DE7223416U - Strömungsmechanischer Abstandfühler - Google Patents
Strömungsmechanischer AbstandfühlerInfo
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Description
— — — — vvv* Vw aV φ ■ ■ # φ
βΟΟΟ München 90 11 JUN11972
Tel (Οβ11) 06 23 21
ihm*
INSOiRUMENTS AND MOVEMENTS LIMITED,
St. George Street 18, London W 1, (England)
StrömungsmechanischerAbstandfühler
Die Erfindung bezieht sich auf einen strömungsmechanischen Abstandfühler bzw. Fluidikabstandfühler und hat die Aufgabe,
eine solche Vorrichtung anzugeben, deren Wirksamkeit die der bekannten Vorrichtungen übertrifft.
Im allgemeinen umfaßt ein strömungsmechanischer Abstandfühler einen Sender, der einen oder mehrere Luftdruckstrahlen oder
sonstige Druckmediumstrahlen in den Weg eines durch die Vorrichtung abzutastenden Gegenstandes richtet, und einen
Empfänger- der auf die durch das Auftreffen des Strahles bzw. der Strahlen des Senders an dem zu qpürenden Gegenstand hervorgerufenen
Änderungen der Druckmittelwerte anspricht. Meist werden der Sender und der Empfänger als eine Einheit
ausgebildet und, um eine ausreichende Empfindlichkeit zu erzielen, hat man es bisher für nötig gehalten, eine symmetrische
Anordnung anzutreffen, bei der der Sender einen rohrförmigen oder konvergierenden konischen Druckmittelstrahl so
richtet, daß dieser Strahl mit Bezug auf eine Öffnung des Empfängers gleichachsig liegt. Der rohrförmige oder konvergierende
konische Strahl läßt sich durch eine ringförmige Öffnung oder dorch mehrere, in einem Sing um die Empfangs—
öffnung herum angeordnete Düsen erzeugen.
Trotz dieser komplexen Anordnung läßt die Wirksamkeit einer Vorrichtung dieser allgemeinen Bauart zu wünschen übrig, und
außerdem besitzen solche Vorrichtungen einen Ansprechverlauf
(Kurve: Empfangssignal bezogen auf den Abstand des abgetasteten Gegenstandes), der unregelmäßig ist und der meist einen
unerwarteten Knickpunkt aufweist, d. h. das Empfängersignal verläuft unregelmäßig (wird meist weitgehend gemindert) für
einen Gegenstand aus einer bestimmten Entfernung im Vergleich
zu dem Signal, wenn der Gegenstand etwas weiter entfernt
oder etwas näher steht als beim Auftreten eines unerwarteten Ansprechsignals.
oder etwas näher steht als beim Auftreten eines unerwarteten Ansprechsignals.
Es ist jetzt überraschend entdeckt worden, daß die Wirksamkeit einer solchen Vorrichtung sich durch ein Vorgehen weitgehend
verbessern läßt, mit dem der bei bekannten Vorrichtungen benötigte Aufwand sich vermeiden läßt.
Gemäß seinem breitesten Aspekt ist ein erfindungsgemäßer
atrömungsmechanischer Abstandfühler gekennzeichnet durch eine Sender- -elnrichtung, die einen Druckmediumstrahl gemäß einer vorbestimmten Sichtung nahe einer Empfangsöffnung richtet, die
mit einem Empfangskanal in Verbindung steht, der einen Abtastmediumkanal kreuzt, wobei der Abtastmediumstrahl den
Empfangskanal überquert.
atrömungsmechanischer Abstandfühler gekennzeichnet durch eine Sender- -elnrichtung, die einen Druckmediumstrahl gemäß einer vorbestimmten Sichtung nahe einer Empfangsöffnung richtet, die
mit einem Empfangskanal in Verbindung steht, der einen Abtastmediumkanal kreuzt, wobei der Abtastmediumstrahl den
Empfangskanal überquert.
Bei einer solchen Vorrichtung ist festgestellt worden, daß
der Abtastmediumstrahl durch Druckwerte innerhalb des Empfangskanals beeinflußt wird und daß eine Änderung in den Druckoder Strömungsverhältnissen in dem Empfangskanal, die durch eine Störmung in dem Druckverlauf an der Öffnung des Empfängers, die durch die Nähe eines Gegenstandes hervorgerufen
wird, eine wesentliche Änderung in der Strömung des Abtastmediums zur Folge hat, wobei diese Änderung in der Strömung des Abtastmediums nach der Kreuzung mit dem Empfangskanal
stattfindet. Ferner kann durch eine entsprechende Dimensionierung des Kanals und eine entsprechende Auswahl der Mediumdrücke und Fließgeschwindigkeiten, sowohl für die Sendedüse als auch für das Abtastmedium, die Leistung der Vorrichtung speziellen Umständen angepaßt werden: z. B. läßt sich die
Vorrichtung so konstruieren und betreiben, daß man die Anwesenheit eines Gegenstandes feststellen kann, der erheblich
der Abtastmediumstrahl durch Druckwerte innerhalb des Empfangskanals beeinflußt wird und daß eine Änderung in den Druckoder Strömungsverhältnissen in dem Empfangskanal, die durch eine Störmung in dem Druckverlauf an der Öffnung des Empfängers, die durch die Nähe eines Gegenstandes hervorgerufen
wird, eine wesentliche Änderung in der Strömung des Abtastmediums zur Folge hat, wobei diese Änderung in der Strömung des Abtastmediums nach der Kreuzung mit dem Empfangskanal
stattfindet. Ferner kann durch eine entsprechende Dimensionierung des Kanals und eine entsprechende Auswahl der Mediumdrücke und Fließgeschwindigkeiten, sowohl für die Sendedüse als auch für das Abtastmedium, die Leistung der Vorrichtung speziellen Umständen angepaßt werden: z. B. läßt sich die
Vorrichtung so konstruieren und betreiben, daß man die Anwesenheit eines Gegenstandes feststellen kann, der erheblich
• ·
weiter entfernt von der Vorrichtung liegt, als bei bekannten Einrichtungen möglich war (Entfernungsempfindlichkeit); oder
die Vorrichtung läßt sich so konstruieren und betreiben, daß man ein klares Ansprechen auf einen Gegenstand in einer bestimmten
Lage erhält. Des weiteren kann die Vorrichtung so konstruiert und betrieben werden, daß das Ansprechen des Abtastmediumstrahles
in einem einfachen Verhältnis zu der Entfernung des Gegenstandes gegen die Vorrichtung steht, so daß
die Vorrichtung nicht nur um die Anwesenheit des Gegenstandes festzustellen, sondern auch um dessen Entfernung von der Vorrichtung
zu melden, benutzt werden kann.
In den meisten Fällen jedoch weichen die Konstruktion und die Betriebsverhältnisse, die sich zur Erhaltung eines abstandabhängigen
Ansprechens eignen, meist von denen ab, die die maximale Abstandsempfindlichkeit oder Diskriminierung zwischen
Gegenständen, die sich bei bzw. nahe einer bestimmten Lage befinden, gestatten. Es ist jedoch meist ein entfernungsabhängiges
Ansprechen zu erhalten, dessen Entfernungsempfindlichkeit
die bei bekannten Vorrichtungen erhaltbare übertrifft.
Der Empfangskanal ist vorzugsweise ein gerader rohrförmiger Kanal, wovon das eine Ende die Empfangsöffnung bildet und
wovon das andere Ende offen steht, so daß die Druckverhältnisse an der Öffnung die Strömung des Mediums, wie z. B.
atmosphärische Luft in den meisten Fällen, moduliert, die durch diesen Kanal fließt. Der Empfangskanal kann jedoch an
dem der Empfangsöffnung entfernten Ende geschlossen sein,
wobei der Sanal mit einem seitlichen Auslaß in die Atmosphäre
oder keinen solchen Auslaß besitzen kann. Aus herstellungstechnischen Gründen ist es meist angebracht, einen
Empfangskanal mit einem offenen Ende einzusetzen, der z. B. als Bohrung fin dem Block geeigneten Materials gebildet ist.
Der Blo"3&" ist ebenso mit einem Abtastmediumkanal und einem
oder mehreren Düsenkanälen ausgestattet.
Der Abtastmediumkanal besitzt vorzugsweise einen kleineren
Querschnitt; als der Empfangskanal, wobei die geometrischen
Achsen dieser zwei Kanäle vorzugsweise unter einem rechten
Winkel kreuzen.. Um eine maximale Ansprechlinearität zu erzielen,
sollte die Vorrichtung mit einem relativ hohen Druck des Sende- "bzw. Abtastmediums "betrieben werden, wobei der
Abtastmediumkanal beiderseits der Kreuzung mit dem Empfangskanal eine ausreichende Länge aufweist, um für eine im wesentlichen
laminare Strömung des Abtastmediums in dem Bereich zu sorgen, wo das Medium den Empfangskanai durchsticht. Bei
einer solchen Anordnung führen schon kleinere Störungen in den
jjl Strömungs- bzw. Druckverhältnissen im Empfangskanal zu weitgehenden
Änderungen in der Strömung des Abtastmediums in seinem Kanal nach der Kreuzung mit dem Empfangskanai. Bei
niedrigeren Abtastmediumdruckwerten erfahren die Linearität
und die diskriminierende Empfindlichekeit eine Minderung, dafür aber ist die Empfindlichkeit besser»
Auf diese Weise ändert sich mit einem relativ niedrigen Druck- und Geschwindigkeitswert der Strömung des Abtastmediums in
einem Abtastmediumkanal, der zur Erzielung turbulenter Strömungsverhältnisse in der Strömung dimensioniert ists wo diese
den Empfangskanal durchsticht, die Strömung des Av-tastiuediu"ms
in dem Abtastmediumkanal nach der Kreuzung mit dem Smpfangskanal mehr oder weniger proportional mit Bezug auf die Flüssigkeitsströmung
in dem Empfangskanai- Dabei sollte nan verang
lassen, daß diese letztgenannte Strömung dem Abstand eines abgetasteten Gegenstandes von der Empfangsöffnung folgt, wie es
mit einem Offerendempfangskanai oder mit einem im wesentlichen
geschlossenen Empfangskanal, der jedoch mit der Atmosphäre in
Verbindung steht, vorkommt, so daß die Strömung des Abtastmediums dem Abstand eines abgetasteten Gegenstandes von der
±kapfangsöffnung entsprechen wird: d. h. das Ansprechverhalten
ist entfernungsabhängig.
Zwar kann die Senderei η richtung der hinreichend bekannten Vorrichtung
entsprechen, bei der eine ringförmige Offr.ung oder
mehrere Öffnungen in einer Einganordnung einen sogenannten
xokussierten Strahl richten, der in? wesentlichen eine rohr—
förmige oder konvergierende kegeiförmige Strömung des Druckmediums
ist. die gleichachsig sit Besug auf die Sspfangsöffnung
steht, es ist Jedoch gefunden worden, daß keine so
komplexe Sendeanordnung nötig ist, um eine gute Empfindlichkeit
bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zu erreichen, und daß einfachere Sendeeinrichtungen eingesetzt werden
können, ohne daß ein wesentlicher Verlust an Empfindlichkeit auftritt. Es ist in der Tat gefunden worden, daß ein vereinfachter
Sender bei einer erfindungsgemäßen Anordnung zu einer besseren Empfindlichkeit führt als die Anwendung eines
komplexeren Senders, der bisher für nötig gehalten wurde.
Demnach umfaßt der Sender bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
eine einfache, strahlerzeugende Düse, die einen Druckmediuiüstrahl mit einem Verlauf richtet, der nahe und
parallel der verlängerten Achse der Empfangsöffnung
liegt; d. h. etwa parallel zu einer Mitcellinie, die senkrecht
zu der Empfangsöffnung steht und die mit der verlängerten
Achse des Empfangskanals in dem normalen EaIl zusammenfällt.
Bei typischen Ausführungsformen der Erfindung umfaßt der
Sender einen geraden Senderkanal, der sich parallel und neben dem Empfangskanal befindet und in einer öffnung oder einer
Düse endet> die neben der Empfangsöffnung liegt. Zwar ist es
aus herstellungstechnischen Gründen angebracht, daß die Sender- und Empfangerkanale bei solchen Ausführungsformen
der Erfindung genau zueinander parallel liegen, die Achsen dieser Kanäle können aber um bis zu "lO^von der parallelen
Lage abweichen, ohne daß die Leistung der Vorrichtung im wesentlichen beeinflußt wi.rd. Man könnte z^ar annehmen, daß
mit einer relativen Neigung der Achse des Senderkanals mit Bezug auf die des Empfängerkanals der- Strahl des Senders in
Richtung auf die verlängerte Aihse des Empfängerkanals geneigt
werden könnte,damit die Empfindlichkeit der Vorrichtung nicht weniger und sogar größer sein könnte als bei einer
Anordnung mit parallelen Kanälen, es ist aber gefunden worden, daß in der Praxis die Achse des gerichteten Strahles von
der verlängerten Achse des Empfangskanals ohne wesentliche
Verluste an Empfindlichkeit abweichen kann.
Es ist festgestellt worden, daß, wenn man eine Vorrichtung
der oben geschilderten Art mit parallelen Sender- und Empfän—
gerkanälen mit einem niedrigen Druck des Arbeitssediums zur
Abtastung von Gegenständen, die nahe der Empfanger-öffnung
liegen, einsetzt, eine erhöhte Empfindlichkeit und eine zuverlässige Unterscheidung zwischen der Anwesenheit und der
Abwesenheit eines Gegenstandes sich dadurch erzielen läßt, daß man die Empfängeröffnung mit einer seitlichen Ausnehmung
ausbildet, die eine Düse am Ende des Senderkanals umgibt, wobei die Düse und die Empfängeröffnung ansonsten in einer
Ebene enden.
Erfindungsgemäße Einrichtungen, die mit Luft als Arbeitsmedium
betrieben werden, können zuverlässig die Anwesenheit von Gegenständen melden, deren Entfernung zur Empfängeröffnung klein,
d. h. einige Millimeter ist, wobei der Druck des Arbeitsmediums ca. 25 "bis 50 mm Wassersäule beträgt. Zur Abtastung
von weiter entfernten Gegenständen werden vorzugsweise größere Druckwerte eingesetzt, wobei der Sender und die Abtastdruckmediumkanäle
vorzugsweise so angeordnet sind, daß auf der Basis des durch den Sender erzeugten Strahles im Abtastmedium,
wo dieser den Empfängerkanal durchsticht, das Medium im wesentlichen
laminar fließt. Durch ein solches Vorgehen ist es möglich, Gegenstände bis zu einer Entfernung von 50 nim oder
drüber zuverlässig abzutasten, und zwar mit einem Signal, d. h. Geschwindigkeit oder Druck der Strömung in dem Abtastmediumkanal
nach deren Kreuzung mit dem Empfängerkanal, das der Entfernung des erfaßten Gegenstandes von der Empfängeröffnung
analog ist.
Zu Erzielung der maximalen Abstandempfindlichkeit und zur zuverlässigen Erfassung bzw. Abtastung der am weitesten entfernt
liegenden Gegenstände ist es dagegen anscheinend vorteilhaft, einen Sender einzusetzen, der einen Arbeitsmediumstrahl
mit Impulsen liefert, wobei der Sender einen Puls mit einer Impulsfrequenz Tm ca. 1000 Hertz liefert, sich in Versuchen
besonders bewährte.Als eine weitere bzw. zusätzliche Möglichkeit kann die Abtastmediumströmung aus Impulsen bestenen,
um die Entfernungsempfindlichkeit zu erhöhen.
In dar Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform
"beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen:
Pig. 1 zum Vergleich den Ansprechverlauf eines
typischen bekannten strömungsmechanischen Abstandfühlers, dessen Gestaltung schematisch
in einem teilweisen axialen Schnitt dargestellt ist;
Pig. 2 schematisch die bevorzugte Anordnung der verschiedenen
Kanäle eines erfindungsgemäßen
strömungsmechanischen Abstandfühlers;
Fig. 3 die Anordnung der Kanäle gemäß Fig. 2, die
durch Bohrungen in einem Block gebildet werden;
Fig. 4 einen Schnitt auf der Linie IV-IV der Fig. 3;
Fig. 5 einen teilweisen Schnitt gemäß der Linie V-V der Fig. 3; und
Fig. 6 typische Ansprechkurven für eine gemäß den
Fig. 2-5 konstruierten Vorrichtung bei verschiedenen Betriebsverhältnissen sowie die
Schaltungsanordnung, die eingesetzt wurde, um diese Ansprechkurven zu bestimmen.
Mit Bezug auf die Zeichnungen] zeigt Fig. 1 die Ansprechkurve eines bekannten strömungsmechanischen Abstandfühlers, dessen
Gestaltung dieser Figur der Zeichnungen zu entnehmen ist. Im wesentlichen umfaßt diese Vorrichtung zwei gleichachsige
Rohre 1, 2, wobei das Rohr 2 einen Empfängerkanal darstellt, der in diesem Beispiel einen Innendurchmesser von 0,81 mm
(0,032 Zoll) und einen Außendurchmesser von 1,57 mm (0,062 Zoll)
aufweist. Das äußere Rohr Λ besitzt einen Innendurchmesser von 2,36 mm (0,093 Zoll). Die zwei Rohre Λ und 2 enden in einer
\ Ebene auf der rechten Seite der in der Zeichnung abgebildeten Vorrichtung. Zur Bestimmung der Ansprechkurven bzw. des An-
sprechverlaufs wurde die Vorricntung in einer geeigneten,
nioht abgebildeten Halterung angeordnet, so daß die Rohre 1 und 2 mit Bezug auf eine ebene Fläche 3 ausreichenden Ausmaßes
genau senkrecht standen, und zwar mit einem einstellbaren Abstand 4. Druckluft mit einem geregelten Druck von
310 mm Hg (6 psig) wurde der Vorrichtung so zugeführt, daß sie in den Spalt zwischen den Rohren 1 und 2 nach unten floß
und am rechten Ende des Rohres als ein Strahl ringförmigen Querschnitts austrat, der gemäß der Zeichnung auf die Oberfläche
3 traf. Wegen des Auftreffens des Strahles an die Oberfläche 3 erzeugen die am rechten Ende des Rohres 2 vorhandenen
Druckverhältnisse einen Druck im Rohr 2, der bei
verschiedenen Werten des Spaltabstandes 4 gemessen wurde.
Die Kurve in der graphischen Darstellung gemäß Fig. 1 stellt
die Druckmeßwerte in dem Rohr 2 für verschiedene Werte des Spaltabstandes 4 und in den oben erläuterten Verhältnissen
dar. Die sehr nicht-lineare Form dieser Kurve ist offensichtlich. Die Werte für den gemessenen Druck in Rohr 2 sind in
Zoll Wassersäule und die Größen des Spaltes 4 in Zoll an den jeweiligen Achsen angegeben. Es ist zu entnehmen, daß bei
einer Erhöhung des Spaltes 4 auf ca. 1,5 mm (0,060 Zoll) der
Druck im Rohr 2 auf einen Wert von ca. 5,6 mm Hg (3 Zoll Wassersäule) schnell abfällt, wonach er aber bei einer Vergrößerung
des Spaltes 4 von ca. 1,5 mm (0,060 Zoll) bis ca. 2,5 mm (0,100 Zoll) langsam bis auf fast 9,3 mm Hg (5 Zoll
Wassersäule) steigt. Danach führt eine weitere Vergrößerung des Spaltes 4 so lange zu einem allmählichen Abstieg im Druck
im Rohr 2, bis bei einem Spaltwert 4 von ca. 3»3 mm (0,130
Zoll) der Druck im Rohr 2 wieder auf ca. 5,6 mm Hg (3 Zoll Wassersäule) abfällt.
Über einen beträchtlichen Bereich der Spaltgrößen 4 ist demnach
die Ansprechkennlinie der bekannten, in Fig. 1 abgebildeten Anordnung sowohl unerwartet als auch zweideutig, denn
ihr Druckwert kann für zwei Spaltgrößen gelten.
m (ΔΔΟΗ ID-4. I. 73 - 9 -
Die Fig. 2-5 veranschaulichen ein typisches Ausführungsbeispiel
eines strömungsmechanischen Abstandfühlers gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 zeigt schematisch die allgemeine
Anordnung der Kanäle in der Vorrichtung. Wie aus den Fig. 3-5 hervorgeht, sind diese Kanäle mit einer Ausnahme
als Bohrungen in einem vollen Block geformt, dessen äußere Gestaltung nur deshalb ι als regelmäßiges Prisma gezeigt ist,
um als Beispiel zu dienen.
Demgemäß umfaßt die in Fig. 2-5 gezeigte Anordnung einen Senderkanal 10, der als^ Kapillare ausgebildet ist. Diese
Kapillare liegt in einer Bohrung, die sich neben dem Empfängerkanal 12 und parallel zu diesem befindet. Ein Abtastmediumkanal
14 kreuzt den Kanal 12. Der Senderkanal 10 kann einen Durchmesser von z. B. 1 mm (0,040 Zoll) besitzen, während der
Empfängerkanal 12 einen wesentlich größeren Durchmesser von z. B. 8 mm (0,313 Zoll) besitzt. Der Kanal 14 kreuzt den
Kanal 12 rechtwinklig und symmetrisch^ so daß seine Achse die
des Kanals 12 durchschneidet. Der Kanal 14 kann einen Durchmesser von z. B. 0,38 mm (0,015 Zoll) zu der einen Seite des
Kanals 12 und einen Durchmesser von 0,51 mm (0,020 Zoll) zu
der anderen Seite des Kanals 12 besitzen, wenn dieser den angegebenen Durchmesser besitzt.
Der Senderkanal 10 und der Empfängerkanal 12 enden in einer gemeinsamen Ebene, die am bester in den Fig. 4 und 5 veranschaulicht
ist, wo diese gemeinsame Ebene durch die Blockfläche 16 dargestellt ist- In dieser Ebene endet der Senderkanal
10 als Ebene, ringförmige öffnung 18, während der Senderkanal
12 in einer Empfängeröffnung 20 endet, die eine seitliche Ausnehmung 22 um eine Düse 24 herum umfaßt, die
durch das Ende des den Senderkanal 10 bildenden Eohres gebildet ist- Die Ausnehmung 22 kann z. B. durch eine erweiterte
Bohrung, die gleichachsig zu dem Kanal 10 liegt, gebildet sein, deren liefe 1,6 mm (0,0625 Zoll) beträgt. Der Durchmesser
wird so gewählt, daß die Ausnehmung gerade in die Empfängeroffnung 20 einbricht, und er beträgt z. B. 3,2 mm
(0,125 Zoll).
• « « i
- 10 -
Die Vorrichtung gemäß Fig. 2-5 wird vorzugsweise in einer Schaltungsanordnung benutzt, die schematisch in Fig. 6 abgebildet
ist. Diese Figur zeigt Kurven des Ansprechverhaltens der Vorrichtung bei verschiedenen Betriebsverhältnissen.
Es sei Bezug auf das schematische Schaltbild nach Fig. 6 genommen,
worin eine Anordnung mit der Gestalt nach Fig. 2-5 durch den Block 30 dargestellt ist. Dieser Block ist so gerichtet,
daß die Öffnungen 18 und 20 (in Fig. 6 nicht abgebildet) auf der rechten Seite liegen, und zwar gegenüber einer
ebenen Fläche 32 mit einem Zwischenabstand 3^··
Der Senderkanal 10 besitzt eine Zufuhröffnung 36, die über eine Leitung 38 mit einem Druckregler 40 in Verbindung steht,
der Druckluft bei einem einstellbaren Druck liefert. In Versuchen zur Feststellung des Ansprechverhaltens gemäß Fig. 6
betrug der durch den Regler 40 bei der Öffnung 36 vorgesehene Versorgungsdruck ca- 362 mm Hg (7 psig).
Der Abtastmediumkanal 14 besitzt Einlaß- und Auslaßöffnungen 42 bzw. 44, die in Fig. 6 gezeigt sind. Die Einlaßöffnung 42,
die mit dem Teil kleineren Durchmessers des Kanals 14 in Verbindung steht, wird durch eine Leitung 46 mit dem Ausgang- des
Seglers 40 verbunden. Diese Leitung 46 umfaßt eine einstellbare Drossel 48, um den Druck bei Öffnung 42 so zu regeln,
daß der Druckwert den Druckwert bei Öffnung 46 unterschreitet. Manometer 50 und 52 sind mit den Leitungen 38 bzw. 46 verbunden,
damit man den Regler 40 und die Drossel 48 leichter einstellen kann.
Gemäß der abgebildeten Anordnung tritt die Auslaßöffnung 44, die mit dem Teil größeren Durchmessers des Kanals 14 in Verbindung
stehir und bei der der Druck bei ansteigenden Größen des Spaltes 34 innerhalb des Arbeitsbereiches der Anordnung
ansteigt, mit einem strömungsmechanischen Verstärker in Verbindung, der einen gemäß der britischen Patentschrift
1 269 208 konstruierten Geber sowie eine Venturi-Anordnung 56 ■umfaßt. Letztere besitzt einen Venturi-Kanal (nicht abgebildet),
der in Einlaß- und Auslaßöffnungen 58 bzw. 60 endet.
11-
Die eingeschnürte Stelle des Venturi-Kanals ist über eine Abgriff
leitung mit einer Signalöffnung 62 verbunden. Die innere öffnung 58 steht mit dem Ausgang des Reglers 40 in Verbindung.
Je nach der durch die Vorrichtung ^A- verursacht ea Imp edanz
gegen die Fließbewegung aus der Auslaßöffnung 60 findet eine Schwankung des Druckes in der Signalöffnung 62 statt. Die auf
die Vorrichtung 5^- zurückzuführende Impedanz hängt ihrerseits
von des Druck is der öffnung 44 ab, der gemäß der britischen
Patentschrift der Vorrichtung 54 zugeführt wird.
Die Kurven der Fig. 6 stellen die Druckwerte bei der Signalöffnung
62 in Zoll-Wassersäule, bezogen auf die Größe des Spaltes 3^bei verschiedenen Werten des Abtastmediumdruckes
in der öffnung 42 der Vorrichtung dar. Die Kurven 46, 66 und 68 stellen die Druckwerte in der Signalöffnung 62, bezogen
auf die Spaltgröße 34, für Abtastmediumeinlaßdruckwerte in der
öffnung 42 von 15 mi Hg (8 Zoll Wassersäule), 9,3 mmlHg (5 Zoll
Wassersäule) bzw. 5s 6 m Hg (3 Zoll Wassersäule) dar.
Man wird verstehen, daß bei den zwei höheren Abtastmediumdruckwerten
in der öffnung 42 der Vorrichtung das Ansprechverhalten im wesentlichen linear verläuft und daß die Vorrichtung
auf Änderungen in der Größe des Spaltes 54 innerhalb
j eines engen Bereiches sehr empfindlich ist, wobei die Empfindlichkeit bei dem höheren Druckwert höher liegt. Bei
diesen höheren Druckwerten sorgt demnach die Vorrichtung für ein klares Ansprechen auf einen in einer bestimmten Lage befindlichen
Gegenstand. Bei dem niedrigeren Abtastmediumdruck der Kurve 68 ist andererseits die Empfindlichkeit der Vorrichtung
mit Bezug auf Änderungen in der Spaltgröße 34 niedriger,
wobei das Ansprechverhalten nicht so linear ist. Dagegen ist die Abstandempfindlichkeit der Vorrichtung wesentlich
größer, wobei die Vorrichtung auf die Anwesenheit eines Gegenstandes auf eine bestimmte Entfernung anspricht, und zwar
meldet sie den Abstand ohne Zweideutigkeit.
3c h uteansprüche:
Claims (10)
- - 12 -
3 c hutzansprücheΛ. Strömungsmechanischer Abstandfühler, gekennzeichnet durch eine Sendereinrichtung (10, 16, Fig. 2-5)» die einen Druckmediumstrahl gemäß einer vorbestimmten Richtung nahe einer Empfangsöffnung (20) richtet, die mit einem Empfangskanal (12) in Verbindung steht, der einen Abtastmediumkanal (12I-) kreuzt, durch den ein Abtastmedium fließt und den Empfangskanal kreuzt. - 2. Strömungsmechanischer Abstandfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangskanal (12) gerade und rohrförmig ist und daß das eine Ende die Empfangsöffnung (20) bildet und das andere Ende offen ist, so "daß durch die in der öffnung herrschenden Druckverhältnisse eine durch diesen Kanal hindurchfließende Strömung moduliert wird.
- 3- Strömungsmechanischer Abstandfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangskanal (12) an seinem von der Empfangsöffnung entfernten Ende geschlossen ist.
- 4·. Strömungsmechanischer Abstandfühler nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß de;? Empfangskanal in einem Block gebildet ist, der ebenso den Abtastmediumkanal (14) und einen oder mehrere Senderstrahlkanäle (10) umfaßt.
- 5· Strömungsmechanischer Abstandfühler nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastmediumkanal einen kleineren Querschnitt als der Empfangskanal besitzt, wobei die Achsen dieser zwei Kanäle sich unter einem rechten Winkel schneiden.
- 6. Strömungsmechanischer Abstandfühler nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastmediumkanal (14) beiderseits seiner Kreuzung mit dem Empf&ngskanal (12) so lang ist, daß für eine im wesentlichen laminare Strömung des Abtastmediums in dem Bereich gesorgt wird, wo das Medium durch den Empfangskanal fließt."ίο-4.1. 73- 13 -
- 7· Strömungsmechanischer Abstandfühler nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem relativ niedrigen Druck des Abtastmedioms "betrieben wird und daß der Abtastmediumkanal so dimensioniert ist, daß an der Stelle, ^o er den Empfangskanal kreuz-t, turbulente Strömungsverhältnisse im strömenden Medium herrschen.
- 8. Strömungsmechanischer Abstandfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender eine einfache, strahlerzeugende Düse (18) umfaßt, die einen Druckmediumstrahl entlang einer Linie richtet, die nahe der verlängerten Achse der Empfangsöffnung (20) und etwa parallel zu dieser Achse liegt.
- 9· Strömungsmechanischer Abstandfühler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender einen geraden Senderkanal (10) umfaßt, der sich neben dem Empfangskanal (12) und parallel zu diesem erstreckt, wobei der Senderkanal in einer Öffnung oder einer Düse (18) endet, die neben der Empfangsöffnung liegt.
- 10. Strömungsmechanischer Abstandfühler nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangskanal mit einer seitlichen Ausnehmung (22) ausgebildet ist, die eine Düse (18) am Ende des Senderkanal umgibt, wobei die Düse und die Empfangsöffnung ansonsten in einer Ebene enden.Patentanwalt!D -4. I. 73
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DE7223416U Expired DE7223416U (de) | 1971-06-22 | Strömungsmechanischer Abstandfühler |
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