KR20010089411A - 파이프 내에서 유동하는 매질의 매개 변수를 측정하기위한 측정 장치 - Google Patents

파이프 내에서 유동하는 매질의 매개 변수를 측정하기위한 측정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 파이프(2)에 흐르는 매질 특히 내연기관 흡기량에 대한 적어도 하나의 매개 변수를 특정하는 장치(1)에 관한 것이다. 파이프의 액상입자는 측정부재(23)에 영향을 주며 유동매질의 매개 변수를 측정하는 측정부재(23)의 특성곡선상태에 영향을 준다. 측정부재(23)의 액체 적층을 감소시키기 위해 측정부재(23)를 파이프 또는 도관체(8)에 보호격자(15, 95) 흐름아래방향으로 설치하며, 보호격자는 매질흐름의 방향전황을 야기하고 액상입자를 격리시킨다. 보호격자(15, 95) 흐름 아래방향으로 설치된 가로날(39) 또는 흡입구(72) 또는 터뷸레이터(95)는 통제불능인 난류발생을 감소시킨다.

Description

파이프 내에서 유동하는 매질의 매개 변수를 측정하기 위한 측정 장치{Device for measuring at least one parameter of a medium flowing in a pipe}
DE 197 35 891 A1에 내연기관 흡기관 흡기로에 사용되는 유체 및 측정통로가 있는 흡기측정용 측정체가 공지되어 있으며, 이것은 파이프의 종축과 경사를 이루며 S-형상의 변환통로가 분기된다. 측정부재는 측정통로에 설치된다. 측정부재는 DE 43 38 691 A1 내지는 US-PS 5, 452, 610에 공지되어 있듯이 절연 멤브레인이 있는 정밀한 센서로 구성된다. 예컨대 젖은 노면에 기인한 흡기관의 수분 유입 결과로 상황에 따라서는 측정부재가 오염될 수도 있다. 이러한 수분에 함유된 용해염분은 센서부 멤브란에 소금부스러기를 발생시켜 인식값을 변화시킨다.
측정체의 경사로 인해 차폐영역이 생성되나 그럼에도 불구하고 오염입자 또는 액상입자가 측정통로에 도달한다.
DE 197 35 664 A1에는 매질이 통과하는 관 내부에 측정부재가 설치된 장치가 공지되어 있으며, 이 경우 도관체의 흐름 역방향 종단은 필터실까지 확장되고 그곳의 표면에 오염입자 또는 물방울이 측정부재에 적층되는 것을 최소화하기 위해 유입구가 설치된다. 특히 오염이 심하고 많은 수분이 함유된 내연기관 흡입기의 경우 공기필터가 물을 너무 흡수한 상태가 되면 수분이 필터망을 통과하게 되고 이 경우 오염입자가 함께 유입될 위험성이 내재한다. 공기필터의 흐름 역방향 면, 즉 흡입측은 필터표면으로부터 오염입자와 수분이 흡입기와 함께 유입되어 측정부재에 적층됨으로써 측정오류 또는 특정부재의 고장을 유발시키는 위험성이 존재한다. 기존의 기술로 도관체는 외피표면에 유입구를 설치함으로써 측정부재에 이물질이 적층되는 것을 감소시키지만, 그로 인해 도관체가 길어지므로 바람직하지 않은 압력강하가 발생되고, 그 결과로 측정 감도가 감소된다. 또한 측정부재에 액상/고상 입자가 적층되는 양이 20ℓ/시간을 충족시키기에는 충분치 못하다.
그 외에도 유입기체 또는 가스로부터 액상을 분리하기 위해 파이프내에 차단격자를 사용하는 것을 제안했다. 내부 도관 앞 또는 파이프에 설치된 차단 격자는 측정부재로 유입되는 공기/수분 혼합기의 액상입자를 도관벽 내지는 파이프벽으로 유도하며 공기는 내부 도관의 중앙에 머무른다. 그럼에도 불구하고 차단격자 직후에서 발생하는 이러한 상분리로 인해 매우 큰 비정류상태의 자체수분영역(dead water area)이 생성되며 이로 인해 운행중에 수분이 농축되고 이것은 제어불능상태로 측정체로 흘러든다.
그 외에도 자체수분영역의 바람직하지 않은 공기난류가 측정체에 도달하며 따라서 센서신호의 재생도를 저해한다.
DE 196 52 753 A1에 측정신호 안정용 격자와 유체정류기가 있는 측정소자가공지되어 있다. 하지만 액상 또는 고상 입자로부터 측정부재를 보호하기 위한 여타의 격자 또는 부재가 없다.
DE 196 7 081 A1 내지는 US-PS 5, 915, 279에는 구역에 따라 상이한 단면적을 갖는 격자개구가 공지되어 잇다. 하지만 측정부재가 물 및 고체 입자에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있는 조치가 결여되어 있다.
본 발명은 청구항 제 1 항에 따라 파이프 내에서 유동하는 매질의 매개 변수들 중 적어도 하나의 매개 변수를 측정하는 장치에 관한 것이다.
도1은 도관체 및 가로날이 있는 본 발명에 따른 장치의 도
도2는도1의 종방향 측단면도
도3은 도 1의 주흐름방향 부감경
도4는 도관체와 흡입구가 있는 본 발명에 따른 또 다른 실시예
도5는 도 4의 종방향 측단면도
도6은 도 4의 주흐름방향 부감경
도7은 본 발명에 따른 장치의 또 다른 실시예
도8a, b는 보호격자 설치도
도9는 유체정류기내에 보호격자 통합설치도
도10은 본 발명에 따른 장치의 또 다른 실시예
도11a, b는 보호격자가 있는 측정체
청구항 1에 따른 본 발명의 장치는 보호격자를 사용하여 액상 및 고상입자가 측정부재 주위로 유도됨으로써 간단한 방법으로 측정결과치를 개선한다는 장점을 가진다.
종속 청구항의 조치들을 사용하여 청구항1의 장치를 유용하게 확장 및 개선할 수 있다.
특히 유리한 것은 하나의 수단을 사용하여 보호격자의 유체흐름방향 또는 보호격자에서 자체수분영역 및 난류구역을 감소시킨다.
자체수분영역을 감소시키기 위한 유용한 구성으로는 가로날이 있으며 이 날은 자체수분영역에서 유동속도가 감소되어 자체수분영역이 현저히 줄어든다. 이로써 시간에 따른 거동이 일정하며 측정부재의 신호혼란을 줄여준다.
또한 자체수분영역에 함유된 수분을 흡수한다는 장점이 있다. 자체수분영역의 도관체내에 설치된 흡입구가 이 역할을 수행한다. 돌출부에 의해 흡입개구영역에서 유동체가 가속된다.
기체흐름은 물을 파이프 또는 도관체의 내벽으로 더욱 강하게 몰아주는 회전운동에 의해 일어나므로 자체수분영역에 물이 축적되는 것을 방지하기 위해서는 보호격자를 터뷸레이터로 구성하는 것이 유리하다.
전체적인 해결을 위해서는 측정체의 공간에 터뷸레이터로써 보호격자를 설치하는 것이 유리하며, 이 경우 측정체의 측정통로에 가로날과 흡입구를 설치할 수도 있다.
또한 측정체가 있는 파이프안에 도관체를 사용하는 것이 유리하며, 그 이유로는 도관체에 의해 이미 고상 및 액상입자오염이 감소될 수 있기 때문이다.
도관체에 보호격자를 설치하는 것이 유리하며 이것은 유동매질의 방향이 전환되므로 고상 및 액상입자에 의한 오염이 현저하게 감소된다.
보호격자가 흐름방향에 경사지게 진행하면 오염입자와 수분방울을 원하는 방향으로 유도할 수 있다.
부품과 공정낭비를 줄이기 위해서 보호격자를 측정체의 흐름영역 방향에 있는 유체정류기에 통합설치 하는 것이 유리하다.
본 발명의 실시예를 도에 간단하게 나타냈으며 상세설명에서 자세히 설명한다.
도1은 파이프(2)에 흐르는 매질 특히 공기흐름양, 특히 내연기관 흡기량에 대한 적어도 하나의 매개 변수를 측정하는 장치(1)이다. 유동매질의 매개 변수는 해당 센서로 포착되는 예컨대 공기양, 온도, 압력 또는 유속측정을 위한 예컨대 공기 흐름양이다. 기타의 다른 매개 변수를 측정하기 위해서도 장치(1)를 사용할 수 있다.
파이프(2)에는 벽체(3)가 있다. 파이프(2)에 화살표로 나타낸 주흐름방향(6)의 매질이 흐른다. 파이프(2)은 내벽(7)을 가진다. 파이프(2)내에 예컨대 파이프(2)에 대해 방사선 방향으로 일정거리를 유지하며 매질에 둘러싸이는 도관체(8)가 있다. 도관체(8)는 관통로(11)가 있으며 흐름 역방향 끝 부분에 보호격자(15)가 있다.
보호격자(15)는 예컨대 철망 또는 판상격자로 이루어진다. 기타의 형상도 사용할 수 있다. 보호격자(15)용 소재로써 철망과 판상격자(15) 모두의 경우에 합성수지, 금속, 세라믹 또는 유리를 사용한다. 합성수지 판상보호격자(15)에는 예컨대 사출 또는 소재절삭법에 의한 격자개구(44)가 설치된다. 금속판상 격자망(15)은 예컨대 각인, 천공, 부식 등으로 제조된다.
관통로(11)에 흐름아래방향으로 보호격자(15)와 약간의 거리를 두고 유동방향(12)이 존재한다. 유동방향(12)은 주흐름방향(6)과 거의 평행하게 진행한다. 파이프(2)의 중심선(27)은 예컨대 도관체(8)의 중심선과 일치한다.
도관체(8)내에 예컨대 측정체(19)가 진행한다. 측정체(19)는 DE 42 28 484 C2에 공지된 것과 같은 온도센서, DE 31 35 794 A1에 공지된 것과 같은 압력센서일 수 있으며, 또는 해당 매개 변수를 산출하는 공기양 센서일 수도 있다. 다양한 센서에 대한 예제로써 본 문서에서는 예컨대 측정체(19)에 설치되어 매질이 흘러드는 예컨대 유입구(20)가 있는 공기양 센서를 예시적으로 선택한다.
이러한 측정체(19)는 DE 197 35 891 A1에 공지되어 있으며 본 출원서의 일부이다.
내연기관에 흡입되는 공기양은 내연기관 흡입 도관내에서 도관체(8)의 흐름 아래방향으로 설치된 도에 나타내지 않은 스로틀밸브에 의해 임의로 변경될 수 있다.
내연기관의 흡기량 산출을 위해 측정체(19)가 설치되며 이것은 길이방향, 사각현상으로 구성되고 종축(21)을 따라 확장된다. 종축(21)은 중심선(27)에 수직으로 따라서 주흐름방향(6)에도 역시 수직으로 진행한다. 측정체(19)는 부분적으로 벽체(3)의 삽입구(22)로 확장되며 그의 한 끝은 관통로(11)로 돌출된다. 예컨대 소켓날 형상의 전기 컨넥터를 수용하는 측정체(19)의 소켓종단은 이 경우 예컨대 파이프(2)의 외부에 존재한다. 측정체(19)안에 공지된 방식으로 측정부재(23)가 설치되며, 이것은 관통로(11)를 통과하는 공기와 접촉되며, 내연기관에 흡입되는 공기양을 규정한다. 측정부재(23)는 공지된 방식으로 예컨대 적어도 하나의 온도의존성 저항 형태로 구성된다. 특히 DE 432 38 891 A1 내지는 US-PS 5, 452, 610에서와 같이 측정부재(23)를 절연 멤브란을 가지는 정밀공학부품으로 구성할 수 있으며, 상기 멤브란 위에 저항소자가 구성된다. 또한 측정체가 없는 측정부재(23)를 도관체(8)의 파이프(2)에 설치할 수도 있다.
도관체(8)에 예컨대 두 개의 지지대(33)가 존재하며 이것은 파이프(2)에 도관체(8)를 지탱해 준다.
지지대(33)는 파이프(2)과 도관체(8)사이의 공기흐름속에서 도관체(8)를 고정시킬 뿐 아니라 압력강하를 증가시켜줌으로써 관통로(11)에 흐르는 공기양을 증가시키며 다른 한편으로는 지지대(33)는 흡기흐름의 방향을 의도하는 방향으로 설정한다. 지지대(33)를 사용하지 않고 도관체(8)를 파이프(2)에 설치할 수 있으며 예컨대 측정체(19)에 고정시킬 수 있다.
보호격자(15)는 예컨대 종축(21)에 수직, 종축(21)에 수평으로 진행하는 예컨대 상호 수직의 교각(36)으로 구성되며, 이 경우 종축(21)에 수직한 교각(36)은 예컨대 30°의 각도로 설정된다. 이로써 주흐름방향(6)은 흐름아래방향으로 보호격자(15) 뒤에서 변경된다. 보호격자(15)는 주흐름방향(6)에 대해 경사지게 진행할 수도 있다.
보호격자(15)에 오염입자 및 수분방울이 적층되며 파이프(2) 또는 도관체(8)의 내벽(7)으로 유도되며, 따라서 측정체(19) 유입구(20) 또는 측정부재(23)를 통과한다.
보호격자(15)의 흐름아래방향으로 관통로(11)내에서 도관체(8)의 중심선과 거의 평행하게 유동방향(12)이 생성된다.
보호격자(15) 뒤에서 흐름아래방향으로 도 2에 나타내듯이 차단영역(59)이 생성되며, 여기에 장치(1)를 장시간 가동시키는 경우 액체가 농축될 수도 있다. 이 액체는 언젠가는 제어할 수 없는 상태로 측정체(19) 또는 측정부재(23) 방향으로 흘러간다. 그 외에도 차단영역(59)의 공기난류(87)(도5)가 유입구(20)에 도달하며 이로써 센서신호의 재생도가 저해된다.
도관체(8)내에 예컨대 중심선방향으로 진행하는 적어도 하나의 가로날(19)이 설치된다. 난류(87)(도 5) 및 제어불능의 액상축적감소를 위한 수단(40)으로써 보호격자(15) 바로 뒤에 예컨대 가로날(39)이 도관체(8) 둘레를 따라 분산 배치된다. 도 2는 도 1의 길이방향 축단면도이다. 동일부품 또는 동일한 기능의 부품은 도 1과 동일한 부호를 사용한다.
중심선(27)과 일정한 각도(α)로 경사져서 진행하는 교각(36)을 가진 보호격자(15)를 인식할 수 있다.
교각(36)은 종축(46)을 가지는 보호격자개구(44)를 구성한다.
매질은 보호격자개구(44)를 통과하여 보호격자(15)뒤에서 볼 때 흐름아래방향으로 방향이 전환된 다른 방향(45)으로 흐르며 화살표로 표시했다. 방향(45)은주흐름방향(6)과 변환각(α)를 이룬다.
도관체(8)가 존재하지 않을 수도 있으며, 이 경우 보호격자(15)는 예컨대 파이프(2)의전체단면으로 확장되고 적어도 하나의 가로날(39)이 파이프(2)의 내벽(7)에 설치된다.
적어도 하나의 가로날(39)은 예컨대 보호격자(15)에 직접 연결된다.
측정체(19)는 매질이 맨 처음 흘러들어 돌아나가는 전면(48)을 가진다. 하부면(55)은 측정체(19)의 방사선 끝 단면으로 구성된다. 적어도 하나의 가로날(39)은 이 경우 예컨대 측정체(19) 전면(48)까지 확장된다. 하지만 흐름아래방향으로 측정체(19)의 전면(48) 맞은 편에 놓이는 후면(49)까지 확장될 수도 있다. 측정체(19)의 전면(48) 내지는 후면(49) 내지는 하부면(55) 대신 측정부재(23)의 전면(50) 내지는 후면(5) 내지는 하부면(52)이라고 할 수도 있다.
적어도 하나가 존재하는 가로날(39)의 방사선 방향 높이(58)는 여기서는 동일하다. 가로날(39)은 가로날(39)의 방사선 종단(56)의 접선(57)이 적어도 측정체(19)의 하부면(55)과 접촉할 수 있도록 방사선 방향으로 확장된다.
보호격자(15)이 방사선 방향높이(58)는 초기에 더 크게 또는 더 작게 내지는 모든 값을 가질 수 있다.
가로날(39)의 방사선 방향 높이(38)가 상이한 경우 가로날(39)의 흐름방향 종단(53)과 측정체(19)의 하부면(55)에 대한 방사선 방향 간격(54)이 방사선 방향의 다른 종단에서 볼 때 0 이상이다.
보호격자(15) 뒤에 차폐영역(59)이 존재한다. 이 영역은 방향(45)으로 흐르는 매질이 직접 통과하지 않는 구역에 존재한다. 그곳에 소위 자체 수분영역이 생성되어 보호격자표면에 수분이 모이게 되고, 제어불능상태의 난류(87)(도 5)가 형성된다.
흐름에 추가하여 적어도 하나의 가로날(39)이 있는 벽면(60)을 사용함으로써 또한 그로 인한 벽면 흡착력 증가, 그리고 유동속도감소가 발생하므로 액상적층 및 난류(87)가 제거되며 항상 일정한 흐름상태가 형성된다. 이 경우 적어도 하나의 가로날(39)은 흐름 방향으로 기하학적인 평활도가 유지되며 따라서 형성된 액상 벽면막을 변경시키지 않으므로 액체흐름을 거부하지 않으며 흐름단면이 영향을 미칠 만큼 감소되지 않으므로 압력강하가 발생하지 않는다.
도 3은 주흐름방향으로 도 1의 부감경이다. 동일부품 또는 동일한 기능의 부품은 동일한 부호를 사용한다.
도 2에서와 같이 적어도 하나의 가로날(39)이 파이프(2) 또는 관통로(11)에 설치된다.
예컨대 3개의 가로날(39)은 날 중심선(63)을 가지며, 이 중심선은 예컨대 중심점, 즉 도면의 종축(27) 관통중심점으로 향한다. 날중심선(63)은 중심선(27)과 교차한다. 적어도 하나의 가로날(39) 역시 방사선 방향이다. 바로 인접한 가로날(39)의 날중심선(63)은 상호 동일한 교차각(β)을 가진다.
교차각(β)은 동일할 필요가 없다. 적어도 하나의 가로날(39)은 파이프(2) 또는 도관체(8)의 내벽을 따라 임의로 설치된다. 적어도 하나의 가로날(39)이 차폐영역(59)에 존재하는 것이 유리하다.
흐름을 더욱 안정시켜 센서신호의 재생성을 증진시키기 위해 적어도 하나의 가로날(39)이 주흐름방향(6)에 설치되며 예컨대 유선형상으로 구성되므로 한편으로는 액체의 흐름을 방해하지 않고 다른 한편으로는 단면을 차단하지 않으며, 따라서 흐름이 가속된다. 적어도 하나의 가로날(39) 단면은 각형이거나, 곡선형 또는 원형일 수 있다. 적어도 하나의 가로날(39) 방사선 방향 끝단(56)은 둥글거나 편평하다.
도 4는 난류(87) 및 통제불능의 액체축적을 감소시키기 위한 수단(40)으로써, 흡입구(72)와 도관체(8)가 있는 본 발명에 따른 장치(1)의 또 다른 실시예이다(도 5). 동일부품 또는 동일한 기능의 부품은 동일한 부호를 사용한다.
파이프체(8)에 적어도 하나의 흡입구(72)가 있으며, 주흐름방향에서 볼 때 흐름아래방향으로 보호격자(15)뒤에 있다. 하나 이상의 개구(72)가 도관체(8) 어디에나 존재할 수 있다. 적어도 하나의 흡입구(72)는 임의의 형상(원형, 각형 또는 타원형)을 취할 수 있으나 직경 3mm 또는 그에 상응하는 단면을 초과해서는 안 된다. 흡입구(72)는 파이프(2)과 차폐영역(69)사이를 연결한다.
흐름 역방향으로 적어도 하나의 흡입구(72) 앞에 유속을 높이는 수단(76)이 존재한다. 이 수단은 예컨대 파이프(2)의 내벽(7)을 향하는 도관체(8) 외부면 및 그 방향의 파이프(2) 맞은 편 내벽(7)에 구성되는 돌출부(83)이다. 예컨대 돌출부(83)는 면삭 가공되며 단면은 대략 1/4 원이며, 이 1/4원의 후모서리(84)는 적어도 하나의 흡입구(72) 직전까지 확장된다. 흡입구(72) 영역에 흐름을 가속시키는 여타의 형상도 고려해볼 수 있다. 돌출부(83)는 주흐름방향(6)에서 국부적으로수렴하는 통로(79)를 구성한다.
도 5는 도 4의 가로방향 축단면도이다. 동일부품 또는 동일한 기능의 부품은 동일한 부호를 사용한다.
화살표(45)는 보호격자(15)를 통과한 매질이 보호격자(15)를 떠나는 방향을 나타낸다. 하지만 매질의 유동방향은 다시 도관체(8)의 중심선(27)을 향하게 된다. 따라서 예컨대 물이 적층되어 통제불능상태의 난류(87)가 생성되는 차폐영역(59)이 나타난다. 차폐영역(59) 근처에 적어도 하나의 흡입구(72)를 설치하는 것이 유리하다. 적어도 하나의 흡입구(72)와 보호격자(15)사이의 최대거리는 변환각(α)에 의존한다. 변환각(α)이 클수록 최대거리는 작아진다.
적어도 하나의 흡입구(72)에 의한 수분흡입은 관통로(11)와 파이프(2)사이의 압력기울기 때문에 가능하다. 따라서 이러한 압력기울기를 형성시켜야 한다. 수렴통로(79)를 통과하는 축방향흐름이 가속됨으로서 적어도 하나의 흡입구(72) 근처에 국부적으로 예컨대 파이프(2) 방향 도관체(8) 면의 유속이 증가되어 압력기울기가 생성된다. 흡입구(72)에서 적층되어야 할 수분을 도관체(8)안에 도달하지 못하게 함으로써, 차폐영역(59)에 수분이 적층되어 유입구(20)방향으로 통제불능상태의 수분이 흘러가는 것을 막을 수 있다.
도 6은 주흐름방향(6)에서 도 4의 부감경이다. 동일부품 또는 동일한 기능의 부품은 동일한 부호를 사용한다.
돌출부(8)는 파이프(2)의 내벽에만 또는 도관체(8)의 외벽에만 구성하거나 또는 파이프(2)의 내벽(7) 및 외벽(89)에 구성할 수 있다. 돌출부(83)는흡입구(72) 영역에 국부적으로 구성될 수 있으며 또는 점선(92)으로 표시했듯이 파이프(2)의 전체 내벽을 돌아서 구성할 수도 있다. 돌출부(83)는 주흐름방향(6)에서 볼 때 예컨대 각형 또는 둥근 단면을 가질 수 있다.
도 7은 장치(1)의 본 발명에 따른 또 다른 실시예이다. 동일부품 또는 동일한 기능의 부품은 동일한 부호를 사용한다.
보호격자(15)는 여기서는 예컨데 터뷸레이터(95)로 구성되며 난류(87)와 통재불능상태의 수분적층감소 수단(40)으로써의 역할을 한다.
터뷸레이터(95)의 격자개구(44)는 회전대칭으로 회전시킨 판이며 따라서 흐름은 회전한다. 이러한 회전으로 흐름은 관통로(11)에서 안정되며 따라서 차폐영역(59)에 수분 적층이 현저히 감소되고 그로 인해 센서신호의 재생도가 증가한다. 흐름에 회전이 있는 경우는 그렇지 않은 경우에 비해 원심력 분율이 높으므로 유체가 파이프(2) 또는 도관체(8) 내벽(7)에 강하게 밀려든다.
터뷸레이터(95)는 예컨대 합성수지사출법으로 제조하며 코아가 있는 성형기를 사용한다. 코아는 보호격자의 음영을 구성하며 회전운동을 통해 공정장비로부터 분리됨으로써 가공성이 있는 합성수지로 터뷸레이터가 만들어진다. 코아를 분리할 경우 나사에 코아를 연결하여 회전운동을 실행할 수 있다.
도 8a 내지 8b는 보호격자(15, 95)의 다양한 설치도이다. 동일부품 또는 동일한 기능의 부품은 동일한 부호를 사용한다.
도 8a는 보호격자(15)가 예컨대 터뷸레이터(95)의 형태로 파이프(2)에 설치되며 예컨대 파이프(2)의 전체 단면으로 확장된다. 또한 도 8a에 따라보호격자(95)가 없는 도관체(8)를 파이프(2)에 설치할 수 있다.(도 8b) 또 다른 방법으로 도 1에서 보듯이 보호격자(95)를 기존의 도관체(8)에만 설치할 수도 있다. 또한 도 1의 실시예에 따라 예컨대 제 2보호격자(15, 95)를 파이프(2) 내부에 설치할 수도 있다.
도 1 내지 8의 보호격자(15, 95) 또는 보호격자(15, 95)는 흐름을 일정한 변환각(α)만큼 변환시킨다. 이때 예컨대 편평한 보호격자(15, 95)는 종축(27)에 수직이며 격자개구(44)는 파이프(2)의 중심선(27)에 대해 변환각(α) 만큼 경사를 이룬다. 하지만 격자개구(44)는 보호격자(15, 95) 종축에 수직일 수도 있으며 보호격자(15, 95)는 종축(27)과 일정한 변환각(α)을 가질 수 있으며, 따라서 유동매질도 방향이 전환된다. 이로써 오염입자와 액체방울이 보호격자(15)에 적층되어 보호격자의 흐름아래방향 종단으로 유도됨으로써 파이프(2) 또는 도관체(8)의 내벽에 이르게되고, 측정부재(23) 또는 유입구를 스쳐지나가게 된다.
보호격자(15, 95)는 유동매질이 상이한 방향으로 예컨대 파이프 또는 도관체(8)의 맞은편 내벽으로 방향전환 되는 영역을 가질 수도 있다. 이 경우 흐름아래방향으로 보호격자(15, 95) 뒤에서 두 개의 상이한 유동방향이 생성되며 이것들 사이에 차폐영역(59)이 생성된다. 이 차폐영역(59)은 다시 그곳에 적합하게 설치된 가로날(39)의 영향을 받는다.
또한 보호격자(15, 95)를 파이프(2) 또는 도관체(8) 전체로 확장할 필요는 없다.
보호격자(15)의 흐름아래방향종단과 파이프(2) 또는 도관체(8)의 내벽사이에방사선 방향의 유출구를 설치할 수 있으며 이 경우 보호격자(15)의 오염입자를 함유할 수도 있는 액상이 파이프(2) 또는 도관체(8)의 벽면 영역에 도달하며 그곳에서 벽면 흡착을 유지한 상태에서 흐름아래방향으로 유동기체와 함께 이동한다.
보호격자(15, 95)는 예컨대 측정체(19) 또는 측정부재(23)의 흐름 역방향으로 예컨대 링에 통합 설치할 수 있으며 이 링은 파이프(2)으로 흘러드는 매질용 유체정류기를 포함하므로, 이 링을 사용하여 유체정류기와 보호격자를 예컨대 DE 196 52 753 A1과 같이 동시에 파이프(2)에 설치할 수 있다.
도 9는 보호격자(15, 95)를 하나의 정류기(97)에 조합배치(98)로 통합시키는 법을 나타낸다. 동일부품 또는 동일한 기능의 부품은 동일한 부호를 사용한다.
정류기(97)는 DE 196 47 081 A1 내지 US-PS 5, 918, 279에 공지되어 있으며 본 출원서의 일부이다.
도 9는 조합배치(98)의 축단면이다. 예컨대 조합배치(98)의 방사선방향 내부영역에 보호격자(15, 95)가 통합된다. 중심선(46)은 중심선(27)과 변환각(α)의 각을 이루며 보호격자(15) 또는 터뷸레이터(95)를 구성한다. 예컨대 방사선방향 외부영역 즉 조합배치(98)의 내벽(3) 근처에서 중심선(46)이 중심선(27)과 나란히 진행하며 정류기(97)를 구성한다. 보호격자(15, 95)는, 예컨대 기존의 도관체(8) 또는 유입구(20) 또는 공간(99) 내지는 측정부재(23)가 흐름아래방향으로 보호격자(15, 95)와 거의 동일한 높이에 존재하도록 정류기(97)안에 설치한다.
정류기(97)와 보호격자(15, 95)의 이러한 결합은 예컨대 합성수지사출로 제조된다.
도 10은 도 2, 5 및 7을 상호 조합하는 방법에 관한 실시예이다. 동일부품 또는 동일한 기능의 부품은 동일한 부호를 사용한다.
도관체(8)의 보호격자(15)로써 예컨대 터뷸레이터(95)를 사용한다. 역시 마찬가지로 예컨대 적어도 하나의 흡입구(72)가 도관체(8)에 그에 상응하는 돌출부(83)와 함께 존재한다. 적어도 하나의 가로날(39)은 여기서는 예컨대 흐름아래방향으로 보호격자(15, 95)의 바로 뒤에 구성되지 않고 흡입구(72)뒤에 있다. 적어도 하나의 가로날(39)은 역시 측정체(19)의 전면(48)까지 확장되지 않는다.
도 11a 및 11b는 보호격자(15, 95)와 함께 측정체(19) 전면도(도 11a) 및 측면도(도 11b)를 나타낸다. 동일부품 또는 동일한 기능의 부품은 동일한 부호를 사용한다.
보호격자(15, 95)는 주흐름방향(6)에서 볼 때 흐름유입방향으로 유입구(20)앞 측정체(19) 공간(99)에 존재한다. 이 경우 보호격자(15, 95)는 흐름유입방향으로 측정체의 전면(48)으로 간명하게 종료된다. 만약 측정체(19)가 예컨대 파이프(2)으로 확장되는 경우 반드시 필요하다.
유출측으로 보호격자(15, 95)와 유입구(20)사이에 측정체(19)의 한 측벽(102)까지 개방되는 적어도 하나의 개구(104)가 있어야 하며 이것은 액상을 보호격자(15, 95) 흐름아래방향으로 측정체(19)의 측벽(102)으로 유도한다.
측벽(102)은 주흐름방향과 거의 평행하게 진행하는 측정체(19) 측면이다.
보호격자(15, 95)의 교각(35)은 다음의 수치가 동시에 변하지 않을 경우 더 작은 맥동오류, 더 작은 신호혼잡 및 높은 재생도와 같은 측정소자(23)의 양호한측정기능을 보장하기 위해 필요하다.
즉 격자개구너비≤0.1mm. 주흐름방향(6)에 수평.
격자개구깊이≤4mm 즉 주흐름방향(6)을 따라 축방향의 팽창,
격자개구높이는 공간(99)의 치수에 적합해야 한다.
격자개구(44)는 주흐름방향(6)에 대해 변환각(α) 예컨대 약 30°경사진다.
교각(36)의 유입모서리는 면삭 가공된 상태 또는 각형상일 수 있다.
격자는 교각(36)의 기하학적 필요사항 예컨대 매우 얇은 벽두께, 교각(36) 윤곽부여, 높은 치수정밀도가 요구되므로 예컨대 LIGA-방법 내지는 마이크로갈바닉과 같은 정밀공학으로 제조된다.
가로날, 흡입구, 터뷸레이터와 같은 난류감소용 수단들은 상호 조합할 수 있다.

Claims (33)

  1. 파이프(2)에 흐르는 매질, 특히 공기흐름양, 특히 내연기관 흡기량에 대한 적어도 하나의 매개 변수를 측정하는 장치로서, 파이프(2)내에 설치되어 유동매체로 둘러싸이는 하나의 측정부재(23)를 가지는 장치(1)에 관한 것으로서,
    상기 장치(1)는 측정부재(23)의 흐름 역방향으로 파이프(2) 내부에 적어도 부분적으로 설치된 보호격자(15, 95)를 가지며, 이 격자가 흐름아래방향 보호격자(15, 95) 뒤에서 주흐름방향(6)의 매질 방향을 전환시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 장치(1)가 보호격자(15, 95)의 흐름아래방향 또는 보호격자(15, 95)상에, 파이프(2)내에 난류(87) 및 통제불능의 액상 적층 감소용 수단(40)을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 보호격자(15, 95)의 격자개구(44)가 중심선(46)을 가지며, 이것은 보호격자(15, 95)가 조립된 상태일 때 주흐름방향(6)에 대해 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보호격자(15, 95)가 주흐름방향(6)에 대해 경사지게 진행하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 파이프(2)이 주흐름방향(6)의 매질이 통과하는 관통로(11)가 있는 도관체(9)를 가지며, 측정부재(23)가 도관체(8)에 존재하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 보호격자(15, 95)가 도관체(8) 직전 또는 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 난류(87) 및 액상 적층감소용 수단(40)으로써, 주흐름방향(6)으로 적어도 하나의 가로날(39)이 도관체(8) 또는 파이프(2)에 설치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 파이프(2) 또는 도관체(8)에서 매질의 방향 전환으로 흐름아래방향 보호격자(15, 95)뒤에 흐름 차폐영역(59)이 생성되며, 적어도 하나의 가로날(39)이 이러한 차폐영역(59)에 우선적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 적어도 하나의 가로날(39)은 너비를 가지며, 너비는 파이프(2)의 둘레방향으로 적어도 하나의 가로날(39)의 확장이며,
    적어도 하나의 가로날(39) 너비는 흐름아래방향으로 더 커지는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 가로날(39)이 주흐름방향(6)으로 유선형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 가로날(39)이 기하학적으로 평활도를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 파이프(2) 또는 도관체(8)가 중심선(27)을 가지며,
    가로날(39)이 방사선 방향으로 중심선(27)에 수직한 날 중심선(63)을 가지며,
    방사선방향 날 중심선(63)이 파이프(2) 또는 도관체(8)의 중심선(27)과 교차하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 가로날(39) 방상선 방향 높이(58)가 흐름방향(6, 12)으로 더 커지는 것을 특징으로 하는 장치
  14. 제 7 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 가로날(39) 방상선 방향 높이(58)가 흐름방향(6, 12)으로 더 작아지는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 파이프(2) 또는 도관체(8)의 중심선(27)에 평행으로, 또한 적어도 하나의 가로날(39) 방사선 방향 확장부 종단(56)에 접하는 직선(57)이 파이프(2) 또는 도관체(8)로 돌출하는 측정부재(23) 하부면(52)에 최소한 접하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 7 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 측정부재(23)가 측정체(19)에 존재하고, 파이프(2) 또는 도관체(8)의 중심선(27)에 평행하게 진행하며 적어도 하나의 가로날(39) 방사선 방향 확장부 종단(56)에 접하는 직선(57)이 파이프(2) 또는 도관체(8)로 돌출하는 측정체(19) 하부면(55)에 최소한 접하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 측정부재(23) 또는 측정체(19)가 후면(49)을 가지며 이 후면은 중심선(27)에 수직으로 진행하고 최대한 흐름아래방향으로 놓이며, 적어도 하나의 가로날(39)은 주흐름방향(6)으로 흐름아래방향에 놓이는 측정부재(23) 또는 측정체(19)의 최소한 후면(49)까지 확장되는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 12 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 바로 인접한 가로날(39)의방사선방향 날 중심선(63) 교각(β)은 동일한 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 7 항 또는 제 18 항에 있어서, 파이프(2) 둘레방향에서 볼 때 바로 인접한 가로날(39)사이의 거리가 동일한 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 5 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 도관체(8)에 난류(87) 및 액상적층을 감소시키기 위한 수단(40)으로써 적어도 하나의 흡입구(72)가 도관체(8)에 존재하는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 20 항에 있어서, 적어도 하나의 흡입구(72)가 도관체(8)의 벽에 존재하며 차폐영역(89)과 파이프(2)사이에 연결을 구성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서, 도관체(8)에서 적어도 하나의 흡입구(72) 위치는 흐름아래방향으로 보호격자(15, 95)뒤에서 매질의 방향전환정도, 즉 변환각(α)에 의존되는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제 20 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 흐름 역방향으로 도관체(8)상의 개구(72) 영역에 및 맞은 편에 있는 파이프(2) 내벽(7) 면에 매질의 유속 향상용 수단(76)이 설치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제 23 항에 있어서, 유속 향상용 수단(76)이 주흐름방향(6) 경로에 따라 수렴통로(79)를 구성하며 주흐름방향(6)에 반대쪽으로 면삭 가공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제 2 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 난류(87)와 액상 적층감소용 수단(40)으로써, 유입매질이 회전운동을 할 수 있도록 보호격자(15, 95)를 구성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제 25 항에 있어서, 난류(87)와 액상 적층감소용 수단(40)으로써, 보호격자(15, 95)의 격자개구(44)가 터뷸레이터(95)를 구성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 제 1 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서, 흐름 역방향으로 측정부재(23)앞에, 파이프(2) 내에 정류기(27)가 존재하며, 보호격자(15, 95)가 정류기(27)에 통합 설치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 제 27 항에 있어서, 측정부재(23)가 측정체(19)의 측정통로에 설치되며,
    상기 측정체(19)는 측정통로 유입구(20)와 유출구를 가지며,
    보호격자(15, 95)는 정류기(97)안에 흐름 역방향으로 측정부재(23) 또는 유입구(20) 높이로 통합 설치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 제 28 항에 있어서, 측정체(19)가 유입구(20) 영역에 흐름 역방향으로 공간(99)을 가지며,
    보호격자(15, 95)가 공간(99)에 설치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제 29 항에 있어서, 측정체(19)가 주흐름방향(6)에 거의 평행으로 진행하는 적어도 두 개의 측벽(102)을 가지며,
    흐름아래방향 보호격자(15, 95) 종단과 측벽(102)사이에 개구(104)가 존재하는 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 제 1 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서, 보호격자(15, 95)가 합성수지인 것을 특징으로 하는 장치.
  32. 제 29 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서, 보호격자(15, 95)가 정밀공학으로 제조되는 것을 특징으로 하는 장치.
  33. 제 32 항에 있어서, 보호격자가 LIGA-방법 또는 마이크로갈바닉으로 제조되는 것을 특징으로 하는 장치.
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