DE3222714C2 - - Google Patents
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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.
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.
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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Legal Events
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: FUCHS, F., DR.-ING., PAT.-ANW., 8036 HERRSCHING |
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D2 | Grant after examination | ||
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