DE7631936U1

DE7631936U1 - Graet zur messung der luftgeschwindigkeit

Info

Publication number: DE7631936U1
Application number: DE19767631936U
Authority: DE
Original assignee: Cambridge Filter Corp Syracuse Ny (vsta)
Current assignee: Cambridge Filter Corp Syracuse Ny (vsta)
Priority date: 1975-11-10
Filing date: 1976-10-13
Publication date: 1979-09-27
Also published as: DE2646087A1; JPS5415505B2; GB1531143A; CA1059791A; US4030358A; DE2646087C3; JPS5258975A; DE2646087B2

Description

DlPL-ING. HORST ROSE DIPL-ING. PETER KOSEL PATENTANWÄLTE

Akten-Nr.: 2078/18 D-3353 Bad Gandersheim_/ 12.Juni 1979

Cambridge Filter Corporation

Cambridge !Filter Corporation 7645 Henry Clay Boulevard

Syracuse, N.Y. 13208 U.S.A.

Gerät zur Messung der Luftgeschwindigkeit

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Messung der Geschwinlgkeit eines Luftstroms, der in eine Öffnung_Aoder aus iiir herausströmt, wobei an verschiedenen Stellen einer Querschnittsfläche des Luftstroms die dortige Geschwindigkeit gemessen und daraus mittels eines Meßinstruments ein Mittelwert gebildet wird.

Bei Diffusoren, LüftungsSchiebern, Gittern oder sonstigen Heiz-, Lüftungs- oder Klimaanlagen ist es erforderlich, die Geschwindigkeit der ein- oder ausströmenden Luft zu messen, insbesondere, um zu erreichen, daß die aus solchen öffnungen ausströmende Luft sich nach, einer gewünschten Gesetzmäßigkeit auf die einzelnen Öffnun§p?verteilt. Man verwendet im allgemeinen zur Messung der Luftströmung durch Öffnungen sogenannte Abgleichhafoen (balancing hoods), indem man ein offenes Ende der Haube so über die öffnung stülpt, daß diese dichtend gegen die Fläche anliegt, welche diese Öffnung umgibt. Die gesamte

Bankkonto: Norddeutsche Landesbank, Filiale Bad Gandenhslm, KIo.-Nr. 22.116.970 ■ Postscheckkonto: Hannover 6671S

PK/W

durch die öffnung strömende Luft muß dann durch eine Strömung's-, meßvorrichtung an dieser Haube fließen. Oft erfaßt das Meßgerät den Gesamtdruck, der von der durch die Haube strömenden
Luft erzeugt wird, oder es erfaßt die Luftgeachwindigkeit an , einer Stelle der Haube, und aus diesen Daten (Druck oder Durch-, flußmenge) wird dann ein Meßwert gebildet, der es ermöglicht, an einer Skala die Durchflußgeschwindigkeit abzulesen.
Solche Abgleichhauben werden von Hand über die Öffnungen gehalten, die gemessen werden soll, und sie sind deshalb leicht
und tragbar. Sie sind aber im allgemeinen wenig zuverlässig
und ziemlich ungenau und ergeben nur einen mehr oder weniger
groben Näherungswert für die tatsächliche Luftgeschwindigkeit
oder Luftmenge dieser öffnung.

Bei einem bekannten, auf Dauer installierten Gerät der eingangs erwähnten Art (US-PS 2 714 819) wird die Geschwindigkeit . von Luft gemessen, die in nur einer Richtung durch einen Kanal
strömt. In einer Querebene des Kanals wird an mehreren Stellen
der Strömungsdruck der Luft gemessen und daraus ein Mittelwert
gebildet. Dazu ist an jeder Stelle ein am Ende offenes Rohr
angeordnet, das jeweils mit einem gesonderten Flüssigkeitsbehälter verbunden ist. Aus den Flüssigkeitsbehältern wird je
nach der gemessenen Druckhöhe Flüssigkeit in einen gemeinsamen | Auffangbehälter ausgetrieben. Es ist nur eine einzige Verbin- ; dung vorgesehen, um den statischen Druck in dem Kanal an einer
Seitenwand zu messen, wobei angenommen ist, daß der statische _: Druck überall in der Querschnittsfläche des Kanals an den Meß- j stellen der Rohre konstant ist«, Das bekannte Gerät ist ver- j hältnismäßig aufwendig und aufgrund seiner Konstruktion nicht ' als tragbares Gerät einsetzbar. Der Luftstrom kann nur in einer. Strömungsrichtung durch den Kanal gemessen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit verhältnis- |

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mäßig geringem Aufwand die Meßgenauigkeit und -zuverlässigkeit ■ zu steigern und die Messung in entgegengesetzten Strömungs- i richtungen zu ermöglichen. ;

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Diese Aufgabe ist nach der Erfindung durch die im.Schutz-j anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Weiterbil-j düngen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein solches Gerät mißt den gewünschten Wert an verschie- ι ' denen Stellen aer Luftströmung und bildet daraus einen aussage- : ' fähigen Meßwert für die Gesamtheit der Strömung. Als Meßinstru_T j ment kann man ein solches üblicher Bauart verwenden, bei dem die ; Luft von einem Einlaß zu einem Auslaß strömt und dabei abhängig von der Größe der durchströmenden Luftmenge einen Zeiger auslenk t.~

Je nach dem Anschluß der Meßrohre an das Meßinstrument

kann man die Luftströmung durch das erfindungsgemäße Gerät in : der einen oder der anderen Richtung messen. In beiden Fällen ; j kann man dem Meßinstrument eine Drossel vorschalten, und zwar \ vorzugsweise in diejenige Leitung, die zu dem Meßrohr in dem ; Sammelrohr führen, dessen Fühlrohre dem ersten offenen Ende im _; j Sinne der vorgenannten Definition zugewandt sind. Die Größe die- ! ser Drossel wird an den zu messenden Bereich von Durchflußge- ! schwindigkeiten angepaßt, um die Meßgenauigkeit dadurch zu er- , J höhen, daß dem maximalen Wert dieser Geschwindigkeit ein Voll- ! ! ausschlag (bzw. im Falle eines digital anzeigenden Instruments ! : die Maximalanzeige) des Instruments entspricht. j

Anhand der im Folgenden beschriebenen und in der Zeich- J ! nung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher : erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine raumbildliche Darstellung eines Geräts, das ve : einer Bedienungsperson in die Meßstellung zur Messung einer Luft-' geschwindigkeit gebracht wird,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Geräts nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt, gesehen lärgs der Linie 3-3 der Fig. 2,

Fig. 4 und 5 vergrößerte Schnitte, gesehen längs der . Linien 4-4 bzw. 5-5 der Fig. 3.

Pig. 6 eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht, welche den Anschluß des Geräts an das Meßinstrument zeigt, wenn die Geschwindigkeit von in der einen Richtung strömender Luft gemessen wird, und

Fig. 7 eine Darstellung analog derjenigen nach Pig. 6, welche den Anschluß des Geräts an das Meßinstrument zeigt, wenn die Luftgeschwindigkeit bei entgegengesetzter Luftströmungsrichtung gemessen werden soll.

Das erfindungsgemäße Gerät ist leicht und vorzugsweise zur Erleichterung des Transports zu einer kompakten Einheit zusammenklappbar. Wie Fig. 1 zeigt, hat das Gerät einen Sammelteil 10 mit vier Seitenteilen 12, die längs ihrer Kanten miteinander verbunden sind und eine durchgehende, an beiden Enden geöffnete Kammer bilden, die von ihrem einen Ende 14 zu ihrem anderen Ende 16 hin sich in der dargestellten Weise verjüngt. Am Ende 14 wird vorzugsweise eine Dichtung aus Schaumgummi o.dgl. angebracht. Dieses Ende 14 mit der Dichtung wird wie dargestellt in Anlage gegen eine Decke, Wand ο.dgl. gebracht, und zwar um eine Öffnung 18 dieser Wand herum, um die aus dieser Öffnung oder in sie hinein strömende Luft zu messen. Um das Gerät zusammenlegbar zu machen, sind die Wände 12 längs ihrer Seitenkanten vorzugsweise lösbar miteinander verbunden, z.B. durch mit Nuten bzw. Kanälen versehene Kunststoffprofile, in welche Nuten diese Kanten reibungsschlüssig hineingeschoben werden. Naturgemäß kann man bei Geräten, die nicht oder selten transportiert werden, auf dieses bevorzugte Merkmal verzichten und das Teil 10 starr ausbilden.

Am kleineren Ende 16 des Sammelteils 10 ist ein Meßteil 20 gleichen Querjchnitts angeordnet, dessen rechteckförmige Wand 22 an beiden Enden offen ist, wobei eines dieser Enden direkt mit dem offenen Ende des Teiles 10 in Verbindung steht. Wie Fig. 2 zeigt, erstreckt sich ein erstes Paar von hohlen Sammelrohren 24 zwischen zwei gegenüberliegenden Wandabschnitten 22 und ist an diesen befestigt. Neben den Rohren 24 und

parallel zu ihnen liegen auf deren dem Ende 14 des Sammelteils 10 angewandten Seiten ebenfalls zwei hohle Sammelrohre 26 j von denen je eines in den Pig. 6 und 7 gezeigt ist. Das andere ist völlig analog relativ zum anderen Rohr 24 angeordnet und deshalb nicht gesondert dargestellt. Koaxial in den Rohren ist jeweils ein Meßrohr 28 angeordnet, und koaxial in den Sammelrohren 26 je ein Meßrohr 30. Die Wände der Meßrohre und 30 sind mit Öffnungen 32 bzw. 34 versehen, welche jeweils äquidistant angeordnet sind, wobei aufeinanderfolgende Löcher wie dargestellt umfangsmäßig um 90 zueinander versetzt sind.

Die Meßrohre 28 und 30 erstrecken sich jeweils vom einen Ende ihres Sammelrohres zu dessen anderem Ende, und dann durch die dortige Wand 22, vgl. die Fig. 6 und 7. Die Enden der Rohre 28 und 30 außerhalb der Wand 22 sind durch Querrohre bzw. 38 verbunden, wie das Jig. 2 zeigt. Dies gilt für den Pail, daß mehr als ein Satz Sammelrohre benötigt wird. Ein übliches Luftgeschwindigkeits-Meßinstrument 40 enthält das übliche Meßwerk, um den Zeiger 41 abhängig von der Luftmenge auszulenken, die vom Einlaß zum Auslaß des Instruments 40 fließt. In den Pig. 6 und 7 ist die Einlaßöffnung des Instruments 40 mit + und die Auslaßöffnung mit - bezeichnet.

Mehrere Fühlrohre 42 sind jeweils in ihrer Mitte wie dargestellt mit den Sammelrohren 42 verbunden, so, wie das in der auf die Anmelderin übertragenen US-Patentanmeldung S.ÜT. 580 152 des Carl J. Bauder vom 23.5.1975 beschrieben ist. Kurz gesagt sind die Sammelrohre mit seitlichen Öffnungen von geeigneter Form und Größe versehen, um einen mittleren Wandabschnitt der Fühlrohre 42 aufnehmen zu können, welch letztere wie dargestellt einen kleineren Durchmesser haben. Eine Lötverbindung oder sonstige luftdichte Verbindung verbindet am Umfang dieser seitlichen Öffnungen die Fühlrohre mit den Sammelrohren, vgl. Fig. 5 bis 7. Über kleine Öffnungen 46 (Fig. 4) in ihrer Mitte stehen die Fühlrohre 42 in Verbindung mit dem Inneren der Sammelrohre 24. In der gleichen Weise stellt jeweils eine kleine Öffnung 48 (Fig. 4) eine Verbindung

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zwischen den Innenseiten der Fühlrohre 44 und der Sammelrohre 46 her.

Alle !Fühlrohre 42 und 44 sind an beiden Enden offen; die freien Enden der kühlrohre 42 sind so umgebogen, daß sie wie dargestellt dem Sammelteil 10 zugewandt sind. Die offenen Enden der Fühlrohre 44 weisen in die entgegengesetzte Richtung und sind wie dargestellt unter einem Winkel von ca. 45 zur Längsachse dieses Rohres abgeschnitten. Die Rohre des Sammelteils 20 sind in der in Fig. 6 dargestellten Weise mit dem Meßinstrument 40 verbunden, um die aus der Wandöffnung 18 (Fig. 1) ausströmende Luftmenge zu messen, also die Luft, die vom Sammelteil' 10 zum Meßteil 20 und durch diesen strömt.

Die Luftmenge, welche in die Wandöffnung 18 hineinströmt d.h. durch den Meßteil 20 in den Sammelteil 10 und von dort in die Wandöffnung 18, wird in der in Fig. 7 dargestellten Weise gemessen, wobei das Instrument 40 wie dargestellt anders angeschlossen ist.

Beim Anschluß des Meßinstruments 40 nach Fig. 6 wird der Einlaß des Instruments 40 über ein Verbindungsstück 50 mit dem Querrohr 36 verbunden,, während der Auslaß des Instruments 40 über ein Verbindungsstück 52 mit dem Querrohr 38 verbunden wird. Luft, die aus der Wandöffnung 18 herausströmt, wird über das Sammelteil 10 zum Meßteil 20 geleitet. Ein Teil dieser Luft strömt in die offenen Enden der Fühlrohre 42 ein, und zwar wie in Fig. 3 dargestellt, an einer Vielzahl von Meßstellen, die über den gesamten Meßquerschnitt verteilt sind. Wie Fig. 6- zeigt, fließt die Luft aus den Fühlrohren 42 durch die kleinen Öffnungen 46 in die Sammelrohre 24. Die Luft kann dann die Innenseiten der Sammelrohre 24 entlangströmen, von dort durch die Öffnungen 32 in die Meßrohre 28 einströmen und aus diesen über das Querrohr 36 und das Verbindungsstück 50 zum Meßinstrument 40. Die aus 40 ausströmende Luft fließt über das Verbindungsstück 52, das Querrohr 38, die Meßrohre 30 und die Sammelrohre 26 und wird in der Abströmrichtung durch die offenen Enden der Fühlrohre 44 ausgelassen.

Beim Durchströmen des Meßinstruments 40 wird wie beschrieben der Zeiger 41 so weit ausgelenkt, wie das der jeweiligen Luftgeschwindigkeit entspricht, und eine geeignete Skala ermöglicht eine Direktablesung des Luftdurchflusses in den Größen, in denen Meßinstrument und Skala geeicht sind, z.B. in PEET PER SECOND (J¹PS), m/s, CUBIC J¹EET PER MINUTE (CJ¹M), oder m /h. Dadurch, daß die öffnungen der Fühlrohre 42 und 44 in entgegengesetzte Richtungen weisen, ergibt sich ein stärkerer Luftdurchfluß durch das Meßinstrument 40, als wenn nur die Fühlrohre 42 verwendet würden, und man erhält dadurch speziell bei niedrigen Durchflußgeschwindigkeiten einen größeren Meßausschlag und dadurch auch eine höhere Meßgenauigkeit.

Zum Messen der Luftströmung in umgekehrter Richtung, also in die Wandöffnung 18 hinein, also von Rückluft bei einer Lüftungsanlage o.dgl. wird das Meßinstrument 40 gemäß Pig. 7 an den Meßteil 20 angeschlossen, und zwar wird sein Auslaß.über das Verbindungsstück 50 an das Querrohr 36 angeschlossen. Raumluft fließt dann in den - offenen - Einlaß des Instruments 40 (vgl. den Pfeil in J¹Ig. 7), fließt durch das Instrument, das Verbindungsstück 50, das Querrohr 36, die Meßrohre 28 und die Sammelrohre 24 und wird durch die offenen Enden der Fühlrohre 42 in das Meßteil 20 abgegeben. In diesem Falle werden die Meßrohre 30, Sammelrohre 26 und Fühlrohre 44 nicht durchströmt. Die Messung erfolgt in der gleichen Weise wie bei Fig. 6, aber es wird eine anders kalibrierte Skala verwendet.

Um bei einem großen Bereich von zu messenden Luftgeschwindigkeiten die Meßgenauigkeit zu erhöhen, kann in dem Verbindungsstück 50 eine Drossel 54, vorzugsweise eine rohrförmige Drossel, eingesetzt werden. Diese Drossel kr.nn z.B. einfach aus einem kurzen Rohrstück mit kleinerem Innendurchmesser als dem des Verbindungsteils 50 bestehen und drosselt dadurch die Strömung der Luft. Vorzugsweise ist die Drossel auswechselbar, so daß man für verschiedene Meßbereiche jeweils eine andere geeignete Drossel einsetzen kann. Z.B. kann man

bei kleinen Durchströmmengen die Drossel 54 ganz weglassen, um einen vollen Zeigerausschlag zu erhalten, während man bei größeren Luftmengen mit einer geeigneten Drossel ebenfalls das Instrument 40 im Bereich seines Tollausschlags betreiben kann. Es ist dabei sehr zweckmäßig, den Meßteil 20 zusammen mit einem bestimmten Instrument 40 zu eichen und diese beiden Teile immer zusammen zu verwenden, da dann die Genauigkeit höher wird, als wenn man zu eineia bestimmten Meßteil 20 ein Instrument 40 verwendet, das nicht zusammen mit ihm geeicht wurde.

Patentanwälte

Dipl.-Ing. Horst Rose Dipl.-Ing. Peter Kosel

Claims

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μ . DIPL-ING. HORST ROSE DIPL-ING. PETER KOSEL

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Akten-Nr.j

j 2078/18 D-3353 Bad Gandersheim, 12.Juni 1979

Cambridge Filter Corporation

Schutzansprüche

1. Gerät zur Messung der Geschwindigkeit eines Luft-

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Stroms, der in eine Offnung_Aoder aus ihr herausströmt, wobei an verschiedenen Stellen einer Querschnittsfläche des Luftstroms die dortige Luftgeschwindigkeit gemessen und daraus mittels eines Meßinstruments ein Mittelwert gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät einen ummantelten Abschnitt (10) aufweist, welcher einen Luftströmungsweg zwischen einem ersten (14) und einem zweiten (16) offenen Ende definiert, und in dessen zweitem offenen Ende (16) sich wenigstens ein Paar jeweils beidseitig geschlossener Sammelrohre (24,26) quer zu diesem zweiten offenen Ende (16) erstreckt, daß innerhalb der Sammelrohre (24,26) und etwa gleichachsig mit ihnen je ein Meßrohr (28,30) angeordnet ist und sich durch ein Ende des zugeordneten Sammelrohres erstreckt, welche Meßrohre (28,30) jeweils mit Löchern (32,34) versehen sind, die die Innenseite des jeweiligen Meßrohres mit der des zugeordneten Sammelrohres verbinden, daß mit dem Inneren des einen Sammelrohres (24) jedes Paares der Sammelrohre (24,26) erste Fühlrohre (42) verbunden sind, deren offene Enden dem ersten offenen Ende (14) des Abschnitts (10) zugewandt und an vorgegebenen Stellen einer Ebene in der Nähe des zweiten offenen Endes (16) des Abschnitts (10) angeordnet sind, daß mit dem Inneren des anderen Sammelrohres (26) jedes Paares der Sammelrohre (24,26) zweite Fühlrohre

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(44) verbunden sind, deren offene Enden vom ersten offenen Ende (14) des Abschnitts (10) abgewandt und an vorgegebenen Stellen einer Ebene in der Nähe des zweiten offenen Endes (16) des Abschnitts (10) angeordnet sind, und daß ein Ein- und/oder Auslaß des Luftgeschwindigkeits-Meßinstruments (40) wahlweise mit einem oder beiden Meßrohren (28,30) jedes Paares der Sammelrohre (24,26) verbindbar ist.

2j. Gerät nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Meßrohre (28,30) eine Wand (22) des ummantelten Abschnitts (10) durchdringen und außerhalb desselben mit dem Meßinstrument (40) verbindbar sind.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung von mindestens einem der Meßrohre (28, 30) zum Meßinstrument (40) eine Drossel (54) vorgegebener Größe vorgesehen ist.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Drossel (54) veränderbar ist.

5. Gerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (54) in der Verbindung vom Meßinstrument (40) zu demjenigen Meßrohr (28) angeordnet ist, welches dem einen ' Sammelrohr (24) jedes Paares der Sammelrohre (24,26) zugeordnet ist, an dem die ersten Fühlrohre (42) angeschlossen : sind, deren offene Enden dem ersten offenen Ende (14) des

ι ummantelten Abschnitts (10) zugewandt sind.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge- ; kennzeichnet, daß die ersten und zweiten Fühlrohre (42,44) ι jeweils ein beidseitig offenes Rohr mit wesentlich geringerem Durchmesser als dem der Sammelrohre (24,26) aufweisen, welches Rohr etwa in der Mitte zwischen seinen Enden eine Mittelöffnung (46,48) aufweist, über welche die Innenseiten , von Fühlrohr und zugeordnetem Sammelrohr in Verbindung stehen. ·

: 7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

mindestens der Mittelabschnitt jedes Fühlrohre (42,44), der I mit der Mittelöffnung (46,48) versehen ist, eine Längs-•^: achse aufweist, die im wesentlichen rechtwinklig sowohl zu einer Längsachse des Sammelrohrs wie zu einer Hauptachse der

: Luftströmung durch den ummantelten Abschnitt (10) verläuft.

' 8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei j den ersten Fühlrohren (42) jeweils beide Endabschnitte unter einem Winkel von etwa 90° relativ zur Längsachse des Mittelabschnitts abgebogen sind (Fig. 4 und 5).

'· 9. Gerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Fühlrohre (44) jeweils auf ihrer

i gesamten Länge zumindest annähernd geradlinig ausgebildet

! sind, und daß die von ihren offenen Enden definierten Kanten

i in Ebenen liegen, die unter etwa 45° von einer Hauptachse der

j Luftströmung durch den ummantelten Abschnitt (10) in Richtung

! zum ersten offenen Ende (14) des Abschnitts (10) divergieren.

j 10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge-I kennzeichnet, daß die Sammelrohre (24,26) jedes Paares der ! Sammelrohre (24,26) im ummantelten Abschnitt (10) parallel

I <

j zueinander und übereinander angeordnet sind, wobei das Ϊ Sammelrohr (24) jedes Paares der Sammelrohre (24,26), mit dem

I die ersten Fühlrohre (42) in Verbindung steheh, dem ersten [ offenen Ende (14) des ummantelten Abschnitts (10) am nächsten j liegt.