DE977517C - Stroemungsfuehler - Google Patents

Stroemungsfuehler

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DE977517C
DE977517C DEM54980A DEM0054980A DE977517C DE 977517 C DE977517 C DE 977517C DE M54980 A DEM54980 A DE M54980A DE M0054980 A DEM0054980 A DE M0054980A DE 977517 C DE977517 C DE 977517C
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fluid
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DEM54980A
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Rudolf Hermann
Richard J Reilly
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Honeywell Inc
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Honeywell Inc
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/20Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
    • G01F1/32Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

  • Strömungsfühler Die Erfindung betrifft Strömungsfühler. Sie läßt sich besonders auf Winkelgeschwindigkeitsfühlerinstrumente derjenigen Art anwenden, wie sie als Wirbel- oder Turbulenzgeschwindigkeitsfühler bekannt sind, obgleich die Erfindung nicht auf diese Anwendungen beschränkt ist. Die Erfindung kann in irgendeinem Steuergerät oder Regler benutzt werden, in dem das Erfühlen der Natur einer Fluidströmung erwünscht ist.
  • Ein Beispiel einer Vorrichtung, auf die die Erfindung angewendet werden kann, ist ein Fluidströmungsverstärker. Ein solcher Verstärker kann als ein Fluidwirbelgeschwindigkeitsfühler angeordnet werden. In diesem Fall besteht er im allgemeinen aus einer Vorrichtung, die ein Strömungsfeld schafft, welches beim Fehlen einer festzustellenden Geschwindigkeit sich eng der klassischen, zweidimensionalenQuellen- oder Senkenströmung nähert.
  • Die Strömung in einer solchen reinen Senkenströmung hat nur eine radial einwärts zum Auslaß gerichtete Geschwindigkeit. Wenn das Strömungsfeld eines Wirbelgeschwindigkeitsfühlers einer auf den Inertial raum bezogenen Winkelgeschwindigkeit unterworfen wird, wird der reinen Senkenströmung eine reine Wirbelströmung überlagert, die nur eine tangentiale oder Drehbewegung hat. Die Superposition der reinen Senkenströmung und der reinen Wirbelströmung führt zu einer kombinierten Wirbel-Senken-Strömung, in der jede Stromlinie die Form einer logarithmischen Spirale hat, wenn die Viskositätswirkungen in dem strömenden Fluid vernachlässigt werden.
  • Die Radialgeschwindigkeit einer einwärts gerichteten reinen Senkenströmung nimmt zufolge der gegenseitigen Annäherung der t Stromlinien zu, wenn sich das Fluid einer zentralen Senke oder einem Auslaßrohr des Wirbelgeschwindigkeitsfühlers nähert. Zufolge des Prinzips der Erhaltung des Winkelmomentes wird sich mit Annäherung der Strömung an die Senke die tangentiale oder Drehgeschwindigkeit der Wirbelströmung ebenfalls vergrößern. Daraus folgt, daß die Geschwindigkeit des Fluids in dem kombinierten Wirbel-Senken-Strom mit der Annäherung des Fluids an die Senke zunimmt. Offensichtlich trägt ein Wirbelgeschwindigkeitsfühler in sich die Eigenschaft eines Verstärkers, der die zu erfassende Größe (Winkelgeschwindigkeit) verstärkt. Durch Veränderung der geometrischen Abmessungen des Wirbelgeschwindigkeitsfühlers können verschiedene Verstärkungsgrade erreicht werden.
  • Da die eingegebene Größe, die gemessen werden soll, die Winkelgeschwindigkeit ist und diese eingegebene Größe auch diejenige ist, die eine reine Wirbelströmung einer reinen Senkenströmung überlagert, müßte sich ein Weg finden lassen, die Einwirkung der eingegebenen Winkelgeschwindigkeit auf die Strömung in dem Wirbel festzustellen.
  • Das Prinzip des Wirbelgeschwindigkeitsmessers ist bereits bekannt, und es ist wegen der verhältnismäßigen Einfachheit seines Aufbaues nicht schwierig gewesen, Wirbelgeschwindigkeitsfühler zu bauen, die in der Lage sind, ein brauchbares reines Senkenstromfeld zu schaffen. Jedoch haben Rechnungen und Versuche gezeigt, daß das Hauptproblem des Wirbelgeschwindigkeitsfühlers darin besteht, eine Vorrichtung zu schaffen, die einwandfrei und zufriedenstellend das Erfassen der Einwirkung der eingegebenen Winkelgeschwindigkeit auf die Fluidströmung ermöglicht. Die bisherigen Fühler liefern kein Ausgangssignal mit der gewünschten Genauigkeit, Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit mit gleichzeitigem Erreichen eines annehmbar niedrigen aerodynamischen oder hydrodynamischen Stör- oder Geräuschpegels.
  • Die Erfindung betrifft also eine Strömungsfühlervorrichtung, die gekennzeichnet ist durch einen Strömungskanal, in dem eine Flosse oder Zunge (oder Messer oder Blatt) so angebracht ist, daß eine Drehkomponente der Strömung um die Kanalachse eine Differenz der beiderseits der Flosse herrschenden Drücke hervorruft, und durch eine der Flosse bzw. Zunge zugeordnete Einrichtung, die ein veränderliches Ausgangssignal entsprechend der Größe dieser Druckdifferenz zu liefern vermag.
  • Vorzugsweise hat die Flosse oder Zunge Stromlinienform. Sie kann mit ihren Hauptflächen oder der Linie ihrer Sehne parallel zur Achse des Kanals angeordnet sein. Die Einrichtung, die das Ausgangssignal liefern soll, kann aus zwei Öffnungen, Kanälen oder Mündungen bestehen, die mit dem Kanal in Verbindung stehen und auf je einer Seite der Zunge angeordnet sind. Diese Öffnungen oder Kanäle sind so ausgebildet, daß an sie ein Differenzdruckfühler angeschlossen werden kann.
  • Mit der Erfindung wird also ein auf Druck ansprechender Fluidströmungsfühler angegeben, der im wesentlichen alle unerwünschten Schwankungen und/oder aerodynamischen Geräusche und Störungen ausschaltet, die sonst in dem Ausgangssignal auftreten könnten. Der Fühler arbeitet mit einer Strömungsverteilung bzw. einem Strömungsmuster, welches für theoretische Studien brauchbar ist, so daß die optimalen Abmessungen des Fühlers als Funktion der Strömungsveränderlichen und der geometrischen Parameter bestimmt werden können.
  • Zusätzlich wird die Zeitverzögerung wesentlich vermindert, die gewöhnlich auf Druck ansprechenden Fluidströmungsfühlern eigen ist.
  • Wenn auch der Fühler mit den genannten Merkmalen besondere Vorzüge hat, wenn er in der Senke oder dem Auslaß eines Wirbelgeschwindigkeitskreisels benutzt wird und in diesem Zusammenhang im einzelnen beschrieben werden wird, kann er doch in jedem Fall benutzt werden, in dem ein ähnliches Problem zur Erfassung einer Fluidströmung auftritt.
  • In der Beschreibung ist auf die Zeichnung Bezug genommen. Darin zeigt Fig. I die Ansicht eines Wirbelgeschwindigkeitsfühlers im Schnitt in der Ebene I-I der Fig. 2, Fig. 2 eine Ansicht des Fühlers in der Schnittebene 2-2 der Fig. I, Fig. 3 den Schnitt in der Ebene 3-3 der Fig. 1 durch eine Ausführungsform des Strömungsfühlers, die in der Vorrichtung nach den Fig. I und 2 benutzt werden kann, und Fig. 4 einen Schnitt in der Ebene 4-4 der Fig. 3.
  • Der Wirbelgeschwindigkeitsfühler 10 in den Fig. I und 2 hat eine allgemein zylindrische Platte I I, die eine ebene Fläche IS aufweist. In der Platte II befindet sich eine kreisförmige Mittelöffnung 12. Mit dieser ersten Platte 1 1 ist eine zweite, im allgemeinen zylindrische Platte 13 gepaart, die eine ebene Fläche I7 hat und eine Mittelöffnung Iq aufweist.
  • Zwischen den beiden Platten II und 12 liegt ein Fluideinlaß in der Form eines ringförmigen porösen Diffusors I5, der aus einem allgemein zylindrischen, mit Durchbrüchen versehenen, äußeren Schirm oder Halter 20 und einem im allgemeinen zylindrischen, mit Durchbrüchen versehenen, inneren Schirm oder Halter 2I besteht. Zwischen dem inneren Schirm 21 und dem äußeren Schirm 20 befinden sich mehrere Glaskugeln 22 mit sehr kleinen Durchmessern, etwa in der Größenordnung von 0,4 mm. Der Diffusor I5 gestattet den Fluiddurchgang mit minimaler Drosselung. Es können auch andere brauchbare Einlaßvorrichtungen benutzt werden, z. B. gesinterte Metalle oder Keramiken.
  • Der Diffusor muß für einen verhältnismäßig gleichmäßigen Strom auf seinem ganzen Umfang sorgen und eine Drehbewegung des Diffusors um seine Achse auf das durch ihn hindurchfließende Fluid übertragen.
  • Der ringförmige Diffusor I5 zwischen den Platten II und I3 hält die ebenen Flächen I7 und I8 in einem Abstand parallel zueinander. Die Achse I6 des Diffusors 15 steht im wesentlichen senkrecht zu den Ebenen I7 und I8.
  • Die Platten II und I3 umgrenzen zusammen mit dem Diffusor 15 eine Wirbelkammer 30. Diese Kammer hat zwei Auslässe. Der Auslaß 40 besteht aus einem Fluidstutzen 4I, durch den eine Bohrung 42 mit allgemein zylindrischer Form hindurchgeht.
  • An einem Ende hat der Stutzen 41 einen Außenflansch 43. Der Flansch 43 liegt innerhalb der Öffnung 14 der Platte I3, so daß die Bohrung 42 koaxial zur Achse I6 liegt. Eine Endfläche 44 des Auslaßstückes 40 ist so angeordnet, daß sie in derselben Ebene wie die ebene Fläche I7 der Platte I3 liegt.
  • Ein zweites Auslaßstück 50 besteht aus einem Rohr oder Stutzen 5I mit einer Bohrung 52 und einem Flansch 53. Der Flansch 53 liegt so innerhalb der Öffnung 12 der Platte II, daß die Achse der Bohrung 52 mit der Achse I6 zusammenfällt.
  • Eine Endfläche54 des Auslaßstückes 50 liegt in derselben Ebene wie die ebene Fläche I8 der Platte 11.
  • Bei Bedarf kann der Wirbelgeschwindigkeitsfühler auch so ausgebildet sein, daß er nur einen einzigen Auslaß hat. So könnte beispielsweise der Auslaß o weggelassen werden, so daß dann das gesamte Fluid durch den Auslaß 50 austreten muß.
  • Es sind auch Gestaltungen möglich, in denen der Auslaß oder die Auslässe absichtlich versetzt sind, um aus den besonderen Strömungscharakteristiken Nutzen zu ziehen.
  • Im Auslaßstück 50 befindet sich eine den Fluidstrom fühlende Einrichtung 60. Eine der Formen, die diese Fühlereinrichtung60 haben kann, ist in den Fig. 3 und 4 gezeigt. Dort liegt innerhalb der Bohrung 52 des Auslaßstückes 50 ein Messer-, Flossen- oder Zungenelement 62 mit einem symmetrischen Tragflügelquerschnitt. Diese Flosse oder Zunge kann jedoch auch eine andere Querschnittsform, beispielsweise eine rechteckige Form, haben, obgleich einer stromlinienförmigen Flosse der Vorzug gegeben wird. Das Element 62 liegt im wesentlichen parallel zur Achse I6 der Wirbelkammer. Ungeachtet dessen ist es in manchen Anwendungsfällen wünschenswert, die Flosse unter einem bestimmten vorgegebenen Winkel zur Achse I6 zu setzen, um ein nützliches Ausgangssignal zu erhalten. Nahe der Flosse 62 auf je einer Seite davon ist eine rechteckige Öffnung 63 bzw. 64 zur Erfassung des Druckes an dieser Stelle angeordnet. Diese Drucköffnungen sind im allgemeinen zu demjenigen Ende der Flosse 62 hin angeordnet, welches der Kammer 30 am nächsten liegt. Das eine Ende jeder Öffnung steht mit der Bohrung 52 des Auslaßstükkes 50 und das andere Ende mit einem (nicht gezeigten) Differentialdruckfühler in Verbindung.
  • In der Praxis ist das Messer oder Flossenelement 62 an einem Halter 6I angebracht, der das Einsetzen und Ausrichten innerhalb der Bohrung 42 erleichtert. Die Drucköffnungen 63 und 64 befinden sich ebenfalls im Halter 6I. Es können jedoch auch andere Halterungsvorrichtungen für das Einrichten der Flosse innerhalb der Bohrung benutzt werden, damit die Flosse auf die Strömungsverteilung in der Bohrung ansprechen kann. Beispielsweise kann ein bewegbares oder federnd montiertes Messer so angeordnet sein, daß es, wenn es auf die Strömungsverteilung anspricht, versetzt wird, und es können Mittel zum Erfassen dieser Versetzung zwecks Erzeugung eines Ausgangssignals vorgesehen sein. Die Außenenden der Öffnungen enden in Ausgangsnippeln 65 und 66.
  • An die Nippel sind Druckleitungen 67 bzw. 68 angeschlossen, die Somit die Drucköffnungen 63 und 64 mit dem Differenzdruckfühler verbinden.
  • Arbeitsweise Zwischen dem Diffusor 15 und den Bohrungen 42 und 52 der Auslässe 40 und 50 besteht eine Druckdifferenz. Folglich strömt ein Fluid vom Diffusor I5 durch die Kammer 30 und durch die Bohrungen 42 und 52 hinaus. Bei Fehlen eines Eingangssignals (also einer Winkelgeschwindigkeit um die Achse I6 des Wirbelkreises) hat der Fluidstrom nur eine radiale Geschwindigkeit, wie sie durch die Vektoren vr in Fig. I dargestellt ist. Diese radiale Geschwindigkeit ist bekannt als ein reiner Senkenstrom.
  • Es kann gezeigt werden, daß die radiale Geschwindigkeit des Fluids an irgendeinem betrachteten Ort oder Aufpunkt in der Wirbelkammer beschrieben wird durch die Gleichung: worin m der Massenstrom pro Einheitshöhe der Kammer 30, e die Fluiddichte und r der Radius der betrachteten Stelle (Ortssektor), bezogen auf die Achse6, ist. Aus der Gleichung ergibt sich sofort, daß die Radialgeschwindigkeit des Fluids mit dessen Annäherung an die Senke (Bohrungen 42 und 52) zunimmt.
  • Wenn der Wirbelgeschwindigkeitsfühler einer Eingabegeschwindigkeit, nämlich einer Winkelgeschwindigkeit Co um die Achse I6 unterworfen wird, wird dem Fluid innerhalb des Diffusors 15 eine tangentiale oder Drehgeschwindigkeit aufgedrückt, wie sie in Fig. I durch die Vektoren V; dargestellt ist. Ein Strömungsfeld der Tangential-oder Drehgeschwindigkeit des Fluids an irgendeiner Stelle ist durch die Gleichung gegeben, worin co das Eingabemaß oder die Winkelgeschwindigkeit um die Achse I6, Ra der Radius der Kammer 30 (von der Achse I6 zum Diffusor I5) und r der Radius zur betrachteten Stelle ist.
  • Aus der vorgenannten Gleichung ergibt sich, daß die Tangentialgeschwindigkeit mit der Annäherung des Fluids an die Senke zunimmt. Dies beruht auf dem Prinzip der Erhaltung des Momentes oder Dralles.
  • Die Überlagerung der reinen Wirbelströmung über die reine Senkenströmung liefert eine kombinierte Wirbelsenkenströmung. Das Stromlinienfeld des Fluids in dieser resultierenden Strömung ist bei Vernachlässigung viskoser Effekte eine logarithmische Spirale, wie sie in Fig. 1 durch das Symbol Vc wiedergegeben ist. In der Kammer 30 radial außerhalb der Senke fließt das Fluid parallel zu den ebenen Flächen I7 und I8.
  • Sowie das in einem Strömungsfeld längs logarithmischen Spiralen fließende Fluid die Senke erreicht, fließt es durch die Bohrungen 42 und 52 aus.
  • Die Bohrungen 42 und 52 sind im wesentlichen koaxial zur Achse I6 und demnach rechtwinklig zur Ebene des Fluidstroms in der Kammer 30 angeordnet. Dadurch verläßt das Fluid die Wirbelkammer 30 rechtwinklig zur ursprünglichen Strömungsebene. Dies führt in den Bohrungen 42 und 52 zu einer Strömungsverteilung in Form von Schraubenlinien. Das bedeutet, daß eine Strömungskomponente vorhanden ist, die eine Längsgeschwindigkeit parallel zur Achse I6 hat, und-eine Strömungskomponente mit einer Drehgeschwindigkeit rechtwinklig zur Achse I6. Die Form der Schraubenströmung in den Bohrungen 42 und 52 entspricht der Strömungsform hinter einer Luftschraube.
  • Die zur Achse 16 rechtwinklige Strömungskomponente in den Bohrungen 42 und 52 ist ein Maß für die Eingabegeschwindigkeit c(). Das heißt, daß die dem Fluid innerhalb des Diffusors 15 aufgedrückte Tangential- oder Drehgeschwindigkeit Vt in den Bohrungen 42 und 52 als eine Strömungskomponente erscheint, die eine zur Achse I6 rechtwinklige Geschwindigkeit und einen Abstand von dieser Achse hat. Wie oben gesagt, ist die Größe der Tangential- oder Drehgeschwindigkeit innerhalb des Wirbelkreises verstärkt worden. Es ist demnach möglich, die Eingabegeschwindigkeit Co durch Bestimmung der Größe der Tangentialkomponente der Fluidströmung zu erfassen.
  • Die beschriebene Wirbelvorrichtung enthält einen Fluidströmungsfühler, der zum Messen der durch die Eingabegeschwindigkeit Co induzierten Tangentialkomponente der Fluidströmung innerhalb der Bohrung 52 benutzt wird. Obgleich der offenbarte Fluidströmungsfühler in zahlreichen anderen Instrumenten, wie oben angegeben, verwendet werden kann, wird seine Arbeitsweise hier an Hand des Wirbelkreises beschrieben.
  • Bei Nullzustand (keine Eingabegeschwindigkeit) ist die Strömung in dem Wirbelkreisel eine reine Senkenströmung. In der Bohrung 52 oder dem Senkenauslaß ist die Strömung nur längsgerichtet, geht also parallel zur Achse. Wenn die Strömung parallel zur Achse 16 fließt, ist der Druck auf jeder Seite des Messers 62 (Flosse) gleich.
  • Demnach stellen die Öffnungen 63 und 64 beide im wesentlichen gleiche Drücke fest, so daß kein Differenz-Ausgangssignal vom Fühler 60 abgegeben wird. Wenn der Wirbelkreisel dagegen einer Eingangsgröße in Form einer Winkelgeschwindigkeit unterworfen wird, nimmt die Strömung in der Bohrung 52 die Form einer Schraube an. Wenn die Strömung durch die Bohrung 52 ein aus Schraubenlinien bestehendes Strömungsfeld einnimmt, trifft das Fluid unter einem bestimmten Winkel 0, der als der Steigungswinkel einer Schraube definiert ist, auf das Element 62, wie durch den Pfeil 70 in Fig. 3 dargestellt ist. Der Schraubenwinkel 0, unter dem das Fluid auf die Flosse 62 trifft, kann durch die Gleichung bestimmt werden, wobei m gleich der Massenströmung pro Einbeitshöhe der Kammer 30, e gleich der Massendichte des Fluides, II gleich dem Abstand zwischen den Platten II und I3, co gleich der Eingabe, Ra gleich dem Radius des Diffusors 15 und Rt gleich dem Radius der Bohrung 52 ist. Die Gleichung zeigt, daß der Schraubenwinkel Ai eine Funktion der Eingabe-Winkelgeschwindigkeit Co ist, wenn die Massengeschwindigkeit der Strömung konstant gehalten wird.
  • Der Druck des in der Bohrung fließenden Fluids ist stromauf der Flosse 62 als Druck des freien Stromes oder als Freistromdruck bezeichnet. Wenn die Strömung auf die Flosse 62 unter dem bestimmten jeweiligen Schraubenwinkel 0 trifft, besteht quer zur Flosse ein Differenzdruck. Mit anderen Worten, die Strömung trifft die Flosse in der durch den Pfeil 70 in Fig. 3 angezeigten Richtung und ruft (relativ zum Freistromdruck) einen positiven Druck an der Drucköffnung 63 und (relativ zum Freistromdruck) einen negativen Druck an der Drucköffnung 64 hervor. Die Größe der zwischen den Öffnungen 63 und 64 bestehenden Druckdifferenz ist eine Funktion des Schraubenwinkels , unter dem das Fluid auf die Flosse trifft, wenn die Massenströmung konstant ist. Da der Schraubenwinkel eine Funktion der eingegebenen Geschwindigkeit cf, des Wirbelgeschwindigkeitsfühlers ist, ist der Differenzdruck zwischen den Öffnungen 63 und 64 ein Maß für diese eingegebene Geschwindigkeit.
  • Die Verwendung eines stromlinienförmigen Messers (Flosse) führt zu Ergebnissen, die bezüglich Empfindlichkeit, Genauigkeit und Zuverlässigkeit bisher unerreichbar waren. Diese Flosse gestattet eine verhältnismäßig unzerstörte Fluidströmung, d. b., daß sie kein bemerkenswertes Abreißen der Strömung und die daraus entstehenden Wirbel hervorruft, die unstetige Schwankungen und hohe aerodynamische Stör- und Geräuschpegel in dem Ausgangssignal erzeugen würden. Die auf jeder Seite eines symmetrischen Tragflügelprofils bestehende Druckverteilung spiegelt eine grundlegende Strömungsverteilung wider und ist daher theoretischen Studien zugänglich. Auf diese Weise können die optimalen Abmessungen des Flossenelementes als Funktion der Veränderlichen der Strömung und aller geometrischer Parameter gefunden werden. Zusätzlich ist es möglich, die optimalen Abmessungen und den Ort der Öffnungen 63 und 64 zu bestimmen, um einen maximalen Signalpegel und eine minimale Zeitverzögerung zu errei- chen. Mit optimal festgelegten Abmessungen ist es möglich, zwischen einem Fluidströmungsfühler und dem nächsten eine gute Wiederholbarkeit zu erreichen. Abweichungen in der Eichung sind im wesentlichen beseitigt.
  • In Fig. 3 ist die Sehnenlänge der einen symmetrischen Tragflügelquerschnitt aufweisenden Flosse 62 (Flügeltiefe) mit dem Maß c bezeichnet.
  • Es sei bemerkt, daß die Flosse so innerhalb der Bohrung 52 liegt, daß die Sehne des Tragflügelprofils im wesentlichen parallel zur Achse I6 liegt. Die Länge der Drucköffnungen 63 und 64 hat das Maß d und ihre Breite das Maß e. Die Halbspannweite der Flosse 62 hat, wie Fig. 4 zeigt, das Maß b. Sie ist senkrecht zur Achse I6 gemessen.
  • Die Profildicke der Flosse ist durch das Maß t bezeichnet.
  • Als für die besondere dargestellte Ausführungsform eines Fluidströmungsfühlers haben sich folgende Abmessungen als geeignet erwiesen: Halbspannweite b Rz, 3 worin Ri der Radius der Bohrung 52 ist, Sehnenlänge c = 4 Rs, 3 Profilstärke t Sehnenlängec 6 6 Länge der Drucköffnungen 63 bzw. 64d 2 Sehnenlänge c 3 3 Breite der Drucköffnungen e 1 Sehnenlängec c 6 Es wird darauf aufmerksam gemacht, daß diese besonderen Abmessungen nur auf die dargestellte symmetrische Tragflügel-Querschnittsform anwendbar sind. Andere Flossenformen liegen im Bereich der Erfindung. Die oben angegebenen Abmessungen können mit Änderung der Fluidströmung und der geometrischen Parameter abgewandelt werden. Andere Stellen und Formen der Drucköffnungen 63 und 64 können benutzt werden.
  • Die Größe der Drucköffnungen ist eine Funktion der Zeitverzögerung des Fluidströmungsfühlers und wird deshalb für verschiedene Anwendungen verschieden sein.
  • Wie oben ausgeführt, ist die Druckdifferenz über der Flosse 62 ein Maß oder ein Zeichen für die eingegebene Winkelgeschwindigkeit co, wenn die Fluidströmung konstant gehalten wird. Das Auftreten einer Druckdifferenz über der Flosse ergibt eine Nutzkraftkomponente, die der Flosse rechtwinklig zu ihren Hauptflächen zugeführt wird.
  • Wenn also ein bewegbares oder federnd montiertes Flossen- oder Messerelement benutzt wird, wird diese Nutzkraft das Bestreben haben, eine Bewegung oder Versetzung des Messers gegenüber dem Rohr 5I hervorzurufen, die zur Erzeugung eines Ausgangssignals gemessen werden kann.
  • Obgleich die Oberflächen der Wirbelkammer in der beschriebenen Ausführungsform eben sind, ist eine solche Ausbildung nicht wesentlich. Unter gewissen Umständen kann es besser sein, einen in Form einer Glockenöffnung oder Tulpe allmählich gekrümmten Eingang zum Auslaßrohr oder den Auslaßrohren vorzusehen, um eine sanftere oder glattere Strömung zu erreichen. Eine so gekrümmte Ausmündung könnte bei Bedarf eine Erstreckung bis zu dem Diffusor 15 erfahren, und die Außenteile der beiden Platten könnten einander angepaßt sein oder ineinandergreifen.
  • PATENTANSPRÜCHB: I. Strömungsfühlervorrichtung, gekennzeidhnet durch einen Strömungskanal, in dem eine Flosse oder Zunge so angebracht ist, daß eine Drehkomponente der Strömung um die Kanalachse eine Differenz der beiderseits der Flosse herrschenden Drücke hervorruft, und durch eine der Flosse bzw. Zunge zugeordnete Einrichtung, die ein veränderliches Ausgangssignal entsprechend der Größe dieser Druckdifferenz zu liefern vermag.

Claims (1)

  1. 2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Flosse Stromlinienform hat.
    3. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flosse so angeordnet ist, daß ihre Hauptflächen bzw. ihre Sehnenlinie parallel zur Achse des Kanals liegt.
    4. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das Ausgangssignal liefernde Einrichtung aus einem Paar von Öffnungen besteht, die mit dem Kanal in Verbindung stehen und an jeder Seite der Flosse angeordnet sowie an einen Differenzdruckfühler anschließbar sind.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen in der allgemeinen Richtung der Kanalachse gestreckt sind.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen zur stromauf gelegenen Kante der Flosse hin angeordnet sind.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, gekennzeichnet durch rechteckige Öffnungen.
    8. Vorrichtnug nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flosse von einer Flossenhalterung am Umfang des Kanals aus radial in den Kanal hineinragen, daß der Kanal einen Kreisquerschnitt hat und daß die Öffnungen in der Halterung nahe den Seiten der Flosse gebildet sind.
    9. Vorrichtung nach den Ansprüchen I bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flosse einen in bezug auf die Sehnenachse symmetrischen Tragflügelquerschnitt hat.
    10. Vorrichtung nach Anspruch I, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flosse eine Halterung hat, die ihr unter der Wirkung der Druckdifferenz auf ihren beiden Seiten eine Bewegung gestattet, und daß das Ausgangs- signal durch Mittel geliefert wird, die auf eine solche Bewegung anzusprechen vermögen.
    I I. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flosse einen rechteckigen Ouerschnitt hat.
    12. Fühler nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er eine allgemein kreisförmige Wirbelkammer aufweist, in die am Umfang das Fluid eingeführt und die so angeordnet ist, daß die Drehbewegung der Kammer um ihre Mittelachse dem Fluid eine Drehgeschwindigkeitskomponente erteilt, daß das Fluid die Wirbelkammer oder Turbulenzkammer in axialer Richtung durch einen oder durch zwei zentral angeordnete Auslässe verläßt, der bzw. die den Kanal bildet bzw. bilden, in dem die Strömungsfühlervorrichtung angeordnet ist, wodurch das Ausgangssignal dieser Vorrichtung die Winkelgeschwindigkeit der Wirbelkammer darstellt.
    13. Fühler nach Anspruch I2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid in die Wirbelkammer durch einen ringförmigen Diffusor tritt, der dem durch ihn hindurchfließenden Fluid eine Drehbewegung aufdrückt, wenn der Wirbelkammer eineWinkelgeschwindigkeit erteilt wird.
    14. Fühler nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer von zwei koaxialen Platten gebildet wird, die in axialer Richtung einen Abstand haben und an ihren Umfängen durch den ringförmigen Diffusor verbunden sind.
    15. Fühler nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand der Wirbelkammer in der Nachbarschaft des die Fühlervorrichtung enthaltenden oder bildenden Auslasses eine glockenförmig oder ähnlich gekrümmte Gestalt hat, so daß die einwärts gerichtete Radialgeschwindigkeit des Fluids sanft in eine Axialgeschwindigkeit längs des Kanals der Fühlervorrichtung übergeht.
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