DE3854955T2 - Selbstmittelnde Pitot-Rohrsonde zur Messung eines Flüssigkeitsdurchflusses - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf eine selbstmittelnde Pitotrohr-Sonde gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und insbesondere auf eine selbstmittelnde Pitotrohr-Sonde und ein Verfahren zum Gebrauch mit einer Meßvorrichtung zur Messung eines Druckdifferentials bzw. -unterschieds, um einen Fluiddurchsatz in einer Rohrleitung zu bestimmen, wobei die Sonde und das Verfahren eine stabile und genauere Abfühlung der Niederdruck-Komponente des Druckunterschieds und folglich einen höheren Grad der Genauigkeit bei der Messung des Fluiddurchsatzes schaffen.
• Die US-A-3.581.565 von P. D. Dieterich offenbart eine Pitotrohr-Durchflußmeßvorrichtung, die eine stromaufwärts gelegene Sonde einschließlich eines verlängerten hohlen zylindrischen Körpers von kreisförmigem Querschnitt aufweist, welcher sich während eines Durchflußmeßvorgangs diametral durch ein Rohr oder eine Rohrleitung erstreckt. Der hohle zylindrische Körper hat an einer stromaufwärts gelegenen Seite des Körpers eine Vielzahl von der Länge nach angeordneten Hoch(Stau)druck-Abfühlungsöffnungen. Innerhalb des hohlen zylindrischen Körpers ist ein Interpolations- oder Mittelbildungsrohr angeordnet und hat an einem Endabschnitt eine offene Öffnung, die in der Mitte des Körpers angeordnet ist, um durch die stromaufwärts gelegenen Abfühlungsöffnungen hindurch ein Mittel der Fluidströmung in den Körper zu bestimmen. Die Durchflußmeßvorrichtung weist ferner eine stromabwärts gelegene Sonde von kreisförmigem Querschnitt und zylindrischem Aufbau mit einer der stromabwärts gelegenen Seite zugewandten Öffnung auf, die in der Mitte der Rohrleitung in einem Niederdruckbereich (Bereich des statischen Drucks) angeordnet ist. Sowohl die stromaufwärts gelegene als auch die stromabwärts gelegene Sonde sind mit einem Druckunterschied-Meßmechanismus verbunden, der außerhalb der Rohrleitung befestigt ist.
• Eine andere Pitotrohr-Durchflußmeßvorrichtung, welche dazu vorgesehen ist, eine Verbesserung der in dem vorhergehend genannten Dieterich-Patent offenbarten Durchflußmeßvorrichtung zu bringen, ist in der US-A-4.154.100 von J. B. Harbaugh u.a. offenbart. Diese Durchflußmeßvorrichtung weist eine Sonde einschließlich eines verlängerten hohlen Körpers auf, dessen ein Abschnitt seiner Länge eher eine dreieckige oder diamantförmige als eine kreisförmige Form hat. Ein Hauptmerkmal der Sonde besteht in der Schaffung von Kanten mit scharfen Konturen, die zwischen den der stromaufwärts gelegenen und der stromabwärts gelegenen Seite zugewandten Flächen in quer beabstandeter Beziehung an gegenüberliegenden Seiten des Hohlkörpers angeordnet sind.
• Insbesondere die der stromaufwärts gelegenen Seite zugewandte Fläche ist derart gestaltet, daß die Fluidströmung geteilt wird und im wesentlichen gleiche Teile von dieser über die scharf konturierten entgegengesetzten Seitenkanten geleitet werden, welche dazu dienen, die Orte festzulegen, an welchen die Fluidströmungs-Grenzschicht-Abtrennung von dem Körper über einen breiten Bereich der Laminarströmungsund Wirbelströmungsbedingungen hinweg auftritt. Die der stromabwärts gelegenen Seite zugewandte Fläche ist derart geformt, daß die wiederanlegung des Fluids an den Körper dann verhindert wird, so daß eine Nieder(Statik)druck- Abfühlungs-Öffnung in der der stromabwärts gelegenen Seite zugewandten Fläche in einem Nieder(Statik)druckbereich innerhalb des Nachlaufs bzw. Wirbelstroms des Fluids liegt, das an den scharf konturierten Kanten vorüber strömt. Die Sonde weist außerdem wie bei der Durchflußmeßvorrichtung des vorhergehend genannten Dieterich-Patents stromaufwärts gelegene Hochdruck-Abfühlungs-Öffnungen und ein inneres Interpolations- oder Mittelbildungsrohr auf, und weist ferner ein inneres Niederdruck-Abfühlungsrohr auf, dessen ein Endabschnitt die vorhergehend genannte Niederdruck-Abfühlungsöffnung in der der stromabwärts gelegenen Seite zugewandten Fläche des Sondenkörpers definiert.
• Ein Zweck dieser Erfindung besteht darin, eine neue und verbesserte selbstmittelnde Pitotrohrsonde und ein neues und verbessertes Verfahren zum Gebrauch in einer Meßvorrichtung zur Messung eines Druckunterschieds zu schaffen, um einen Fluiddurchsatz in einer Rohrleitung zu bestimmen, wie in den Dieterich- und Harbaugh u. a.-Patenten offenbart ist, wobei die Sonde eine stabile und genauere Abfühlung der Niederdruck-Komponente des Druckunterschiedes schafft, und folglich einen höheren Grad an Genauigkeit bei der Messung des Fluiddurchsatzes schafft.
• Eine gattungsgemäße Pitotrohrsonde ist in Transaction of ASME, Bd. 78, Nr. 5, Juli 1956, Seiten 1079-1089, "Streamlined pitot-tube bar for measuring water flow in large pipe" ("stromlinienförmiger Pitotrohr-Stab zur Messung des Wasserdurchflusses in einer großen Rohrleitung") gezeigt.
• Diese bekannte Pitotrohr-Sonde hat einen zu ihrer Längsachse symmetrischen tropfenförmigen Querschnitt. Es wurde geprüft, daß dies ein besonders stromlinienförmiger Körper ist, dessen Funktion nicht unstabil wird. Die Öffnungen zur Abfühlung des statischen Drucks öffnen bei 40 Prozent der Längsachse hinter der vornliegenden Kante, d. h. in dem vorderen Abschnitt der Pitotrohr-Sonde.
• Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine selbstmittelnde Pitotrohr-Sonde gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zur Messung eines Druckunterschieds, um einen Fluiddurchsatz in einer Rohrleitung zu bestimmen, derart weiter zu verbessern, daß sie stabil und genauer bei der Abfühlung der Niederdruck-Komponente des Druckunterschieds erfolgt und folglich einen höheren Grad der Genauigkeit der Messung des Fluiddurchsatzes schafft.
• Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
• Gemäß der Erfindung weist die selbstmittelnde Pitotrohr- Sonde zum Gebrauch in einer Durchflußmeßvorrichtung zur Messung eines Druckunterschieds, um einen Fluiddurchsatz in einer Rohrleitung zu bestimmen, einen verlängerten elliptisch geformten Körper auf, der mit Bezug auf eine innerhalb der Rohrleitung strömende Fluidströmung quer verlaufend einführbar ist. Der elliptisch geformte Körper hat einen Aufbau, welche eine Laminarströmung von Fluid-Teilgrenzschichten um den Körper erzeugt, so daß die Teilgrenzschichten an dem Körper mindestens solange anliegen bleiben, bis die Teilgrenzschichten einen stromabwärts gelegenen Abschnitt des Körpers erreichen. Ein stromaufwärts gelegener Abschnitt des Körpers weist Abfühlöffnungen und einen verlängerten Durchgang zur Abfühlung einer Fluidhochdruck-Komponente des gemessenen Druckunterschieds auf. In dem Körper ist angrenzend eines Ubergangs von einem Körperzwischenabschnitt zu dem stromabwärts gelegenen Körperabschnitt ein verlängerter Niederdruck-Abfühldurchgang angeordnet, und stromabwärts gelegene Öffnungen sind von dem Niederdruck-Abfühldurchgang aus durch den Körper hindurch geöffnet, um eine Niederdruck-Komponente des gemessenen Druckunterschieds abzufühlen.
• Insbesondere sind die stromabwärts gelegenen Niederdruck- Abfühlöffnungen durch jede der jeweiligen entgegengesetzten Seiten des elliptisch geformten Körpers hindurch entlang seiner Länge geöffnet, und sind stromaufwärts von (vor den) Ablösungspunkten angeordnet, an welchen sich die Laminarfluidströmungs-Teilgrenzschichten von dem Körper ablösen. Die stromaufwärts gelegenen Hochdruck-Abfühlöffnungen sind der stromaufwärts gelegenen Seite zugewandt und sind entlang einer Längskante des Körpers angeordnet. Ferner hat ein quer verlaufender Schnitt des elliptisch geformten Körpers ein Hauptachsenlänge-zu-Nebenachsenbreite-Verhältnis in einem Bereich in der Größenordnung von 1,70 bis 5,65, wobei eine Sehne jedes Quadranten der Körperquerschnitts die Querschnitt-Hauptachse in einem Bereich in der Größenordnung von 100 bis 300 schneidet. Der elliptisch geformte Körper kann einen hohlen oder im wesentlichen kompakten Aufbau haben.
• Fig. 1 ist eine schematische Querschnittansicht, welche die Betätigung einer Sonde mit kreisförmigem Querschnitt gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht.
• Fig. 2 ist eine schematische Querschnittansicht, welche die Betätigung einer Sonde mit diamantförmigem Querschnitt gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht.
• Fig. 3 ist eine schematische Querschnittansicht, welche die Betätigung einer Sonde in Übereinstimmung mit der Erfindung veranschaulicht, die einen elliptisch geformten Querschnitt hat.
• Fig. 4 ist eine Querschnittansicht einer Durchflußmeßvorrichtung, die mit einer Sonde in Übereinstimmung mit der Erfindung versehen ist.
• Fig. 5 ist eine entlang der Linie 5-5 in Fig. 4 genommene Querschnittansicht.
• Fig. 6 ist eine Querschnittansicht, die entlang der Linie 6-6 in Fig. 4 genommen ist und die zusätzlichen Merkmale der Erfindung veranschaulicht.
• Fig. 7 ist eine Fig. 6 ähnliche Querschnittansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung.
• In Fig. 1 ist die normale Art und Weise der Betätigung einer selbstmittelnden Pitotrohr-Sonde 10 einer bekannten Ausführung gemäß dem Stand der Technik schematisch veranschaulicht. Die Sonde 10 weist einen verlängerten zylindrischen Hohlkörper 12 auf, welcher diametral durch das Rohr oder die Rohrleitung und folglich quer zu der Richtung der Fluidströmung in einen Fluidstrom innerhalb eines Rohrs oder einer Rohrleitung 14 einführbar ist. Das strömende Fluid erzeugt an einer stromaufwärts gelegenen Seite der Sonde 10 eine Stau- oder Hoch(Dynamik)druck-Zone 16, und eine Folge von stromaufwärts gelegenen Hochdruck-Abfühlöffnungen 18 (nur eine ist gezeigt) sind entlang einer der stromaufwärts gelegenen Seite zugewandten Fläche der Sonde geschaffen.
• Bei der Betätigung lösen sich, wenn das Fluid um eine Außenfläche des Sondenkörpers 12 strömt, in Abhängigkeit von den Strömungsbedingungen Fluidströmungs-Teilgrenzschichten an verschiedenen Punkten an entgegengesetzten Seiten des Körpers innerhalb gekrümmter Ablösebereiche, die in Fig. 1 mit SR bezeichnet sind, von dem Körper 12. Dies erzeugt eine Nieder(Statik)druck-Zone 24 auf einer stromabwärts gelegenen Seite der Sonde 10, die Wirbelbewegungen 26 mit variabler Intensität und einen wesentlichen Unterdruck in einem Bereich 28 stromabwärts der Sonde aufweist. Der Niederdruck wird mittels einer stromabwärts gelegenen Öffnung abgefühlt, die zum Beispiel in einem Endabschnitt eines Niederdruck-Abfühlrohrs 32 angeordnet ist, das innerhalb des zylindrischen Körpers 12 oder außerhalb von diesem angeordnet ist, wobei das Innere des Körpers und das Niederdruck-Abfühlrohr in geeigneter Weise mit jeweiligen Abschnitten eines Druckunterschied-Meßmechanismus (nicht gezeigt) verbunden sind.
• Die Sonde 10 mit kreisförmigem Querschnitt, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, hat eine Anzahl von Nachteilen. Zum Beispiel erzeugt die Ablösung der Fluidströmungs-Teilgrenzschichten von der Sonde 10 an den veränderlichen Punkten in den Ablösebereichen SR stromaufwärts der Niederdruckzone 24 unerwünschte Schwankungen bei dem mit Hilfe der Niederdruck- Abfühlöffnung 30 abgefühlten Niederdrucksignal. Die Sonde hat außerdem ein Durchsatzmengenverhältnis (turn down ratio T.D.R.) in der Größenordnung von nur 4 bis 1, wodurch in dem stromabwärts gelegenen Bereich 28 Schwankungen bei dem vorhergehend erwähnten Unterdruck erzeugt werden, was einen nachteilige Wirkung auf das gemessene Niederdrucksignal hat. (Das Durchsatzmengenverhältnis ist als das Verhältnis des maximalen Durchsatzes zum minimalen Durchsatz definiert, bei dem der gleiche Genauigkeitsbereich aufrechterhalten wird, d. h. eine Schwankung in der Genauigkeit von ± 1% von 31,5 l/s bis 126,2 l/s (500 Gallonen pro Minute bis 2.000 Gallonen pro Minute) gleicht einem Durchsatzmengenverhältnis von 4 bis 1, und die gleiche Schwankung in der Genauigkeit von ± 1% von 31,5 l/s bis 315 l/s (500 Gallonen pro Minute bis 5.000 Gallonen pro Minute) gleicht einem Durchsatzmengenverhältnis von 10 bis 1. Die Wirbelbewegungen 26 mit variabler Intensität erzeugen außerdem durch die Verursachung von Schwingungen der Sonde 10 und Geräuschen oder akustischen Effekten in dem abgefühlten Signal äußere Niederdrucksignal-Verstärkungen, so daß keine zuverlässige Wiederholbarkeit der Funktion der Sonde erzielt werden kann.
• Fig. 2 veranschaulicht schematisch eine andere Sonde 10 bekannter Ausführung gemäß dem Stand der Technik, die der in Fig. 1 gezeigten Sonde 10 ähnlich ist, außer daß die Sonde 10 eher einen diamantförmigen Querschnitt als einen kreisförmigen Querschnitt hat. Wie in dem Fall der in Fig. 1 gezeigten Sonde 10 erzeugt das strömende Fluid im Betrieb in einem Rohr oder einer Rohrleitung 14 an einer stromaufwärts gelegenen Seite der Sonde 10 eine Stau- oder Hoch(Dynamik)druck-Zone 16', und die stromaufwärts gelegene Seite eines Sondenkörpers 12 weist) in einer stromaufwärts führenden Kante des Körpers eine Vielzahl von stromaufwärts gelegenen Hochdruck-Abfühlöffnungen 18 (nur eine ist gezeigt auf. Der diamantförmige Sondenkörper 12 gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von dem kreisförmigen Sondenkörper 12 gemäß Fig. 1 darin, daß er ein Paar gegenüberliegende scharf konturierte kanten hat, welche mit SP bezeichnete Fluidströmungs-Ablösepunkte definieren, an welchen Teilgrenzschichten 20 des strömenden Fluids schlagartig von den gegenüberliegenden Seiten des Körpers abgelöst werden. Dies erzeugt eine Nieder(Statik)druck-Zone 24 auf einer stromabwärts gelegenen Seite der Sonde 10 und im Ergebnis des großen, die Strömung behindernden, "breiten" Sondenkörpers 12 werden Wirbelbewegungen 26' mit hoher Intensität und ein Unterdruck in einem stromabwärts gelegenen Bereich 28 erzeugt. Der Niederdruck in der Niederdruckzone 24 wird, wie bei der in Fig. 1 gezeigten Sonde 10, mittels einer stromabwärts gelegenen Öffnung 30 abgefühlt, die in einem Endabschnitt eines verlängerten Niederdruck-Abfühlrohrs 32 angeordnet ist, wobei das Innere des Sondenkörpers 12 und das Niederdruck-Abfühlrohr 32 in geeigneter Weise mit jeweiligen Abschnitten eines Druckunterschied- Meßmechanismus (nicht gezeigt) verbunden sind.
• Da bei der Sonde 10 gemäß Fig. 2 wie im Fall der Sonde 10 gemäß Fig. 1 die Ablösung der Fluiströmungs-Teilgrenzschichten 20' stromaufwärts der Niederdruck-Abfühlöffnung auftritt, hat die Sonde 10 gemäß Fig. 2 die gleichen Nachteile wie die Sonde 10 gemäß Fig. 1. Da der große "breite" Körper 12 der Sonde 10 die stromabwärts gelegenen Wirbelbewegungen 26 von hoher Intensität erzeugt, und der diamantförmige Querschnitt des Sondenkörpers 12 einen relativ hohen Widerstandsbeiwert (daher die stromabwärts gelegenen Wirbelbewegungen 26 von hoher Intensität) und einen hohen Druckverlustunterschied erzeugt, können die
• Fehler bei dem gemessenen Druckunterschied sogar mehr ausgeprägt werden.
• Mit Bezug auf Fig. 3, welche die Art und Weise der Betätigung eines Sonde 40 in Übereinstimmung mit dem Gegenstand der Erfindung veranschaulicht, wird deutlich, daß ein primäres Merkmal der Erfindung darin besteht, daß die Sonde einen Körper 42 mit elliptisch geformten Querschnitt hat, welcher eine Laminarströmung der Fluidteilgrenzschichten 44 um den Körper erzeugt, so daß die Teilgrenzschichten über einen Hautabschnitt des Wegs des Fluids um die Sonde hinweg an der äußeren Fläche des Körpers anliegend bleiben. Ferner wird eine Nieder(Statik)druckkomponente des gemessenen Druckdifferentials stromaufwärts von der Ablösung der Fluidströmungs-Teilgrenzschichten 44 von dem Sondenkörper 42 abgefühlt, wo der Druck einheitlich und, im Vergleich mit weiter stromabwärts, reproduzierbarer ist. Im Ergebnis wird eine stabile und genauere Abfühlung des Nieder(Statik)drucks erzielt, wodurch folglich, verglichen mit den in Fig. 1 und 2 gezeigten Sondenformen, eine höhere Genauigkeit bei der Messung des Fluiddurchsatzes erzielt wird.
• Insbesondere erzeugt das strömende Fluid in einem Rohr oder einer Rohrleitung 46 bei der Sonde in Übereinstimmung mit der Erfindung, wie bei den in Fig. 1 und 2 gezeigten Sondenformen, eine Stau- oder Hoch(Dynamik)druck-Zone 48, die auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Sonde eine turbulente, variable Geschwindigkeitsverteilung hat, wie durch die Kurve 49 in Fig. 4 veranschaulicht ist. Ein stromaufwärts gelegener Abschnitt 42u des Sondenkörpers 42 ist außerdem mit einer Folge von Abfühlöffnungen 50 (nur eine ist in Fig. 3 gezeigt) versehen, die in das Innere des Sondenkörpers öffnen. Im Gegensatz zu den in Fig. 1 und 2 gezeigten Sondenformen ist die Fluidströmung um den Sondenkörper 42 bei der Sonde 40 in Übereinstimmung mit der Erfindung jedoch im wesentlichen laminar und die Teilgrenzschichten 44 der Fluidströmung neigen dazu, in Ablösungsbereichen (in Fig. 3 mit SR bezeichnet) angrenzend einem stromabwärts gelegenen Abschnitt 42d der Sonde gleichmäßig von dem Sondenkörper abgelöst zu werden, wodurch auf der stromabwärts gelegenen Seite der Sonde eine Niederdruckzone mit einem Durchsatzmengenverhältnis von ungefähr 10 bis 1 erzeugt wird, wodurch die Erzeugung jeglicher stromabwärts gelegener Wirbelbewegungen oder Unterdruckeffekte beseitigt wird. Ferner wird, im Gegensatz zu denen in Fig. 1 und 2 gezeigten Sondenformen, bei der Sonde in Übereinstimmung mit der Erfindung die Abfühlung einer Nieder(Statik)druck-Komponente in einem Laminarströmungsbereich stromaufwärts von den Ablösungsbereichen SR an Übergangspunkten PT zwischen einem Zwischenabschnitt 42i des Sondenkörpers 42 und dem stromabwärts gelegenen Sondenabschnitt 42d mit Hilfe von Niederdruck-Abfühlöffnungen 54 bewerkstelligt, die auf entgegengesetzten Seiten des Sondenkörpers angeordnet sind.
• In dieser Hinsicht wird die elliptisch geformte Sonde 40 in Übereinstimmung mit der Erfindung beim Betrieb, wie bezüglich Fig. 4 und 5 gezeigt ist, diametral durch das Rohr oder die Rohrleitung 46 hindurch angeordnet, wie in diesen Figuren gezeigt ist, wobei die Hoch(Dynamik)druck-Abfühlöffnungen 50 in der stromaufwärts gelegenen Kante des Sondenkörpers 42 stromaufwärts gewandt sind. Die Nieder(Statik)druck-Abfühlöffnungen 54 sind teilweise in entgegengesetzten Seiten eines verlängerten Niederdruck-Abfühlrohrs 56 ausgebildet, das innerhalb des Sondenkörpers 42 angeordnet ist, wobei die Abfühlöffnungen durch die gegenüberliegenden Seitenwände des Körpers nach außen öffnen. Das Innere des Sondenkörpers 42 bildet einen Durchgang 42p aus und ist an einem oberen Endabschnitt, wie in Fig. 4 und 5 zu sehen ist, mit einer Hoch (Dynamik) druckkomponenten-Abfühlvorrichtung 58 von einer bekannten Ausführung des Druckunterschied-Meßmechanismus 60 in Fluidverbindung, deren Details nicht gezeigt sind. Das Niederdruck-Abfühlrohr 56 erstreckt sich in ähnlicher Weise innerhalb des Sondenkörpers 42 nach oben (wie in Fig. 4 und 5 zu sehen ist) und steht mit einer Nieder(Statik)druck-Abfühlvorrichtung 62 des Druckunterschied-Meßmechanismus 60 in Fluidverbindung. Die Sonde 40 ist außerdem mittels eines geeigneten Befestigungsmechanismus 64 eines mit Schraubgewinde versehenen Klemmtyps auf eine geeignete Weise einstellbar an einer Wand des Rohrs oder der Rohrleitung 64 befestigt.
• Fig. 6 veranschaulicht zusätzliche Merkmale des Gegenstands der Erfindung, wodurch eine gleichmäßige Laminarströmung des Fluids in der Rohrleitung 46 und um die Sonde 40 erzielt wird, um vorteilhafte Resultate zu erzielen. Ein Querschnitt des Sondenkörpers 42 hat eine Hauptachslänge 66 und eine Nebenachslänge 68, wobei das Hauptachslänge-zu- Nebenachslänge-Verhältnis in einem Bereich in der Größenordnung von 1,70 bis 5,65 ist. Ferner schneidet eine Sehne 70 von jedem Quadranten des Querschnitts des elliptisch geformten Sondenkörpers 42, wie mit Hilfe des oberen linken Quadranten in Fig. 6 veranschaulicht ist, die Hauptachse des Körperquerschnitts in einem Winkel in einem Bereich der Größenordnung von 10º bis 30º. Insbesondere für einen Sehnenschnittwinkel von 10º ist das Verhältnis in der Größenordnung von 5,55 bis 5,65, und für einen Quadrantenschnittwinkel von 300 ist das Verhältnis in einem Bereich der Größenordnung von 1,70 bis 1,80.
• Fig. 7 veranschaulicht ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem eine Sonde 40 einen elliptisch geformten Sondenkörper 42 hat, welcher die Form eines kompakten Stabs hat. Der kompakte Stabkörper 42 hat Hochdruck-Abfühlöffnungen 50', einen verlängerten Hochdruck- Abfühldurchgang 42p', Niederdruck-Abfühlöffnungen 54 und einen verlängerten Niederdruck-Abfühldurchgang 56', der auf eine geeignete Weise wie zum Beispiel durch Bohren in dem kompakten Stab ausgebildet wird. In anderer Hinsicht funktioniert die Sonde 40 wie die in Fig. 3 - 6 gezeigte Sonde 40.
• Zusammenfassend betrachtet, ist eine neue und verbesserte selbstmittelnde Pitotrohr-Sonde zum Gebrauch in einer Meßvorrichtung zur Messung eines Druckunterschieds, um einen Fluiddurchsatz in einem Rohr oder einer Rohrleitung zu bestimmen, offenbart worden. Die Sonde 40 weist zum Beispiel einen verlängerten elliptisch geformten Körper 42 auf, welcher quer verlaufend in eine Strömung des Fluids einfügbar ist, die innerhalb des Rohrs oder der Rohrleitung 46 strömt, und einen Aufbau hat, welcher eine Laminarströmung der Fluidteilgrenzschichten 44 um den Körper erzeugt, so daß die Fluidströmungs-Teilgrenzschichten für einen Hauptabschnitt der Strömung um den Körper herum an dem Körper anliegend bleiben. Ferner wird die Abfühlung der Niederdruck-Komponente des gemessenen Druckunterschieds mit Hilfe der Niederdruck-Abfühlöffnungen 54 stromaufwärts von dem Teilgrenzschicht-Ablösungsbereichen SR in dem Laminarströmungsbereich bewerkstelligt. Außerdem werden die Erzeugung von stromabwärts gelegenen Turbulenzen in der Form von Wirbelbewegungen des Fluids und/oder die Erzeugung von stromabwärts auftretenden Unterdruckbedingungen vermieden. Im Ergebnis werden stabilere, einheitliche, und genaue Fluiddurchsatzmessungen erzielt.
• Eine selbstmittelnde Pitotrohr-Sonde hat einen verlängerten elliptisch geformten Körper, welche eine Laminarströmung von Fluidteilgrenzschichten um den Körper erzeugt. Der Körper weist stromaufwärts gelegene Hochdruck-Abfühlöffnungen und einen Hochdruck-Abfühldurchgang, stromabwärts gelegene Niederdruck-Abfühlöffnungen und einen Niederdruck-Abfühldurchgang auf. Die Niederdruck-Abfühlöffnungen sind durch jeweils gegenüberliegende Seiten des Körpers hindurch stromaufwärts von Ablösungspunkten geöffnet, an welchen sich die Laminarströmungs-Teilgrenzschichten von dem Körper ablösen.

Claims (5)

1. Selbstmittelnde Pitotrohr-Sonde (40, 40') zum Gebrauch in einer Vorrichtung zur Messung eines Druckunterschieds, um den Fluiddurchsatz in einer Rohrleitung (46) zu bestimmen, mit

einem verlängerten Körper (42, 42'), der mit Bezug auf eine Strömung des Fluids, das innerhalb der Rohrleitung (46) strömt, quer verlaufend einfügbar ist, wobei der Querschnitt des verlängerten Körpers (42, 42') von einem stromaufwärts gelegenen Abschnitt (42u) aus zu einem Zwischenabschnitt (42i) hin kontinuierlich zunimmt und von dem Zwischenabschnitt aus zu einem stromabwärts gelegenen Abschnitt (42d) hin kontinuierlich abnimmt,

einer Hochdruck-Öffnungs-Einrichtung (50, 50') in dem stromaufwärts gelegenen Abschnitt (42u) zur Abfühlung einer Pluid-Hochdruck-Komponente des gemessenen Druckunterschieds,

einem verlängerten Hochdruck-Abfühlungs-Durchgang (42p, 42p') in dem verlängerten Körper (42, 42') in Fluidverbindung mit der stromaufwärts gelegenen Hochdruck-Abfühlungs-Öffnungs-Einrichtung (50, 50'),

einer Niederdruck-Öffnungs-Einrichtung (54, 54') zur Abfühlung einer Fluid-Niederdruck-Komponente des gemessenen Druckunterschieds,

einem verlängerten Niederdruck-Abfühlungs-Durchgang (56, 56') in dem Körper in Fluidverbindung mit der Niederdruck-Abfühlungs-Öffnungs-Einrichtung (54, 54'),

dadurch gekennzeichnet, daß

der Querschnitt des verlängerten Körpers (42, 42') eine elliptische Form hat, die ein Verhältnis der Hauptachsenlänge zur Nebenachsenbreite innerhalb eines Bereichs in der Größenordnung von 1,70 bis 5,65 hat, wobei die Niederdruck-Öffnungs-Einrichtung (54, 54') zu einem Abschnitt hin öffnet, welcher derart stromabwärts des Zwischenabschnitts (42i) und stromaufwärts des stromabwärts gelegenen Abschnitts (42d) gelegen ist, daß die Ablösungspunkte der Fluidströmung stromabwärts der Niederdruck-Öffnungs-Einrichtung (54, 54') gelegen sind.

2. Selbstmittelnde Pitotrohr-Sonde gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederdruck-Öffnungs-Einrichtung (54, 54') durch jeweils gegenüberliegende Seiten des verlängerten Körpers (42, 42') hindurch geöffnet ist.

3. Selbstmittelnde Pitotrohr-Sonde gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederdruck-Öffnungs-Einrichtung (54, 54') eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, die entlang der Länge des verlängerten Körpers (42, 42') angeordnet sind.

4. Selbstmittelnde Pitotrohr-Sonde gemäß einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sehne jedes Quadranten des Querschnitts des verlängerten Körpers (42, 42') die Querschnitts-Hauptachse in einem Winkel innerhalb eines Bereichs in der Größenordnung von 10 bis 30 Grad schneidet.

5. Selbstmittelnde Pitotrohr-Sonde gemäß einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruck-Öffnungs-Einrichtung (50, 50') Öffnungen aufweist, welche der stromaufwärts gelegenen Seite zugewandt sind und entlang der stromaufwärts gelegenen Längs kante des verlängerten Körpers (42, 42') angeordnet sind.