DE2950431C2

DE2950431C2 - Strömungsmeßeinrichtung nach dem Prinzip der von Karman'schen Wirbelstraße

Info

Publication number: DE2950431C2
Application number: DE2950431A
Authority: DE
Inventors: Toru Yokohama Kita
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1978-12-15
Filing date: 1979-12-14
Publication date: 1984-12-13
Also published as: FR2444260B1; GB2038479B; GB2038479A; JPS5582018A; DE2950431A1; FR2444260A1; US4432241A

Description

ί"? 3

.·:: nicht unmittelbar an der Innenwand der Leitung 1 befe- mit quadratischem bzw. rechteckigem Querschnitt be-

Iii ■ tigt, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweist son- einflußt Dadurch, daß das Verhältnis XJD derart ge-

; ; dem an einem Paar mit Vertikalabstand angeordneter, wählt wird, daß es innerhalb des Bereiches zwischen ; horizontaler Unterteilungen 10,11. Auch in diesem Fall und 4 liegt kann unabhängig vom Durchsatz der Imwird die Breite des Strömungsmittelstromes nahe dem 5 puls-Fehlanteil wesentlich verringert und eine daher ge-

; Wirbelablöseteil 2 durch den Abstand Xzwischen den naue Messung bewirkt werden. Fig. 5 zeigt in der Im-

; vertikalen Unterteilungen 7,8 definiert ken Hälfte eine Kurve, die den Impuls-Fehlanteil in Pro-

, Bei den in F i g. 1A. 1B, 2A, 2B und 3 gezeigten Aus- zent angibt aufgetragen über dem Verhältnis L_xID der

fuhrungsbeispielen besteht jede der Unterteilungen 7,8 Länge L_x des stromaufwärts gelegenen Abschnitts der

aus einem ereicn Abschnitt der sich stromaufwärts von io Unterteilungen 7,8 zur Breite Ddes Wirbelablöseteils 2,

der Mitte des Wirbelablöseteils 2 erstreckt und in Strö- wobei die Länge L₂ des stromabwärts gelegenen Ab-

L mungsrichtung gemessen, eine Länge L_x aufweist sowie Schnitts der Unterteilungen 7,8 das Zweifache der Brei- V aus einem zweiten Abschnitt der sich stromabwärts von te D des Wirbelablöseteils 2 beträgt Ferner zeigt F i g.

j; der Mitte des Wirbelablöseteils 2 erstreckt und in Strö- in der rechten Hälfte eine Kurve, die den Impuls-Fehl-

■_v mungsrichtung gemessen eine Länge L₂ aufweist Unter 15 anteil in Prozent zeigt aufgetragen über dem Verhältnis

'J Bezugnahme auf die Breite D des Wirbelablöseteils 2 L₂ID der Länge L₂ des stromabwärts gelegenen Ab-

:, werden die Länge L_x und L₂ jeweils derart bestimmt daß Schnitts der Unterteilungen 7,8 zur Breite Ddes Wirbel-

·;j die folgenden Bedingungen erfüllt sind: ablöseteils 2, wobei die Länge L_t des stromaufwärts ge-

I; legenen Abschnitts der Unterteilungen 7,8 identisch mit

ν L_xID > 1, und 20 der Breite D des Wirbelablöseteils 2 ist.

Wie anhand der F i g. 5 zu erkennen ist, wird der Im- L₂ID > 2. puls-Fehlanteil merklich verringert wenn das Verhält

nis L_xID Eins oder größer ist, und wenn das Verhältnis

, Der Grund dafür wird nachfolgend unter Bezugnahme L₂ID Zwei oder größer ist Dementsprechend werden auf F i g. 5 beschrieben. 25 bei den Bedingungen L_xID > 1 und L₂ID £ 2 Wirbel

Ferner ist bei allen Ausführungsbeispielen das Ver- stabil abgelöst, und eine hochgenaue Messung erreicht.

hältnis X/D der Breite X des Strömungsmittelstromes

zur Breite D des Wirbelablöseteils derart gewählt daß Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

. es innerhalb eines Bereiches zwischen 3 und 4 liegt

Es hat sich erwiesen, daß dieser Bereich des VerhäK-nisses X/D eine merkliche Verbesserung der Stabilität L der Wirbelablösung liefert Dieses ist durch eine Abnah- :; me des Impuls-Fehlanteils dargestellt Da jede Wirbelablösung durch einen Meßfühler (nicht gezeigt) festgestellt wird, und da jeder der Wirbel durch ein Ausgangs- '.' Impulssignal des Meßfühlers dargestellt ist werden, wenn einige der Wirbel sich infolge der Turbulenz des Strömungsmittelstromes nicht ordnungsgemäß ablösen, entsprechende Ausfälle bzw. Fehlstellen bei der Impulserzeugung auf treten.

Fig.4A bis 4C zeigen Kurven, die durch Versuche :■;; erhalten wurden, und geben den Impuls-Fehlanteil in f- Prozent aufgetragen über dem Verhältnis X/D an. Bei der in F i g. 1A gezeigten Einrichtung, ist die Länge L_x ;'.: der stromaufwärts gelegenen Abschnitte der Unterteis, lungen 7,8 gleich 2D und die Länge L₂ der stromabwärts gelegenen Abschnitte der Unterteilungen 7,8 ist gleich 3D. Verschiedenartige Leitungen, die jeweils ein unterschiedliches Verhältnis X'/Y der Breite X' zur Höhe Y , aufweisen, wurden verwendet. In Fig.4A bis 4C entsprechen ausgezogene Linien, gestrichelte Linien und strichpunktierte Linien jeweils einer Leitung, deren Verhältnis X'/Y der Breite zur Höhe 6, bzw. 3 und 1,8 beträgt. Die in den F i g. 4A, 4B und 4C gezeigten Kurven wurden mit einem Strömungsdurchsatz von 10 l/s, 40 l/s bzw. 80 l/s erreicht

Wie aus den Kurven, die in Fig.4A bis 4C gezeigt sind, zu erkennen ist, nimmt der Impuls-Fehlanteil zu, wenn das Verhältnis X/D kleiner als 3 oder größer als 4 wird. Dieses ist insbesondere bei einem Zustand mit hohem Strömun^sdurchsatz bemerkenswert (Fig.4C), wenn die ReynoKlszahl 25 000 überschreitet. Wenn das Verhältnis X/D kleiner als 2 ist, dann werden überhaupt keine Wirbel abgegeben, so daß eine Strömungsmessung nicht mehr möglich ist. Wie aus den ausgezogenen, gestrichelten und strichpunktie^rten Kurven der F i g. 4A bis 4C zu erkennen ist, wird die Einrichtung nicht durch das Verhältnis X'/Y der Breite zur Höhe der Leitung

Claims

1 2

dann die den Leitungswänden benachbarten Endteile in

Patemanspruch: Längsrichtung des Wirbelablöseteils mit Scheiben abge

schlossen werden, die eine Strömung in Längsiichtung

Strömungsmeßeinrichtung nach dem Prinzip der des Wirbelablöseteils verhindern sollen. Bei dieser bevon Karman'schen Wirbelstraße, mit einer Leistung, s kannten Strömungsme&einrichtung ist der dem Wirbeldurch die ein Strömungsmittel strömt, dessen Strö- ablöseteil benachbarte Abschnitt der Leitung so ausgemungsdurchsatz oder Strömungsgeschwindigkeit zu bildet, daß er die im Oberbegriff des Anspruchs angegemessen ist, und einem Wirbelablöseteil, das sich in- bene Beziehung für das Verhältnis zwischen dem Abnerhalb der Leitung erstreckt, wobei mindestens Ab- stand X zwischen den gegenüberliegenden lnnenfläschnitte der Leitung, die nahe gegenüberliegenden io chen des Abschnitts und der Breite D des Wirbelablöse-Seiten des Wirbelablöseteils angeordnet sind, eben teils erfüllt

sind und sich parallel zur Strömungsricbtung des Aufgabe der Erfindung ist es, eine Strömungsmeßein-

Strömungsmittels und in Längsrichtung des Wirbel- richtung der im Oberbegriff des Anspruchs genannten ablöseteils erstrecken, und die Abschnitte der Lei- Art so weiterzubilden, daß eine stabile Wirbelablösung tung derart ausgebildet sind, daß die nachfolgende 15 an dem Wirbelablöseteil über einen großen Strömungs-Bedingung erfüllt ist: geschwindigkeitsbereich, ausgedrückt durch die Rey-

noldszahl zwischen 3000 und 45 000, auftritt.

3 S XVD ■& 4, Bei einer Strömungsmeßeinrichtung der genannten

Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden

wobei Xder Abstand zwischen den Innenflächen der 20 Teil des Anspruchs angegebenen Merkmaie gelöst.
Abschnitte und D die Breite des Wirbelablöseteils Die erfindungsgemäße Einrichtung ist in der Lage,

ist, gemessen in einer Richtung senkrecht zur Strö- eine genaue Messung innerhalb eines breiten Bereiches mungsrichtung des Strömungsmittels und zur des Strömungsmitteldurchsatzes zu bewirken. Da die Längsrichtung des Wirbelablöseteils, dadurch Genauigkeit nicht durch die Form der Leitung beeingekennzeichnet, daß die Abschnitte durch fla- 25 flußt wird, und da die Leitung nicht eine besonders flache Unterteilungen (7,8) innerhalb der Leitung (1) ehe Ausbildung haben muß, können Leitungen mit an beiden Seiten des Wirbelablöseteils (2) gebildet kreisförmigem oder rechteckigem Querschnitt verwensind und daß jede Unterteilung (7, 8) einen ersten det werden, die auf dem Markt leicht erhältlich sind und Teil (L\) umfaßt, der sich stromaufwärts vom Mittel- ohne Schwierigkeiten eingebaut werden können. Die abschnitt des Wirbelablöseteils (2) erstreckt, sowie 30 erfindungsgemäße Einrichtung ist insbesondere zum einen zweiten Teil (L₇), der sich stromabwärts vom Feststellen des Strömungsmitteldurchsatzes der An-Mittelabschnitt des Wirbelablöseteils erstreckt, wo- saugluft geeignet, die einer Brennkraftmaschine zugebei der erste und zweite Teii der Unterteilungen führt werden soll, und bei der Strömungsdurchsatz in derart ausgebildet sind, daß die folgenden Bedingun- einem weiteren Bereich und plötzlich zu ändern ist.
gen erfüllt werden: 35 Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausfüh

rungsbeispielen näher erläutert Es zeigen

L\ID — !,und Fig. IA und IB einen Querschnitt und einen Längs

schnitt eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

LJD — 2, F i g. 2A und 2B einen Querschnitt und einen Längs-

40 schnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfinwobei L\ die Länge des ersten Teils und L₂ die Länge dung,

des zweiten Teils ist, und beide Längen in Strö- F i g. 3 einen Querschnitt eines dritten Ausführungs-

mungsrichtung (9) gemessen sind. beispiels der Erfindung,

F i g. 4A, 4B und 4C jeweils Diagramme des Zusam-

45 menhangs zwischen dem Impuls-Fehlanteil in Prozent

und dem Verhältnis X/D der Breite des Strömungsmittelstromes zu jener des Wirbelablöseteils und

Die Erfindung bezieht sich auf eine Strömungsmeß- F i g. 5 ein Diagramm des Zusammenhangs zwischen

einrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs genann- dem Impuls-Fehlanteil und den Verhältnissen L\ID und ten Art. 50 L₂ID der Länge des stromaufwärts gelegenen Ab-

Bei einer solchen, aus der DE-OS 2!3 14 407 bekann- Schnitts und der Länge des stromabwärts gelegenen Abten Strömungsmeßeinrichtung hat die Leitung gewöhn- Schnitts jeweils zur Breite des Wirbelablöseteils,
lieh einen kreisförmigen Querschnitt, und der Wirbelab- Bei dem ersten Ausfuhrungsbeispiel, das in Fig. IA

löseteil erstreckt sich jeweils von einer Seite der Lei- und IB gezeigt ist, weist eine Leitung 1 rechteckigen tung zur anderen. Es ist jedoch darauf hingewiesen, daß 55 Querschnitt auf und ist in ihrem Inneren mit einem Paar gegebenenfalls auch eine Leitung mit nicht kreisförmi- Unterteilungen 7,8 versehen, die an beiden Seiten eines gen, beispielsweise rechteckigen Querschnitt sich als Wirbelablöseteils 2 angeordnet sind und sich parallel zu notwendig erweist. Wenn dann der Wirbelablöseteil den Seitenwänden der Leitung 1 erstrecken. Der Abparallel zu den längeren Seiten des Leitungsquerschnit- stand X zwischen den Unterteilungen 7, 8 definiert die tes von einer Seite der Leitung zur anderen verläuft, ω Breite des Strömungsmittelstromes nahe dem Wirbclwird die Länge des Wirbelablöseteils in bezug auf seine ablöseteil 2.

Breite zu groß, um Wirbel mit konstanter Frequenz und Das zweite Ausführungsbeispiel, das in Fig. 2A und

Phase über die gesamte Länge des Wirbelablöseteils 2B gezeigt ist, ist identisch mit dem ersten Ausführungsablösen zu können. Bei der bekanntem Strömungsmeß- beispiel mit der Ausnahme, daß die Leitung 1 kreisföreinrichtung soll dieser Schwierigkeit dadurch begegnet 65 migen Querschnitt aufweist.

werden, daß die Länge des Wirbelablöseteils entspre- Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, das in

chend verkürzt wird, sich dieser also nicht mehr über F i g. 3 gezeigt ist, sind die oberen und unteren Enden den gesamten Querschnitt der Leitung erstreckt, wobei des Wirbelablöseteils 2 und der Unterteilungen 7, 8