DE3636930A1 - Verfahren und vorrichtung zum fuehlen des durchflusses von fluiden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fühlen des Durchflusses von Fluiden.

Bei dem Fluid kann es sich vorzugsweise um ein Gas handeln, insbesondere um Luft. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere auch für das Fühlen des Massenstromes der dem oder den Verbrennungsräumen einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise eines Kraftfahrzeugmotors oder dergl., zuströmenden Verbrennungsluft. Bei dem Fluid kann es sich jedoch auch um eine Flüssigkeit oder Dampf handeln. Bei dem Fluid kann es sich auch um ein Fluid handeln, das in erheblicher Konzentration Festkörperpartikel, wie Kohlestaub oder dergl., mit sich führt, sei es ungewollt oder sei es absichtlich zur pneumatischen Förderung der betreffenden Partikel.

In den meisten praktischen Anwendungen war es bisher ein ernsthaftes Problem, daß das Fluid, dessen Durchfluß zu fühlen ist, oft Partikel mit sich führt, die höheres spezifisches Gewicht als das Fluid haben, für die also das Fluid ein Trägermedium bildet. Beispielsweise kann es sich, wie erwähnt, um Kohlepartikel in einem Trägerfluid, bspw. Dampf oder Wasser handeln. Oder es kann sich um im Fluid Verunreinigungen bildende Partikel handeln. Wenn bspw. das Fluid, wie bevorzugt vorgesehen, Verbrennungsluft für Brennkraftmaschinen ist, kann die Verbrennungsluft Staubteilchen, Sandkörner oder andere unerwünschte Partikel enthalten.

Solche im Fluid enthaltenen Partikel größeren spezifischen Gewichtes als das des Fluids, können sich in der Durchflußfühlvorrichtung störend ansammeln, die dann nicht mehr genau genug fühlt oder ganz versagt.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich auch für Fluide eignet, die Partikel, wie kleine Körner, Staub oder dergl. mit sich führen, die größeres spezifisches Gewicht als das Fluid aufweisen.

Zu diesem Zweck sieht die Erfindung das Verfahren gemäß Anspruch 1 vor. Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist in Anspruch 8 beschrieben.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit kostengünstigen Vorrichtungen durchführen. Ferner ist dieses erfindungsgemäße Verfahren sowohl für saubere Fluida, als auch insbesondere für Fluida geeignet, die Partikel oder dergl., wie Staub, Sandkörner oder sonstige Partikel, die größeres spezifisches Gewicht als das Fluid aufweisen, mit sich führen, gegebenenfalls sogar in beträchtlichem, oder sehr großem Ausmaß mit sich führen. Und zwar haben solche Partikel durch ihre bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in der ersten Zone vorhandene erhöhte Geschwindigkeit die Tendenz, an der Ausbreitung des Fluids, das dieses auf seinem Weg von der ersten zur zweiten Zone erfährt, nicht oder nicht in vollem Umfange teilzunehmen, so daß sie das Fühlen des Durchflusses des Fluids durch den Hauptkanal nicht stören oder zumindest über längere Zeiträume hinweg nicht beeinträchtigen oder nicht störend beeinträchtigen. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende Fühlvorrichtungen brauchen, wenn überhaupt, nur in entsprechend längeren Zeiträumen gewartet oder gereinigt zu werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es auch, ohne Korrekturrechnungen auskommen zu können.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist der statische Druck des Fluids in der ersten Zone niedriger als in der zweiten Zone und die zwischen diesen beiden Zonen bestehende Differenz der statischen Drücke enthält bereits die Verluste durch den Strömungswiderstand des Hauptkanales zwischen der ersten und zweiten Zone, so daß dieser Strömungswiderstand, da bekannt, die Fühl- oder Meßgenauigkeit nicht beeinträchtigt. Die Fühlvorrichtung kann bevorzugt eine Venturidüse oder eine Blende, vorzugsweise eine Normblende, aufweisen, welche Venturidüse bzw. Blende oder dergl. eine Differenz der in der ersten und zweiten Zone vorliegenden sta­ tischen Drücke des Fluids bewirken, die abhängig vom Durch­ fluß, d. h.vom Massenstrom bzw. Volumenstrom und der Geschwindigkeit des Fluids ist. Diese Druckdifferenz kann gefühlt und als Maß für den Durchfluß verwendet werden, oder in eine andere Größe, vorzugsweise in eine Bypassströmung umgesetzt und deren Strömungsgeschwindigkeit oder Durchfluß als Maß für den Durchfluß des Fluids im Hauptkanal verwendet werden.

Bevorzugt kann das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 2 weitergebildet sein. Und zwar läßt die Erfindung das Eindringen von von dem Fluid mitgeführten Partikeln, die höheres spezifisches Gewicht als das Fluidum aufweisen, wie Sandkörner, Staub oder dergl. in die Nebenkanalmittel infolge der Strömungsverhältnisse des Fluids zwischen der ersten und der zweiten Zone verhindern oder erheblich erschweren, so daß die in den Nebenkanalmitteln durch die betreffende Zustandsgröße des Fluids verursachten Wirkungen durch solche Partikel nicht beeinträchtigt oder zumindest längerzeitig nicht beeinträchtigt werden. Falls erforderlich, kann in längeren Zeitabständen eine Reinigung der Nebenkanalmittel und der sonstigen Fühlvorrichtung vorgesehen werden. Wenn die Fühlvorrichtung, wie bevorzugt vorgesehen, Teil einer Brennkraftmaschine für Fahrzeuge oder dergl. ist und hier den Durchfluß der Verbrennungsluft fühlt, kann beispielsweise vorgesehen sein, daß bei den regelmäßigen Wartungsintervallen der Brennkraftmaschine auch eine Reinigung der Fühlvorrichtung stattfindet.

Die Verunreinigung der Fühlvorrichtung an der oder den Fühlstellen wird durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden oder stark herabgesetzt oder erheblich verlangsamt, und zwar aufgrund des Trägheitsgesetzes, da die im Fluid mitgeführten Partikel, die höheres spezifisches Gewicht als das Fluid aufweisen, bis zur verengten ersten Zone zum einen auf erhöhte Geschwindigkeit beschleunigt werden und so zwischen der ersten und zweiten Zone infolge des Trägheitsgesetzes im wesentlichen geraden Bewegungswegen folgen, wogegen das als Trägermedium für solche Partikel wirkende Fluid dem durch die Strömungsgesetze bedingten Strömungsweg folgend sich zwischen der ersten und zweiten Zone stärker ausbreitet, als die Partikel. Wenn man dann in der Umfangswandung des Hauptkanales in Höhe der ersten und zweiten Zone Öffnungen zum Fühlen der statischen Drücke des Fluids oder zu anderen Fühlzwecken in der ersten und zweiten Zone vorsieht, haben die Partikel nicht die Tendenz, in diese Öffnungen einzudringen, sondern strömen an ihnen zumindest im wesentlichen vorbei. Hierdurch besteht keine Gefahr mehr oder sie ist erheblich reduziert, daß solche Partikel in die betreffenden Öffnungen der Wandung des Hauptkanales eindringen und in ihnen und an den an sie angeschlossenen weiteren Fühlmitteln zu störenden Verschmutzungen, Verstopfungen oder dergl. führen.

Eine Differenz von Werten einer Zustandsgröße des Fluids ist vorzugsweise eine Druckdifferenz, wie erwähnt, besonders vorteilhaft eine Differenz sta­ tischer Drücke des Fluids.

Bevorzugt kann die Erfindung so vorgesehen sein, daß ein Nebenkanal die zweite Zone mit der ersten Zone fluidumsleitend verbindet, so daß hierdurch eine vorbestimmte Rezirkulation eines kleinen Teiles des Fluids von der zweiten Zone in die erste Zone zurück stattfindet. Es wird dann mindestens eine von dieser Rückströmung im Nebenkanal ausgeübte Wirkung gefühlt, beispielsweise oft zweckmäßig eine von einer Geschwindigkeit der Rückströmung und damit von dem Durchfluß des Fluids im Hauptkanal abhängige Kühlwirkung auf mindestens ein beheiztes Element, wobei diese Kühlwirkung gefühlt oder gemessen und hierdurch der Durchfluß des Fluids im Hauptkanal indirekt gefühlt oder gemessen wird.

Dieses Verfahren ermöglicht also auch den Einsatz von temperaturempfindlichen Fühlern, wie Hitzdrahtanemo­ meter, Wärmeflußfühler, wie auch andere Fühler für das Fühlen oder Messen einer Geschwindigkeit der Rückströmung, die von dem Durchfluß des Fluids im Hauptkanal abhängig ist. Vorzugsweise können solche Fühler beheizt sein und ihre geschwindigkeitsab­ hängige Kühlung durch das Fluid ermittelt werden.

Auch andere Fühler können vorgesehen sein, wie Differenzdruckfühler, sonstige Druckfühler oder dergl.

Besonders vorteilhaft ist es, die zweite Zone so relativ zur ersten Zone vorzusehen, daß an ihr der aus der ersten Zone ausströmende Strahl, der vorzugsweise ein gerader Strahl sein kann, bei Ankunft an der zweiten Zone noch divergiert oder seine Divergenz bei Erreichen der zweiten Zone beendet oder diese Divergenz kurz hinter der zweiten Zone endet. Hierdurch wird erreicht, daß im Fluid enthaltene Feststoffpartikel, deren spezifisches Gewicht größer als das des Fluid ist, bei Ankunft des sie mitführenden Fluidstrahles an der zweiten Zone in Richtung auf die Längsachse des Strahles zu in zunehmen­ der Konzentration im Strahl vorliegt.

Besonders vorteilhaft ist es, vorzusehen, daß der von der ersten zur zweiten Zone strömende Strahl im Diffusor einer Venturidüse oder als Freistrahl oder im wesentlichen als Freistrahl strömt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 je einen Längsschnitt durch eine Durchflußfühlvorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung.

Die in der Zeichnung dargestellten Fühlvorrichtungen 10 dienen dem Fühlen oder Messen des Durchflusses eines Fluids 11 durch einen Hauptkanal 20 der betreffenden Fühlvorrichtung 10. Die Fühlwerte oder Meßwerte des Durchflusses können auf den Massenstrom oder den Volumenstrom des Fluids oder auch auf die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids an einer bestimmten Stelle des von ihm durchströmten Hauptkanales 20 ausgewertet werden.

Diese Vorrichtungen 10 können bevorzugt für die Ermittlung des Durchflusses von gasförmigen Fluiden vorgesehen sein, jedoch gegebenenfalls auch für flüssige oder dampfförmige Fluiden vorgesehen sein.

In Fig. 1 strömt ein Fluid 11, das kleine Partikel 9, wie Staub, Sand, oder sonstige kleine Körner oder dergl. enthalten kann, die höheres spezifisches Gewicht als das Fluid 11 aufweisen, in der durch die Pfeile 13 angegebenen Strömungsrichtung durch ein gerades Rohr 12 hindurch. Dieses Rohr 12 kann vorzugsweise kreisrunden, konstanten Querschnitt aufweisen. In es ist ein kürzeres, vorzugsweise rotationssymmetrisches und zur Längsachse des Rohres 12 koaxiales Kanal- oder Verengungsstück 14 so eingesetzt, daß die gesamte Fluidströmung es durchströmt. Dieses setzt stoßfrei an der stromaufwärts von ihm befindlichen Innenwand des Rohres 12 mit seiner stromaufwärtigen Eintrittsmündung 15 an und sein Durchmesser verringert sich dann, wie dargestellt, so stetig bis zur engsten Stelle, die durch seine Austrittsmündung 16 gebildet ist, daß die Wandgrenzschicht der Fluidströmung in diesem Kanalstück 14 ablösungsfrei ist.

Der von dem Fluid 11 durchströmte und von ihm ausgefüllte Hauptkanal 20 ist durch das Rohr 12 und im Bereich des Kanalstückes 14 durch dieses gebildet.

Aus der eine erste Zone 31 bildenden Austrittsmündung 16 des Kanalstückes 14 strömt das Fluid in einem divergierenden Freistrahl 17 aus, der sich erst bei 19 an die Wandung des Rohres 12 anlegt. Dieser gerade Freistrahl 17 bildet sich innerhalb des den gesamten Innenraum des Rohres 12 ausfüllenden Fluids aus.

Am Kanalstück 14 ist im geringen Abstand von seiner Austrittsmündung 16 eine ringscheibenförmige ebene Querwand 22 angeordnet, die von der Rohrinnenumfangs­ wand bis zur Außenumfangswand des Kanalstückes 14, wie dargestellt, reicht und eine für das Fluid 11 undurchlässige, zur Längsachse des geraden Rohres 12 und des geraden Hauptkanales 20 koaxiale Trennwand bildet, deren Abdichtung jedoch nicht vollständig zu sein braucht, da der von ihr, dem Kanalstück 14 und dem Rohr 12 umfaßte Ringraum 21 ohne Nachteil von dem Fluid mit ausgefüllt sein kann. Dieser Raum 21 ist jedoch funktionslos.

In geringem stromabwärtigem Abstand von der Wand 22 ist in das Rohr 12 eine zu ihm ebenfalls koaxiale, dünne, ebene Ringscheibe 24 eingesetzt, die konstanten Abstand von der ebenen Trennwand 22 hat und eine solch große mittige, kreisrunde Öffnung aufweist, daß der Strahl 17 durch sie ungestört hindurchströmt und hinter ihr wie durch zwei Ringpfeile dargestellt, im Fluid 11 Eckwirbel erzeugt. Der Strahl 17 divergiert in dem ihn umgebenden Fluid nach den Gesetzen der Strömungslehre und legt sich bei 19 an die Wandung des Rohres 12 an. Der lichte Querschnitt des Rohres 12 ist wesentlich größer als der lichte Querschnitt der Austrittsmün­ dung 16 des Kanalstückes 14.

Ungefähr an der Stelle 19, wo sich also der Strahl 17 an die Wandung des Rohres anlegt, ist die offene Mündung 26 eines dünnen Neben- oder Seitenrohres 27 in die Wandung des Rohres 12 bündig eingesetzt. Der lichte Querschnitt des Rohres 12 in Höhe dieser Mündung 26 bildet eine zweite Zone 32.

Die Mündung 29 eines zweiten Seiten- oder Nebenrohres 28 ist in die Wandung des Rohres 12 bündig zwischen den beiden Scheiben oder Wänden 22, 24, also in Höhe der Austrittsmündung 16 des Kanalstückes 14 eingesetzt. Diese beiden Nebenrohre 27, 28 münden in einen die in ihnen jeweils herrschende Druckdifferenz fühlenden Differenzdruckmesser 30, der eine Membran 33 oder dergl. aufweist, die durch die jeweils zwischen den statischen Drücken des Fluids 11 in den beiden Zonen 31, 32 herrschende Druckdifferenz aus ihrer Ruhestellung ausgebogen wird, so daß der von einem Wegmesser 18 gemessene Weg, um den die Mitte der Membran aus ihrer auf den Differenzdruck Null bezogenen Ruhestellung durch den Differenzdruck bewegt wird, durch diesen Wegmesser 18 gefühlt wird. Die die Membran 33 beaufschlagende Druckdifferenz entspricht der Differenz der statischen Drücke des Fluids an den beiden Mündungen 26, 29 der Nebenrohre 27, 28 und damit der Differenz der statischen Drücke des strömenden Fluids in der ersten Zone 31 und der zweiten Zone 32. Diese Druckdifferenz ist abhängig von dem Durchfluß, d. h. dem Massenstrom oder Volumenstrom des Fluids 11 im Hauptkanal. Der auf diese Weise gefühlte oder gemessene Durchfluß des Fluids durch diese Fühlvorrichtung 10 hindurch kann beispielsweise an einem mit dem Weggeber 18 verbundenen Anzeigegerät 25 angezeigt oder sonstwie weiter verarbeitet werden. Der Weggeber 18 kann bspw. ein induktiver oder kapazitiver oder sonstiger Weggeber sein. Es kann auch vorgesehen sein, die Biegung der Membran 33 mittels Dehnungsmeßstreifen zu fühlen oder dergl.

Diese Fühlvorrichtung 10 ist verschmutzungsun­ empfindlich gegen in dem Fluid 11 enthaltene Partikel 9, die größeres spezifisches Gewicht als das Fluid aufweisen. Solche Partikel 9 werden in dem Kanalstück 14 beschleunigt und haben infolge ihrer Trägheit und Geschwindigkeit nach Verlassen dieses Kanalstückes 14 die Tendenz, ihre an der Austrittsmündung 16 des Kanalstückes 14 vorhandene Bewegungsrichtung beizubehalten, so daß sie der Ausbreitung des Fluidstrahles 17 auf dessen Weg von der ersten Zone 31 zur zweiten Zone 32 nicht folgen, oder, wie durch die eingezeichneten Partikel 9 schematisch dargestellt, nicht vollständig folgen und so nicht dazu neigen, in die Mündungen 26 und 29 der Nebenrohre 27, 28 einzudringen, da sie im Hauptkanal 20, wie dargestellt, an den Mündungen 29 und 26 vorbeiströmen.

Falls man vorsehen will, das Eindringen von von dem Fluid mitgeführten Partikeln in die Nebenrohre 27, 28 absolut sicher zu verhindern, kann auch vorgesehen sein, die Mündungen 26, 29 durch schlappe Membranen, die den statischen Drücken des Fluids keinen Widerstand entgegensetzen, so abzudichten, daß keine Partikel eindringen können, jedoch das Fühlen der Differenz der statischen Drücke durch die Druckmeßvorrichung 30 nicht beeinträchtigt wird.

Man kann auch vorsehen, das Rohr 12 - wie in Fig. 1 dargestellt - mit vertikal abwärtsführender Strömungsrichtung des Fluids anzuordnen, so daß dann die auf die Partikel einwirkende Schwerkraft mit dazu beiträgt, daß sie nicht in die Mündungen 26, 29 eindringen.

Das Rohr 12 dieser Fühlvorrichtung kann in eine nicht dargestellte Rohrleitung für das Fluid zwischengefügt sein oder an den Anfang oder das Ende einer solchen Rohrleitung angesetzt werden. Bei Brennkraftmaschinen kann es an die Luftansaugleitung angesetzt oder in sie zwischengefügt werden. Störende Ablagerungen im Rohr 12 und im Kanalstück 14 sind normalerweise nicht zu befürchten, da die Innenwandung dieses Kanalstückes durch das strömende Fluid selbst sauber gehalten werden kann.

Wie erwähnt, kann regelmäßige Wartung oder Reinigung dieser Fühlvorrichtung vorgesehen sein, was jedoch, wenn überhaupt, wegen ihrer Verschmutzungsunempfind­ lichkeit nur in längerzeitigen Abständen vorgesehen sein kann, wie sie im Falle des Einsatzes bei Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge durch die vorgeschriebenen Wartungsintervalle gegeben sind.

Die Fühlvorrichtung 10 nach Fig. 2 weist ebenfalls ein im wesentlichen kreiszylindrisches Rohr 12 auf, das in eine nicht dargestellte Leitung zwischengefügt oder an sie angefügt werden kann, welche das Fluid führt, dessen Durchfluß durch diese Fühlvorrichtung gefühlt werden soll und welches den Innenraum des Rohres 12 dieser Fühlvorrichtung 10 vollständig ausfüllt.

In diesem Rohr ist hier eine Venturidüse 35 angeord­ net, die in Richtung des Pfeiles 13 vom Fluid 11 durchströmt wird. Diese Venturidüse 35 weist an der Stelle ihres kleinsten lichten Querschnittes oder nahe ihres kleinsten lichten Querschnittes in diesem Ausführungsbeispiel zwei zueinander diametral angeordnete kleine Öffnungen 36 in ihrer Umfangswandung auf und der in deren Höhe befindliche lichte Querschnitt des hier durch die Venturidüse 35 gebildeten Hauptkanales 20 bildet die erste Zone 31.

Die Öffnungen 36 münden in einen die Venturidüse 35 über einen großen Teil ihrer Länge wie dargestellt umgebenden Neben- oder Ringkanal 37, der innen­ umfangsseitig durch den Diffusor 42 der Venturidüse 35 und außenumfangsseitig durch das kreiszylindrische Rohr 12 begrenzt ist. In diesen Nebenkanal 37 führt am stromabwärtigen Ende des Diffusors 42 eine Öffnung 39, die die zweite Zone 32 des Hauptkanales definiert. Da am stromabwärtigen Ende des Diffusors 42 der statische Druck des Fluids wesentlich größer ist, als der statische Druck an der die erste Zone 31 bildenden engsten Querschnittsstelle der Venturidüse 35, strömt aus dem Hauptkanal 20 Fluid in den Nebenkanal 37 ein und durchströmt ihn in Richtung der Pfeile 43 entgegen der Strömungsrichtung der Hauptströmung gemäß den Pfeilen 13.

In dieser Öffnung 39 des Nebenkanales 37 können, falls erwünscht, Filtermittel 40 angeordnet sein, die das in diesen Nebenkanal 37 einströmende Fluid filtern, so daß es auch unter ungünstigsten Umständen keine störenden Verschmutzungen in den Nebenkanal 37 eintragen kann. Diese Filtermittel, die aus einem oder mehreren Filtern bestehen können, können in vorbestimmten Intervallen gereingt oder ersetzt bzw. ausgetauscht werden und dienen der Filterung des gesamten in den Nebenkanal 37 einströmenden Fluids. Die Filtermittel 40 sind jedoch nur dann zweckmäßig, falls die Gefahr von die Meßgenauigkeit beeinträchtigenden Verschmutzungen des Nebenkanales oder Verstopfungen von ihm tatsächlich zwischen zwei normalen Wartungsintervallen bestehen sollte. Im allgemeinen besteht diese Gefahr nicht, da hier bezüglich der Öffnung 39 für die von dem Fluid 11 mitgeführten Partikel, die höheres spezifisches Gewicht als das Fluid 11 haben, dasselbe wie zu der Mündung 26 des Nebenrohres 27 der Vorrichtung 10 nach Fig. 1 gesagte entsprechend gilt und wie auch die eingezeichneten Partikel 9 infolge ihrer Konzentration in der Mitte des Diffusors 42 zeigen. Diese Partikel machen also natürlich auch hier die Ausbreitung des Fluidstrahles im Diffusor 42 nicht voll mit. Solche Partikel 9 können auch nicht in die Austrittsöffnungen 36 des Nebenkanales 37 eindringen, da dies das diese Öffnungen 36 durchströmende Fluid verhindert. Diese Öffnungen 36 können durch kleine Löcher gebildet sein, die wie dargestellt, so schräg geneigt sein können, daß hierdurch das Eindringen von Partikeln 9 in sie noch zusätzlich erschwert wird. Auch die Öffnung 39 ist in diesem Sinne wie dargestellt schräg geneigt. Anstelle der relativ kleinen Löcher 36 und 39 können ggfs. auch andere Öffnungen für den Durchfluß der Rückströmung vorgesehen sein. Beispielsweise kann oft zweckmäßig der Einlaß und/oder Auslaß des Nebenkanales 37 durch einen Ringschlitz oder mindestens einen sich über einen Teil des Umfanges des Hauptkanals 20 erstreckenden Schlitz oder eine sonstige Öffnung gebildet sein, usw.

Das den Nebenkanal 37 durchströmende Fluid kann auch seiner Sauberhaltung dienen.

Der in der zweiten Zone 32 herrschende statische Druck des Fluids 11 im Hauptkanal 20 ist wesentlich größer als der statische Druck in der ersten Zone 31. Hierdurch wird ein Rückstrom gemäß den Pfeilen 43 eines kleinen Teils des Fluids durch den Nebenkanal 37 hindurch erzeugt. Und zwar wird der in der engsten Stelle der Venturidüse 35 herrschende relative hohe dynamische Druck im Diffusor 42 zum Teil in statischen Druck zurückgewandelt.

Die Geschwindigkeit der im Nebenkanal 37 strömenden Rückströmung kann mindestens an einer geeigneten Stelle gemessen werden, wo sie im wesentlichen proportional zu der Strömungsgeschwindigkeit des Fluids 11 in der ersten Zone 31 ist, bspw. in den Öffnungen 36.

Das Fühlen der Strömungsgeschwindigkeit der Rückströmung im Nebenkanal 37 kann beispielsweise mittels eines oder mehreren durch diese Rückströmung gekühlten, elektrisch beheizten Körpern 44 erfolgen, dessen Temperatur bzw. deren Temperatur mittels eines oder mehreren Temperaturfühlern, vorzugsweise temperaturabhängigen elektrischen Widerständen, gefühlt wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, den oder diese Körper 44 auf eine konstante Temperaturdifferenz zur Fluidtemperatur zu erwärmen und die hierfür erforderliche Heizleistung ist abhängig von der Kühlung dieser Körper 44 und damit der Strömungsgeschwindigkeit der Rückströmung an ihnen. Oder der oder diese Körper 44 werden mit konstanter Heizleistung beheizt und die Größe der Temperaturdifferenz der an ihnen von Temperaturfühlern gefühlten Eigentemperatur ist dann ein Maß für die Kühlung und damit für die Strömungsgeschwindigkeit der sie kühlenden Rückströmung und damit auch ein Maß für den Durchfluß des Fluids durch den Hauptkanal 20. Es können auch andere geeignete Fühler für die Strömungsgeschwindig­ keit des Stromes oder die Größe seines Volumen- oder Massenstromes vorgesehen sein, bspw. Wärmestromfühler oder dergl.

Falls das die Fühlvorrichtung 10 durchströmende Fluid 11 pulsiert, wie es bspw. bei Verbrennungsluft von Brennkraftmaschinen auftreten kann, können im Nebenkanal 37 Dämpfungsmittel 46 zum Dämpfen des Rückstromes vorgesehen sein. Auch elektronische Mittel zum Dämpfen oder Integrieren der von den Körpern oder Fühlern 44 gelieferten Ausgangssignale können vorgesehen sein. Auch können anstatt ein oder zwei solcher Körper 44 auch noch mehr derartiger Körper vorgesehen sein. Beide Fühlvorrichtungen 10 sind also nicht verschmutzungsempfindlich und wirken nachteiligen Einflüssen, die von den vom Fluid mitgeführten Partikeln 9 ausgehen könnten, entgegen.

Wie die dargestellten Fühlvorrichtungen 10 deutlich zeigen, ist es äußerst vorteilhaft, vorzusehen, daß sich die erste Zone an oder nahe der engsten Stelle des Hauptkanales und die zweite Zone am strom­ abwärtigen Ende des Diffusors 42 oder nahe diesem stromabwärtigen Diffusorende (Fig. 2) bzw. an der Stelle oder nahe der Stelle, an welcher der Freistrahl 17 sich an die Innenwand des Rohres 12 (Fig. 1) anlegt, befindet. Wenn man die zweite Zone stromabwärts im Abstand von dem Diffusor 42 bzw. von der Stelle 19 (Fig. 1) vorsieht, dann haben sich die Partikel 9 bereits etwas mehr als an der Stelle 19 bzw. am stromabwärtigen Ende des Diffusors 42 in der Fluidströmung ausgebreitet, so daß es zweckmäßig ist, die zweite Zone nicht stromabwärts oder nur in kleinem stromabwärtigem Abstand von der Stelle 19 bzw. dem stromabwärtigen Diffusorende vorzusehen.

Falls erwünscht, kann man auch vorsehen, die zweite Zone im Abstand stromaufwärts vor der Stelle 19 (Fig. 1) bzw. vor dem stromabwärtigen Diffusorende vorzusehen, jedoch wird dann die Wertedifferenz der betreffenden Zustandsgröße der Fluidströmung im Hauptkanal 20 entsprechend kleiner.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit kostengünstigen, betriebssicheren und verschmutzungs­ unempfindlichen Fühlvorrichtungen durchführen. Diese Fühlvorrichtungen sind ganz besonders gut für Fluida geeignet, die kleine Partikel höheren spezifischen Gewichtes als das des Fluids mit sich führen, sogar selbst in größeren Konzentrationen. Sie eignen sich jedoch auch für saubere Fluida und bieten auch hier erhebliche Vorteile, wie hohe Betriebssicherheit, niedrige Kosten, genaues Fühlen des Durchflusses, Robustheit, weitgehende oder vollständige Wartungsfreiheit, usw.

Claims (21)

1. Verfahren zum Fühlen des Durchflusses eines Fluids durch einen durch es ausgefüllten Hauptkanal, dadurch gekennzeichnet, daß dem Fühlen des Durchflusses des Fluids die Differenz der Werte einer Zustandsgröße der Fluidströmung zugrundegelegt werden, die sich in Abhängigkeit des Durchflusses bzw. der Strömungsgeschwindigkeit des Fluids ändern und in zwei in Strömungsrichtung des Fluids im Abstand voneinander angeordneten, vom Fluid durchströmten Zonen vorliegen, nämlich in einer ersten Zone und in einer zweiten Zone, von denen die erste Zone eine Zone ist, in der der Querschnitt der Fluidströmung kleiner als in der zweiten Zone ist, so daß die Strömungsgeschwindig­ keit des Fluids in der ersten Zone größer als in der zweiten Zone ist, und daß das Fluid zuerst die erste Zone durchströmt und danach erst die zweite Zone.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte der Zustandsgröße des Fluids in den beiden Zonen in Nebenkanalmitteln, die an die erste Zone und an die zweite Zone angeschlossen sind, Wirkungen verursachen, die von der Differenz der Werte der betreffenden Zustandsgröße des Fluids in den beiden Zonen abhängig sind und gefühlt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net,daß die Nebenkanalmittel einen Bypass zum Hauptkanal bilden, der von einer Rückströmung des Fluids durchströmt wird, der von der zweiten Zone zur ersten Zone strömt und durch die Differenz von in der ersten Zone und in der zweiten Zone herrschenden Drücken des Fluids, vorzugsweise durch statische Drücke, bewirkt wird, und daß diese von dem Durchfluß des Fluids im Hauptkanal abhängige Rückströmung gefühlt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Rückströmung durch eine von ihr bewirkte Kühlung eines beheizbaren Elementes gefühlt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Nebenkanalmitteln die Differenz zwischen in der ersten und der zweiten Zone herrschenden Drücken, vorzugsweise zwischen ihren statischen Drücken gefühlt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der von der ersten Zone zur zweiten Zone strömende Strahl des Fluids auf diesem Strömungsweg ständig divergiert oder dieser Strahl seine Divergenz bei Erreichen der zweiten Zone oder eine kurze Wegstrecke, die erheblich kleiner als der Abstand zwischen der ersten und zweiten Zone ist, nach Erreichen der zweiten Zone beendet.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid in geradem Strahl von der ersten Zone zur zweiten Zone strömt, vorzugsweise als Freistrahl (17) oder im wesentlichen als Freistrahl oder in einer Venturidüse (35).

8. Fühlvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Hauptkanal (20) aufweist, der dem Leiten des ihn ausfüllenden Fluids (11) dient, und der eine erste Zone (31) aufweist, in der die Fluidströmung durch Verengungsmittel (14; 35) so eingeschnürt ist, daß sie hier mit erheblich höherer Geschwindigkeit strömt als in einer zweiten Zone (32) des Hauptkanals, die im Abstand von der ersten Zone (31) und stromabwärts von ihr vorgesehen ist, wobei in der zweiten Zone (32) der lichte Querschnitt des Hauptkanales (20) erheblich größer als im Bereich des kleinsten lichten Querschnittes der Verengungsmittel ist, und daß Fühlmittel (30; 44) vorgesehen sind, die eine von der Differenz der Werte einer Zustandsgröße der Strömung, die diese Zustandsgröße in der ersten und in der zweiten Zone (31, 32) jeweils hat, bewirkte, vom Durchfluß der Fluidströmung im Hauptkanal (20) abhängige Wirkung fühlen.

9. Fühlvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zustandsgröße die Differenz von Drücken, vorzugsweise der statischen Drücke des Fluids (11) in der ersten Zone (31) und der zweiten Zone (32) ist.

10. Fühlvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der statischen Drücke des Fluids, die zwischen der ersten und der zweiten Zone vorliegt, mittels einer Differenzdruckfühlvorrichtung (30) gefühlt wird.

11. Fühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß von der ersten Zone (31) zur zweiten Zone (32) ein den Hauptkanal (20) umgehender Nebenkanal (27, 28; 37) führt.

12. Fühlvorrichtung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem Nebenkanal (27, 28) ein ihn absperrender Differenzdruckfühler (30) zugeordnet ist, der die an den beiden Einlässen (26, 29) des Nebenkanales herrschende Differenz der statischen Drücke zwischen der ersten und der zweiten Zone (31, 32) fühlt.

13. Fühlvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenkanal von einer Rückströmung des Fluids durchströmbar ist, der von der zweiten Zone (32) in die erste Zone (31) zurückströmt und wesentlich kleiner als der Hauptstrom des Fluids ist, und daß mindestens eine von der Differenz der in der ersten und zweiten Zone jeweils herrschenden Werte der betreffenden Zustandsgröße des im Hauptkanal (20) strömenden Fluids abhängige Größe der Rückströmung gefühlt wird.

14. Fühlvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß mindestens eine Strömungsgeschwindigkeit der den Nebenkanal (37) durchströmenden Rückströmung oder der Durchfluß des Fluids durch den Nebenkanal gefühlt und der Fühlwert als Maß für den Durchfluß des Fluids durch den Hauptkanal (20) dient.

15. Fühlvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlmittel (44) zum Fühlen der betreffenden Größe der Rückströmung temperaturempfindliche, beheizbare Fühlmittel sind, vorzugsweise mindestens einen temperaturempfindlichen Widerstand aufweisen.

16. Fühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Venturidüse (35) aufweist, die den Hauptkanal (20) bildet oder im wesentlichen bildet.

17. Fühlvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zone (31) an oder nahe der Stelle des kleinsten lichten Querschnittes der Venturidüse (35) und/oder die zweite Zone an oder nahe dem stromabwärtigen Ende des Diffusors (42) der Venturidüse vorgesehen ist.

18. Fühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zone (31) durch eine Blende oder durch die Austrittsmündung (16) eines sich in stromabwärtiger Richtung verengenden Kanalstückes (14) gebildet ist, so daß der aus dieser Blende oder diesem Kanalstück (14) ausströmende Fluidstrahl (17) ein divergierender Freistrahl ist, und daß die zweite Zone (32) am stromabwärtigen Ende dieses Freistrahls oder in der Nähe des stromabwärtigen Endes dieses Freistrahls vorgesehen ist.

19. Fühlvorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende oder das Kanalstück (14) in ein Rohr (12) mit kreiszylindrischer Innenwand eingesetzt ist.

20. Fühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkanal (20) gerade ist.

21. Fühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß dem Nebenkanal (37) Filtermittel (40) zum Filtern des ihn durchströmenden Fluids zugeordnet sind, die vorzugsweise eingangs des Nebenkanales (37) vorgesehen sind.