die in einer strömenden Flüssigkeit durch Störung der Strömung erzeugt werden.

Es gibt eine ganze Reihe von Meßverfahren zur Bestimmung der Strömung einer Flüssigkeit. Eine besonderes wichtige Technik ~- ■

beruht auf Druckmessungen an unterschiedlichen Punkten einer

strömenden Flüssigkeit. Die Druckmessungen werden dazu benutzt, die Strömungsgeschwindigkeit und/oder die Strömung der gesamten ■ Maße zu bestimmen. Eine derartige Technik erfordert im allgemeinen teure Rohrfittings, so z.B. eine Mündungsplatte oder ein Venturirohr, und man kann sie z.B. nicht leicht bei einer Flüssigkeit anwenden, die in einen offenen Kanal oder Rohrlei- . ·..:: tung strömt. Darüberhinaus erfordern derartige Anordnungen eine besondere Wartung, damit eine hinreichende Genauigkeit gewährleistet ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die genannten Nachteile wegfallen.

Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Die Ausbreitung von Wirbeln ist eine Erscheinung, die bei strömenden Flüssigkeiten hinter einem kantigen, nicht/stromlinienförmigen Körper auftritt. Grenzschichten einer sich langsam bewegenden viskosen Flüssigkeit bilden sich längs der Außenfläche des

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ORiGINAL INSPECTED ~ ⁴ -

Deutsche ITT Industries GmbH K.E.Bearoroft-t

P 29 00 385.8 Dr.Rl/bk

11. Mai 1979

Neue Beschreibungsseite 4 (ersetzt die ursprüngliche Seite 4)

Körpers, und da dieser nicht stromlinienförmig ist, kann die Strömung den Konturen des Körpers nicht folgen und es kommt zu einer Abtrennung und Wirbelbildung. Ein Wirbel der einen Drehrichtung breitet sich von der einen Seite des Körpers aus, gefolgt von einem Wirbel der entgegengesetzten Drehrichtung, der sich von der anderen Seite des Körpers ausbildet usw. Die Geschwindigkeit der Wirbelausbreitung ist proportional der Strömungsgeschwindigkeit der sich bewegenden Flüssigkeit.

Durch die Erfindung wird ein Strömungsmeßgerät geschaffen, das ein kantiges, nicht stromlinienförmiges Gehäuse besitzt. Beim Eintauchen desselben in eine strömende Flüssigkeit kommt es zu einer Wirbelausbreitung. Das Gerät enthält eine Vorrichtung, die auf zwischen zwei Punkten der Gehäuseoberfläche durch die Wirbel erzeugten Druckdifferenzen anspricht. Durch eine faseroptische Einrichtung wird das Ansprechen der Vorrichtung auf die Druckdifferenz erfasst.

Die Erfindung wird anhand der Figuren der Zeichnung näher beschrieben.

Fig. 1 ist der Schnitt durch das Strömungsmeßgerät, Fig. 2 ist ein Querschnitt durch das Gerät nach Fig. 1 und Fig. 3 zeigt den Querschnitt einer alternativen Lösung.

Das Meßgerät in den Fig. 1 und 2 weist einen prismenförmigen Körper 11 auf, bestehen aus Metall oder Plastik, der in die Flüssigkeit eingetaucht wird, deren Strömungsgeschwindigkeit zu bestimmen ist. Das Gehäuse besitzt eine Längsbohrung 12 über seine halbe Länge, die mit einer Querbohrung 13 in Verbindung steht, deren Teil 14 zur Aufnahme des Sbempels 15 aufgeweitet ist. Der Stempel 15 wird in dem Teil 14 durch den ringförmigen Einsatz 16 gehalten. 909835/052 5

mm ^Z mm

INSPECTED

K.E.Bearcroft-6

Die Längsbohrung 12 enthält zwei optische Fasern 17, die an ein nichtgezeigtes optisches Übertragungs- und Detektorsystem gekoppelt sind. Die Außenfläche des Stempels 15 ist poliert, so daß Licht, das von einer der Fasern übertragen wird, auf die andere reflektiert wird, wenn der stempel sich unmittelbar an den Enden der Faser 17 befindet. ·

Wird das Gehäuse mit seiner Längsachse senkrecht zur Strömungsrichtung in einem Flüssigkeitsstrom eingesenkt, so.bilden sich durch die Wechselwirkung der strömenden Flüssigkeit mit den . ebenen Flächen und scharfen Kanten des Gehäuses die durch die Pfeile 18 angezeigten Wirbel. Die Häufigkeit, mit der sich die Wirbel von dem Gehäuse ausbreiten, ist eine Funktion der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit. - '

Die Wirbelausbreitung von dem Gehäuse führt..zu Druckdifferenzen .:.. zwischen den Enden der Bohrung 13 und bewirken eine Hin- und Herbewegung des Stempels bei jedem vorbeikommenden Wirbel. Diese Oszillation verursacht entsprechende Verändaungen in der optischen Kopplung zwischen den Fasern...17· Die Frequenz dieser Veränderung. wird durch ein Meßsystem erfasst, um die Strömungsgeschwindigkeit .der Flüssigkeit zu bestimmen.

Eine alternative Meßanordnung ist in Fig. 3 gezeigt. In dieser Anordnung setzt sich die Längsbohrung 31 über die gesamte Länge des Körpers fort und steht in Verbindung mit der senkrecht dazuliegenden Querbohrung 30,deren offene Enden jeweils durch ein Diaphragma verschlossen sind. Die beiden Hälften der Bohrung 31 enthalten .jeweils die optischen Fasern 34 und 35, die wie oben mit einem Detektor und Überträgersystem verbunden sind.

Die Diaphragmen 33 sind miteinander über dem starren Stab 36 verbunden, dessen Mittelteil 37 einen verringerten Durchmesser besitzt, der durch die Schultern 38 begrenzt wird und an den

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- 6 -original: inspected

K.E.Bearcroft-6

die Fasern 34 und 35 anstoßen, wenn die Diaphragmen sich in Ruhelage befinden. Wie oben wird die Ausbreitung von Wirbeln in einer Flüssigkeit nach dem Gehäuse zu einer Schwingung des Stabes 36 und zu entsprechenden Veränderungen in der Kopplung zwischen den Fasern.

Die Anordnung nach Fig. 3 kann gegen die Flüssigkeit, in die sie eintaucht/hermetisch abgedichtet sein, so daß man ein unempfindliches und von sich aus sicheres Gerät bekommt, wenn man mit gefährlichen und/oder korrodierenden.Flüssigkeiten arbeitet.

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Leerseite

Claims

DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG

FREIBURG I.BR.

K.E.Bearcroft"6

. Patentansprüche

' 1 Λ Strömungsmeßgerät _r gekennzeichnet durch ein kantiges, nicht stromlinienförmiges Gehäuse, das beim Eintauchen in eine Flüssigkeit die Ausbreitung von Wirbeln hervorruft, eine Vorrichtung, die auf durch Wirbel verursachte Druckdifferenzen zwischen zwei Punkten der Gehäuseoberfläche anspricht, und eine faseroptische Vorrichtung zur Erfassung des Signals, das von der auf Druckdifferenzen ansprechenden Vorrichtung herrührt.

Dr,Rl/bk

03. Januar 1978

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K.E.Bearcroft-6

2· Strömungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine mit einer Querbohrung in Verbindung stehende Längsbohrung aufweist, in der zwei optische Fasern zur Übertragung von Lichtsignalen angeordnet sind, daß in der Querbohrung ein Bauteil eingepaßt ist, das auf die Druckunterschiede an der Gehäuseoberfläche die optische Kopplung zwischen den Fasern verändert und damit ein Lichtausgangssignal erzeugt, das entsprechend der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wirbel in seiner Frequenz moduliert ist,

3. Strömungsmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Druck ansprechende Vorrichtung aus zwei flexiblen Diaphragmen besteht, die jeweils an den Enden der Querbohrung sitzen und über eine starre Welle verbunden sind, die sich auf die Bewegung der Diaphragmen hin selbst bewegt und so ausgeformt ist, daß sie zwischen den Fasern übertragene Lichtsignale innerhalb eines Abschnittes 'ihrer Bewegung sperrt.

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ORIGINAL INSPECTED