DE3527425C2 - - Google Patents
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- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/14—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring differences of pressure in the fluid
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- G—PHYSICS
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- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
- G01F1/36—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction
- G01F1/40—Details of construction of the flow constriction devices
- G01F1/46—Pitot tubes
Description
Die Erfindung betrifft eine Mittelwert-Strömungsmeßsonde zur
Bestimmung eines Mittelwertes der Geschwindigkeit eines strömenden
Fluids, die quer zur Strömungsrichtung in die Strömung
eindringbar und mindestens einseitig an einer die Strömung begrenzenden
Wand befestigbar und auf die Strömungstiefe ablängbar
ist, mit einem Sondenrohr mit den Gesamtdruck und den statischen
Druck abnehmenden, über die Sondenrohrlänge verteilten
schlitzförmigen Druckentnahmeöffnungen, wobei das Innere des
Sondenrohres durch mindestens eine rechtwinklig zur Strömungsrichtung
stehende Zwischenwand in mindestens zwei Druckkammern
unterteilt ist und die schlitzförmigen Öffnungen jeweils in
die ihnen zugeordnete Druckkammer münden und wobei die Stirnseiten
des Sondenrohres verschlossen sind und eine der Stirnseiten
mit Druckentnahmestutzen zum Anschluß an einen auf Differenzdruck
ansprechenden Meßwertaufnehmer versehen sind.
Bei der Bestimmung von Geschwindigkeit strömender Fluide oder
bei der Bestimmung von Volumenströmen aufgrund der Fluid-Geschwindigkeit
dient der dynamische Druck als Meßgröße. Der dynamische
Druck wird dabei durch Prandtl-Rohre oder Pitot-Rohre
erfaßt, wobei das Prandtl-Rohr den Vorteil genießt, Staudruck
und statischen Druck nahezu am gleichen Ort abzunehmen, während
das Pitot-Rohr den statischen Druck entfernt vom Sondenort
aufnimmt. Schwierig dabei ist, daß die Sonde, um nicht
durch ihr eigenes Staugebiet gestört zu sein, hakenförmig ausgebildet
sein muß und daß das Strömungsprofil in seiner Gesamtheit
abgetastet werden muß, das Geschwindigkeitsprofil zu
bestimmen und auf den Volumenstrom einer Fluidströmung schließen
zu können. Eine Vielzahl im Kanalquerschnitt vorgenommene
derartige "Punkt-Messungen" erlauben dann rechnerisch den
Mittelwert der Strömungsgeschwindigkeit (und damit im Zusammenhang
mit dem Querschnitt des Kanals auch den Mittelwert des
Volumenstromes) zu bestimmen.
Um diese aufwendigen Netzmessungen zu umgehen, wurde bereits
in der DD-PS 1 21 192 eine Mittelwert-Strömungsmeßsonde vorgeschlagen,
die, bei einer Kanalströmung von Wand zu Wand reichend,
die Strömung durchsetzt, wobei der Wandabstand die Sondenlänge
bestimmt. Die Druckentnahmeöffnungen, die auch als
zur Achse des Sondenrohres parallele Schlitze ausgebildet sein
können, liegen dabei so, daß die den Gesamtdruck entnehmenden
Öffnungen in der angeströmten Scheitellinie des Mantels des
Sondenrohres (Staudruck!) über dessen Länge verteilt angeordnet
sind. Die dem statischen Druck zugeordneten Öffnungen liegen
beidseits neben dieser Scheitellinie in der Mantelfläche
des Sondenrohres und sind symmetrisch zur Scheitellinie um einen
Winkel von 36° bis 41° gegen die Scheitellinie versetzt.
In einer zweiten Ausführungsform sind die Entnahmeöffnungen
für den Gesamtdruck längs der angeströmten Scheitellinie des
Mantels des Sondenrohres wie in der esten Ausführungsform verteilt,
die Entnahmeöffnungen für den statischen Druck sind jedoch
doch diametral gegenüber längs der abströmseitigen Scheitellinie
verteilt angeordnet. In beiden Fällen sind im Inneren
des Sondenrohres ein oder zwei Zwischenwände vorgesehen, die
die einzelnen Druckkammern voneinander trennen und die ein getrenntes
Herausführen der gemessenen Druckwerte erlauben. Aufgrund
der voneinander getrennten Druckentnahmeöffnungen für
jede der Druckarten setzt eine hinreichend genaue Mittelwertbildung
ein zumindest beruhigtes Strömungsprofil voraus. Darüber
hinaus ist nicht zu vermeiden, daß die voneinander getrennten
Öffnungen durch in der Strömung mitgeführte Verunreinigungen
zugesetzt werden und so die Mittelwertbildung bei stationär
in der Strömung verbleibenden Sonden im Laufe der Zeit verändert
wird. Darüber hinaus muß die Sonde von vornherein in einer
der Kanalabmessung entsprechenden Länge bereitgestellt werden,
jedoch ist selbst dann - wegen unvermeidbarer Toleranzen
bei der Fertigung der Kanäle bzw. Rohrleitungen - nicht sicherzustellen,
daß die Meßsonde tatsächlich von Wand zu Wand reicht.
Letzteres kann besonders bei einseitigem Strömungsprofil nach
Strömungsumlenkungen zu erheblichen Fehlbewertungen des Mittelwertes
führen.
Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, daß bei der Umströmung
von Widerstandskörpern anströmseitig ein Staugebiet auftritt,
während abströmseitig bei unterkritischer Strömung im
Totwassergebiet ein Mittel-Druck auftritt, der etwa dem statischen
Druck vermindert um den dynamischen Druck entspricht:
Bei der Umströmung eines Zylinders tritt im Staubereich, eng
um 0° bezogen auf die Ausströmrichtung ein Druck auf, der genau
der Summe von statischem Druck und dynamischem Druck - also
dem Gesamtdruck - entspricht. Abströmseitig herrscht dagegen
in einem weiten Bereich von 110° bis 250° ein Druck, der
mit einer Schwankung von etwa ±5% um die Differenz von dynamischem
Druck und statischem Druck wiedergibt, wobei der bei
180° im Totwassergebiet herrschende Druck stärker vermindert
ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Mittelwert-
Strömungsmeßsonde der angegebenen Gattung so weiterzubilden,
daß die Mittelwertbildung der entnommenen Drücke im wesentlichen
unabhängig vom Strömungsprofil erfolgt und von in der Strömung
mitgeführten Verunreinigungen nicht wesentlich beeinträchtigt
wird und daß die Mittelwert-Strömungsmeßsonde am Ort des
Einsatzes einfach und wirtschaftlich an die vorgegebene Geometrie
angepaßt werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 1; vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte
Ausführungsformen beschreiben die Unteransprüche.
Durch die neue Ausbildung der Meßsonde mit einem einstückigen
Profilrohr mit Mantel und Zwischenwand, wobei in dem Mantel
die zur Druckentnahme notwendigen Öffnungen als durchlaufende
Schlitze eingebracht sind, ist es möglich, Strangpreß-Profile
zu verwenden, die in beliebigen Längen hergestellt, auf der
Baustelle genau auf das notwendige Maß abgeschnitten und mit
Endplatten versehen werden können. Den Abschluß des Sondenmeßrohres
auf beiden Seiten bilden dabei die anzuschraubenden Endplatten,
wobei zur Verschraubung selbst die im Inneren des
Sondenrohres vorhandenen Stege bei den Strangpreß-Profilen
von vornherein so geformt sind, daß sie die zur Verschraubung
notwendigen Schrauben aufnehmen können. Die Abdichtung erfolgt
dabei mit Dichtlagen, die Verbindung zum Druck-Meßgerät wird
über Druckentnahmestutzen hergestellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform verlaufen die durchgehenden
Druckentnahme-Schlitze in der anströmseitigen Scheitellinie
des Rohrmantels und diametral gegenüberliegend in der
abströmseitigen Scheitellinie. Durch diese Ausbildung ist eine
frei in die Strömung eines Fluids einbringbare Sonde gegeben,
die über ihre sich über die gesamte Länge erstreckenden Druckentnahme-Öffnungen
im Staubereich den Gesamtdruck als Summe
von statischem Druck und dynamischem Druck mißt und im Abströmbereich
den Druck des Totwassergebietes als Differenz von
dynamischem Druck und statischem Druck mißt. Durch die mit üblichen
Manometern erfolgende Messung der Drücke beider Druckkammern
gegeneinander erfolgt eine Differenz-Bildung, so daß die Anzeige
gegenüber z. B. dem Prandtl-Rohr etwa verdoppelt wird.
Durch diese Anordnung wird somit nicht nur eine Mittelung über
den Querschnitt des Kanals erreicht, sondern auch eine Anzeigeverstärkung
des gemessenen Druckes. Bei kleinen Reynold'schen-
Zahlen ist es vorteilhaft, die Strömung durch beidseits angeordnete
Abrißkanten zum Abreißen zu bringen, so daß sich das
Totwassergebiet im Abströmbereich des Sondenrohres ordnungsgemäß
ausbilden kann. Auch diese Ausführungsform ist in einfacher
Weise als Strangpreß-Profil realisierbar, wobei das zylindrische
Sondenrohr beidseits mit seitlichem Steg versehen
sein kann oder aber der anströmseitige Teil des zylindrischen
Sondenrohres einen größeren Durchmesser aufweist als der abströmseitige
und beide scharfkantig ineinander übergehen.
Wird die dem Gesamtdruck zugeordnete Druckkammer durch einen
rechtwinklig von der Zwischenwand ausgehenden und somit in
Strömungsrichtung liegenden Steg in zwei Einzelkammern unterteilt
und jede der Einzelkammern mit einem durchlaufenden
Schlitz als Druckentnahmeöffnnung versehen, ergibt sich eine
Ausführungsform, bei der durch Abgleich des Gesamtdruckes in
den beiden dem Staugebiet zugewandten Druckkammern die Sonde
genau in Strömungsrichtung ausgerichtet werden kann. Dieses
Ausrichten durch Abgleich ist z. B. aus der DE-OS 20 46 192 bekannt;
die dort beschriebene Sonde getattet darüber hinaus die
Strömungsrichtung zu bestimmen, sie erlaubt jedoch keine Mittelwertbildung.
Es versteht sich von selbst, daß dazu die beiden,
dem Staugebiet zugewandten Druckkammern eigene Druckentnahmestutzen
aufweisen, die zum Ausrichten der Sonde mit einem empfindlichen,
einen Nullabgleich erlaubenden Druckmeßgerät verbunden
sind und die zur Geschwindigkeits- bzw. Volumenstrommessung
parallel geschaltet mit der Überdruckseite des zur Messung
des dynamischen Druckes eingesetzten Manometers, z. B. mit
Schläuchen, verbunden werden. Vorteilhaft ist es dabei, wenn der
die Druckkammern unterteilende Steg zungenartig aus dem durch ihn unterteilten
Druckentnahmespalt herausragt. Auch diese Profilquerschnitte
sind in einfacher Weise als Strangpreß-Profile herzustellen.
Eine andere Ausführungsform geht von dem Staugebiet einer quer
in der Strömungsrichtung stehenden Platte aus, die dadurch gegeben
ist, daß die rechtwinklig zur Strömungsrichtung auszurichtende
Zwischenwand aus dem Mantel des Sondenrohres herausgeführt
ist, wobei das Sondenrohr von zwei Halbschalen auf beiden
Seiten dieser Zwischenwand gebildet ist. Die durchlaufenden
Druckentnahmeschlitze sind dabei zwischen den Halbschalen
und der überstehenden Zwischenwand angeordnet. Auf der Anströmseite
liegen sie im Staugebiet der Zwischenwand und übertragen
den Gesamtdruck. Auf der Abströmseite liegen sie im Totwassergebiet
der Zwischenwand und übertragen einen, dem statischen
Druck entsprechenden, etwa um den dynamischen Druck verminderten,
Druckwert. Für eine sichere Messung ist es bereits
ausreichend, wenn der Überstand der herausgeführten Zwischenwand
mindestens 10% der (quer zur Strömungsrichtung gemessenen)
Breite der Halbschalen beträg. Die Spaltweite zwischen
den freien Rändern der Halbschale und der Oberfläche der Zwischenwand
ist für die Messung nicht von wesentlicher Bedeutung,
sie soll jedoch nicht größer sein als der Plattenüberstand.
Wird dieses Profil als Strangpreß-Profil ausgebildet, entstehen
jeweils zwei Kammerpaare; es versteht sich von selbst, daß
zur Messung der Druckdifferenz die Kammerpaare entsprechend geschaltet
werden. Auch diese Anordnung erlaubt das vorbeschriebene
Ausrichten der Sonde, so daß in beiden anströmseitigen
Druckkammern Druck-Gleichheit herrscht.
Zum Einbau der Meßsonde zur Volumenstrombestimmung in einen
Kanal wird das Sondenrohr quer zur Strömung durch den Strömungskanal
geführt. Die in der Wand des Strömungskanals bzw.
unmittelbar ihr anliegend angeordneten Endplatten dichten das
Sondenrohr ab; die Befestigung erfolgt durch Verschraubung
beidseits durch die Rohrwand hindurch zentral. Es versteht sich
von selbst, daß bei dieser Befestigungsart die Druckentnahmestutzen
durch die Kanalwand herausgeführt sind. Bei dem Einsatz
der Ausführungsformen wird ein dem dynamischen Druck entsprechender
Druck-Mittelwert gemessen, der innerhalb der sich
quer durch die Rohrleitung bzw. den Kanal erstreckende Sonde
gebildet wird. Dieser Mittelwert wird einmal aus der Summe von
dynamischem Druck und statischem Druck und zum anderen aus der
Differenz von dynamischem Druck und statischem Druck gebildet,
er kann somit den zweifachen Wert des dynamischen Druckes erreichen.
Die Mittelwertbildung beruht dabei auf innerhalb der
Druckkammern erfolgenden Ausgleichsströmungen, die durch die
Spaltweite der Druckentnahme-Öffnungen mitbestimmt werden. Es
ist vorstellbar, daß eine Variation der Spaltweite dieser Druckentnahmeöffnungen
über die Länge des Sondenrohres eine Beeinflussung
der Mittelwertbildung erlaubt. So ist zu erwarten,
daß bei einer Strömung mit einem ausgeprägten Strömungsmaximum,
z. B. nach einer Strömungsumlenkung, und damit mit einem
in einem bestimmten Bereich der Strömungsmeßsonde sehr hohen
dynamischen Druck eine Verringerung der Spaltweite eine Verringerung
der Ausgleichsströmung zur Folge hat, die ihrerseits
bei Volumenstrom-Änderungen ohne Änderung des Strömungsprofils
den Fehler der Mittelwertbildung verringert. Dies bedarf jedoch
der Kalibrierung an Ort und Stelle, ein Aufwand, der in
besonderen lüftungstechnischen Fällen - etwa wegen spezieller
Klimahaltung - mit nachgeschalteten Konstant-Volumenstromreglern
gerechtfertigt sein kann. Die Kanalwände des Strömungskanals,
in dem die Meßsonde eingebaut ist, können auch als
Endplatten angesehen werden. Derartige Endplatten, angewandt
bei einer frei in die Strömung eingebrachten Meßsonde, verhindern
ein unerwünschtes Einströmen des Fluids in das abströmseitige
Unterdruckgebiet des Totwassers und die damit verbundene
Verfälschung des Meßwertes (Ser'sche Scheibe).
Das Wesen der Erfindung wird anhand der Fig. 1 bis 7 beispielhaft
dargestellt. Dabei zeigt
Fig. 1 eine frei in Strömung einzubauende Meßsonde mit
abgenommenen Deckeln,
Fig. 2 eine in eine Rohrleitung einzubauende Meßsonde,
explosionsartig gedehnt,
Fig. 3 Querschnitt eines Widerstandskörpers mit plattenförmigem
Strömungswiderstand,
Fig. 4 Querschnitt eines Widerstandskörpers mit plattenförmigem
Strömungswiderstand, die Platten einschiebbar,
Fig. 5 hohlzylinderförmiger Strömungswiderstand,
Fig. 6 hohlzylinderförmiger Strömungswiderstand mit Abrißkante,
Fig. 7 hohlzylindrischer Widerstandskörper mit doppelter
staugebietsseitiger Druckkammer.
In der Fig. 1 ist der entsprechend den Pfeilen angeströmte Widerstandskörper 1
als Hohlzylinder ausgebildet, mit der Mittelwand 4,
in der die Deckelverschraubung 4.1 (Fig. 2) vorgesehen
ist. Beidseits der Mittelwand 4 sind die Druckkammern 1.2, die
von außen über die Schlitze 1.1. sowohl staugebietsseitig als auch
totwasserseitig zugängig sind. An beiden Enden wird der Widerstandskörper
1 von Deckeln 2 bzw. 3 verschlossen, wobei der Deckel
2 mit Anschlußstutzen 2.1 für die Verbindungen zum Manometer z. B.
über Schläuche versehen ist. Diese Anordnung gestattet die Geschwindigkeitsbestimmung
u. a. in freifließenden Gerinnen oder
aber in freien Luftströmungen, bei denen eine hinreichend hohe
Strömungsgeschwindigkeit bei so großen Abmessungen herrscht,
daß die Sonde nicht über die gesamte lichte Weite geführt werden
kann. Ein mögliches Anwendungsbeispiel ist wegen der leichten
Reinigungsmöglichkeit auch die Anbringung der Sonde an einem
Bootskörper, um dessen Fahrt durchs Wasser zu bestimmen.
Die Fig. 2 zeigt den Einbau einer Sonde in eine Rohrleitung,
deren Wandung ausschnittsweise durch die beiden Wandstücke 9
dargestellt ist. Dabei kommt es nicht darauf an ob diese Rohrleitung
als ein rundes Rohr oder ob sie als eckiger Kanal ausgeführt
ist. Der Widerstandskörper 1 entspricht dem Widerstandskörper 1
der Fig. 1 mit der Mittelwand 4, die das hohle Innere des Widerstandskörpers
1 in die beiden Druckkammern 1.2 unterteilt, die
über die nach außen zum Staugebiet und zum Totwassergebiet hin geöffneten
Schlitze 1.1 die dort herrschenden Drücke übernehmen. Die Mittenverschraubung
4.1 wirkt mit den Schrauben 4.2 zusammen und erlaubt
das Befestigen der Sonde im Rohr. Dabei sind als Abschluß
der einen Seite ein Deckel 2 und als Abschluß der anderen Seite
ein Deckel 3 vorgesehen, die jeweils unter Zwischenlegen entsprechender
Dichtungsscheiben 3.1 bzw. 2.2 mit dem auf die lichte
Weite des Rohres 9 abgestimmten Widerstandskörper 1 verbunden
werden. Der Deckel 2 weist darüber hinaus Einschrauböffnungen für
die Druckentnahmestutzen 2.1 auf. Gegenüber der Rohrwandung wird
eine weitere Dichtungsscheibe 6.1 beigelegt, die auf der Druckentnahmeseite
von außen mit der Scheibe 6 durch die mit der Mittenverschraubung
zusammenwirkende Schraube 4.2 gehalten und festgezogen
wird. Die gegenüberliegende Seite ist mit einem flanschartigen
Deckel 7 versehen, der mit mehreren Schrauben 8 der Rohrwandung 9
verschraubt ist, wobei eine zusätzliche Dichtungsscheibe
7.1 vorgesehen ist. Die Mittenverschraubung 4.1 zieht den Widerstandskörper 1
gegen die Rohrwand 9, wobei ein unterer Deckel 3
mit zwischengelegter Dichtscheibe 3.1 die Druckkammern 1.2 des
Widerstandskörpers nach dieser Seite hin abdichten.
Die Fig. 3 und 4 zeigen einen plattenförmigen Widerstandskörper
mit einer durchgehenden von der Breitseite der Richtung des
Pfeils A entsprechend angeströmten Widerstandsplatte 10, die auch die staugebietsseitigen
und totwasserseitigen Druckkammern 14 voneinander trennt. Mittig
angeordnete und rechtwinklig von der Platte 10 abstehende Stege
12 tragen Halbschalen 11, die mit Abstand vor der jeweiligen
Oberfläche der Platte enden und Druckentnahme-Öffnungen 13 freilassen.
Um einen Druckausgleich zwischen den an sich durch die Stege
12 voneinander getrennten Druckkammern einer Seite, etwa der
Staugebietsseite oder der Totwasserseite, zu erreichen, sind in
den Stegen 12 Überströmkanäle 14.1 vorgesehen.
Die andere Ausführungsform ist dadurch gegeben, daß die Platte
10 aus zwei Plattenhälften 10.1 und 10.2 gebildet ist, wobei der
mittlere Steg 12 mit Nuten, vorzugsweise mit Schwalbenschwanz-Nuten
zum Einschieben der Plattenhälften 10.1 bzw. 10.2 versehen
ist. Wie die Fig. 4 zeigt, können die Stege 12 jedoch auch so
ausgebildet sein, daß zwischen ihnen weitere Räume 15 entstehen,
die anderer Nutzung zugeführt werden können.
Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen hohlzylinderförmige, der Richtung des
Pfeils A entsprechend angeströmte Widerstandskörper 20 mit einer Mittenwand 22,
die das hohle Innere der Widerstandskörper 20 in die beiden Druckkammern 24 unterteilt.
Die dem Staugebiet und dem Totwassergebiet zugeordneten Druckentnahme-Öffnungen
sind als einander diametral gegenüberliegende
Schlitze 23 ausgebildet, wobei der dem Staugebiet zugeordnete
Schlitz 23 entgegen der Strömungsrichtung geöffnet ist. Im allgemeinen
reißt die Strömung am Zylinder in einem Bereich ab,
der - der Staupunkt liegt bei 0° - bei unterkritischer Strömung
etwa bei 80° liegt. Um die bei unterkritischer Strömung auftretende
Druckverstärkung sicher ausnutzen zu können, ist es daher
zweckmäßig, das Ablösen der Strömung im Bereich von 80° zu erzwingen.
Dazu dienen Strömungsabrißkanten, die in Fig. 6 als
Stufen 21 dargestellt sind. Diese Stufen werden durch unterschliedliche
Außenradien der Zylinder auf der Zuström- und auf
der Abströmseite erreicht. Es versteht sich von selbst, daß bei
gleichen Radien der Zylinder die Stufe 21 auch durch eine längsverlaufende
Leiste ersetzt werden kann.
Um die Sonde genau in Strömungsrichtung ausrichten zu können,
ist eine Anordnung mit einer Unterteilung der staudruckseitigen
Druckkammer in eine Druckkammer rechts 24.1 und eine Druckkammer
links 24.2 durch einen rechtwinklig von der Mittenwand abstehenden
mindestens bis zum Außenrand der Druckentnahme-Öffnung reichenden
Steg 22.1 möglich. Dadurch werden eine rechte Druckentnahme 23.1
und eine linke Druckentnahme 23.2 gebildet, die jeweils mit den
dazu korrespondierenden Druckkammern 24.1 bzw. 24.2 in Verbindung
stehen. Ist der Steg 22.1 nicht genau entgegen der Strömungsrichtung
gerichtet, sind wegen des relativ scharfen Maximums des Gesamtdruckes
im Staupunkt die Drücke in der Druckkammer rechts
24.1 und in der Druckkammer links 24.2 unterschiedlich, was mit
einem empfindlichen Null-Druck-Indikator nachgewiesen werden kann.
Es versteht sich von selbst, daß zu diesem Zwecke die Druckkammer
rechts 24.1 und die Druckkammer links 24.2 getrennte Druckentnahmestutzen
zum Anschluß an einen derartigen Null-Druck-Indikator
aufweist. Es versteht sich weiter von selbst, daß die Ausführungsform
nach Fig. 7 mit Strömungsablösungsmitteln entsprechend Fig. 6
oder mit entsprechenden Leisten versehen werden kann.
Die Ausführungsformen sind geradlinig gestaltet, sie weisen keine
schwierig in Strömungskanäle einzubringende und schwierig zu
fertigende Haken auf. Durch die beliebige Zusammenfügbarkeit lassen
sich Meßsonden beliebiger Länge herstellen, die in einfacher
Weise an die Rohrleitungs- bzw. Kanalabmessungen angepaßt werden
können. Auch frei eingesetzte Sonden sind ohne weiteres möglich.
Ein anderes Anwendungsgebiet dürfte auch die durchflußbehaftete
Messung sein, wobei über ein z. B. mit einem Flügel ausgestattetes
Meßgerät von der staudruckseitigen Druckkammer ein der
Meßgröße entsprechender Fluidstrom zur totwasserseitigen Meßkammer
fließt, wobei der die Meßgröße darstellende Fluidstrom über die dem
Staugebiet zugeordneten Druckentnahme-Öffnungen in das System
ein- und über die dem Totwassergebiet zugeordneten Druckentnahme-Öffnungen
wieder austritt. Sowohl die manometrische Bestimmung
der Druckdifferenz und damit der Geschwindigkeit bzw.
des Volumenstroms auch die Bestimmung der Druckdifferenz
aus einem abgezweigten, ein Meßinstrument durchsetzenden Teilstrom,
lassen sich in elektrische Größen umwandeln, die ggf.
verstärkt als Ist-Werte für Regelzwecke dienen. Die Ausbildung
der erfindungsgemäßen Meßsonden erlaubt dabei die Meßgröße mit
hinreichender Energie zu entnehmen, so daß auch relativ schwer
ansprechende Meßgeräte einsetzbar sind.
Claims (5)
1. Mittelwert-Strömungsmeßsonde zur Bestimmung eines Mittelwertes
der Geschwindigkeit eines strömenden Fluids, die quer
zur Strömungsrichtung in die Strömung eindringbar und mindestens
einseitig an einer die Strömung begrenzenden Wand befestigbar
und auf die Strömungstiefe ablängbar ist, mit einem
Sondenrohr mit den den Gesamtdruck und den statischen Druck
abnehmenden, über die Sondenrohrlänge verteilten schlitzförmigen
Druckentnahmeöffnungen, wobei das Innere des Sondenrohres
durch mindestens eine rechtwinklig zur Strömungsrichtung
stehende Zwischenwand in mindestens zwei Druckkammern unterteilt
ist und die schlitzförmigen Öffnungen jeweils in die
ihnen zugeordnete Druckkammer münden und wobei die Stirnseiten
des Sondenrohres verschlossen sind und eine der Stirnseiten
mit Druckentnahmestutzen zum Anschluß an einen auf Differenzdruck
ansprechenden Meßwertaufnehmer versehen sind,
dadurch gekennzeichnet, daß das Sondenrohr (1) ein einstückiges
Profilrohr mit Mantel (11; 20) und Zwischenwand (4; 10;
22) ist, dessen Mantel (11; 20) mit über die gesamte Länge
des Sondenrohres (1) verlaufenden Schlitzen als Druckentnahmeöffnungen
versehen ist und dessen beide Stirnseiten mit
aufgesetzten Endplatten (2, 3; 9) und Dichtlagen (2.1, 3.1)
verschlossen sind, wobei eine der Endplatten (2; 3; 9) die
Druckentnahmestutzen (2.1) aufnimmt.
2. Mittelwert-Strömungsmeßsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Außenprofil des Sondenrohres (1) im
Bereich seiner größten Breite quer zur Strömungsrichtung beidseitig
Strömungsabrißkanten (21) aufweist.
3. Mittelwert-Strömungsmeßsonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die dem Gesamtdruck zugeordnete Druckkammer
(24) durch einen rechtwinklig von der Zwischenwand (22)
ausgehenden, in Schlitz-Ebene liegenden Steg (22.1) in zwei
Druckkammern (24.1, 24.2) und die den Gesamtdruck entnehmende
Druckentnahmeöffnung (3) durch diesen Steg (22.1) in zwei
Druckentnahmeöffnungen (23.1, 23.2) unterteilt ist, wobei
beide Druckkammern voneinander getrennte Druckentnahmestutzen
aufweisen.
4. Mittelwert-Strömungsmeßsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schlitze (13) im Mantel (11) des Sondenrohres
(1) unmittelbar an der Zwischenwand (10) angeordnet sind,
wobei die halbschalenförmigen Teile des Mantels (11) über
einen durchgehenden Steg (12) mit der Zwischenwand (10) verbunden
sind.
5. Mittelwert-Strömungsmeßsonde nach einem der vorstehenden Ansprüche
1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die das Sondenrohr
(1) verschließenden Endplatten (2, 3) in der Wand (9)
eines Strömungskanals bzw. unmittelbar ihr anliegend angeordnet
sind und die Strömungsmeßsonde beidseits durch die Rohrwandung
(9) hindurch zentral verschraubt ist.
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-
1985
- 1985-07-31 DE DE19853527425 patent/DE3527425A1/de active Granted
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Publication number | Publication date |
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DE3527425A1 (de) | 1987-02-12 |
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