DE2122713A1 - - Google Patents

Description

Patentanwalt Patentanwälte

Dr. phil. Gerhard Henkel Dr. rer. nat. Wolf-Dieter Henkel

D -757 Baden-Baden Balg Dipl.-I ng. Ralf M. Kern

Waidgasse20 Dr rer nat Lothar Feller

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Yokogawa Electric Works, Ltd, _T#,_tx. _;

Tokio, Japan

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Unter Zalchan:

B.tri«ti Wirbelerzeugendes Element für Strömungs- bzw. Durchsatz messer

Die Erfindung betrifft Verbesserungen an Strömungs- bzw. Durchsatzmessern, bei denen ein in den Strom des sich bewegenden Fluidums eingefügter zylindrischer. Gegenstand eine als Karman— Wirbelschleppe bekannte Wirbelströmung mit einem bestimmten Wirbelschema erzeugt. Bei einer derartigen Schleppe_t bei welcher die Wirbel periodisch abwechselnd von gegenüberliegenden Seiten des zylindrischen Elements ausgesandt werden, besteht eine bestimmte Beziehung zwischen der Frequenz f der Entstehung der Wirbel, dem Durchmesser D des Zylinders und der Strömungsgeschwindigkeit V, welche sich durch die Gleichung

f = K-V/D

ausdrücken läßt, in welcher K eine Konstante bedeutet, wenn die Strömung innerhalb eines Bereichs von Geschwindigkeiten V liegt, und außerhalb dieses Bereichs K eine Punktion der Geschwindigkeit V darstellt. Demzufolge kann die Strömungsgeschwindigkeit V durch Messung der Erzeugungsfrequenz f der Wirbel gemessen werden, wobei die Messung direkt ist, wenn die Strömungsbedingungen K zu einer Konstante machen. ■

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Es hat sich jedoch gezeigt, «Laß das gewünschte lineare Verhältnis zwischen der Strömungsgeschwindigkeit V und der Frequenz f der Wirbelerzeugung nicht über den gesamten Bereich der bei der Strömungsmessung vorkommenden Bedingungen hinweg zutrifft, Wenn ein Zylinder in einen Strom eines ein Rohr durchströmenden iHiidums eingebracht wird, und speziell wenn sich die Strömungsgeschwindigkeit über einen bestimmten Eunkt hinaus erhöht, ist K keine Konstante, mehr und ergibt die. Messung der Wirbelerzeugung nicht einfach eine Strömungsmessung· Obgleich die Ursachen für diese Unstimmigkeit noch k nicht voll, bekannt sind, wird angenommen, daß sie von der ungleichmäßigen Geschwindigkei^tsverteilung bzw· dem ungleichmäßigen Geschwindigkeitsprofil eines ein Rohr durchströmenden Fluidums., von den Schwankungen und den neben der Karman— Wirbelschleppe, im strömenden Fluidum erzeugten Wirbeln sowie von der Verschiebung des Abreißpunkts der Grenzschicht des längs der Zylinderfläche des zylindrischen Elements strömenden IPluidums zur Stromabseite dieses Elements bei zunehmender Geschwindigkeit herrührt.

Es sind bereits zahlreiche Anordnungen vorgeschlagen worden, um unter Strömungsmeßbedingungen die Karman—Wirbelschleppe stabiler zu erzeugen· Bei einer solchen, in der USA-Patent— schrift 3 564- 915 beschriebenen Anordnung ist das zylindrische Element mit einer Querbohrung bzw, einem Querschlitz versehen, welche bzw, welcher die Zylinderfläche, in den Bereichen schneidet, in denen der Grenzschichtabriß auftritt, wobei bei der Erzeugung der Karman-Wirbelschleppe der iTuidumstrom die Querbohrung bzw· den Querschlitz wechselweise durchströmt und die. Entstehung oder Verzögerung des Grenzschichtabrisses unterstützt, um eine zuverlässigere Wirbelerzeugung unbeeinflußt von Störwirbeln und anderen Fluidumschwankungen zu gewährleisten·

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Bei einer anderen, in der USA-Patentschrift 3»116,659 "beschriebenen bekannten Anordnung besitzt das zylindrische Element eine Querschnittsform, welche den Strömungswilderstand bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten herabsetzt und die durch Kavitation hervorgerufenen nachteiligen Auswirkungen der Wirbelerzeugung vermeidet; diese Querschnittsform weist einen strömungsgünstigen Vorderteil, beispielsweise in !Form einer Halbellipse, mit weggeschnittenem und ausgespartem Hinterteil auf.

Die bekannten Vorrichtungen der vorstehend umrissenen allgemeinen Art waren jedoch nicht voll zufriedenstellend bei der Gewährleistung eines linearen Verhältnisses zwischen der Strömungsgeschwindigkeit V und der Wirbelerzeugungs-lrequenz fο Obgleich bezüglich der Vermeidung von Störwirbeln und Kavitations-Problemen Vorteile erzielt werden konnten, blieben die Abweichungen von der Linearität bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten nach wie vor bestehen.

Aufgabe der Erfindung ist mithin in erster Linie die Schaffung von verbesserten Elementen zur Erzeugung von Karman-Wirbelschleppen, deren Entstehungsfrequenz zur Messung der Geschwindigkeit des Fluidumstroms festgestellt werden soll. Insbesondere bezweckt die Erfindung die Schaffung von wirbelerzeugenden Elementen, welche den Bereich der Strömungsgeschwindigkeiten vergrößert, bei denen ein lineares Verhältnis zwischen der Strömungsgeschwindigkeit und der Frequenz der Wirbelerzeugung besteht. Diese Elemente sollen sich besonders gut für industrielle Verwendung eignen.

In bevorzugter, nachstehend noch näher zu erläuternder Ausfüh— rungsform der Erfindung ist das in den Pluidumstrom eingefügte zylindrische Element an gegenüberliegenden Seiten mit ausgesparten Oberflächenabschnitten versehen, welche die Anström-

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seite der Element-Oberfläche an einer Kante schneiden, die praktisch an der Stelle liegt, an welcher die Grenzschicht des Fluidums von der Oberfläche des Elements bei im linearen Bereich liegenden Fluidum-Strömungsgeschwindigkeiten abreißt. Die ausgesparten bzw. hinterschnittenen Oberflächenabschnitte gehen außerdem einwärts von dieser Kante in den Abströmab— schnitt der Element-Oberfläche über, so daß die Kante eine äußere, unterbrochene Verlängerung des Elements gegenüber dem Fluidumstrom bildet, wodurch ein Grenzschichtabriß erzwungen wird. Diese Anordnung gewährleistet im Betrieb Linearität über einen breiteren Geschwindigkeitsbereich hinweg. Weiter— hin ist diese Anordnung insofern vorteilhaft, als sie eine Querbohrungsanordnung zur v/eiteren Unterstützung der Steuerung des Grenzschichtabrisses zwecks Erzeugung stabiler Karman-Wirbelschleppen verwenden kann.

Im folgenden sind einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Pig. Λ eine schematische Darstellung des herkömmlichen Verfahrens zur Erzeugung von Karman-Wirbelschleppen sowie zu deren Messung in einem Durchsatz- bzw. Strömungsmesser,

ψ Fig. 2 einen lotrechten Schnitt durch ein einen Fluidumstrom

führendes Rohr, welcher eine Ausführungsform des er— . findungsgemäßen wirbelerzeugenden Elements in Aufsicht zeigt,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3—3 in Fig. 2,

Fig. 4-, 5 und 6 der Fig. 3 ähnelnde Schnittansichten abge—

iß en

en
wandelter Ausführungsform des erfindungsgemäßen

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wirbelerzeugenden Elements,

Fig. 7 eine Fig. 2 ähnelnde Ansicht eines Teils eines abgewandelten zylindrischen Elements,

Fig. 8 eine Fig. 7 ähnelnde Ansicht einer weiter abgewandelten Ausführungsform des zylindrischen Ele ments,

Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie 9-9 in B¹Ig. 7»

Fig. 10 einen Fig. 9 ähnelnden Schnitt durch eine, abgewandelte Ausführungsform des wirbelerzeugenden Elements,

Fig. 11 einen Schnitt längs der Linie 11-11 in Fig. 10 und

Fig. 12 eine Fig. 1 ähnelnde Ansicht einer noch weiter abgewandelten Ausführungsform des wirbelerzeugenden Elements.

Aus Fig. 1, welche ein in einem durch ein Eohr 10 strömenden Fluidum angeordnetes, herkömmliches, zylindrisches wirbeler— zeugendes Element in Form eines Zylinders G zeigt, ist ersichtlich, daß sich das Fluidum F an einem Staupunkt P1 in zwei Ströme F1 und F2 aufteilt, die dann über die Oberfläche des Zylinders G strömen. Die Strömungsgeschwindigkeit an der Zylindermantelfläche erhöht sich mit zunehmender Entfernung der Strömung vom Staupunkt P1, bis sich die Grenzschicht des Fluidums an einem Abreißpunkt P2 von der Zylinderfläche ablöst, Stromab des Abreißpunkts P2 bilden sich abwechselnd zu beiden Seiten des Zylinders C Wirbel, welche die charakteristische Karman-Wirbel-Schleppe ausbilden.

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Der Abreißpunkt P2 der Grenzschicht liegt nicht fest, sondern verändert periodisch seine Position längs des Umfangs des Zylinders G während der Erzeugung der wechselnden Wirbel und schwankt um eine Durchschnitts— bzw. Mittelstellung herum, die bei einer vorgegebenen Strömungsgeschwindigkeit ortsfest ist. Diese Mittelstellung ändert ebenfalls ihra Lage mit der Strömungsgeschwindigkeit. Bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit liegt der durchschnittliche Abreißpunkt P2 typischerweise an der Stromauf- bzw. Anströmseite des Zylinders C und verlagert sich mit zunehmender Geschwindigkeit allmählich mehr ^ zur Stromab- bzwi Abströmseite hin. Wenn man den Winkel zwi-™ sehen dem mit dem Abreißpunkt P2 verbundenen Zylinder-Radius und dem mit dem Staupunkt P1 verbundenen Zylinder-Radius mit 0 bezeichnet, hat es sich gezeigt, daß während der wirbelbildenden Strömungsbedingungen die Lage des Abreißpunkts P2 in einem Bereich 75°<C © <liO5° liegt.

Änderungen des Winkels Q. in Abhängigkeit von der Geschwhdigkeit lassen sich auch mittels der Reynoldschen Zahl R=VD/V_k ausdrücken, in welcher V die Strömungsgeschwindigkeit, D den Zylinderdurchmesser und V, die kinematische Viskosität des Flui-

S dums bedeuten.. Wenn dia Reynoldsch© Zahl kleiner ist als 1Cr, liegt die Mittellage des Abreißpunkts P2 in einem Winkelbereich

fc 75°-<^ Q ^3^0. überschreitet dagegen die Reynoldsche Zahl mit

5 zunehmender Fluidumgeschwindigkeit den Wert 10, so wird der Abreißpunkt P.2 zur Abströmseite des Zylinders hin verlagert, wo θ größer ist als 90°. Bei der niedrigeren Reynoldschen Zahl steht die Frequenz der Wirbelerzeugung praktisch in linearer Beziehung zur Strömungsgeschwindigkeit.

Die abwechselnd vom Zylinder G ausgehenden Wirbel bewegen sich vom Zylinder aus abwärts, wo ihre Entstehungsfrequenz mittels eines Fühlers bzw. Detektors 12 festgestellt werden kann, der so eingefügt ist, daß er von den Wirbeln beeinflußt wird. Der

— H mm-

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Detektor 12 kann eine bekannte Anordnung mit einem elektrisch erwärmbaren Draht sein, dessen Enden mit einem außerhalb des Rohrs 10 vorgesehenen Meßkreis verbunden sind, welcher einen elektrischen Stromfluß durch den Draht erzeugt und die Widerstandsänderung des Drahts mißt, die von der mit dem Vorbei— lauf der Wirbel am Draht verbundenen Fluidumverschiebung herrührt.

Wie erwähnt, liefert der herkömmliche Zylinder C gemäß Fig. bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten nicht das gewünschte lineare Verhältnis zwischen der Frequenz der Wirbelentstehung und der Strömungsgeschwindigkeit. Gemäß den Fig. 2 und 3 schafft die Erfindung daher ein verbessertes wirbelerzeugendes Element 14·, das gemäß Fig. 2 typischerweise an der Wand des Rohrs 10 befestigt ist. Das Element 14- besitzt im wesentlichen längliche, zylindrische Gestalt, ist jedoch in einem zentral im Rohr 10 befindlichen Bereich an gegenüberliegenden Seiten mit zwei ausgesparten Flächenabschnitten 16, 18 versehen, die in Fig. 3 im Querschnitt dargestellt sind.

Die Aussparungen 16, 18 sind so ausgebildet, daß sie die Anströmfläche 14-u des Elements 14- in Formunterbrechungen bzw. Kanten 20, 22 schneiden, welche praktisch an der Stelle, angeordnet sind, an welcher die Grenzschicht des Fluidums bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit von der Zylinderfläche abreißt, wodurch das lineare Verhältnis zwischen der Wirbel— frequenz und der Strömungsgeschwindigkeit eingeführt wird. Wie beispielsweise aus Fig. 3 hervorgeht, sind die Kanten 20 und 22 unter einem Winkel ö von etwa 75 — 85° angeordnet.

Die Aussparungen sind weiterhin so angeordnet, daß sie die Abströmfläche 14-d des Elements 14- an Stellen 24·, 26 schneiden, die einwärts der Kanten 20, 22 liegen, d.h. dichter an

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einer durch die Zylinderachse und den Staupunkt P1 verlaufenden Ebene Ec liegen, welche auch die Symmetrieebene des Elements 14 bildet. Die Kanten 20, 22 bilden mithin die äußersten Ansätze bzw. Vorsprünge des Elements 14 gegenüber dem Fluidumstrom F, welcher sich, wie erwähnt, beim Auftreffen auf das Element 14- in zwei Ströme FT und F2 aufteilt» Die Ströme F1, F2 strömen längs der Anströmfläche 14u, bis sie die Kanten 20, 22 erreichen, an welchen die Grenzschicht des Fluidums infolge des Vorhandenseins der Aussparungen 16, 18 von der Oberfläche, des Elements 14 abreißt. Die durch die Aussparungen 16, 18 gebildete Formunterbrechung der Oberfläehe gewährleistet einen zwangsläufigen Abriß der Griizschicht mit hiervon herrührender zwangsläufiger und stabiler Erzeugung der Karman-Wirbelschleppen auch bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten. Das mit den Aussparungen 16, 18 versehene Element 14 erzeugt die Karman-Wirbelschleppen auf stabile Weise und weitgehend frei von den Einflüssen von Strömungs— Schwankungen und Störwirbeln in der Strömung und hält über einen weiten Bereich von Strömungsgeschwindigkeiten ein lineares Verhältnis zwischen der Frequenz der Wirbelentstehung und der Strömungsgeschwindigkeit aufrecht.

Die Querschnittsform der Aussparungen 16, 18 kann variiert werden. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind die Aussparungen 16, 18 mit zwei flachen bzw. planen Flächen versehen, von denen die in Strömungsrichtung hintere parallel zur Richtung der Strömung F liegt, während die in Strömungsrichtung vordere senkrecht zu die ser Richtung angeordnet ist und zwei scharfe Kanten 20 bzw. 22 festlegt. In den Fig. 4 bis 6 sind einige Abwandlungen der Form der Aussparungen 16, 18 dargestellt. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. weist das Element Aussparungen bzw. Abschrägungen 16Δ, 18A auf, die Jeweils durch eine einzige ebene bzw. plane Fläche längs einer Sehne des Zylinders gebildet werden, während

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bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 5 d.as Element 14- mit Aussparungen 16B, 18B versehen ist, die gekrümmte Flaschen aufweisen, welche die Kanten 20, 22 hinterschneiden. In Fig. 6 ist ein Element 14E von elliptischer Gestalt mit einer größeren Hauptachse D1 und einer kleineren Hauptsachse D2 dargestellt, wobei die Strömungsrichtung parallel zur Haupt—' achse, liegt. Die Aussparungen 160, 18G sind jeweils mit zweti flachen Elanflächen versehen, von denen die in Strömungsrichtung hintere parallel zur Strömungsrichtung und die in Strö— mungsrichtung vordere senkrecht zur Strömungsrichtung liegt_r ähnlich wie dies bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 der Fall ist. Die stromauf gelegenen Kanten 20 und 22. der Aussparungen 160 bzw. 18G befinden sich praktisch an der Stelle, an welcher die Grenzschicht des Fluidumstroms bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit von der Oberfläche, eines elliptischen Zylinders mit den Achsen D1 und D2 abreißt.

Die Feststellung bzw. Messung der durch das Element 14 erzeugten Wirbel kann mittels des Detektors 12 gemäß Fig. 1 oder wahlweise mit; Hilfe der Detektor— bzw. Meßeinrichtung 12A gemäß Fig. 3 erfolgen. Diese Einrichtung ist unmittelbar an der Abströmseite 14d des Elements 14 angebracht 'und weist einen elektrisch beheizten Draht auf, welcher die Verlagerung des längs der Abströmfläche strömenden Fluidums mißt, dessen Strömung eine unmittelbar mit der Erzeugung der Karman-Wir— belschleppe in Beziehung stehende Änderung bzw. Variation besitzt.

In Fig. 3 ist noch eine andere Meßeinrichtung 12b dargestellt. Obgleich in Fig. 3 der Einfachheit halber die Meßeinrichtungen 12A und 12B gemeinsam dargestellt sind, werden sie typischer— weise unabhängig voneinander angewandt. Die Meßeinrichtung 12b mißt bzw. fühlt den Vorbeilauf der Karmanschen Wirbelschleppe unter Ausnutzung der Wirbeleigenschaft der engegengesetzt

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gerichteten, im Fluidum F erzeugten Geschwindigkeitskompo— nenten v1 und v2. Die Meßeinrichtung 12B weist einen Über— schall-Impulsgenerator 30 auf, der einen Sender 32 speist, welcher seinerseits die ßchallimpulse über das Rohr 10 in Richtung auf einen Empfänger 34 aussendet. Der Empfänger 34 ist an den Eingang des Impulsgenerators 30 angeschaltet, welcher jedesmal einen neuen Impuls aussendet, wenn er einen Impuls vom Empfänger 34- erhält. Weiterhin ist der Empfänger 34- an einen Frequenzdemodulator 36 angeschlossen, dessen Ausgangssignal einem Zähler bzw. Rechner 38 eingegeben wird. Im Betrieb überträgt die Meßeinrichtung 12B Impulse vom Sen— der 32 zum Empfänger 34 und die für dia Übertragung erforderliche Zeit hängt davon ab, ob eine Geschwindigkeitskomponente v1 von einem Wirbel, welche die Übertragung verzögert,' oder eine die Übertragung beschleunigende Geschwindigkeitskomponen— te v2 vorhanden ist. In Abhängigkeit hiervon erzeugt der Empfänger 3^ ein Signal, das durch den Vorbeilauf der Karman-Wirbelschleppe. frequenzmoduliert wird. Dieses Signal wird durch den Demodulator 36 demoduliert, dessen Ausgangssignal im Zähler bzw. Rechner 38 zur Lieferung einer Messung der Fluidumströmung benutzt wird«

Die Fig. 7 bis 12 veranschaulichen noch weiter abgewandelte Ausführungsformen, bei denen das Element 14 mit Durchgängen versehen ist, die sich zwischen den Aussparungen 16, 18 erstrecken und die Fluidum-Schwankungen. zwischen ihnen übertragen. Gemäß Fig. 7 weist das Element 14· eine Reihe von sich zwischen den Aussparungen erstreckenden Bohrungen 40 auf, die Voten Kanten 20, 22, an denen der Grenzschichtabriß auftritt, in einer geraden Reihe parallel zur Achse des Elements 14 angeordnet sind. Gemäß Fig. 9 teilt sich der das Element 14 beaufschlagende Fluidumstrom F in zwei Ströme F1 und F2 auf, deren Grenzschichten an den Kanten 20, 22 von der Oberfläche des Elements abreißen. Sobald Wirbel vom Element 14 ausgehen,

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entstehen entsprechende Druckschwankungen nahe der benachbarten Mündungen der Bohrungen 40. Da die Wirbel abwechselnd von gegenüberliegenden Seiten des Elements 14 ausgehen, schwanken die in den Aussparungen 16, 18 herrschenden Drucke ebenfalls in einander abwechselnder Weise. Diese Druckschwankun— gen lassen das Fluidum sich wechselweise durch die Bohrungen 40 hindurch verlagern bzw. strömen, und zwar zuerst in der einen und dann in der anderen Richtung. Die Frequenz der Druckwechsel ist der Entstehungsfrequenz der Wirbel proportional, welche ihrerseits wiederum der Strömungsmenge des Fluidums durch das Rohr hindurch proportional ist. Zur Messung des die Bohrungen 40 durchströmenden Fluidums kann gemäß Fig. 9 ein elektrisch beheizter Draht 12c einer Meßeinrichtung in den Bohrungen 40 angeordnet sein und auf den Fluidumstrom ansprechen, ohne ihn zu behindern.

Die Bohrungen 40 gewährleisten in Verbindung mit den Aussparungen 16, 18 eine verbesserte Bildung stabiler Karman-Wir— beischleppen. Wenn sich die Grenzschicht eines längs der Oberfläche eines Gegenstands strömenden Fluidums in einem Zustand befindet, daß sie leicht von der Oberfläche abzureißen vermag, begünstigt im allgemeinen ein. auswärts gegen die Grenzschicht berichte l;er FluidumsiJom diesen Strömungs— abriß, während ein Absaugen von Fluidum aus der Grenzschicht einen den Abriß verzögernden Effekt hat. Infolgedessen unterstützt die Anordnung von Bohrungen 40 an den Kanten 20, 22 die Steuerung des Abrisses der Grenzschicht, wodurch die Stabilität und Zuverlässigkeit der Wirbelbildung weiter verbessert wird.

In Fig. 8 ist noch eine weiter abgewandelte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher sich anstelle der Bohrungen 40 ein parallel zur Achse des Elements 14 ange—

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ordneter Schlitz 40s zwischen den Aussparungen 16, 18 erstreckt.

In den Fig. 10 und 11 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher das Element 14· an gegenüberliegenden Seiten mit Reihen von Bohrungen 42,und 44 versehen ist. Jede Bohrungsreihe ist innerhalb einer Aussparung 16 oder 18 an einer Kante 20 bzw. 22 in einer geraden Reihe parallel zur Achse des zylindrischen Elements angeordnet und kommuniziert mit einem Hohlraum 46 bzw. 48 im Inneren des Elements.

Die Hohlräume 46_t 48 sind durch eine zentrale Trennwand 50 voneinander getrennt, die mit einer Bohrung 52 versehen ist, welche als Durchgang zur Ermöglichung eines Fluidumstroms zwischen den Hohlräumen dient. Durch Ausgleich des Drucks gewährleisten die Hohlräume 46, 48 über die Achse des Elements 14 verteilte Gleichförmigkeit der Strömung und tragen somit ungeachtet einer variablen Geschwindigkeitsverteilung über den Durchmesser des Rohrs 10 hinweg zur stabilen Bildung der Karmanr-Wirbelschleppen über die axiale Strecke L hinweg bei. Gemäß Fig. 10 kann der wechselweise Fluidumstrom durch die Bohrung 52 durch eine Meßeinrichtung mit einem in der fc Bohrung angeordneten, elektrisch beheizten Draht festgestellt werden. Gemäß Fig. 12 können die Bohrungsreihen durch Schlitze 42s und 44s ersetzt werden und kann die in der Trennwand vorgesehene Bohrung aus einer Reihe von parallel zur Achse des Elements 14 angeordneten Bohrungen 52h bestehen.

Neben den verschiedenen Meß- bzw. Fühleinrichtungen gemäß den Fig. 1, 5, 9 und 10 kann die Messung des Fluidumstroms bei mit Hohlräumen 46, 48 versehenen Elementen 14 auch durch Meßeinrichtungen erfolgen, die in einer mit den Hohlräumen verbundenen, jedoch von diesen entfernten Kammer angeordnet

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Außerdem kann die Messung auch anhand des Schemas. ©JE'folgen^ das durch zwei hinter einander angeordnet© Elemente 1% erzeugt wird,, wb denen sieh das eine stromauf des anderen "befindet;,, wobei eines dieser- Elemente oder be4d;& auf/ di,$ in den Fig,. Z bis 12r dargestellte Weise ausgebildest

Obgleich vor/Stehend spezielle Aus^ührungsformen der Er£in<$uB,g; dargestellt und beschrieben sind_t sollen diese die lediglich erläutern und keinesfalls einschränken* da mann selbstverständlich zahlreiche Änderungen und Abwandlung#Bi. möglich SiBd₄ ohne daß der Rahmen der Er^findung verlasse©

Zusammenfassend schafft die Erfindung mithin ein gendes Element %vj> Verwendung bei einem Strömungs— ode^ Bur<jh«>s. satzmesser^ das im wesentlichen längliche^ zylindrische besitzt und in einen Fluidumstrom eingeschaltet ist* s;o es Karman-s^ftfirbel-^Schleppen mit einer der Geschwindigkeit« strömenden i"luidums proportionalen Frequenz e-rzeugtv sind Einrichtungen zur Messung der Wirbelerzeuguiig Lieferung einer sich linear ändernden Meßanzeige der Strömungsgeschwindigkeit vorgesehen* Zur Verbesserung der Übereinstimmung der Wirbel-Entstehungsfrequenz mit der mungsgeschwindigkeit über einen weiten Bereich der StröiaungJi«* geschwindigkeiten hinweg ist das Element an gegenüberliegenden Seiten mit ausgesparten Oberflächenabschnitten versehen, we!·** ehe die Anströmfläche des Elements in einer Kante, schneiden* die praktisch an der Stelle liegt, an welcher die Grenzschicht des Fluidums bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten von der

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ORiQiNAL

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des. Elements abreißt*. Der- ausgesparte. Oberflächen·* geht einwärts van dieser· Eiante io die ι über·* so daß die Kante gegenüber dem 8ftjJ§e?en. Änsat? des Elements bildet -uxtd:

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Claims (1)

1. Pat entansp rü c h e

   Wirbelerzeugendes Element zur Verwendung bei Strömungs— oder Durchsatzmessern, das im wesentlichen längliche, zylindrische Gestalt besitzt und quer in einen Fluidum— storm eingesetzt ist, so daß es an seinen gegenüberliegenden Seiten wechselweise auftretende Wirbel erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (14) an seinen gegenüberliegenden Seiten je einen ausgesparten Ober— flächenabschnitt (16, 18) aufweist und daß diese Aussparungen die Anströmfläche (I4u) des Elements in einer Kante (20, 22) praktisch an einer Stelle schneiden, an welcher die Grenzschicht des Fluidumstroms bei im linearen Bereich liegenden Strömungsgeschwindigkeiten von der Oberfläche des Elements abreißt.

   2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgesparten Oberflächenabschnitte (16, 18) jeweils einwärts von der Kante (20, 22) in die Abströmfläche (14d) des Elements (14) übergehen und die Kante gegenüber dem Fluidumstrom einen äußeren Ansatz des Elements bildet.

   3. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante (20, 22) unter einem Winkel^övon etwa 70 - 105° zwischen der Verbindungslinie der Kante (20, 22) zum Zylinder-Mittelpunkt und der Verbindungslinie zwischen dem Staupunkt (P) des Fluidums (F) am Zylinder zum Zylinder-Mittelpunkt angeordnet ist.

   4. Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel & im Bereich von 75 - 85° liegt.

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   Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder ausgesparte Oberflächenabschnitt (16, 18) mindestens eine Planfläche aufweist.

   6. Element nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß jeder ausgesparte Oberflächenabschnitt (16, 18) aus zwei Planflächen (16,18;16A,16C,18G) besteht, von denen die in Strömungsrichtung hintere ^ao^^&^dockjdaxöticlöiS^ parallel zur Strömungsrichtung des Fluidums liegt und die in Strömungsrichtung vordere senkrecht zur Strömungsrichtung des Fluidums angeordnet ist.

   7·- Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder ausgesparte Oberflächenabschnitt (16,18) durch eine gekrümmte Fläche (16B,18B) gebildet ist.

   8. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (14) ein echter Zylinder kreisförmigen Querschnitts ist.

   9. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (14E) elliptischen Querschnitt besitzt.

   10. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (40 - 52) vorgesehen sind, welche das Element (14) zwischen den ausgesparten Oberflächenabschnitten (16,18) durchsetzen und die Fluidum-Schwankungen zwischen den ausgesparten Oberflächenabschnitten übertragen.

   11. Element nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsmittel eine Reihe von parallel zur
   Achse des Elements (14) angeordneten, in den ausgesparten Oberflächenabschnitten vorgesehene ijohrunp;en (40) sind. _ ₁₇

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   12«. Element nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragungsmittel zwei im Inneren des Zylinders (14-) vorgesehene Hohlräume (46, 48) aufweisen, die durch eine mit einem Durchgang (52) versehene Trennwand (50) voneinander getrennt sind, und daß Öffnungen (42, 44) vorgesehen sind, welche die Hohlräume mit den ausgesparten Oberflächenabschnitten (16, 18) verbinden.

   13. Element nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (42, 44) jeweils eine Bohrungsreihe sind.

   14. Element nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen jeweils durch einen Schlitz (42s, 44s) gebildet sind.

   15. Element nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang (52) aus einer Reihe von Bohrungen (52h) besteht.

   16. Element nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in den ubertragungsmitteln Einrichtungen zur Messung der darin herrschenden Fluidumschwankungen vorgesehen sind.

   17. Element nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Durchgang (52) Einrichtungen zur Messung der darin herrschenden Fluidumschwankungen vorgesehen sind.

   Element nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Abströmflache (I4d) des Elements (14) Einrichtungen (12A) zur Messung der Fluidumschwankungen längs dieser Fläche montiert sind.

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   19· .Element nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß stromab des Elements (14·) eine Meßeinrichtung angeordnet ist, die Mittel (32,34-) zur Übertragung- eines öchallimpulses quer zur Bewegungsrichtung der Wirbel sowie Mittel (30, 36) aufweist, welche auf die durch den Vorbeilauf der Wirbel verursachten Schwankungen bzw. Änderungen der Über— tragungszeiten der Impulse ansprechen.

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