DE3802708A1 - Wirbelmessgeraetkoerper - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wirbelmeßgerätkörper bzw. Wirbelströmungsmeßgerätkörper und im spezielleren bezieht sie sich auf einen ver­ besserten Wirbelströmungsmessungs-Sensorkörper, wobei hinsichtlich eines dafür geeigneten Sensors auf den Gegenstand der US-Patentanmeldung 0 75 796 vom 20. Juli 1987 der Anmelderin verwiesen wird, der durch Bezugnahme auf die genannte Anmeldung zu einem Bestandteil der vorliegenden Erfindung gemacht wird.

Wirbelmeßgeräte bzw. Wirbelströmungs-Meßgeräte nach derzeit üblicher Ausführungsart verwenden die lokalen Fluiddruck­ schwankungen, die den durch einen Prallkörper erzeugten Wirbeln zugeordnet werden, zur Feststellung der Wirbel­ ablösungsfrequenz. Die zum Erfassen dieser Druckwerte angewandten Verfahren sind verschiedenartig, doch zumeist verwenden sie entweder einen abgedichteten, mit Fluid gefüllten Differenzdruck-Sensor des Membran-Typs, oder sie verwenden Dehnungsmeßgeräte oder Kraftmeßgeräte zum Feststellen der durch diese Drücke in irgendeinem Element des Prallkörpers bzw. Strömungswiderstandskörpers ver­ ursachten Kräfte.

Bei solchen Meßgeräten des Standes der Technik ist der Strömungsmeßkörper in Form von zwei Teilen ausgebildet, wobei es sich bei dem einen Teil um das Meßgehäuse zur Anbringung an Ansatzstücken in einer Strömungsleitung handelt und es sich bei dem anderen Teil um den Prallkörper handelt. Zur Aufnahme des Prallkörpers ist in das Gehäuse ein Durchgangsloch gebohrt, das sich durch einander gegenüberliegende Flächen desselben erstreckt, wobei die Löcher geeigneterweise derart gearbeitet sind, daß sie den Prallkörper in exakt passender Weise aufnehmen. Zum Festhalten des Prallkörpers ist an einem Ende im allgemeinen ein stopfenartiges bzw. steckerartiges Element erforderlich. Nach dem Einsetzen des Prallkörpers werden O-Ringe und dergleichen zur Schaffung einer Abdichtung verwendet. Derartige Dichtungseinrichtungen werden häufig fehlerhaft.

Bei der zweistückigen Anordnung muß der Prallkörper relativ zu der Fluidströmung exakt ausgerichtet sein, damit sich eine geeignete Wirbelerzeugung und somit exakte Ablesewerte von dem in dem Prallkörper zu integrierenden Sensor schaffen lassen. Prallkörper können die Form eines keilförmigen Elements annehmen, das einen sich quer erstreckenden Schlitz und eine axiale Öffnung aufweist, in die ein Sensor derart einsetzbar ist, daß dessen Blatt- bzw. Flügelbereich den Raum innerhalb des Schlitzes in zwei Teile schneidet. Der Differenzdruck führt dann zu einem Biegen des Blatts, und dies wird dann in ein elektrisches Signal umgewandelt. Daher muß der Prall­ körper auf einem echten Durchmesser der Röhre innerhalb des Meßgehäuses ausgerichtet sein, wobei das keilförmige vordere Ende in Röhrenachsenrichtung positioniert ist. Außerdem tritt bei der zweistückigen Anordnung aufgrund der einzelnen Grenzstellen an den Übergängen des Prallkörpers in die Röhre ein hydraulisches Rauschen auf, das sich in einer ver­ ringerten Empfindlichkeit des Strömungsmeßgeräts niederschlägt. In Anbetracht der verschiedenen zu berücksichtigenden Parameter ist eine solche Konstruktion sehr teuer.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines neuartigen und verbesserten, Wirbelmeß­ gerätkörpers.

Erfindungsgemäße Lösungen dieser Aufgabe ergeben sich aus den Kennzeichen der Ansprüche 1 und 7.

Erfindungsgemäß ist der Wirbelmeßgerätkörper einstückig, wobei der Prallkörper in das Meßgerätgehäuse integriert ist.

Die vorliegende Erfindung schafft einen einstückigen, eine Einheit bildenden Wirbelmeßgerätkörper, der einen äußeren Gehäusebereich umfaßt, in dem eine Röhre ausge­ bildet ist und der mit einem inneren, sich diametral erstreckenden, allgemein keilförmig ausgebildeten Prall­ körperbereich einstückig ausgebildet ist, wobei der Gehäuse­ bereich in Form einer relativ dünnwandigen rohrförmigen Hülse ausgebildet ist und an seinen einander gegenüber­ liegenden Enden einen ersten und zweiten Flanschbereich vergrößerten Durchmessers aufweist, die allgemein identisch dimensioniert sind, und wobei sich ein Paar aus einer ersten und einer zweiten Verstärkungsrippe, die einander diametral entgegengesetzt miteinander ausgerichtet sind und einstückig mit dem Gehäusebereich ausgebildet sind, radial von der Außenfläche der rohrförmigen Hülse nach außen erstreckt sowie sich zwischen den inneren, einander zugewendet gegenüber­ liegenden Flächen der Flanschbereiche erstreckt. Auf einer zu den Verstärkungsrippen senkrechten Durchmesserlinie sind eine dickere sich radial erstreckende Verstärkungsrippe und ein säulenartiger Vorsprung relativ großen Durchmessers vor­ gesehen, der sich radial über den Außenumfang der Flansch­ bereiche hinauserstreckt, und in dem Vorsprung sowie dem Prallkörper ist eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines Sensors ausgebildet, wobei sich der Blattbereich des Sensors in einen Schlitz hineinerstreckt, der in dem Prallkörper bzw. Strömungs­ widerstandskörper ausgebildet ist.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Perspektivansicht des einstückigen Wirbelmeß­ gerätkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Wirbelmeßgerätkörpers der Fig. 1;

Fig. 3 eine Frontansicht des Wirbelmeßgerätkörpers der Fig. 1;

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Wirbelmeßgerätkörper der Fig. 1, in der Teile weggebrochen sind und die teilweise im Schnitt dargestellt ist;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht des Wirbelmeßgerätkörpers der Fig. 3, und zwar gesehen im allgemeinen entlang der Linie 5-5 derselben;

Fig. 6 eine Querschnittsansicht des Wirbelmeßgerätkörers der Fig. 3, und zwar gesehen im allgemeinen entlang der Linie 6-6 derselben; und

Fig. 7 eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht des Wirbelmeßgerätkörpers der Fig. 4, und zwar gesehen im allgemeinen entlang der Linie 7-7 derselben.

Im folgenden wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, wobei mit Fig. 1 begonnen wird. Fig. 1 zeigt einen Wirbelmeß­ gerätkörper, der allgemein das Bezugszeichen 10 trägt und der bei einer einstückigen, eine Einheit bildenden Konfiguration einen äußeren Gehäusebereich 12 sowie einen inneren Prallkörper­ bereich 14 beinhaltet. Der Meßkörper 10 ist aus Metall gebildet, wie z.B. aus nicht rostendem Stahl mit der Nr. 316 (US-Norm), und ist z.B. in einem Investmentgußverfahren in einem Stück hergestellt. Wie außerdem unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 7 zu sehen ist, ist der Gehäusebereich 12 mit einem zentralen, rohrförmigen Röhrenbereich 15 versehen, der in Form einer relativ dünnwandigen rohrförmigen Hülse vorliegt, mit der ein ein erster und ein zweiter Flanschbereich 17 und 18 mit im Vergleich zur Hülse vergrößertem Durchmesser einstückig ausgebildet sind, die im wesentlichen identisch dimensioniert sind und zur Verbindung mit einer Fluid­ strömungs-Rohrleitung dienen. Die äußeren Verbindungs­ flächen der Flanschbereiche 17 und 18 sind allgemein planar und parallel zueinander, wobei ein Bereich dieser Flächen eine Mehrzahl konzentrisch um deren Umfang angeordneter Kerben bzw. Nuten 13 aufweist, die mit geeignetem Dichtungsmaterial zwischen den Flanschen und weiteren Rohrleitungsstücken in der Strömungsleitung in Eingriff treten. Der Röhrenbereich 15 besitzt eine im großen und ganzen zentral angeordnete Fluidströmungsöffnung 19 mit allgemein kreisförmigem Querschnitt, wobei die Fluidströmung in Richtung der Achse des Röhren­ bereichs 15 verläuft.

Ein erster und ein zweiter Steg bzw. eine erste und eine zweite Verstärkungsrippe 20 und 21 (siehe Fig. 3), sind in einander diametral gegenüberliegender und miteinander ausgerichteter Weise einstückig mit dem Röhrenbereich 15 ausgebildet, und zwar derart, daß sie sich von der Außen­ fläche des Röhrenbereichs 15 radial nach außen weg­ erstrecken und sich zwischen den inneren, einander zuge­ wendeten Flächen der Flanschbereiche 17 und 18 erstrecken. Entlang einer anderen Durchmesserlinie, die zu der die Rippen 20 und 21 enthaltenden Durchmesserlinie senkrecht ist, sind eine dickere sich radial erstreckende Verstärkungsrippe 22 und dieser gegenüberliegend ein säulenartiger Vorsprung 24 relativ großen Durchmessers vorgesehen, der sich radial über den Rand­ bereich der Flanschbereiche 17 und 18 hinauserstreckt, wobei die axiale Mittellinie des Vorsprungs 24 auf der durch die Mitte der Rippe 22 verlaufenden Durchmesserlinie liegt.

Wie in den Fig. 3 und 5 gezeigt ist, ist der Prallkörper 14 mit dem Meßgerätkörper 12 einstückig ausgebildet, und die in Längsrichtung verlaufende Mittellinie des Prallkörpers 14 erstreckt sich entlang derselben Durchmesserlinie, auf der auch die Rippe 22 und der Vorsprung 24 liegen. Der Prallkörper 14 ist im Querschnitt gesehen allgemein keil­ förmig ausgebildet (siehe Fig. 6), wobei die Spitze bzw. Vorderkante 14 a des Prallkörpers 14 in Richtung auf die einströmende Fluidströmung weist. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, ist der Prallkörper allgemein zentral zwischen dem Eintritts- und dem Austritts-Flanschbereich 17 und 18 positioniert, wobei der Prallkörper 14 in bezug auf die axiale Mittelline des Röhrenbereichs 15 symmetrisch ange­ ordnet ist. Zur Förderung einer glatten bzw. gleichmäßigen Fluidströmung sind die inneren Ecken an der Verbindungs­ stelle des Prallkörpers mit den Innenwänden des Röhren­ bereichs abgerundet, wie dies in Fig. 4 zu sehen ist. Bei zweistückigen Anordnungen würde die Fluidströmung an der Verbindungsstelle des Prallkörpers mit den Innen­ wänden auf scharfe Kanten bzw. unregelmäßige Flächen stoßen, wodurch an diesen Verbindungsstellen bzw. Übergangsstellen Rauschen bei der Wirbelerzeugung verursacht wird.

Wie in den Fig. 1 bis 5 gezeigt ist, ist der Vorsprung 24 mit einer konzentrisch angeordneten Ausnehmung 24 kreis­ förmigen Querschnitts versehen, die eine obere Kammer 25 bildet, die mit einer daran angrenzenden koaxialen Öffnung 27 kleineren Durchmessers kommuniziert, die wiederum mit einem quer verlaufenden Schlitz 30 kommuniziert. Der Schlitz 30 erstreckt sich in Richtung quer zur Längs-Mittellinie des Prallkörpers 14 sowie in Richtung quer zu der axialen Mittelline des Röhrenbereichs 15 vollständig durch den Prallkörper 14 hindurch. Die zusammenhängende Anordnung aus Kammer, Öffnung und Schlitz ist für die Aufnahme einer Wirbelmeßgerät-Sensoranordnung konfiguriert. Weitere Details hinsichtlich der Sensoranordnung zum Einsetzen in die Prallkörper-Schlitzkonfiguration sind der eingangs ge­ nannten Patentanmeldung entnehmbar.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein als Einheit ausgebildeter Wirbelströmungs-Meßgerätkörper 10 geschaffen, bei dem das Gehäuse 12 und der Prallkörper 14 zusammen mit dem Schlitz 30 und den erforderlichen Öffnungen zur Aufnahme der Sensor­ anordnung in Form einer integriert ausgebildeten, von der Konstruktion her starren Einheit aus einer relativ dünnwandigen Konstruktion mit Verstärkungs- bzw. Ver­ steifungsrippen vorgesehen sind, wodurch Probleme bezüglich der Abdichtung und der Ausrichtung des Prall­ körpers eliminiert sind und außerdem eine wirtschaftliche und zuverlässige Einheit geschaffen wird, was noch wichtiger ist. Bei der eine Einheit bildenden erfindungsgemäßen An­ ordnung wird jegliches Rauschen innerhalb der Meßsensor­ anordnung, wie z.B. hydraulisches Rauschen aufgrund von Fluidströmung an scharfen Ecken oder unregelmäßigen Flächen, eliminiert.

Claims (10)

1. Wirbelmeßgerätkörper, gekennzeichnet durch eine einstückige Ausbildung als eine Einheit, mit

• a) einem äußeren Gehäusebereich (12), der zur Bildung einer sich durch diesen hindurcherstreckenden Röhre in Form einer relativ dünnwandigen rohrförmigen Hülse (15) ausgebildet ist und an einander gegenüberliegenden Enden der Hülse (15) mit einem ersten und einem zweiten Flanschbereich (17, 18) vergrößerten Durchmessers ver­ sehen ist, die allgemein identisch dimensioniert sind;
• b) einerVerstärkungsrippeneinrichtung (20, 21, 22), die sich von der Außenfläche der rohrförmigen Hülse (15) nach außen erstreckt sowie sich zwischen den inneren, einander zugewendet gegenüberliegenden Flächen der Flanschbereiche (17, 18) erstreckt;
• c) einer Prallkörpereinrichtung (14), die sich diametral durch den Innenwandungsraum der rohrförmigen Hülse (15) erstreckt;
• d) einem säulenartigen Vorsprung (24) relativ großen Durchmessers, der sich von der Außenwandung der rohrförmigen Hülse (15) auf einer radialen Linie wegerstreckt und jenseits des Außenumfangs der Flanschbereiche (17, 18) endet; und mit
• e) einer Aufnahmeeinrichtung (25, 27, 30), die in dem Vorsprung (24) und wenigstens teilweise in der Prall­ körpereinrichtung (14) ausgebildet ist und zur Aufnahme einer Wirbelsensoranordnung ausgelegt ist.

2. Meßgerätkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallkörpereinrichtung (14) eine sich durch diese hindurcherstreckende Schlitzein­ richtung (30) aufweist, wobei die Längserstreckung der Schlitzeinrichtung (30) auf der Längserstreckungs-Mittel­ linie der Prallkörpereinrichtung (14) liegt, und daß die Schlitzeinrichtung (30) zur Aufnahme eines Blattbereichs der Sensoranordnung konfiguriert ist.

3. Meßgerätkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkörper (10) im Investmentgußverfahren hergestellt ist.

4. Meßgerätkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippeneinrichtung ein Paar einander diametral entgegengesetzt miteinander ausgerichteter Rippenbereiche (20, 21) beinhaltet.

5. Meßgerätkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippeneinrichtung eine weitere sich radial erstreckende Rippe (22) beinhaltet, die allgemein senkrecht zu den miteinander ausgerichteten Rippen (20, 21) angeordnet ist.

6. Meßgerätkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellinie des Vor­ sprungs (24) auf der Durchmesserlinie liegt, die durch die weitere sich radial erstreckende Rippe (22) verläuft.

7. Wirbelmeßgerätkörper, gekennzeichnet durch eine einstückige Ausbildung als eine Einheit, mit

• a) einem äußeren Gehäusebereich (12), der zur Bildung einer sich durch diesen hindurcherstreckenden Röhre in Form einer relativ dünnwandigen rohrförmigen Hülse (15) ausgebildet ist und an einander gegenüberliegenden Enden der Hülse (15) mit einem ersten und einem zweiten Flanschbereich (17, 18) vergrößerten Durchmessers ver­ sehen ist, die allgemein identisch dimensioniert sind;
• b) einem Paar aus einer ersten und einer zweiten Ver­ stärkungsrippe (20, 21), die einander diametral entgegen­ gesetzt miteinander ausgerichtet sind und sich von der Außenfläche der rohrförmigen Hülse (15) radial nach außen erstrecken sowie sich zwischen den inneren, einander zugewendet gegenüberliegenden Flächen der Flansch­ bereiche (17, 18) erstrecken;
• c) einer weitere Verstärkungsrippe (22), die sich von der Außenfläche der rohrförmigen Hülse (12) radial nach außen erstreckt sowie sich zwischen den inneren, einander zugewendet gegenüberliegenden Flächen der Flansch­ bereiche (17, 18) auf einer Durchmesserlinie erstreckt, die allgemein senkrecht zu der durch das Rippenpaar (20, 21) verlaufenden Durchmesserlinie ist;
• d) einem säulenartigen Vorsprung (24), der sich radial von der Außenfläche der rohrförmigen Hülse (15) wegerstreckt und sich über den Außenumfang der Flanschbereiche (17, 18) hinauserstreckt; und mit
• e) einem Prallkörperbereich (14) mit allgemein keilförmigem Querschnitt, der sich diametral durch die Röhre hindurch­ erstreckt, wobei der Vorsprung (24) und der Prallkörper­ bereich (14) eine kollektiv darin ausgebildete Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme einer Wirbel­ sensoreinrichtung aufweisen.

8. Meßgerätkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellinie des Vorsprungs (24) auf der Durchmesserlinie liegt, die durch die weitere sich radial erstreckende Rippe (22) verläuft.

9. Meßgerätkörper nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelmeßgerätkörper (10) im Investmentgußverfahren hergestellt ist.

10. Meßgerätkörper nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Prallkörperbereich (14) eine sich durch diesen hindurcherstreckende Schlitzein­ richtung (30) aufweist, wobei die Längserstreckung der Schlitzeinrichtung (30) auf der Längserstreckungs- Mittellinie des Prallkörperbereichs (14) liegt, und daß die Schlitzeinrichtung (30) zur Aufnahme eines Blatt­ bereichs der Wirbelsensoreinrichtung konfiguriert ist.