DE3125381C2 - Strömungsmesser - Google Patents

Abstract

Der als Wirbelzähler ausgebildete Strömungsmesser besitzt einen in der Rohrleitung quer zur Strömungsrichtung angeordneten Widerstandskörper, der einen aus unterschiedliche geometrische Einzelflächen zusammengesetzten Profilquerschnitt aufweist. Er wird aus einem Rechteckabschnitt (3) gebildet, an dem sich in Strömungsrichtung dahinter ein Trapezabschnitt (4) anschließt. Die an dem Rechteckabschnitt angrenzende breite Stirnseite (5) des sich in Strömungsrichtung verjüngenden Trapezabschnittes (4) ist schmaler als die Höhe (H) des Rechteckabschnittes (3), so daß sich zwischen dem Rechteckabschnitt und dem Tra pez abschnitt Absätze (6, 7) ergeben. Das Verhältnis der Dicke des Rechteckabschnittes (3) zu seiner Höhe (H) beträgt 0,3 bis 0,6 und die Höhe (H) der an den Rechteckabschnitt (3) angrenzenden Stirnseite (5) des Trapezabschnittes (4) verhält sich zur Höhe (H) des Rechteckabschnittes (3) etwa wie 3 : 4. Durch ein solches Querschnittsprofil des Widerstandskörpers in Verbindung mit den besonderen Abmessungen läßt sich ein weitgehend horizontaler Verlauf der Fehlerkennlinie des Wirbelzählers auch im Bereich niedriger Reynoldszahlen erzielen.

Description

hält sich zur Höhe H des Rechteckabschnittes 3 etwa wie 3 :4. Außerdem weisen die beiden geneigten Seiten & und 9 des Trapezabschnittes 4 den gleichen Neigungswinkel α von 10 bis 25° gegenüber der Rohrisitungsachse auf und die Erstreckung / des Trapezabschnittes 4 in Strömungsrichtung beträgt 0,5 bis 0,7 der Gesamtlängserstreckung L des Widerstandskörpers I.

An den Kanten 10 und 11 des Widerstandskörpers 1 lösen sich abwechselnd die Kärmän-Wirbel 12 und 13 ab, deren Frequenz ein Maß für den Mediumdurchfluß iu in der Rohrleitung 2 ist. Im Bereich des Widerstandskörpers 1 befinden sich die beiden Abtastbohrungen 14 und 15 in der Wand der Rohrleitung 2, die die Druckschwankungen, die durch die Kärmän-Wirbel 12 und 13 verursacht werden, in einen Meßkanal 16 weiterleitet, in dem π ein druck- oder geschwindigkeitsempfindlicher Sensor 17 eingebaut ist. Dieser Sensor 17 überträgt das Meßsignal, d. h. die Frequenz der abgelösten Kärmän-Wirbel 12 und 13 auf eine nicht näher dargestellte elektronische Auswerteinrichtung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Strömungsmesser mit einem in der Rohrleitung quer zur Strömungsrichtung angeordneten, Wirbel erzeugenden Widerstandskörper, dessen Profilquerschnitt aus einem Rechteckabschnitl mit einem sich in Strömungsrichtung dahinter anschließenden, sich in Strömungsrichtung verjüngenden Trapezabschnitt besteht, wobei die Frequenz der abgelösten Kärmin-Wirbel von einer Abtasteinrichtung erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Trapezabschnitt (4) über Absätze (6, 7) an den Rechteckabschnitt (3) des Widerstandskörpers (1) anschließt und das Verhältnis der Dicke (d) des Rechtecksbschnittes (3) zu seiner Höhe (H) 03 bis 0,<3 beträgt, während sich die Höhe (h) der den Rechteckabschnitt (3) begrenzenden, durch die Absätze (6, 7) kürzeren Stirnseite (5) des Trapezabschnittes (4) zur Höhe (H) des Rechteckabschnittcs (3) etwa wie 3 :4 verhält und die Erstreckung (I) des Trapezabschnittes (4) in Strömungsrichtung das 0,5 bis 0,7fache der Gesamtlängscrstrcckung (L) des Widerstandskörpers (1) ausmacht, wobei die beiden geneigten Seiten (8, 9) des Trapezabschnittes (4) den gleichen Neigungswinkel λ von 10 bis 25" gegenüber der Rohrleitungsachsc aufweisen.

   Die Erfindung bezieht sich auf einen Strömungsmesser mit einem in der Rohrleitung quer zur Strömungsrichtung angeordneten Wirbel erzeugenden Widerstandskörper, dessen Profilquerschnitt aus einem Rechleckabschnitt mit einem sich in Strömungsrichtung dahinter anschließenden, sich in Si.römungsrichtung verjüngenden Trape/.abschnitt besteht, wobei die Frequenz der abgelösten Kärman-Wirbcl von einer Abtasteinrichtung erfaßt wird.

   Ein solcher Profilquerschnitt für den Widerstandskörper eines Wirbelzählcrs geht aus Bild 12 D. VDl-Bcrichte Nr. 254,1976, Seiten 94,95 als bekannt hervor. Dieser bekannte Widerstandskörper ist in seiner Rechteckform in Strömungslängsrichtiing relativ langgestreckt und hat deshalb nur dieselbe Wirkung wie ein im wesentlichen plattenartiger Widerstandskörper, der in Längsrichtung in die Strömung gestellt ist. Die trapezartige Verjüngung ist hierbei nur im letzten Bereich des Widerstandskörpers vorgesehen und im Verhältnis zu dem vorangehenden Rechteckabschnitt relativ klein ausgebildet und außerdem schließt sich der Trapezabschnitt absatzfrei am Rechteckabschnitt an. Bei diesem bekannten langgestreckten Rechteckkörper als Widerstandskörper wird zwar mit relativ geringer Energieentnahme aus der Strömung beim Umströmungsvorgang eine ausreichend definierte Wirbelablösung hervorgerufen, jedoch weist ein solches Widerstandkörperprofil noch eine von der Anströmrichtung abhängige Strouhalzahl auf. Die Änderung der Anströmrichlung wird hierbei hervorgerufen durch die Wanderung des Slaupunktcs auf der Anströmflachc des Widerstandskörper, wobei die Schräganströmung sich mit der Rcynolds-Zahl ändert, weil die Stromfäden in der Zusirömung der dem Widerstandskörper bei unterschiedlichen Reynolds-Ziihlcn auch unterschiedliche Krümmungen aufweisen. Eine für Prii/isionsmosMingen ausreichende Linearität der Federkennlinie des Wirbel/.iihlers konnte deshalb mii diesem bekannten Widcrstandskörperprofil noch nicht erreicht werden.

   Aus der Dc-PS 24 53 973 ist außerdem ein Widerstandskörper für Wirbelzähler mit einem Rechteck- ϊ querschnitt bekanntgeworden, der eine eine Fluid-Wcchselströmung auslösende Querbohrung trägt, in die die Fühlelcmente eingebaut sind. Damit sich die ablösenden Wirbel möglichst intensiv rückwärts bis in die Querbohrung hinein an die Fühler übertragen können, ίο ist der rückwärtc Teil dieses Widerstandskörpers mit Rücksprüngen versehen, die über offene Zwischenkanä-Ic mit der Querbohrung in Strömungsverbindung stehen. Durch diese mit den offenen Kanälen in Wirkverbindung stehenden Rücksprünge läßt sich die Linearität der Federkennlinie ebenfalls nicht verbessern.

   Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Wirbelzähler nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs einen Profilquerschnitt für den Widerstandskörper zu finden, mit dem sich die Variation der Strouhalzahl ganz erheblich verringern und dadurch der lineare Verlauf der Federkennlinie beträchtlich erweitern läßt.

   Die Lösung dieser Aufgabe wird in den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches gesehen.

   Bei dem crfindungsgemäßen Widerstandskörper bewirkt der Sprung zwischen dem in Strömungsrichtung relativ kurz ausgebildeten Rechteckabschnitt und dem Trapczabschnitt mit den vorgeschlagenen Abmessungen zunächst eine Vergrößerung des durch den Wirbel bewegten Volumens und damit eine sprunghafte Verrin-M) gcrung der Strömungsgeschwindigkeit. Durch die besonderen Schrägflächen des sich an den Rechteckabschnitt anschließenden Trapezabschnittes findet eine weitere stetige Verzögerung der Fluid-Geschwindigkeit statt. Durch diese länger anhaltende Stauwirkung wird y> die Krümmung der Stromfäden in der Zuströmung vor dem Widerstandskörper auf einen geringeren und auch auf einen annähernd konstanten Wert gehalten.

   Durch das Zusammenwirken des besonderen Recht-

   eckabschnitics mit dem bekannten Trapezabschnitt,

   d. h. durch die Verringerung der Variation der Sirouhalzahl inforge der länger anhaltenden Stauwirkung durch das Trapez läßt sich eine Erweiterung des horizontalen Verlaufs der Fehlcrkurve bei geringem Aufwand an Strömungsenergie erzielen. Insbesondere konnte fcstgestellt werden, daß im Bereich der niedrigen Rcynolds-Zahlen eine bemerkcnswcrdc Erweiterung des linearen Bereiches der Fehlerkcnnlinic erzielt wird.

   Ein Ausführungsbcispici der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
   Fig. 1 einen Wirbclzählcr im Rohrleitungsqucrschnitt mit dem crfindungsgemäQen Widerstandskörper und

   Fig. 2 den Wirbelzählcr im Schnitt nach Linie 11-11 der Fig. 1.

   Der Widerstandskörper I ist in der Mitte der Rohrleitung 2 fest eingebaut. Er erstreckt sich quer über den ganzen Durchmesser der Rohrleitung 2 und besteht in seinem in der F i g. 2 gezeigten Profilquerschnitt aus einem in .Strömungsrichtung vorn liegenden Rechtcckabschnitt 3 und einem sich unmittelbar dahinter anschließenden Trapczabschnitl 4. Die sich an den Rechleckabschnitt 3 anschließende Slirnscitc 5 des Trapczabschniltes 4 ist schmaler als die I lohe H des Rcchteckabschnittes 3. so daß sich die Absätze 6 und 7 am Widerstandskörper 1 ergeben. Das Verhältnis der Dicke d des Rechteckabschnittcs 1 zu seiner Hohe H betrügt hierbei 0..J bis (),b und die I lohe Ii der an den Rechteckabschnitt .1 iingrcndciulcn Stirnseite 5 dcrTrapczabschniiie 4 vcr-