DE4121123C2 - Fluidischer Strömungsmesser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen fluidischen Strömungsmes­ ser zum Messen der Strömungsraten von Stadtgas und anderen Gasen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein fluidischer Strömungsmesser ist ein Strömungsmes­ ser zum Messen der Strömungsrate mittels eines Aufbaus, bei dem eine Adhäsionswand und ein Rückkopplungsströmungskanal an der stromabwärtigen Seite einer das zu messende Fluid ausblasenden Düse vorgesehen sind und eine Schwingung des Fluids an der Adhäsionswand aufgrund des Coanda-Effekts hervorgerufen und die Druckausbreitung zu dem Rückkopp­ lungsströmungskanal übertragen wird, wobei konstruktionsge­ mäß die Schwingung des Fluids (Schwingungsfrequenz) propor­ tional zu dem zu messenden Fluid ist.

Fluidische Strömungsmesser dieser Konstruktionsart sind bereits in der US-PS 3 640 133, US-PS 3 690 171, JP-OS 48-54962, JP-OS 53-77558, JP-OS 59-184822 veröffentlicht worden. Weitere fluidische Strömungsmesser sind in der US 42 70 577, GB 2032 117, JP 55-55215, GB 2002 904 und JP 61-777 17 (A) angegeben.

Weil bei einem solchen fluidischen Strömungsmesser die Funktion darauf beruht, daß das Fluid zum Erzeugen der Fluid­ schwingung, wie oben beschrieben, aus der Düse ausgeblasen oder ausgestoßen wird, muß die Strömungsrate des aus der Düse ausgeblasenen zu messenden Fluids als eine wesentliche Bedin­ gung stabil sein im Verhältnis zur Strömungsrate, und es tritt ein Meßfehler auf, wenn es dem Strömungsmesser an dieser Sta­ bilität mangelt.

Die Strömungsrate des durch die Düse geblasenen Fluids wird in großem Maße von der Gestalt der stromaufwärtigen Seite der Düse zusammen mit der Gestalt der Düse selbst bestimmt. Wenn beispielsweise irgendetwas eine glatte Strömung in dem Stromungskanal auf der stromaufwärtigen Seite der Düse verhin­ dert, ergibt sich in dem in die Düse fließenden Fluids eine Wirbelströmung, und diese Wirbelströmung übt einen großen Ein­ fluß auf die Strömungsrate aus, da sie diese verändert.

Daher ist es im Hinblick auf die oben genannten vorbe­ schriebenen fluidischen Strömungsmesser verständlich, daß bei diesen Vorkehrungen getroffen wurden, einen geraden Strömungs­ kanal auf der stromaufwärtigen Seite der Düse zu bilden, um das Auftreten einer Wirbelströmung unwahrscheinlich zu machen.

Das Ausbildung eines derartigen geraden Strömungskanals auf der stromaufwärtigen Seite der Düse ist möglich in der Entwicklungsstufe im Labor oder wenn viel Platz für die In­ stallation zur Verfügung steht. Ein solcher Strömungsmesser mit einem geraden Strömungs­ kanal ist aus der JP-1-124711 bekannt, von der der Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgeht. Wenn jedoch wegen der Instal­ lationsbedingungen, wie bei einem Gasströmungsmesser für Stadtgas, das an übliche Haushalte geliefert wird, beispiels­ weise aufgrund der Leitungsführung eine kompakte Größe notwen­ dig ist, ist die Ausbildung eines ausreichenden, geraden Strömungskanals auf der stromaufwärtigen Seite der Düse unmög­ lich. Außerdem sind bei dieser Art von Gasströmungsmessern die Ventile und Regler häufig auf der stromaufwärtigen Seite der Düse installiert und es gibt auch Biegungen in den Rohren und Versetzungen in den Anla­ geflächen der Verbindungen, wobei all diese Faktoren Wir­ belströmungen in dem Gasstrom bewirken und einen negativen Einfluß auf die Stabilität der Strömungsrate ausüben. Aus der US 4,270,577 ist schließlich ein Strömungseinstellelement für ein Gerät zur Bestimmung der Eigenschaften einer Gasströmung bekannt, das als bogenförmiges Element ausgebildet ist.

Somit ist es ein Ziel der Erfindung, einen fluidischen Strömungsmesser vorzuschlagen, bei dem die in die Düse fließende Strömungsrate des zu messenden Fluids stabili­ siert ist und einen besonders kompakten Aufbau aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Weiterbildung des aus der JP-1-124 711 bekannten Strömungsmessers durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 vorgeschlagen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen fluidischen Strömungsmessers; und

Fig. 2 ein Diagramm, das im Vergleich den Instrumen­ tenfehler für den Fall zeigt, daß gemäß der Erfindung eine Strömungseinstellplatte vorgesehen ist, und für den Fall, daß eine solche Platte nicht vorgesehen ist.

Fig. 1 zeigt einen fluidischen Strömungsmesser gemäß der vorliegenden Erfindung. Dieser Strömungsmesser ist so konstruiert, daß in einem Gehäuse 1 ein fluidisches Element 2 und außerdem eine Verarbeitungsschaltung 3 zum Verarbei­ ten der Strömungsrate auf der Grundlage eines Fluidströ­ mungssignals von dem fluidischen Element 2, ein Anzeigeteil 4 und ein Notabschaltventil 5 darin eingebaut sind.

Das Bezugszeichen 6 bedeutet einen von einem im Bodenbereich des Gehäuses 1 angeordneten Gaseinlaß 7 zum Einlaß 9 einer Düse 8 des fluidischen Elements 2 führenden Gasströmungskanal, der innerhalb des Gehäuses 1 ungefähr U-förmig gebogen ist, um zu dem Düseneinlaß 9 zu führen, und der einen im Bodenbereich des Gehäuses 1 angeordneten Gasauslaß 10 erreicht nachdem er durch eine Fluidschwin­ gungserzeugungskammer 2a innerhalb des fluidischen Elements 2 verlaufen ist.

Das Bezugszeichen 11 bedeutet einen in dem Gasströmungs­ kanal 6 ausgebildeten Ventilsitz, wobei das oben genannte Not­ abschaltventil 5 zum Unterbrechen der Strömung in dem Gasströ­ mungskanal 6 diesen Ventilsitz 11 verschließt.

Das Bezugszeichen 12 bedeutet ein Strömungseinstellele­ ment, das in dem von der (in der Zeichnung) linken Seite des Düseneinlasses 9 zu diesem führenden Bereich des Gasströmungs­ kanals 6 angebracht ist, wobei das Ausführungsbeispiel ein Strömungseinstellplattenelement 12 zeigt, das eine Bogenform hat und mit seinem Einlaß 13 zur stromaufwärtigen Seite ge­ richtet und mit seinem Auslaß 14 dem Düseneinlaß 9 benachbart ist und eine solche Ausbildung hat, daß durch Unterteilung seines Inneren in eine Mehrzahl von Abschnitten Teilströmungs­ kanäle 15 gebildet werden. Abweichend von diesem Ausführungs­ beispiel brauchen jedoch keine Teilströmungskanäle 15 im Inneren des Strömungseinstellplattenelements 12 vorgesehen sein, sondern es kann sich auch um ein zum Auslaß 14 führendes trompetenähnliches Rohr handeln, das sich allmählich von der Einlaßfläche 13 verengt.

Bei dem fluidischen Strömungsmesser tritt das von dem Gaseinlaß 7 eingeströmte Gas über den Ventilsitz 11 in dem Gasströmungskanal 6 in den Einlaß 13 des Strömungseinstell­ plattenelements 12 ein, erreicht über die Teilströmungskanäle 15 innerhalb des Strömungseinstellplattenelements 12 den Aus­ laß 14 und bläst vom Düseneinlaß 9 über die Düse 8 in die Fluidschwingungserzeugungskammer 2a.

Die in der Fluidschwingungserzeugungskammer 2a erzeugte Fluidschwingung wird zur Eingabe in die Verarbeitungsschaltung 3 in ein elektrisches Signal umgewandelt, wo die Strömungsrate verarbeitet und ihr integrierter Wert auf dem Anzeigeteil 4 wiedergegeben wird.

Da gemäß der vorliegenden Erfindung die Strömung des in den Düseneinlaß 9 fließenden Gases wie oben beschrieben durch das Strömungseinstellplattenelement 12 sanft geführt wird, wird die Strömung bei ihrem Fluß durch das Innere des Strö­ mungseinstellplattenelements 12 ausgerichtet oder eingestellt und fließt glatt in den Düseneinlaß 9, selbst wenn durch die Gestalt des Strömungskanals auf der stromaufwärtigen Seite des Düseneinlasses 9 oder durch das Vorhandensein des Notabschalt­ ventils 5, des Ventilsitzes 11 o. ä. Strömungswirbel entstanden sein sollten.

Folglich wird die Strömungsrate stabilisiert und der Instrumentenfehler kann in allen Bereichen der Strömungsrate auf weniger als +/- 2% gedrückt werden, wie in Fig. 2 ge­ zeigt, verglichen mit dem Fall, daß kein solches Strömungsein­ stellplattenelement 12 vorgesehen ist.

Dies führt vorteilhafterweise dazu, daß der fluidische Strömungsmesser in kompakter Weise in einem kleinen Gehäuse 1 untergebracht werden kann, wie es die Fig. 1 zeigt.

Claims (3)

1. Fluidischer Strömungsmesser mit einem Gehäuse (1) und mit einem fluidischen Element (2), das in ihrer Frequenz dem Strö­ mungsdurchsatz des zu messenden Fluids entsprechende Schwin­ gungen erzeugt, und einem zum Einlaß (9) einer Düse (8) des fluidischen Elements (2) führenden Gasströmungskanal (6), so­ wie mit einem auf der stromaufwärtigen Seite des Düseneinlas­ ses (9) in dem Gasströmungskanal (6) angeordneten, eine Ein­ laßfläche (13) und eine Auslaßfläche (14) aufweisenden Strö­ mungseinstellelement (12), welches die Strömung des zu messen­ den Fluids zu dem Düseneinlaß führt, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasströmungskanal (6) innerhalb des Gehäuses (1) des Strömungsmessers ungefähr U-förmig gebogen ist, um zu dem Dü­ seneinlaß (9) zu führend und daß das Strömungseinstellelement (12) sich entsprechend der Biegung des Gasströmungskanals (6) bogenförmig von der Einlaßfläche (13) zu der Auslaßfläche (14) erstreckt und die Strömung als eine glatte Strömung in den Einlaß (9) der Düse (8) führt.

2. Fluidischer Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Strömungseinstellelement (12) durch Un­ terteilung seines Inneren in eine Mehrzahl von Abschnitten ausgebildete Teilströmungskanäle (15) aufweist.

3. Fluidischer Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Strömungseinstellelement (12) in einem sich allmählich von seiner Einlaßfläche (13) verengenden, trompetenähnlich ausgebildeten Element besteht.