DE3222714C2 - - Google Patents

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DE3222714C2
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Michihiko Dipl.-Ing. Sagamihara Kanagawa Jp Tsuruoka
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Strömungsmeßeinrichtung nach dem Prinzip der Karmaschen Wirbelstraße mit einem in einer von einem Fluid durchfließbaren Leitung angeordneten Wirbelerzeuger, der von seinen Seiten nach innen führende Schlitze zum Erfassen von Druckänderungen aufweist, und mit einer Detektoreinrichtung mit einem Hohlraum, der über Druckzuführungskanäle mit den Schlitzen verbunden ist und in dem ein plattenförmiges Erfassungsglied aus magnetischem Werkstoff für die sich beiderseits des Wirbelerzeugers er­ gebenden Druckänderungen angeordnet ist, wobei dem Erfassungs­ glied benachbart eine Auswerteeinrichtung vorgesehen ist.
Bei einer bekannten Strömungsmeßeinrichtung dieser Art (DE 26 10 397 A1) ist das plattenförmige Erfassungsglied eine Membran aus ferromagnetischem Werkstoff, die in einem Hohlraum einer Detektoreinrichtung allseitig eingespannt ist. Zu jeder Seite des Erfassungsgliedes führen Druckzuführungs­ kanäle, die mit Schlitzen in einem Wirbelerzeuger verbunden sind; die Schlitze führen von innen zu den äußeren Seiten des Wirbelerzeugers. Die Detektoreinrichtung enthält als Auswerte­ einrichtung einen magnetischen bzw. induktiven Detektor, der dem plattenförmigem Erfassungsglied benachbart angeordnet ist.
In der DE 24 58 901 B2 ist ein Strömungsmesser beschrieben, der an seinem Wirbelerzeuger stromab einen Fühler mit einem Ge­ häuse aufweist, in dem ein Druckwandler angeordnet ist. Der Druckwandler ist mit zwei äußeren Membranen versehen, die in einander gegenüberliegenden Außenflächen des Wirbelerzeugers liegen. Der Druckwandler enthält einen Detektor an einer dünnen kreisförmigen Scheibe aus einem Keramikmaterial mit piezoelek­ trischen Eigenschaften. Die Scheibe ist randgehaltert und biegt sich bei Druckbeaufschlagung unter Erzeugung eines Meßsignals entsprechend durch.
Ein weiterer bekannter Strömungsmesser (DE-AS 20 36 597) weist einen Vibrator auf, der mit einer dem zeitlichen Auftreten der Wirbel entsprechenden Frequenz schwingt; dadurch wird eine optische Übertragungsstrecke unterbrochen. Bei dem Vibrator des bekannten Strömungsmessers handelt es sich um eine um eine Achse schwingungsfähige kleine Platte, die ohne jedes weitere Hilfsmittel in der Strömung ausgerichtet ist bzw. mit der Frequenz der Wirbel hin und her schwingt.
Bei einem weiteren bekannten Strömungsmesser (US 37 96 095) befindet sich ein plattenförmiges Erfassungsglied eingebettet in einem hin- und herbeweglich angeordneten zylindrischen Körper, der in einer Querbohrung des Wirbelerzeugers ange­ ordnet ist. Im rechten Winkel zur Bewegungsrichtung des zy­ lindrischen Körpers mit dem plattenförmigen Erfassungsglied ist bei dem bekannten Strömungsmesser ein stabförmiger Dauermagnet angeordnet, der von einer Wicklung umgeben ist.
Bei einer anderen bekannten Strömungsmeßeinrichtung (JP-GM 46-21 501) ist in einem Wirbelerzeuger eine Kammer vorgesehen, und das plattenförmige Erfassungsglied ist mit seinem einen Ende an einer Wand der Kammer gehalten. Die Strömungsgeschwindigkeit oder die Menge eines Fluids wird bei dieser bekannten Meß­ einrichtung mittels der Frequenz bestimmt, mit der das Erfassungsglied seine Stellung verändert. Die bekannte Strömungsmeßeinrichtung hat den Vorteil, daß sie einen einfachen Aufbau zum Erfassen der Druckänderungen infolge der erzeugten Wirbel aufweist, weil die Druckänderungen direkt zur Verstellung des Erfassungsgliedes führen, jedoch ergeben sich bei kleiner Strömungsgeschwindigkeit kaum Verstellungen des Erfassungsgliedes, weil Druckänderungen infolge der Wirbel­ erzeugung mit einer Charakteristik verlaufen, die nahezu dem Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit oder der Menge proportional ist. Da bei der bekannten Einrichtung das Erfassungsglied an einem Ende gehalten ist, kann harter Werk­ stoff wie Metall nicht zum Erfassen der Wirbel bei kleiner Strömungsgeschwindigkeit benutzt werden; andererseits kann weicher Werkstoff wie Kunststoff nicht die Funktion erfüllen, weil es u. a. leicht zu einem peripheren Haftenbleiben infolge statischer Aufladung kommen kann; im übrigen wird dann die Verstellung außerordentlich hoch bei großer Strömung, wodurch die Lebensdauer verkürzt wird. Außerdem schwingt bei der be­ kannten Strömungsmeßeinrichtung das Erfassungsglied in der Passage zwischen den Druckzuführungen, wodurch beträchtliche Druckableitungen zwischen den Einlaßöffnungen auftreten, was wiederum dazu führt, daß Druckänderungen infolge der Wirbeler­ zeugung nicht voll wirksam werden. Darüber hinaus ergibt sich eine Fluidströmung mit der Verstellung des Erfassungsgliedes, wodurch eine Sekundärschwingung auftritt, die unvermeidlich zu Störeffekten führt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Halterung des Erfassungsgliedes zu verbessern sowie eine höhere Empfindlichkeit bei kleiner Strömung und einen einfachen Aufbau der Einrichtung zur Erfassung der Wirbel zu erzielen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Strömungsmeßeinrichtung der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß das plattenförmige Erfassungsglied an seinem einen Rand von einem Dauermagneten gehalten, und mit dem Dauermagneten ist ein Joch verbunden, welches einen Fortsatz aufweist, wobei ein magnetischer Weg vom Dauermagneten über das Joch, den Fortsatz des Jochs einen Luftspalt und das Erfassungsglied derart gebildet ist, daß auch der andere Rand des Erfassungsglieds magnetisch gehalten ist.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn das Er­ fassungsglied an seinem einen Rand über ein U-förmiges Lagerteil an dem Dauermagneten gehalten ist.
Bei der erfindungsgemäßen Strömungsmeßeinrichtung können die Verstellungen des plattenförmigen Erfassungsgliedes in unter­ schiedlicher Weise erfaßt werden. Als vorteilhaft wird es jedoch angesehen, wenn zu diesem Zwecke dem plattenförmigen Erfassungsglied eine optische Auswerteeinrichtung zugeordnet ist, welche die Verstellungen des Erfassungsgliedes ermittelt. Temperaturänderungen in der Nähe des Erfassungsgliedes haben dann keine Auswirkungen auf die Ermittlung der Verstellungen.
Die optische Auswerteeinrichtung selbst kann ebenfalls unter­ schiedlich ausgebildet sein; als vorteilhaft wird es angesehen, wenn sie zwei Lichtleiter enthält, die im Bereich des Erfassungsgliedes derart enden, daß bei der Verstellung des Erfassungsgliedes eine optische Verbindung zwischen den Licht­ leitern unterbrochen wird, und wenn an einem Ende des einen Lichtleiters eine Lichtquelle und an einem Ende des weiteren Lichtleiters ein Lichtempfänger angeordnet ist.
Bei einer solchermaßen ausgeführten optischen Auswerteein­ richtung können die Lichtleiter in unterschiedlicher Weise im Bereich des Erfassungsgliedes enden. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform enden die Lichtleiter auf verschiedenen Seiten des Erfassungsgliedes, so daß bei der Verstellung des Erfassungsgliedes von diesem selbst der optische Übertragungs­ weg zwischen den einander zugewandten Enden der beiden Licht­ leiter unterbrochen wird.
Es ist aber auch möglich und gegebenenfalls auch vorteilhaft, wenn die Lichtleiter auf derselben Seite des Erfassungsgliedes enden und wenn das Erfassungsglied als Reflektor dient. Diese Art der Anbringung der Lichtleiter hat den Vorteil, daß nur von einer einzigen Seite aus die Lichtleiter zum Erfassungsglied geführt werden müssen.
Es ist zwar aus der DE 29 00 385 A1 ein Strömungsmeßgerät bekannt, bei dem durch mittels eines Wirbelkörpers erzeugte Druckänderungen ein Mittelteil einer optischen Einrichtung so verschoben wird, daß der Lichtdurchgang von einer optischen Faser mehr oder weniger unterbrochen wird, wobei die Verschiebung des Mittelteiles über Membranen erfolgt, die die erfaßten Druckänderungen weiterleiten, jedoch enthält dieses Gerät kein plattenförmiges Erfassungsglied mit Halterung an einem Dauermagneten.
Ferner ist es aus der GB 20 58 340 A bekannt, über optische Fasern druckabhängige Änderungen des Reflexionsverhaltens eines optischen Prismas an einem Wirbelerzeuger zu erfassen, um daraus Meßergebnisse für den Durchfluß abzuleiten.
Bei der erfindungsgemäßen Strömungsmeßeinrichtung ist es zur Ermittlung der Verstellungen des Erfassungsgliedes auch möglich, auf dem Fortsatz des Joches eine Spule als Aus­ werteeinrichtung anzuordnen; in diese Spule werden bei der Verstellung des Erfassungsgliedes Impulse induziert.
Um bei der erfindungsgemäßen Strömungsmeßeinrichtung eine besonders starke Einwirkung der durch die erzeugten Wirbel hervorgerufenen Druckänderungen auf das plattenförmige Erfassungsglied unter Kleinhaltung von Leckverlusten zu erreichen, liegt bei einer Weiterbildung gemäß der Erfindung die Detektoreinrichtung außerhalb der Leitung und der Hohlraum ist prismenähnlich mit einer gleichschenkligen Dreiecks-Grund­ fläche ausgebildet, wobei der eine Rand des Erfassungsgliedes an der Kante des Hohlraumes durch den Dauermagneten gehalten ist, die von den gleich großen Seitenflächen des Hohlraumes gebildet ist; in den gleich großen Seitenflächen des Hohlraumes sind Einlaßöffnungen als Enden der Druckzuführungsleitungen vorhanden welche durch das Erfassungsglied verschließbar sind.
Um bei der erfindungsgemäßen Strömungsmeßeinrichtung die Zuführung der durch die Wirbelerzeugung hervorgerufenen Druckänderungen zur Detektoreinrichtung ohne Dämpfung zu bewerkstelligen, enthält der Wirbelerzeuger einen etwa im rechten Winkel zur Strömung verlaufenden, durchgehenden, Wirbel erzeugenden Schlitz und strömungsabwärts zwei einander gegen­ überliegende Schlitze.
Es ist zwar bekannt (JP-PS 52-25 346), bei einer Strömungs­ meßeinrichtung nach dem Prinzip der Karmanschen Wirbelstraße Druckänderungen, die durch einen Wirbelerzeuger hervorgerufen sind, aus einer Strömung nach außen über ein Rohr zu über­ tragen und die Frequenz der Wirbel mit einem wärmeempfindlichen Element zu ermitteln, das außerhalb der Meßleitung angebracht ist, jedoch ist dieses Rohr verhältnismäßig lang, weil die Entfernung zur Detektoreinrichtung hin verhältnismäßig groß ist; dies gilt vor allem dann, wenn die Meßleitung einen ver­ hältnismäßig großen Durchmesser besitzt. Die durch die Wirbel verursachten Druckänderungen werden dadurch nur gedämpft er­ faßt, wodurch sich Schwierigkeiten bei ihrer Erfassung ergeben.
Um die Menge der Ansaugluft bei einem Verbrennungsmotor mit hoher Genauigkeit und geringem Einfluß der Temperatur und ohne Beeinflussung durch elektrische Strömungen zu messen, sind bei einer erfindungsgemäßen Verwendung der Strömungsmeßeinrichtung ein säulenförmig ausgebildeter Wirbelerzeuger im Ansaugstutzen des Verbrennungsmotors und die Detektoreinrichtung außen am Ansaugstutzen angeordnet, und die optische Auswerteeinrichtung ist der Detektoreinrichtung räumlich zugeordnet; die optische Auswerteeinrichtung ist über eine Lichtleiteranordnung mit einer entfernt angeordneten Umsetzervorrichtung verbunden, in der die optischen Signale in elektrische Signale umgesetzt werden.
Es ist zwar bereits aus der offengelegten japanischen Gebrauchsmusteranmeldung 55-28 998 bekannt, den Einfluß der Temperatur bei einer derartigen Anwendung einer Strömungsmeßeinrichtung zu vermeiden, indem eine elektri­ sche Schaltung zur Erfassung der Wirbel durch die Ansaug­ luft gekühlt wird, jedoch ist der Kühleffekt dann nicht gegeben, wenn die Menge der Ansaugluft im Leerlauf ver­ hältnismäßig klein ist. In diesem Falle steigt die Tem­ peratur so hoch, daß sie die Arbeitsweise der elektri­ schen Schaltung beeinträchtigt, so daß zusätzliche Kosten zur Korrektur des Temperatureinflusses unvermeidlich sind. Es erscheint möglich, nur die elektrische Schaltung zur Wirbelerfassungseinrichtung an einer solchen Stelle anzubringen, wo die Temperaturbedingungen im Vergleich zu dem Bereich des Verbrennungsmotors günstig sind, jedoch ist das elektrische Signal dann der Beeinflussung von Störungen durch die Zündung unterworfen, wenn es zur elektrischen Schaltung übertragen wird, wodurch die Messung wesentlich gestört wird.
Zur Erläuterung der Erfindung sind in
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungs­ beispiels der Strömungsmeßeinrich­ tung, in
Fig. 2 ein Schnitt entlang der Linie A-A gemäß Fig. 1, in
Fig. 3a ein Schnitt durch die Detektoreinrichtung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1, in
Fig. 3b ein Schnitt entlang der Linie B-B der Fig. 3a, in
Fig. 4 eine Darstellung der die Druckänderungen leiten­ den Kanäle, in
Fig. 5 die wesentlichen Teile eines Ausführungsbeispiels einer optischen Auswerteeinrichtung der Strömungsmeßeinrichtung, in
Fig. 6a eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der optischen Auswerteeinrichtung, in
Fig. 6b ein vergrößerten Abschnitt aus Fig. 6a, in Fig. 6c eine Darstellung der Charakteristik der Strömungs­ meßeinrichtung, in
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines weiteren Aus­ führungsbeispiels der Detektoreinrichtung der Strömungsmeßeinrichtung, in
Fig. 8 schematische Darstellungen und Kurven zur Erläute­ rung der Verhältnisse bei der Fortleitung der Druckän­ derungen, in
Fig. 9 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Abhängigkeit der Wirbelfrequenz von der Strömungsgeschwindigkeit, in
Fig. 10 eine schematische Darstellung der Anwendung der Strömungsmeßeinrichtung bei einem Ver­ brennungsmotor, in
Fig. 11 eine vergrößerte Darstellung der Strömungsmeßein­ richtung nach Fig. 10 und in
Fig. 12 eine schematische Darstellung der Strö­ mungsmeßeinrichtung im Zusammenhang mit der Messung der Ansaugluft bei Verbrennungsmotoren.
Wie Fig. 1 erkennen läßt, ist in einer Leitung 1 ein Wirbelerzeuger 2 untergebracht, der nach dem Prinzip der Karmanschen Wirbelstraße Wirbel erzeugt. Außen ist an der Leitung 1 eine Detektoreinrichtung 3 zur Erfassung der Wirbel angebracht. Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, weist der Wirbelerzeuger 2 Schlitze 4a und 4b auf, die radial vollkommen durchgängig sind und an den Seiten des Wirbelerzeugers 2 im rechten Winkel zur Strömung angeordnet sind, so daß sie eine stabile Wirbelstraße erzeugen. Ein Raum 5 innerhalb des Wirbelerzeugers 2 verbindet die beiden Schlitze 4a und 4b miteinander. In Strömungsrichtung dahinter sind weitere Schlitze 6a und 6b vorgesehen, die an den Seiten des Wirbelerzeugers 2 angeordnet sind, um Druckänderungen zu erfassen, die durch die Wirbel verursacht sind.
Ein Gehäuse 7 (vgl. Fig. 3) besteht aus nichtmagnetischem Werkstoff wie beispielsweise Aluminium und weist Einlaß­ öffnungen 8a und 8b auf, die mit den Schlitzen 6a und 6b über Löcher 9a und 9b in der Wand der Leitung 1 verbunden sind. Innerhalb des Gehäuses 7 ist ein prismenähnlicher Hohlraum 10 vorgesehen, der eine gleichschenklige Drei­ ecks-Grundfläche aufweist. Die Einläßöffnungen 8a und 8b sind in den gleichgroßen Seitenflächen 11a und 11b des prismenähnlichen Hohlraumes 10 vorgesehen. Ein plattenförmi­ ges Erfassungsglied 12 mit einer Stärke von 20 µm oder ähn­ licher Stärke ist aus magnetischem Werkstoff wie Eisen oder Nickel hergestellt und im Hohlraum 10 an einer Seite gehalten, während die übrigen Ränder frei sind, so daß das Erfassungsglied 12 schwingen kann. An seinem einen Rand 13 ist das Erfassungsglied 12 mittels eines Dauer­ magneten 15 und eines Lagerteiles 14 gehalten. Dabei ist der Aufbau so getroffen, daß, wenn das Erfassungsglied 12 verstellt wird, es sich an den gleichgroßen Seiten­ flächen 11a und 11b abstützt und die Einlaßöffnungen 8a und 8b bedeckt bzw. freigibt. Das Lagerteil 14 dient nicht nur zur Bereitstellung einer Lagerung für das Erfas­ sungsglied 12, sondern auch zu seiner Erdung; das Lager­ teil 14 ist aus einer dünnen, nichtmagnetischen Metall­ platte aus beispielsweise Beryllium-Kupfer mit einer Stärke von 0,1 mm hergestellt.
Ein Joch 16 ist mit einem Ende des Dauermagneten 15 ver­ bunden und hat einen Fortsatz 16′ an dem dem anderen Ende des Dauermagneten gegenüberliegenden Ende; das Joch 16 umfaßt das Gehäuse 7 und bildet einen magnetischen Weg mit einem Luftspalt der Länge δ, der durch das Erfas­ sungsglied 12 und das Lagerteil 14 vervollständigt wird. Der Fortsatz 16′ ist in einer mittleren Position zum Hohlraum 10 angeordnet, so daß der magnetische Fluß vom Dauermagneten 15 dort konzentriert ist und das Er­ fassungsglied normalerweise in einer Mittelstellung im Hohlraum 10 gehalten ist. Das Erfassungsglied 12 kann dann mit einer außerordentlich kleinen Federkon­ stante schwingen.
Um die Verstellungen bzw. Schwingungen des Erfassungs­ gliedes 12 zu ermitteln, sind in dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel ein Paar Lichtleiter 17 und 18 vorge­ sehen, deren Enden koaxial zueinander und einander gegen­ über unter Zwischenaufnahme des Erfassungsgliedes 12 angeordnet sind; die jeweils anderen Enden der Lichtlei­ ter sind mit einer Lichtquelle 19 und einem Lichtempfän­ ger 20 verbunden. Eine dünne nichtmagnetische Metall- Platte 21 weist ein Loch 23 auf, um das Licht hindurch­ zulassen. Ein Verschlußteil 22 sorgt für einen luftdich­ ten Abschluß des Hohlraumes 10 und ist aus durchsichti­ gem Kunstharz hergestellt. Mittels eines Deckels 24 ist der Hohlraum 10 verschlossen. Mittels einer Abschirmung 25 ist die Detektoreinrichtung 3 gegenüber externen magnetischen Feldern abgeschirmt.
Die beschriebene Strömungsmeßeinrichtung arbeitet in folgender Weise:
Wenn ein Wirbel 26 (vgl. Fig. 2) am oberen Ende des Wirbelerzeugers 2 hervorgerufen ist, dann wird der Druck im weiteren Schlitz 6a geringer als der im weiteren Schlitz 6b auf der Gegenseite, wodurch sich eine Druck­ differenz auf beiden Seiten des Erfassungsgliedes 12 im Hohlraum 10 ergibt; das Erfassungsglied 12 wird darauf­ hin in Richtung auf die Einlaßöffnung 8a verstellt und legt sich an die eine Seitenfläche 11a des prismenähnlichen Hohlraumes 10 an. Da die Seitenflächen 11a und 11b eben sind und praktisch eine Abstützung für das Erfassungs­ glied 12 bilden, wirkt das Fluid-Bett zwischen dem Er­ fassungsglied 12 und der Seitenfläche 11a wie ein Dämp­ fungselement (Schockabsorber) zum Zeitpunkt des Anlegens.
Das Erfassungsglied 12 verschließt dann die Einlaßöff­ nung 8a in der Seitenfläche 11a und verhindert somit, daß das Fluid zwischen den Einlaßöffnungen 8a und 8b fließen kann. Es ist sicher an die Seitenfläche 11a durch die Druckänderung infolge des Wirbels angesaugt. Da sich das Erfassungsglied sanft an die Seitenfläche 11a anlegt, wirkt eine Rückhaltekraft, und Rückfederungen treten zum Zeitpunkt des Anlegens nicht auf. Die Dämpfungswirkung des Fluid-Bettes ist auch wirksam bei von außen kommenden Schwingungen und verhindert ihre Übertragung, wodurch das Signal/Geräusch-Verhältnis verbessert wird.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Hohlraum 10 prismenähnlich ausgebildet mit einer gleichschenkligen Dreieck-Grundfläche. Der Hohlraum kann aber auch in anderer Weise ausgestaltet werden, sofern nur sichergestellt ist, daß durch das Erfassungsglied die Fluid-Zirkulation zwischen den Einlaßöffnungen 8a und 8b sehr klein gehalten wird.
Wenn danach auf der Gegenseite ein Wirbel hervorgerufen wird, dann wird das Erfassungsglied 12 durch die magne­ tische Kraft des Fortsatzes 16′ des Jochs 16 angesaugt und bewegt sich zur Gegenseite, wo es sich dann gegen die andere Seitenfläche 11b legt. Im Zuge der Erzeugung eines Paares von Wirbeln führt das Erfassungsglied 12 Bewegungen mit konstanter Amplitude aus, wobei seine Verstellung durch die Seitenflächen 11a und 11b begrenzt ist. Während der Verstellung des Erfassungsgliedes tritt ein gewisser Leckfluß am Rand des Erfassungsgliedes an den Wänden des Hohlraumes 10 auf. Da der Spalt zwischen den besagten Teilen aber außerordentlich eng gehalten ist und die Einlaßöffnungen 8a und 8b kleiner als das Erfassungsglied 12 sind, um einen direkten Fluid-Ausgleich zu vermeiden, sind die Leckverluste außerordentlich gering und die Druckänderungen aufgrund der Wirbelerzeugung und ihre Wirkung auf das Erfassungsglied 12 erfolgen praktisch ohne Verlust. Darüber hinaus ist das Erfas­ sungsglied 12 magnetisch durch den Dauermagneten 15 und das Joch 16 gehalten, wodurch seine Federkonstante sehr klein im Vergleich mit einer festen Anbringung an einem Ende ist; das Erfassungsglied 12 ist auch magnetisch durch den Fortsatz 16′ gehalten und kommt daher nur mit einem Vorsprung 27 nahe seiner Halterungsstelle am Boden 28 des Hohlraumes 10 in Kontakt, so daß das Reibungs­ moment kleingehalten ist. Es ist daher eine große Verstel­ lung bei einem sehr kleinen Differenzdruck möglich, und die Empfindlichkeit bei kleiner Strömung ist verbessert; außerdem ist eine Bewegung, die konstant in der Amplitude ist, über einen sehr großen Meßbereich erreichbar. Daß das Erfassungsglied mit einem Magneten gehalten ist, bringt den Vorteil mit sich, daß ein Werkstoff hoher Steifigkeit benutzt werden kann, da die Steifigkeit des Erfassungsgliedes nichts mit seiner Federkonstante zu tun hat; die Lebensdauer wird auch erheblich erhöht, da eine Beanspruchung an der Lagerstelle nicht auftritt.
Um das Erfassungsglied 12 stabil in einem Frequenzbereich zwischen 20 Hz und 1 kHz schwingen zu lassen, ist es notwendig, daß Druckänderungen infolge der Wirbelerzeu­ gung direkt auf das Erfassungsglied einwirken; deshalb ist die Eigenfrequenz des Fluid-Systems, bestehend aus dem Hohlraum 10, den Einlaßöffnungen 8a und 8b usw., eine Größenordnung höher als die Wirbel-Frequenz. Die weiteren Schlitze 6a und 6b sind an einem Ende des Wirbel­ erzeugers 2 vorgesehen, und die Kanäle 8a und 8b öffnen sich dahin in einer kürzest möglichen Entfernung, wodurch die höhere Eigenfrequenz des Fluid-Systems erreichbar ist, so daß Wirbel stabil erfaßt werden.
Die Frequenz der Verstellung des Erfassungsgliedes 12 wird beispielsweise durch Unterbrechung des Lichtweges ermittelt, der diagonal zum Erfassungsglied vorgesehen ist. Wie insbesondere Fig. 3a zeigt, wird der Lichtweg unterbrochen, wenn das Erfassungsglied an der Seitenfläche 11a liegt, und ist freigegeben, wenn das Erfassungsglied an der Seitenfläche 11b anliegt. Daher wird bei einer Hin- und Herbewegung des Erfassungsgliedes 12 ein Licht­ impuls gewonnen, wodurch auch die Wirbelfrequenz erfaßt ist. Es ergibt sich somit ein Signal mit konstanter Ampli­ tude, die nicht von der Wirbel-Frequenz abhängig ist; das gewonnene Signal ist daher leicht weiterverarbeitbar. Der Lichtweg ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel diagonal zum Erfassungsglied vorgesehen, jedoch stellt dies nicht die einzig mögliche Ausgestaltung dar.
Die Ausführungen der optischen Auswerteeinrichtung gemäß Fig. 5a und 5b sind insofern verschieden, als bei der Ausführung nach Fig. 5a das Erfassungsglied 12 teilweise umgebogen ist, um einen Lichtweg zu unterbrechen, der sich parallel zur Ebene des Erfassungsgliedes erstreckt, während bei der Ausführung nach Fig. 5b das Erfassungs­ glied 12 verstärkt ist, um den Lichtweg zu unterbrechen.
In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform einer opti­ schen Auswerteeinrichtung dargestellt, bei der reflek­ tiertes Licht zum Erfassen der Verstellungen des Erfas­ sungsgliedes 12 benutzt wird. Die Detektoreinrichtung ent­ hält hier wiederum Einlaßöffnungen 8a und 8b zu dem prismen­ ähnlichen Hohlraum 10; das Erfassungsglied 12 ist hier in gleicher Weise - wie oben beschrieben - im Hohlraum 10 untergebracht und durch den Dauermagneten 15 und das Joch 16 magnetisch gehalten. Eine Lichtleiter-Anord­ nung 29 ist zur Erfassung der Verstellungen des Erfas­ sungsgliedes 12 vorgesehen und weist zwei Lichtleiter 30 und 31 auf. Die Lichtleiter-Anordnung 29 ist an eine Seitenfläche des Hohlraumes 10 geführt und liegt daher mit ihrem einen Ende einer Fläche des Erfassungsgliedes 12 nahezu senkrecht gegenüber, während das andere Ende der Lichtleiter-Anordnung 29 mit einer Lichtquelle 19 und einem Lichtempfänger 20 verbunden ist.
Bei dieser Ausführung gelangt Licht vom Lichtleiter 30 zu der Oberfläche des Erfassungsgliedes 12, wird von dort reflektiert und fällt dann in den Lichtleiter 31 ein, wie dies Fig. 6b deutlich zeigt. Reflektiertes Licht fällt dann nicht ein, wenn das Erfassungsglied 12 an der Seitenfläche 11b anliegt; das Gegenteil ist der Fall, wenn das Erfassungsglied zur Gegenseite hin verstellt wird. Auf diese Weise wird ein Lichtsignal bei einer Hin- und Herbewegung des Erfassungsgliedes 12 gewonnen, wodurch die Wirbelfrequenz erfaßbar ist. Im allgemeinen ändert sich die Menge des Lichts P, das auf einen Reflek­ tor-Sensor fällt, in Abhängigkeit von einer Entfernung zur reflektierenden Oberfläche, wie dies durch die Kurve A in Fig. 6c gezeigt ist. Die Entfernung wird daher so gewählt, daß sie im Bereich einer gleichmäßig steigenden Lichtmenge liegt. Dies ist vorteilhaft, um einen vernünf­ tig einfachen Aufbau zu gewinnen, da die Lichtleiter-Anord­ nung nur aus einem einzigen Stück zu bestehen braucht und eine Verschiebung der optischen Achse keinen Einfluß ausübt. Es tritt daher keine Wechselwirkung zwischen der Fluid-Passage und dem magnetischen Weg auf.
Fig. 7 zeigt eine Ausführung der Auswerteeinrichtung zur Ermittlung der Verstellungen des Erfassungsgliedes, mit der eine Änderung des magnetischen Flusses im magnetischen Kreis durchgeführt wird, um darüber die Verstellungen des Erfassungsgliedes zu ermitteln. Die Detektoreinrichtung hat hier wiederum zwei Einlaßöffnungen 8a und 8b, um die durch die Wirbelerzeugung hervorgerufenen Druckän­ derungen dem Hohlraum 10 zuzuführen, in dem wiederum das Erfassungsglied 12 in der bereits beschriebenen Weise gehalten ist. Auch der Magnetkreis mit dem Dauermagneten 15 und dem Joch 16 ist, wie wiederholt beschrieben ausge­ führt. Auf dem Fortsatz 16′ des Jochs 16 ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine Spule 32 aufgebracht, an die eine elektronische Schaltungsanordnung 33 angeschlossen ist, mit der eine Formung der Ausgangsgröße durch Ver­ stärkung der Spulenausgangsgröße bewirkt ist.
Wenn bei einer Strömungsmeßeinrichtung mit dieser Auswerte­ einrichtung das Erfassungsglied 12 schwingt, dann ändert sich die Entfernung eines Spaltes 35 zwischen dem Rand 34 des Er­ fassungsglieds 12 und dem Fortsatz 16′ des Jochs 16 und damit auch der magnetische Fluß durch den Fortsatz 16′. Die Änderung des magnetischen Flusses tritt zweimal bei einer Hin- und Herbewegung des Erfassungsgliedes 12 auf, so daß die erzeugte Wirbelfrequenz durch Erfassung der elektromotorischen Kraft in der Spule 32 ermittelt werden kann. Da bei dieser Methode der Erfassung einer Änderung des magnetischen Flusses ein Magnetkreis dient, der auch zur Halterung des Erfassungsgliedes benutzt wird, ist keine besondere Detektoreinrichtung erforderlich, wo­ durch der gesamte Aufbau einfach wird und sich die Her­ stellungskosten dementsprechend senken lassen. Das Signal hat hier eine Amplitude, die der Wirbelfrequenz propor­ tional ist, jedoch ist nur eine Änderung in der Richtung der elektromotorischen Kraft zu erfassen, weshalb ein Einfluß durch eine Änderung in den charakteristischen Werten der Detektoreinrichtung und der Schaltungskreise nicht ausgeübt wird. Die Detektoreinrichtung kommt auch nicht direkt in Kontakt mit dem Fluid und ist daher frei von Verschmutzung, so daß sie eine besonders wirksame praktische Anwendung darstellt. Anstelle einer Spule können auch andere entsprechende Anordnungen, wie magne­ tische Widerstände usw., zur Erfassung von Flußänderungen verwendet werden.
Wie oben beschrieben, ist bei der Strö­ mungsmeßeinrichtung das Erfassungsglied nicht dadurch gehalten, daß es mit seinem einen Rand in üblicher Weise befestigt ist, sondern es ist mit seinem einen Rand 13 durch einen Dauermagneten 15 gewissermaßen angesaugt, während sein anderer Rand einem Joch gegenüber angeordnet ist, so daß das Erfassungsglied 12 nur eine kleine Federkonstante aufweist, die von der Steifigkeit des Erfassungsgliedes 12 selbst nicht abhängig ist; dadurch ist auch die Empfind­ lichkeit verbessert. Außerdem ist bei der Strömungsmeßeinrichtung ein Bereich, an dem der Kraftangriff konzentriert ist, wie dies bei einem in üblicher Weise befestigten Erfassungsglied 12 der Fall ist, nicht vorhanden, so daß die Lebensdauer verlängert ist.
Im Zusammenhang mit der Beschreibung der Fig. 3 und 4 wurde bereits dargelegt, daß es zur Erzielung stabiler Schwingungen des Erfassungsgliedes 12 in einem Frequenz­ bereich zwischen beispielsweise 20 Hz und 1 kHz eines Fluid-Systems bedarf, das eine höhere Eigenfrequenz hat, um Druckänderungen infolge der Wirbelerzeugung direkt auf das Erfassungsglied 12 einwirken lassen zu können. Dies kann durch Verkürzung der Führung erreicht werden, über die Druckänderungen auf dem Wege zu den Einlaßöffnungen 8a und 8b durch die Löcher 9a und 9b von den Schlitzen 6a und 6b in den Hohlraum 10 geleitet werden, oder dadurch, daß die Eigenfrequenz des Fluid-Systems aus den Einlaß­ öffnungen und den weiteren Schlitzen hochgelegt wird.
Anhand der Fig. 8 wird ein Vergleich zwischen einer ver­ hältnismäßig kurzen Zuleitung (vgl. Fig. 8a) der durch die Wirbelerzeugung hervorgerufenen Druckänderungen in den Hohraum der Detektoreinrichtung und einer Ausfüh­ rung (vgl. Fig. 8b) durchgeführt, bei der diese Zuleitung verhältnismäßig lang ist. Die Bezugszeichen in den Fig. 8a und 8b sind dabei so gewählt, daß Teile, die denen in den Fig. 1 bis 7 entsprechen, mit gleichen Bezugs­ zeichen versehen sind, so daß eine weitere Beschreibung zur Vermeidung von Wiederholungen unterbleiben kann. Ergänzend ist nur darauf hinzuweisen, daß beim Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 8b Druckkanäle 36a und 36b vor­ gesehen sind und daß mit P1 bis P4 Drücke in den weiteren Schlitzen und im Hohlraum der Detektoreinrichtung bezeich­ net sind.
In Fig. 8c ist die Abhängigkeit der Drücke von der Wirbel­ frequenz und in Fig. 8d die Abhängigkeit der Verstellung des Erfassungsgliedes von der Wirbelfrequenz gezeigt.
Aus den Darstellungen der Fig. 8 geht hervor, daß die Druckänderungen am stärksten in der Mitte der Leitung am Wirbelerzeuger 2 ist, wie dies in Fig. 8b gezeigt ist. Da die Druckkanäle 36a und 36b also so lang sind, findet eine Abschwächung des Druckes statt, wenn die Frequenz höher wird, so daß eine ausreichend große Kraft zur Ver­ stellung des Erfassungsgliedes 12 nicht aufgebracht wird. Wenn auf der anderen Seite die Druckdifferenz klein ist (die Drücke P1 und P2 sind kleiner als die Drücke P3 und P4 gemäß Fig. 8c) am axialen Ende des Wirbelerzeugers 2, kann das Erfassungsglied bei einer Ausführung gemäß Fig. 8a doch voll verstellt werden, indem die Kanäle kurz sind und die Druckänderungen daher wirksam ohne Dämpfung auf das Erfassungsglied 12 einwirken.
Die Frequenz des Erfassungsgliedes 12 wird in Übereinstim­ mung mit der niedrigsten Frequenz fv (vgl. Fig. 8c) des Wirbelerzeugers gewählt, die einer Resonanzfrequenz ent­ spricht, die durch die Masse und die Saugkraft des magne­ tischen Kreises gegeben ist. Die Frequenzabhängigkeit der Verstellung nimmt nämlich, wenn eine konstante äußere Kraft auf das Erfassungsglied einwirkt, fast umgekehrt Proportional zum Quadrat der Wirbelfrequenz ab, wie dies in den Kurven B oder C der Fig. 8d gezeigt ist; da indessen die Änderung der durch die Wirbelerzeugung hervorgerufenen Druckänderungen auf das Erfassungsglied umgekehrt zum Quadrat der Wirbelfrequenz ansteigt, wie dies oben be­ schrieben ist, wird die Verstellung des Erfassungsgliedes konstant und unabhängig von der Wirbelfrequenz, wie dies durch die gestrichelte Linie A der Fig. 8d gekennzeich­ net ist. Wenn die Druckkanäle 36a und 36b lang sind, wird die Änderung der durch die Wirbelerzeugung hervor­ gerufenen Druckänderungen wie oben beschrieben gedämpft und die Verstellung des Erfassungsglieds 12 nimmt umge­ kehrt zum Quadrat mit ansteigender Wirbelfrequenz ab, so daß eine Wirbelerfassung nicht möglich ist.
Der Aufbau ist nun so getroffen, daß die Schlitze 6a und 6b am axialen Ende des Wirbel­ erzeugers 2 vorgesehen sind, so daß ihre Verbindung zu den Einlaßöffnungen 8a und 8b so kurz wie möglich ist, wodurch die Druckänderungen unmittelbar auf das Erfas­ sungsglied 12 einwirken mit einer konstanten Bewegungsampli­ tude, die nicht von der Wirbelfrequenz abhängt; die Wir­ belfrequenz kann daher leicht erfaßt werden, und der Aufbau des Wirbelerzeugers ist daher auch sehr einfach.
Auf der anderen Seite ist die Resonanzfrequenz des Erfas­ sungsgliedes 12 so groß wie die niedrigste Wirbelfrequenz gewählt, so daß die Empfindlichkeit bei kleinster Strömung unabhängig von der Federkonstante verbessert werden kann, die durch die Selbsthaltung des Erfassungsgliedes 12 gegeben ist.
Fig. 9 zeigt eine charakteristische Kurve der oben be­ schriebenen Strömungsmeßeinrichtung und läßt erkennen, daß eine lineare Abhängigkeit zwischen der Strömungs­ geschwindigkeit und der Wirbelfrequenz erzielbar ist, so daß die Wirbelerfassung bzw. die Strömungsmessung mit hoher Präzision erfolgen kann.
Wie oben beschrieben, können die Schlitze im Wirbelerzeuger an beiden Seiten an dessen axialem Ende vorgesehen sein, und die Einlaßöffnungen in der Detektoreinrichtung können mit diesen Schlitzen auf kürzestem Wege verbunden werden, so daß die Resonanzfrequenz des Fluid-Systems aus den Einlaßöffnungen, dem Hohlraum usw. verbessert wird, wodurch auch Wirbel einer hohen Frequenz zu einer außen an der Leitung angebrachten Detektoreinrichtung ohne Dämpfung übertragen werden können. Dadurch werden die Meßwerterfas­ sung und die Gebrauchsfähigkeit verbessert trotz Unter­ schieden in der Bemessung des Wirbelerzeugers.
Fig. 10 zeigt eine Anwendung der Strö­ mungsmeßeinrichtung in einem Kraftfahrzeug, während die Fig. 11 einen Schnitt durch die Meßeinrichtung und Fig. 12 eine erklärende zusätzliche Darstellung über die Arbeits­ weise in diesem Anwendungsfalle wiedergibt.
Ein Verbrennungsmotor 101 ist mit einer Ansaugeinheit 102 versehen, die aus einem Luftfilter 103 mit einem Filter­ element 104, einem Ansaugrohr 105 und einer Drosselklappe 106 besteht. Innerhalb der Ansaugeinheit 102 ist eine Strömungsmeßeinrichtung angeordnet, die eine Leitung 108 enthält, die einen Teil des Ansaugrohres 105 bildet; ein Rost 109 dient zur Stabilisierung der Strömung in der Leitung 108, in der am Ansaugstutzen 107 ein Wirbelerzeuger 110 Wirbel hervorruft. Eine Detektoreinrichtung 111 setzt die auf­ grund der Wirbel hervorgerufenen Druckänderungen in ein Lichtsignal um, wobei die abgegebenen Lichtimpulse der Wirbelfrequenz entsprechen. Alle diese Komponenten sind im Motorraum untergebracht. Eine Umsetzereinrichtung 112 dient zur Umsetzung der Lichtsignale in elektrische Signale; sie ist vorzugsweise im Fahrgastraum unter­ gebracht und befindet sich somit in einer Umgebung mit geringeren Temperaturänderungen, geringeren elektrischen Störungen usw. im Vergleich zum Motorraum. Die Umsetzer­ vorrichtung ist mit der Detektoreinrichtung 111 im Motor­ raum über eine Lichtleiter-Anordnung 113 verbunden. Die Detektoreinrichtung 111 ist mit weiteren Schlitzen 114a und 114b an beiden Seiten des Wirbelerzeugers 110 derart versehen, daß diese senkrecht zur Strömungsrichtung liegen. Diese weiteren Schlitze 114a und 114b sind über Kanäle 115a und 115b mit einem Hohlraum 116 zur Erfassung der Druckänderungen infolge der erzeugten Wirbel verbun­ den. Ein Erfassungsglied 120 ist mit seinem einen Ende durch einen Dauermagneten 117 im Hohlraum 116 gehalten und liegt mit seinem anderen Ende einem Joch 118 gegenüber, das aus magnetischem Werkstoff besteht; das Erfassungs­ glied ist aus magnetischem Material hergestellt und ist um eine Lagerstelle 119 schwenkbar. ln einem Gehäuse 121 sind diese Elemente untergebracht.
Wird bei einer derartigen Anordnung ein Wirbel 122 (vgl. Fig. 11) auf einer Seite bzw. an einem weiteren Schlitz 114a des Wirbelerzeugers 110 erfaßt, dann wirkt die entsprechende Druckänderung auf das Erfassungsglied 120 über den weiteren Schlitz 114a und den Kanal 115a ein, wodurch das Erfassungsglied 120 in einer Richtung ver­ stellt wird, die durch den Strich in Fig. 12 gekennzeich­ net ist. Wenn danach ein Wirbel auf der Gegenseite des Wirbelerzeugers 110 hervorgerufen wird, wird das Erfas­ sungsglied 120 zur Gegenseite verstellt. Das Erfassungs­ glied 120 bewegt sich einmal hin und her im Hohlraum 116 entsprechend der Erzeugung eines Paars von Wirbeln 122. Die Lichtleiter-Anordnung 113 zur Erfassung der Verstellungen des Erfassungsgliedes 120 weist beispielsweise zwei Lichtlei­ ter 123 und 124 auf, die koaxial verlaufen. Die Licht­ leiter-Anordnung 113 ist mit ihrem einen Ende am Hohl­ raum 116 der Oberfläche des Erfassungsgliedes 120 gegen­ überliegend angeordnet, während ihr anderes Ende mit einer Lichtquelle 125 gekoppelt ist. Ein Lichtempfänger 126 in der Umsetzervorrichtung 112 im Fahrgastraum ist über die Lichtleiter 123 und 124 angeschlossen. Wenn das Erfassungsglied 120 schwingt, ändert sich die vom Erfassungsglied reflektierte Lichtmenge entsprechend der Änderung des Abstandes zwischen dem Erfassungsglied 120 und dem einen Ende der Lichtleiter-Anordnung 113, wodurch bei jeder Hin- und Herbewegung des Erfassungs­ gliedes 120 ein Lichtsignal gewonnen wird. Ein elektri­ scher Impuls ist dementsprechend mit einem Paar erzeugter Wirbel über die fotoelektrische Umsetzung des Lichtsignals in dem genannten Lichtempfänger gewinnbar, wodurch die Wirbel erfaßbar sind.
Die beschriebene Methode zur Erfassung der Wirbel ist nicht auf diesen Anwendungsfall beschränkt, sondern es sind auch andere Anwendungsfälle möglich, bei denen die Verstellung eines Erfassungsgliedes auf einen Wechsel der Druckänderung infolge von Wirbeln eintritt. Außerdem kann der Lichtweg unterbrochen oder durch das Erfassungs­ glied geöffnet werden.
Bei der beschriebenen Anwendung der Strömungsmeßeinrichtung kann der Motorraum völlig frei von elektrischen Schaltungsbausteinen gehalten werden in Abweichung von üblichen Meßgeräten, die eine elektri­ sche Schaltung zur Erfassung der Wirbel im Motorraum und zur elektrischen Übertragung der elektrischen Signale aufweisen. Daher ergibt sich bei der Anwendung nur eine sehr geringe Auswirkung der Umgebungs­ temperatur und elektrischer Störungen auf das Meßergebnis.
Da der Fahrgastraum nicht so starken Temperaturänderun­ gen ausgesetzt ist wie der Motorraum, kann der elektrische Schaltungsaufbau bei der Anwendung erheblich einfacher gestaltet sein, was die Herstellungs­ kosten vermindert und die Zuverlässigkeit erhöht, wodurch die praktische Anwendung begünstigt wird.
Es ist noch darauf hinzuweisen, daß die Anwendung nicht nur bei Kraftfahrzeugen mit Vorteil möglich ist, sondern auch bei Motoren in anderen Anwendungsfällen.
Die Erfindung kann ferner angewendet werden bei sehr kleinen Differentialdruck-Schaltelementen und bei anderen Geräten.

Claims (10)

1. Strömungsmeßeinrichtung nach dem Prinzip der Karmaschen Wirbelstraße
mit einem in einer von einem Fluid durchfließbaren Leitung (1) angeordneten Wirbelerzeuger (2), der von seinen Seiten nach innen führende Schlitze (6a, 6b) zum Erfassen von Druckände­ rungen aufweist, und
mit einer Detektoreinrichtung (3) mit einem Hohlraum (10), der über Druckzuführungskanäle (8a, 8b, 9a, 9b, 36a, 36b) mit den Schlitzen (6a, 6b) verbunden ist und in dem ein plattenförmiges Erfassungsglied (12) aus magnetischem Werkstoff für die sich beiderseits des Wirbelerzeugers (2) ergebenden Druckänderungen angeordnet ist, wobei dem Erfassungsglied (12) benachbart eine Auswerteeinrichtung (17, 18, 30, 31, 32) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das plattenförmige Erfassungsglied (12) an seinem einen Rand (13) von einem Dauermagneten (15) gehalten ist
und daß mit dem Dauermagneten (15) ein Joch (16) verbunden ist, welches einen Fortsatz (16′) aufweist, wobei ein magnetischer Weg vom Dauermagneten (15) über das Joch (16), den Fortsatz (16′) des Jochs (16), einen Luftspalt und das Erfassungsglied (12) derart gebildet ist, daß auch der andere Rand des Erfassungsglieds (12) magnetisch gehalten ist.
2. Strömungsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Rand (13) des Erfassungsglieds (12) über ein U-förmiges Lagerteil (14) an dem Dauermagneten (15) gehalten ist.
3. Strömungsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem plattenförmigen Erfassungsglied (12) eine optische Auswerte­ einrichtung (17, 18, 30, 31) zugeordnet ist, welche die Ver­ stellungen des Erfassungsgliedes (12) ermittelt.
4. Strömungsmeßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Auswerteeinrichtung zwei Lichtleiter (17, 18, 30, 31) enthält, die im Bereich des Erfassungsgliedes (12) derart enden, daß bei der Verstellung des Erfassungsgliedes (12) eine optische Verbindung zwischen den Lichtleitern (17, 18, 30, 31) unterbrochen wird, und daß an einem Ende des einen Lichtleiters (17, 30) eine Lichtquelle (19) und an einem Ende des weiteren Lichtleiters (18, 31) ein Lichtempfänger (20) angeordnet ist.
5. Strömungsmeßeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiter (17, 18) auf verschiedenen Seiten des Erfas­ sungsgliedes (12) enden.
6. Strömungsmeßeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiter (30, 31) auf derselben Seite des Erfassungs­ gliedes (12) enden und daß das Erfassungsglied (12) als Reflek­ tor dient.
7. Strömungsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Fortsatz (16′) des Jochs (16) eine Spule (32) ange­ ordnet ist.
8. Strömungsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung (3) außerhalb der Leitung (1) liegt, daß der Hohlraum (10) prismenähnlich mit einer gleichschenk­ ligen Dreiecks-Grundfläche ausgebildet ist, wobei der eine Rand (13) des Erfassungsgliedes (12) an der Kante des Hohlraumes (10) durch den Dauermagneten (15) gehalten ist, die von den gleich großen Seitenflächen (11a, 11b) des Hohlraumes (10) ge­ bildet ist, und daß in den gleich großen Seitenflächen (11a, 11b) des Hohlraumes (10) Einlaßöffnungen (8a, 8b) als Enden der Druckzuführungsleitungen (8a, 8b, 9a, 9b, 36a, 36b) vorhanden sind, welche durch das Erfassungsglied (12) verschließbar sind.
9. Strömungsmeßeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelerzeuger (2) einen etwa im rechten Winkel zur Strömung verlaufenden, durchgehenden, Wirbel erzeugenden Schlitz (4a, 4b, 5) und strömungsabwärts zwei einander gegen­ überliegenden Schlitze (6a, 6b) enthält.
10. Verwendung einer Strömungsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6 sowie 8 und 9 zur Messung der Ansaugluft von Verbrennungsmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß ein säulenförmig ausgebildeter Wirbelerzeuger (110) im Ansaugstutzen (107) des Verbrennungsmotors (101) und die Detektoreinrichtung (111) am Ansaugstutzen (107) angeordnet sind, daß die optische Auswerteeinrichtung (123, 124) der Detektoreinrichtung (111) räumlich zugeordnet ist und daß die optische Auswerteeinrichtung (123, 124) über eine Lichtleiter­ anordnung (113) mit einer entfernt angeordneten Umsetzervor­ richtung (112) verbunden ist, in der die optischen Signale in elektrische Signale umgesetzt werden.
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3241988A1 (de) * 1981-11-10 1983-06-23 Fuji Electric Co., Ltd., Kawasaki, Kanagawa Durchflussmesser mit karman'scher wirbelstrasse
GB2160313B (en) * 1981-11-10 1986-05-29 Fuji Electric Co Ltd Karman vortex flowmeters
US4520678A (en) * 1983-09-13 1985-06-04 The Foxboro Company Small line-size vortex meter
US4552026A (en) * 1984-10-22 1985-11-12 The Babcock & Wilcox Company Sensor for a vortex shedding flowmeter
JPS62245922A (ja) * 1986-04-18 1987-10-27 Honda Motor Co Ltd カルマン渦流量計
JPS62245921A (ja) * 1986-04-18 1987-10-27 Honda Motor Co Ltd カルマン渦流量計
US4803870A (en) * 1987-02-09 1989-02-14 Lew Hyok S Vortex shedding flowmeter with mechanically amplifying pressure sensor
US4770035A (en) * 1987-01-15 1988-09-13 Tek-Air Systems, Inc. Airflow measurement utilizing vortex shedding
US4806016A (en) * 1987-05-15 1989-02-21 Rosemount Inc. Optical displacement sensor
GB2211612B (en) * 1987-10-27 1991-10-23 Fuji Electric Co Ltd Karman vortex flow meter
US4984471A (en) * 1989-09-08 1991-01-15 Fisher Controls International, Inc. Force transmitting mechanism for a vortex flowmeter
EP0557671B1 (de) * 1992-02-27 1995-09-27 Endress + Hauser Flowtec AG Wirbelströmungsmessgerät
US5386729A (en) * 1993-09-22 1995-02-07 The Babcock & Wilcox Company Temperature compensated microbend fiber optic differential pressure transducer
CH687420A5 (de) * 1993-11-22 1996-11-29 Fischer Georg Rohrleitung Einrichtung zur Messung der Geschwindigkeit eines Fluides.
US7496247B2 (en) * 2004-05-20 2009-02-24 National University Of Singapore Plastic optical fiber sensor
EP1936332A1 (de) * 2006-12-22 2008-06-25 Nederlandse Organisatie voor Toegepast-Natuuurwetenschappelijk Onderzoek TNO Karman-Vortex Durchflussmesser mit faseroptischem Bragg-Sensor sowie Verfahren zur Messung einer Durchflussrate
DE102019129177A1 (de) * 2019-10-29 2021-04-29 Krohne Messtechnik Gmbh Wirbeldurchflussmessgerät und Verfahren zum Betreiben eines Wirbeldurchflussmessgeräts
CN113267642B (zh) * 2021-05-25 2022-11-29 海南赛沐科技有限公司 一种全海深海流分布的监测方法及系统

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2453376A (en) * 1944-11-21 1948-11-09 Francis H Lagasse Means for measuring the velocity and volume of fluids
US3722273A (en) * 1970-01-30 1973-03-27 Yokogawa Electric Works Ltd Flow measuring apparatus
DE2036597B2 (de) * 1970-07-23 1972-08-31 Stroemungsgeschwindigkeitsmesser
US3796095A (en) * 1971-10-01 1974-03-12 Eastech Bluff body flowmeter utilizing a movable member responsive to vortex shedding
US3796096A (en) * 1972-07-06 1974-03-12 Airco Inc Vortex flowmeter
DE2458901C3 (de) * 1974-04-23 1986-07-10 The Foxboro Co., Foxboro, Mass. Strömungsmesser
CA1051683A (en) * 1975-03-13 1979-04-03 Theodore J. Fussell (Jr.) Diaphragm pressure fluctuation sensor
US4161878A (en) * 1975-03-13 1979-07-24 Neptune Eastech, Inc. Pressure fluctuation flowmeter
JPS5225346A (en) * 1975-08-19 1977-02-25 Okura Yusoki Co Ltd Floor conveyer
GB1553162A (en) * 1978-01-10 1979-09-19 Standard Telephones Cables Ltd Measuring fluid flow
DE2836518A1 (de) * 1978-08-21 1980-03-06 Basf Ag Verfahren zur herstellung von butandicarbonsaeureestern
GB2058340A (en) * 1979-09-11 1981-04-08 Standard Telephones Cables Ltd Measuring fluid flow
GB2084719A (en) * 1980-09-30 1982-04-15 Standard Telephones Cables Ltd Measuring fluid flow

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Publication number Publication date
US4470310A (en) 1984-09-11
GB2103795A (en) 1983-02-23
GB2144222B (en) 1986-03-19
GB8422792D0 (en) 1984-10-17
GB2103795B (en) 1986-03-19
GB2144222A (en) 1985-02-27
DE3222714A1 (de) 1983-01-13

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