DD219381A1 - SENSOR FOR THE VOLUME FLOW MEASUREMENT OF A BREATHING GAS - Google Patents

Abstract

Die Erfindung dient der Bereitstellung eines Sensors fuer die Volumenstrommessung, der bevorzugt zur Ueberwachung einer automatischen und kontrollierten Beatmung eingesetzt werden kann, der sich aber auch fuer die Erfassung anderer schwacher Volumenstroeme gasfoermiger Medien eignet. Die bekannten, nach dem Prinzip der Karmanschen-Wirbelstrasse arbeitenden Sensoren sind bei kleinen Stroemungsgeschwindigkeiten gekennzeichnet durch periodische Schwankungen, einen unzureichenden Signal-Rausch-Abstand und einen ebenso unbefriedigenden linearen Zusammenhang zwischen Wirbelfrequenz und Volumenstrom. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, diese negativen Eigenschaften unwirksam zu machen, so dass fuer einen weiten Bereich von Stroemungsgeschwindigkeiten, einschliesslich der schwacher Gasbewegungen, ein Sensor mit hoher Messgenauigkeit entsteht. Das wird geloest mit einem Sensor, dessen Messstrecke einlassseitig mit einer parabel- oder hyperbelfoermig gestalteten Verengung Versehen ist, die eine bessere Wirbelbildung eines ihr nachgeordneten Stroemungskoerpers mit prismatischem Querschnitt bewirkt.The invention serves to provide a sensor for volume flow measurement, which can be used preferably for monitoring an automatic and controlled ventilation, but which is also suitable for the detection of other low volume flow gaseous media. The known, working on the principle of Karman vortex street sensors are characterized at low flow velocities by periodic fluctuations, an insufficient signal-to-noise ratio and an equally unsatisfactory linear relationship between vortex frequency and volume flow. The aim and object of the invention is to render these negative properties ineffective, so that a sensor with high measuring accuracy is produced for a wide range of flow velocities, including the weak gas movements. This is solved with a sensor whose measuring section is provided on the inlet side with a parabolic or hyperbolic shaped constriction, which causes a better vortex formation of a downstream Vorroemungskoerpers with prismatic cross-section.

Description

Sensor für die Volumenstrommessung eines Atemgases Anwendungsgebiet der Erfindung: Sensor for the volume flow measurement of a respiratory gas Field of application of the invention:

Die Erfindung betrifft einen Sensor für die Volumenstrommessung eines Atemgases,' dessen das Meßfluid führende Strömungsrohr einen wirbelerzeugenden Strömungskörper mit dreieckigem Querschnitt aufweist und mit einer quer zum Strömungsrohr angeordneten Ultraschallstrecke versehen ist* Der Sensor wird insbesondere zur Überwachung einer automatischen oder kontrollierten Beatmung benutzt, wobei die vom Strömungskörper ablösenden Wirbel beim Durchgang durch die Ultraschallstrecke ein akustik sches Trägersignal mit der Wirbelfrequenz entstehen lassen« Dieses Ultraschallsignal wird dann elektronisch aufbereitet, so daß ein meßbares, dem Volumenstrom des Atemgases proportionales Signal anliegt«The invention relates to a sensor for measuring the volumetric flow rate of a breathing gas whose flow tube carrying the measuring fluid has a vortex - generating flow body with a triangular cross section and is provided with an ultrasound path arranged transversely to the flow tube. The sensor is used in particular for monitoring an automatic or controlled ventilation from the flow body releasing vortex when passing through the ultrasonic distance an acoustically beautiful carrier signal with the vortex frequency arise "This ultrasonic signal is then processed electronically, so that a measurable, the volume flow of the breathing gas proportional signal is applied

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:Characteristic of the known technical solutions:

Es ist ein Strömungsmesser mit einem wirbelerzeugenden Element bekannt, das einen mit seinen beiden Seiten kommunizierenden Durchgang aufweist, welcher vom Meßfluid durchströmbar ist, und das in eine das Meßfluid führende Rohrleitung eingefügt ist, sowie mit einem Ultraschallgenerator und einem Ultraschallempfänger, die in der Weise an der Rohrleitung montiert sind, daß sich das erzeugte Ultraschallsignal durch den Durchgang hindurch ausbreitet (DE-OS 25 17 533). Damit die Strömungsge-It is a flow meter with a vortex generating element is known, which has a communicating with its two sides passage, which is traversed by the measuring fluid, and which is inserted into a fluid carrying the Meßfluid, and with an ultrasonic generator and an ultrasonic receiver, in the manner the pipeline are mounted so that the generated ultrasonic signal propagates through the passage (DE-OS 25 17 533). In order for the flow

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schwindigkeit bzw_e Durchflußmenge des Fluids meßbar wird, ist die Zahl der Modulationen des vom Ultraschallgenerator erzeugten Ultraschallsignals durch die Schwankungen des Fluids im Durchgang zu messen. Dazu wird ein in das Meßfluid eingeschaltetes j säulenförmig gestaltetes Element verwendet, dessen Querschnitt rechteckig, kreisförmig oder dreieckig ist· Seine Anordnung in der Strömungsmittel führenden Rohrleitung bewirkt» daß an der stromabseitigen Fläche des wirbelerzeugenden Elements "Karmansche Wirbel" erzeugt werden« Dies hat zur Folge, daß sich der Druck zu beiden Seiten dieses Elements entspre-^· chend der Wirbelerzeugung ändert ₉ wodurch das Fluid im Durchgang verdrängt wird· Das heißt» die Frequenz der Verdrängung des_y Fluids im Durchgang entspricht der Zahl der erzeugten Wirbel, so daß mit deren Bestimmung die Strömungsgeschwindigkeit bzw* Durchflußmenge des Fluids gemessen werden kann· Damit die erzeugten Wirbel eine ausreichende Stärke und Stabilität besitzen und die vom wirbelerzeugenden Element abreißenden Strömungen aufgefangen bzw. unterbrochen werden können, müssen dann noch zusätzlich Vorsprünge in der Rohrleitung vorhanden sein» wenn der Ultraschallgenerator und -empfänger unmittelbar an ihrer Wand montiert sind» Diese sind mit einem elektronischen Schaltkreis verbunden_s der die Zahl der Phasenoder Frequenzmodulation des vom Ultraschallempfänger empfangenen Signals zählt*Speed or _e flow rate of the fluid is measured, the number of modulations of the ultrasonic signal generated by the ultrasonic generator by the fluctuations of the fluid to be measured in the passage. For this purpose, a column-shaped element, whose cross-section is rectangular, circular or triangular, is used in the measuring fluid. Its arrangement in the fluid-carrying pipeline causes "Karman whirls" to be produced on the downstream surface of the vortex-generating element in that the pressure on both sides of this element changes according to the generation of the vortex, ₉ whereby the fluid in the passage is displaced. That is to say, the frequency of the displacement of the _y fluid in the passage corresponds to the number of vortices produced Determining the flow rate or * flow rate of the fluid can be measured · In order that the generated vortexes have sufficient strength and stability and can be intercepted or interrupted by the vortex-generating element currents, then additional projections must be present in the pipeline »Who n the ultrasonic generator and receiver are mounted directly on the wall »These are connected to an electronic circuit _s which counts the number of phase or frequency modulation of the signal received by the ultrasonic receiver *

Es hat sich gezeigt, daß innerhalb des für Atemgasströme bestimmten Geschwindigkeitsbereiches die Strömungsgeschwindigkeit durch Messung der Frequenz der Wirbelerzeugung nicht befriedigend bestimmt werden kann» daß die entwickelte Vorrichtung des Strömungsmessers für den besonderen Fall der Überwachung einer automatischen oder kontrollierten Beatmung nicht die gewünschte Signalqualität und damit nicht die entsprechende Meßgenauigkeit erreicht» Obwohl es bei dieser bekannten Konstruktion zur Aufgäbe gehörte, die Strömungsgeschwindigkeiten bzw. Durchflußmengen auch in einem Bereich niedriger Geschwindigkeiten zu messen, ist sie dennoch zur Messung des Atem-, luftstromes von Patienten ungeeignet«It has been found that within the velocity range determined for respiratory gas flows the flow rate can not be satisfactorily determined by measuring the frequency of the vortex generation "that the developed flowmeter device for the particular case of monitoring automatic or controlled ventilation does not have the desired signal quality and thus not Accurate Measurement Accuracy "Although it was a common practice in this known design to measure flow velocities or flow rates even in a low-speed region, it is still unsuitable for measuring patients' breath and airflow."

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Diese Messung soll eine Einrichtung ermöglichen, die einen in die Atemluftleitung eingebauten Meßkopf aufweist, der einerseits mit einem rohrförmigen Gehäuse versehen ist (DB-OS 29 33 116), Der Luftströmungskanal des Gehäuses, in dessen Mitte sich ein Luftwiderstandskörper befindet, ist ein- und auslaßseitig kegelförmig gestaltet· Mit dieser Gestaltung des Kanals wird zwar eine Einengung der Strömungen erreicht, nicht aber das Lineari«- tätsverhalten zwischen der Wirbelfrequenz und dem Volumenstrom bei kleinen Strömungsgeschwindigkeiten verbessert.This measurement is to allow a device having a built-in the breathing air measuring head, which is provided on the one hand with a tubular housing (DB-OS 29 33 116), the air flow channel of the housing, in the middle of which is an air resistance body is on and The design of the channel achieves a constriction of the flows, but does not improve the linearity behavior between the vortex frequency and the volume flow at low flow velocities.

Ziel der Erfindung:Object of the invention:

Die Erfindung ist darauf gerichtet, eine Beschleunigung der Strömungen vor dem Strömungskörper zu erreichen, fernerhin ein Rechteckprofil der Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit über dem Rohrquerschnitt der Meßstrecke entstehen zu lassen und durch eine turbulente Anströmung des Strömungskörpers die WirbelbÜdüng vor allem bei kleinen Strömungsgeschwindigkeiten zu verbessern,»The invention is directed to achieve an acceleration of the flow in front of the flow body, furthermore a rectangular profile of the distribution of the flow velocity over the pipe cross-section of the test section and to create a turbulent flow of the flow body WirbelbÜdüng especially at low flow rates to improve »

Wesen der Erfindung:Essence of the invention:

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Sensor für die Volumens trommessung eines Atemgases zu schaffen, dessen Ansprechschwelle herabgesetzt ist, der eine gute Langzeitstabilität aufweist und unabhängig ist von Gaseigenschaften wie Temperatur, Feuchte, Gaszusammensetzung und dgl. sowie unempfindlich ist gegen Verschmutzungen· Die Konstruktion des Sensors soll mit hoher Meßgenauigkeit arbeiten, wobei das gewonnene Signal frei von störenden Schwankungen und der Signal-Rausch-Abstand verbessert sein soll» Die wesentlichen Merkmale der Erfindung gehen von einem Sensor aus, dessen das Meßfluid führende Strömungsrohr ei~ nen wirbelerzeugenden Strömungskörper mit dreieckigem Querschnitt aufweist und mit einer quer zum Strömungsrohr angeordneten Ultraschallstrecke versehen ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem solchen Sensor dadurch gelöst, daß eine vor dem im Strö-The invention has as its object to provide a sensor for the volume measurement of a breathing gas whose threshold is lowered, which has a good long-term stability and is independent of gas properties such as temperature, humidity, gas composition and the like. As well insensitive to contamination · The construction The essential features of the invention are based on a sensor whose flow tube carrying the measuring fluid is a vortex-generating flow body with triangular flow. The sensor is intended to operate with high accuracy of measurement without interference disturbances and signal-to-noise ratio Has cross-section and is provided with a transverse to the flow tube arranged ultrasonic path. According to the invention the object is achieved in such a sensor in that a before the in Strö-

mungsrohr angeordneten Strömungskörper befindliche Einlaufstrecke eine aus zwei kurvenförmigen Übergängen und einem kegelförmigen Mittelteil bestehende Verengung ist, daß die Übergänge paraböl- oder hyperbelförmig gestaltet sind sowie das Mittelteil durch eine die Übergänge an Berührungspunkten verbindende Tange»??· te hergestellt ist und daß der Strömungskörper sich im vorderen Teil des Strömungsrohres in Strömungsrichtung vor der Ultraschallstrecke befindet, dessen Länge durch den von der Tangente mit der Mittelachse des Strömungsrohres gebildeten Schnittpunkt begrenzt ist* ; · . . \ " ' ;inlet flow path consisting of two curved transitions and a conical central part is that the transitions parabolic or hyperbolic are designed and the middle part is made by connecting the transitions at points of contact Tange »and that the flow body itself located in the front part of the flow tube in the flow direction in front of the ultrasonic path whose length is limited by the intersection point formed by the tangent to the central axis of the flow tube *; ·. , \ "';

Eine zweckmäßige Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, daß die Übergänge aus einem oberen Kurventeil sowie einem unteren Kurventeil einer gleichseitigen Hyperbel gebildet sind, deren zwischen den beiden Hauptscheiteln bestehende Abstand kleiner ist als der reelle Abstand der gleichseitigen Hyperbel«, Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn die Kurventeile den Schnittkurven des Mantels ©ines geraden Kreisdoppelkegels entspreche^ dessen Kegelschnitt einen Neigungswinkel aufweist, welcher gleich dem von der Tangente und der Mittelachse gebildeten Winkel od entspricht und dessen Kreisfläche nicht größer als der Innendurchmesser des Rohres von der Atemgasleitung und nicht kleiner als der Innendurchmesser des Strömungsrohres ist* Ebenso können die beiden Kurventeile aus kongruenten Kurventeilen vonsssrei gleichen Parabeln gebildet sein, deren Lage durch ihre seitenverkehrte Anordnung auf der Mittelachse und ihren Abstand, der dem der Hyperbelanordnung entspricht, festgelegt ist»An expedient solution to the problem is that the transitions of an upper curve part and a lower curve part of an equilateral hyperbola are formed, existing between the two main crests distance is smaller than the real distance of the equilateral hyperbola «, It is also appropriate if the curve parts correspond to the sectional curves of the shell © in a straight circular double cone whose conic section has an angle of inclination equal to the angle formed by the tangent and the central axis and whose circular area is not greater than the inner diameter of the tube from the respiratory gas conduit and not smaller than the inner diameter Likewise, the two curve parts can be formed from congruent curve parts of the same parabolas whose position is determined by their reversed arrangement on the central axis and their distance corresponding to that of the hyperbola arrangement st "

'Der von der Tangente und der Mittelachse des Strömungsrohres gebildete Winkel o£ beträgt *~z 35 Grad» Ein besonderer Vorteil kann im Zusammenhang mit der Verengung gegeben sein, wenn der in Strömungsrichtung vor der Ultraschallstrecke angeordnete Strö*. mungskörper sich in einem Abstand zur Ultraschallstrecke befindet, der den ©infachen bis 2,5~fachen Durchmesser des Strömungsrohres entspricht.The angle o formed by the tangent and the central axis of the flow tube is * ~ z 35 degrees. "A particular advantage may be given in connection with the constriction, if the flow arranged upstream of the ultrasonic path. is located at a distance to the ultrasound path, which corresponds to the in infachen to 2.5 ~ times the diameter of the flow tube.

Weitere Merkmale im Rahmen der Erfindungen bestehen darin, daß das Strömungsrohr einen eckigen, bevorzugt einen quadratischenOther features within the scope of the invention are that the flow tube is a square, preferably a square

Querschnitt aufweist, dessen angrenzender, parabel- oder hyperbelförmige Übergang unter Beibehaltung dieser Kurvenform der Eckform des Strömungsrohres angepaßt ist* Dabei den der eckförmig und doch parabel- oder hyperbelförmig gestaltete Übergang und das kegelförmige Mittelteil die Verengung, de h_e, das Mittelteil grenzt direkt an das GaszuführungsrohrCross-section whose adjoining, parabolic or hyperbolic transition while maintaining this curve shape of the corner shape of the flow tube is adapted * Here the corner-shaped and yet parabolic or hyperbolic-shaped transition and the conical central part of the constriction, de h _e , the middle part adjacent directly the gas supply pipe

AusführungsbeispielίAusführungsbeispielί

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden· In der zugehörigen Zeichnung zeigen in schematischer DarstellungThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawings, the drawings show a schematic representation

Figur 1 einen Teil eines Sensors mit Verengung seines Strömungs-!' rohres, Strömungskörper und Ultraschallstrecke iia vergrößerten Maßstab,Figure 1 shows part of a sensor with narrowing of its flow! ' tube, flow body and ultrasonic section iia enlarged scale,

Figur 2 den Sensor mit Bin- und Ausgang der Atemgas führenden Rohrleitung in zwei Darstellungen undFigure 2 shows the sensor with Bin- and outlet of the breathing gas pipe leading in two representations and

Figur 3 den Sensor nach Figur 1, jedoch mit quadratisch profiliertem Strömungsrohr»FIG. 3 shows the sensor according to FIG. 1, but with a square profiled flow tube.

Der in Figur 1 nur teilweise und in Figur 2 schematisch dargestellte Sensor, dessen das ^eßfluid führende Strömungsrohr 1 einen wirbelerzeugenden Strömungskörper 2 mit dreieckigem Querschnitt aufweist, ist einlaßseitig mit einer aus zwei kurvenförmigen Übergängen 3, 4· und einem kegelförmigen Mittelteil 5 bestehenden Verengung versehen· Die Kurvenformen der beiden Übergänge 3, 4· sind aus Kurventeilen 6, 7 einer gleichseitigen Hyperbel gebildet worden, deren zwischen den beiden Hauptscheiteln 8, 9 bestehende Abstand 10 jedoch kleiner ist als der reelle Abstand der Hyperbel wäre· Das Mittelteil 3 ist kegelstumpfartig zwischen den Übergängen 3, 4- angeordnet und hat einen Neigungswinkel, der durch eine die Berührungspunkte 11, 12 verbindende Tangente 13 entstand· Die Kurventeile 6, 7 entsprechen den Schnittkurven des Mantels eines geraden Kreisdoppelkegels ₉ dessen KegelschnittThe sensor shown only partially in FIG. 1 and schematically shown in FIG. 2, whose flow tube 1 carries a vortex-generating flow body 2 with a triangular cross-section, is provided on the inlet side with a constriction consisting of two curved transitions 3, 4 and a conical central part 5 · The curve shapes of the two transitions 3, 4 · have been formed from curve parts 6, 7 of an equilateral hyperbola whose distance 10 between the two main vertices 8, 9 is smaller than the real distance of the hyperbola · The middle part 3 is frustoconical between the transitions 3, 4- arranged and has an angle of inclination, which was formed by a tangent 13 connecting the contact points 11, 12 · The cam parts 6, 7 correspond to the sectional curves of the shell of a straight circular double cone ₉ whose conic section

jenen Neigungswinkel aufweist, welcher gleich dem von der Tangente 13 und der Mittelachse 15 des Strömungsrohres 1 gebildeten WinkeloC entspricht und dessen Kreisfläche nicht größer als der Innendurchmesser des Gaszuführungsrohres 18 und nicht kleiner als der Innendurchmesser des Strömungsrohres 1 iet. . . . ; . having that angle of inclination, which equals equal to the WinkeloC formed by the tangent 13 and the central axis 15 of the flow tube 1 and whose circular area is not greater than the inner diameter of the gas supply pipe 18 and not smaller than the inner diameter of the flow tube 1 iet. , , , ; ,

Der Strömungskörper 2 befindet sich im vorderen Teil 17 des Strömungsrohres 1, und zwar in Strömungsrichtung vor einer Ultraschallstrecke 14, über die ein von einem bekannten Ultraschallgenerator erzeugtes Signal zu einem ebenfalls bekannten Ultraschallempfänger signalisiert wird (Ultraschallgenerator und Ultraschallempfänger sind nicht gezeichnet· Die Länge des Teiles 17 ist durch den von der Tangente 13 mit der Mittelachse 15 gebildeten Schnittpunkt 16 begrenzt, der Mittelpunkt des Winkels oC *~k 35 Grad ist*The flow body 2 is located in the front part 17 of the flow tube 1, in the flow direction in front of an ultrasonic path 14, via which a signal generated by a known ultrasonic generator is signaled to a likewise known ultrasonic receiver (ultrasonic generator and ultrasonic receiver are not shown · The length of the part 17 is bounded by the intersection point 16 formed by the tangent 13 with the central axis 15, the center of the angle oC * ~ k is 35 degrees *

Die Übergänge 3, 4 können auch parabelformig gestaltet sein, wobei dann die beiden Kurventeile 6, 7 aus kongruenten Kurventeilen von zwei gleichen Parabeln gebildet sind, deren Lage durch ihre seitenverkehrte Anordnung auf der Mittelachse 15 und. ihren Abstand, der dem Abstand 10 der Hyperbelanordnung entspricht, festgelegt ist· Unabhängig davon, ob die Kurventeile 6₉ 7 aus zwei Parabeln oder aus der Hyperbel eines Kreisdoppelkegels gebildet sind, befindet sich der in Strömungsrichtung vor der Ultraschallstrecke 14 im Teil 17 des Strömungsrohres angeordnete Strömungskörper 2 in einem Abstand zur Ultraschallstrecke 14, der den einfachen bis 2,5-fachen Durchmesser des Strömungsrohres 1 entspricht.The transitions 3, 4 can also be configured parabolically, in which case the two cam parts 6, 7 are formed from congruent cam parts of two identical parabolas whose position is due to their reversed arrangement on the central axis 15 and. Regardless of whether the curve parts 6 ₉ 7 are formed from two parabolas or from the hyperbola of a circular double cone, located in the flow direction in front of the ultrasonic section 14 in the part 17 of the flow tube Flow body 2 at a distance from the ultrasonic path 14, which corresponds to the simple to 2.5 times the diameter of the flow tube 1.

Bevorzugt kann auch das Strömungsrohr 1 einen eckigen, insbesondere einen quadratischen Querschnitt aufweisen, wie dieser beispielsweise im Vergleich zu Figur 2 in Figur 3 gezeigt wird· Dabei ist der an den eckigen Durchlaß des Strömungsrohres 1 angrenzende, parabel- oder hyperbelförmig gestaltete Übergang unter Beibehaltung dieser Kurvenform der Eckform des Strömungsrohres 1 angepaßt· Diese Lösung kann vereinfacht auch bestehenPreferably, the flow tube 1 can have a polygonal, in particular a square cross section, as shown for example in comparison to Figure 2 in Figure 3 · Here, the adjacent to the angular passage of the flow tube 1, parabolic or hyperbola-shaped transition while maintaining this Curve shape of the corner shape of the flow tube 1 adapted · This solution can simplify exist

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aus einer Verengung, die nur aus dem eckförmig und doch parabel- oder hyperbelförmig gestalteten Übergang 4 und dem kegelförmigen Mittelteil 3 gebildet ist, wodurch dann das Mittelteil 5 direkt an das Gaszuführungsrohr 18 angrenzt« Die so gestaltete Verengung bewirkt gleichfalls eine Beschleunigung der Gasströmung, wodurch vor dem Strömungskörper 2 ein Rechteckprofil der Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit über dem Rohrquerschnitt der Meßstrecke entsteht· Mit diesem gestalteten Formteil eines Sensors, das erfindungsgemäß eine Verengung ist und die so Einfluß auf einen prismatisch geformten Strömungskörper 2 nimmt, daß er turbulent angeströmt wird und eine sichere Ausbildung sogenannter KarmaniVirbel gewährleistet, erfolgt nicht nur eine wesentliche Verbesserung des linearen Zusammenhanges zwischen der Wirbelfreguenz und dem Volumenstrom, sondern vor allem eine Herabsetzung der Ansprechschwelle des Sensors· Damit ist für die bevorzugte Anwendung bei einer Narkose- oder Therapiebeatmung ein Sensor entwickelt worden, der selbst noch bei relativ schwacher Gasbewegung mit hoher Meßgenauigkeit arbeitetefrom a constriction, which is formed only from the corner-shaped and yet parabolic or hyperbolic shaped transition 4 and the conical central part 3 , whereby then the middle part 5 directly adjacent to the gas supply pipe 18. "The thus designed constriction also causes an acceleration of the gas flow, thereby In front of the flow body 2, a rectangular profile of the distribution of the flow velocity over the pipe cross section of the measuring section is formed. With this designed molded part of a sensor, which is a constriction according to the invention and which influences a prismatic flow body 2 in such a way that it is impinged turbulently and has a safe formation So-called KarmaniVirbel ensures not only a significant improvement in the linear relationship between the Wirbelfreguenz and the flow, but above all a reduction in the threshold of the sensor · Thus, for the preferred application in a Nark ose- or therapy ventilation, a sensor has been developed, which worked even with relatively weak gas movement with high accuracy

Claims (8)

Erfindungsänspruoh:Erfindungsänspruoh: 1_β Sensor für die ,Volumenstrommessung eines Atemgases, dessen das Meßfluid führende Strömungsrohr einen wirbelerzeugenden Strömungskörper mit dreieckigem Querschnitt aufweist und mit einer quer zum Strömungsrohr angeordneten- Ultraschallstrecke versehen ist_s gekennzeichnet dadurch ₉- daß die .vor dem im Strömungsrohr (1) angeordneten Strömungskörper (2) befindlich© Einlaufstrecke eine aus awei kurvenförmigen Übergängen (3* 4) und einem kegelförmigen Mittelteil (5) bestehende Ver^ " eagung ist, daß die Übergänge O$ 4) parabel- oder hyperbe1-förmig gestaltet sind sowie das Mittelteil (5) durch eine die Berührungspunkte '(11, 12) verbindende Tangente (13) hergestellt, ist und daß der Strömungskörper (2) sich im vorderen Teil (17) des Strömungsrohres (1) in Strömungsrichtung vor der Ultraschallstrecke (14) befindet^ dessen Länge durch den von der Tangente (13) mit der Mittelachse (15) des Strömungsrohres (1) gebildeten Schnittpunktes (16) begrenzt ist» 1 _β sensor for the, volume flow measurement of a respiratory gas, of which the measurement fluid leading flow tube having a vortex-generating flow body having a triangular cross-section and _s is provided with a transversely angeordneten- to the flow pipe ultrasound path characterized ₉ - that the .vor the in the flow pipe (1) arranged flow body (2) © inlet section is an arrangement consisting of a two curved transitions (3 * 4) and a conical central part (5), that the transitions O $ 4) are parabolic or hyperbola-shaped and the central part (5 ) by a contact points' (11, 12) connecting tangent (13) is prepared, and that the flow body (2) in the front part (17) of the flow tube (1) in the flow direction in front of the ultrasonic path (14) is ^ whose length is limited by the intersection (16) formed by the tangent (13) with the central axis (15) of the flow tube (1) » 2· Sensor nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Übergänge (3, 4) aus einem oberen Kurventeil (6) sowie einem unteren Kurventeil (7) einer gleichseitigen Hyperbel gebildet sind, deren zwischen den beiden Hauptscheiteln (8, 9) be~ stehende Abstand (10) kleiner ist als der reelle Abstand der Hyperbel«2. Sensor according to item 1, characterized in that the transitions (3, 4) consist of an upper curve part (6) and a lower curve part (7) of an equilateral hyperbola, between which the two main vertices (8, 9) be ~ standing distance (10) is smaller than the real distance of the hyperbola « 3« Sensor nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Kuxventeile (6, 7) den Schnittkurven des Mantels eines geraden Kreisdoppelkegels entsprechen, dessen Kegelschnitt einen Neigungswinkel aufweist, welcher gleich dem von der Tangente (13) und der Mittelachse (15) gebildeten Winkel oC entspricht und dessen Kreisfläche nicht größer als der Innendurchmesser des Gaszuführungsrohres (18) und nicht kleiner als der Innendurchmesser des Strömungsrohres (1) ist»3 «sensor according to item 1 and 2, characterized in that the Kuxventeile (6, 7) correspond to the cutting curves of the shell of a straight circular double cone whose conic has an inclination angle which is equal to that of the tangent (13) and the central axis (15) formed angle oC and whose circular area is not greater than the inner diameter of the gas supply pipe (18) and not smaller than the inner diameter of the flow tube (1) » 4» Sensor nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die beiden Kurventeile (6₉ 7) aus kongruenten Kurventeilen von4 »Sensor according to item 1 and 2, characterized in that the two curve parts (6 ₉ 7) from congruent curve parts of - 9 -- 9 - zwei gleichen Parabeln gebildet sind, deren Lage durch ihre seitenverkehrte Anordnung auf der Mittelachse (15) und ihren Abstand, der dem der Hyperbelanordnung entspricht, festgelegt ist. ·two identical parabolas are formed whose position is determined by their reversed arrangement on the central axis (15) and their distance corresponding to that of the hyperbola. · 5«, Sensor nach Punkt 1 und einem der Punkte 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß der von der Tangente (13) und der Mittelachse (15) gebildete WinkeloC —35 Grad 1st.5 ", sensor according to item 1 and one of the items 2 or 3, characterized in that the angle OC formed by the tangent (13) and the central axis (15) is -35 degrees 1st. 6„ Sensor nach Punkt 1 und einem der Punkte 2 oder 3, daß der in Strömungsrichtung vor der Ultraschallstrecke (14) angeordnete Strömungskörper (2) sich in einem Abstand zur Ultraschallstrecke (14) befindet, der den einfachen bis 2,5-fachen Durchmesser des Strömungsrohres (1) entspricht.6 "sensor according to item 1 and one of the items 2 or 3 that the flow body (2) arranged in the flow direction in front of the ultrasonic path (14) is at a distance from the ultrasonic path (14), which is the simple to 2.5 times the diameter of the flow tube (1) corresponds. 7« Sensor nach Punkt 1* 2 oder 3 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß das Strömungsrohr (1) einen eckigen» bevorzugt einen quadratischen Querschnitt aufweist, dessen angrenzender, parabel- oder hyperbeiförmige Übergang (4) unter Beibehaltung dieser Kurvenform der Eckform des Strömungsrohres (i) angepaßt ist.7 «sensor according to item 1 * 2 or 3 to 6, characterized in that the flow tube (1) has a square» preferably a square cross-section, the adjacent, parabolic or hyperbeiförmige transition (4) while maintaining this curve shape of the corner shape of the flow tube (i) is adjusted. 8« Sensor nach Punkt 1 und 7» gekennzeichnet dadurch, daß der eckförmig und doch parabel- oder hyperbelförmig gestaltete Übergang (4) und das kegelförmige Mittelteil (5) die Verengung bilden, so daß das Mittelteil (5) direkt an das Gaszuführungsrohr (18) angrenzt.8 «sensor according to item 1 and 7», characterized in that the corner-shaped and yet parabolic or hyperbolic shaped transition (4) and the conical central part (5) form the constriction, so that the central part (5) directly to the gas supply pipe (18 ) adjoins. Hierzu.. JL Seiten ZeichnungenSee .. JL pages drawings