CZ20022540A3 - Zařízení k určení alespoň jednoho parametru média proudícího v potrubí - Google Patents

Description

Zařízení k určení alespoň jednoho parametru média proudícího v potrubí

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení k určení alespoň jednoho parametru média proudícího v potrubí, zejména hmotnosti vzduchu nasávaného spalovacím motorem, s alespoň jedním měřicím elementem obtékaným proudícím médiem, s obtokovým kanálem, který je uspořádán mezi vstupním otvorem spojeným s potrubím a alespoň jedním výstupním otvorem ústícím do potrubí ve směru proudění za vstupním otvorem, přičemž obtokový kanál obsahuje mezi vstupním otvorem a měřicím elementem alespoň jedno dělicí místo, které rozděluje obtokový kanál na měřicí kanál, v němž je uspořádán alespoň jeden měřicí element, a na boční kanál, který ve směru proudění obchází měřicí element.

Dosavadní stav techniky

Ze spisu DE 41 06 842 Al je známé čidlo s topným neboli žhaveným drátkem pro měření objemového průtoku plynu, které je uspořádáno v obtokovém kanálu, u něhož je za otvorem obtokového kanálu uspořádána stěnová plocha, která probíhá rovnoběžně se vstupním otvorem obtokového kanálu. Toto čidlo však není uspořádáno v odstíněné oblasti obtokového kanálu, takže není chráněno před nečistotami.

Zc spisu EP 803 7 1 2 A2 je známé měřidlo proudu vzduchu, které má v obtokovém kanálu dělicí místo nebo dělicí stenu. Kromě toho je v obtokovém kanálu uspořádána stěna, která je rovnoběžná se

vstupním otvorem obtokového kanálu a tento vstupní otvor zcela zakrývá. Měřidlo však není chráněno před přitékajícími kapalinami.

Ze spisu DE 198 15 654 Al je známé měřicí zařízení k měření hmotnosti média proudícího v potrubí, u něhož je v obtokovém kanálu uspořádáno dělicí místo nebo dělicí stěna, která má chránit měřicí element před pevnými částicemi a jinými nečistotami. V důsledku odrazů pevných částic, které narážejí v obtokovém kanálu na jeho vnitřní stěnu, však dochází k tomu, že tyto pevné částice se odrážejí do měřicího kanálu, kde narážejí na měřicí element. Neexistuje zde žádná zmínka o tom, že v důsledku zákona dopadu a odrazu může být změnou vnitřní stěny ovlivňován odraz pevných částic.

Z další publikace je známá geometrie obtokového kanálu, u níž je v obtokovém kanálu uspořádána dělicí stěna, která je rovnoběžná se směrem proudění, přičemž je uspořádána stěnová plocha, která je rovnoběžná se vstupním otvorem obtokového kanálu. Tato stěnová plocha se nachází za měřicím elementem, uvažováno z hlediska směru proudění média. Měřicí element je přitom chráněn před hlavním proudem dělicí stěnou a hlouběji ležícím vstupním otvorem. Různý průběh hlavního kanálu a měřicího kanálu však vede ke vzniku vyššího šumu signálů. Při zpětném proudění mohou kapalina, částice a olej proudit přímo do měřicího kanálu, přičemž mohou měřicí element znečistit nebo zničit.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zařízení k určení alespoň jednoho parametru média proudícího v potrubí, zejména hmotnosti vzduchu nasávaného spalovacím motorem, s alespoň jedním měřicím elementem obtékaným proudícím médiem, s obtokovým kanálem, který je uspořádán mezi vstupním otvorem spojeným s potrubím a • · · ·· • * φ · * φ · φ ··· φφ · ···· alespoň jedním výstupním otvorem ústícím do potrubí ve směru proudění za vstupním otvorem, přičemž obtokový kanál obsahuje mezi vstupním otvorem a měřicím elementem alespoň jedno dělicí místo, které rozděluje obtokový kanál na měřicí kanál, v němž je uspořádán alespoň jeden měřicí element, a na boční kanál, který ve směru proudění obchází měřicí element, podle vynálezu, jehož podstatou je, že za vstupním otvorem je v obtokovém kanálu uspořádána vnitřní stěnová plocha, která je přibližně rovnoběžná se vstupním otvorem, a která úplně zakrývá průmět vstupního otvoru ve směru proudění, přičemž dělicí místo je tvořeno dělicí stěnou uspořádanou mimo tento průmět, a přičemž vnitřní stěnová plocha je uspořádána mezi dělicím místem, začátkem dělicí stěny a koncem dělící stěny, uvažováno z hlediska směru proudění média.

Výhodou zařízení podle vynálezu je, že alespoň měřicí element je tímto jednoduchým způsobem chráněn před působením kapalin a částic.

Pomocí opatření uvedených v závislých patentových nárocích jsou umožněna další výhodná provedení a vylepšení zařízení uvedeného v nároku 1.

Je výhodné, když vstupní otvor obtokového kanálu má odtrhovou hranu pro odtrhávání kapalin, protože tím se na stěně obtokového kanálu v oblasti vstupního otvoru nevytváří žádný kapalinový film, který by mohl popřípadě dospět až k měřicímu elementu.

Výstupní otvor obtokového kanálu může být s výhodou nasměrován do strany, dolů nebo ve směru proudění média.

v v • * »* • · · • · ·« * » • · • · · · • · · • ·· ·* • · · • · · « » » ·· ····

Dělicí stěna má s výhodou alespoň jednu část ve tvaru písmene U, aby tímto způsobem bylo čidlo chráněno jak při dopředném, tak i při zpětném proudění.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladech provedení podle přiložených výkresů, na nichž zjednodušeně obr. 1 znázorňuje zařízení k určení alespoň jednoho parametru proudícího média ve vestavěném stavu a obr. 2a, 2b, 2c, 2d vždy obtokový kanál v měřicím tělese zařízení podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je schematicky znázorněno, jak je zařízení ]_ vestavěno do potrubí 2, v němž proudí měřené médium. Zařízení j_ k určení alespoň jednoho parametru proudícího média sestává z měřicího tělesa 6, které je naznačeno čerchovanými čarami ve tvaru dolního obdélníku, a z nosného dílu 7_, který je naznačen čerchovanými čarami ve tvaru horního obdélníku, v němž je umístěna například vyhodnocovací elektronika. U tohoto příkladného provedení zařízení 1_ je použít měřicí element 30 (viz obr. 2), který například určuje objemový průtok proudícího média. Dalšími parametry, které mohou být měřeny, jsou například, tlak, teplota, koncentrace nějaké složky média nebo rychlost proudění média, které se určují pomocí vhodných čidel.

Měřicí těleso 6 a nosný díl 7_ mají například společnou podélnou osu 8_, která je uspořádána ve směru vestavění, a která může být například i střední osou. Zařízení 1_ je například vloženo do stěny 5 potrubí 2 zasunutím. Stěna 5. ohraničuje průtokový průřez potrubí 2, • · · • « ♦ · · • · · · • · · • ·* ··· • · · · • · · * * · t » * · · ·· ·* ·· · · v jehož středu se nachází střední osa £ uspořádaná ve směru proudícího média rovnoběžně se stěnou £ potrubí 2. Šipkami je naznačen směr proudění média, který probíhá zleva doprava, a který bude v dalším označován také jako hlavní směr 3. proudění.

Na obr. 2a je znázorněno měřicí těleso 6 s obtokovým kanálem

11. Obtokový kanál 11 má vstupní otvor 13, kterým proudí médium do obtokového kanálu 1 1. Za vstupním otvorem 13 a před měřicím elementem 30. uvažováno z hlediska hlavního směru £ proudění média, je upravena vnitřní stěnová plocha 16, která je přibližně rovnoběžná se vstupním otvorem 13, a na kterou frontálně, to znamená kolmo, narážejí Částice, to znamená pevné částice a částice kapaliny, vstupující do obtokového kanálu ί 1 v hlavním směru 3 proudění. Průmět vstupního otvoru 13 je zcela zobrazen na této vnitřní stěnové ploše 1 6.

Vstupní otvor 1 3 je shora ohraničen odtrhovou hranou 1 8. takže v tomto místě se na stěně 5_ obtokového kanálu 11 netvoří žádný kapalinový film, který by mohl dospět k měřicímu elementu 30.

Za vstupním otvorem 13 začíná jako úsek obtokového kanálu 11 vstupní kanál 21. Za ním tvoří obtokový kanál 1 1 například ohyb o asi 90° k nosnému dílu Ί_, načež potom probíhá ve střední části 20 přibližně rovnoběžně s hlavním směrem £ proudění a potom tvoří například ohyb o 90° směrem dolů, to znamená od nosného dílu 7., pro vytvoření takzvaného výstupního kanálu 23, aby potom měřicí těleso 6 opustil výstupním otvorem 25, Obtokový kanál 1 1 má tedy například alespoň jeden úsek ve tvaru písmene U.

Výstupní otvor 25 může být uspořádán na straně měřicího tělesa 6 nebo může být vytvořen tak, že médium jím z obtokového kanálu 1 1 ·« • · •

• · · · · · ···»·· · • · · · · » • II ·« *· ···· vystupuje v hlavním směru 3. proudění nebo kolmo k hlavnímu směru

3. proudění směrem dolů.

Ve střední části 20 je uspořádán měřicí element 30. Tento měřicí element 30 zasahuje zčásti do nosného dílu ]_. Pod měřicím elementem 30 a nosným dílem Ί_ je ve střední části 20 uspořádána dělicí stěna 27, která je kolmá k rovině vyobrazení, a která má například tvaru písmene U přizpůsobený průběhu obtokového kanálu 11. Dělicí stěna 27 začíná před dělicím místem 33, které leží v odstíněné oblasti 35. Odstíněná oblast 35 je částí obtokového kanálu 1 1, která není zasažena průmětem vstupního otvoru 1 3 kolmým k hlavnímu směru 3_ proudění, takže částice, které vstupují do obtokového kanálu 11 rovnoběžně s hlavním směrem 1 proudění, musí být nejprve odchýleny, aby do odstíněné oblasti 35 dospěly. Dělicí stěna 27, která se rozkládá úplně nebo téměř úplně od jedné strany k druhé straně stěny 5_ obtokového kanálu 11, rozděluje obtokový kanál 1 1 na dva kanály 40, 42, konkrétně na měřicí kanál 40 s měřicím elementem 30 a na takzvaný boční kanál 42, uspořádaný v geodetické výšce pod měřicím kanálem 40. Měřicí kanál 40 obsahuje například části vstupního kanálu 2 1 a výstupního kanálu 23. Za měřicím elementem 30 ve směru proudění média se měřicí kanál 40 a boční kanál 42 opět spojují. Toto spojení může být provedeno i přímo před výstupním otvorem 25.

Axiální uspořádání vnitřní stěnové plochy 16 se nachází v hlavním směru 3. proudění mezi dělicím místem 33 začátkem dělicí stěny 27 a koncem 34 dělicí stěny 27, uvažováno z hlediska směru prouděni média.

Když médium proudící v potrubí 2 obsahuje částice neboli kapičky kapaliny a tyto částice kapaliny proudí do obtokového kanálu 1 1, nevytváří se v důsledku odtrhové hrany 18 na stěně 5 žádný

Ί

0 0 0 0 0 • 00 00 ·· 0000 kapalinový film, který by mohl dospět k měřicímu elementu 30. Za vstupním otvorem 13 narážejí částice kapaliny na vnitřní stěnovou plochu 16. na níž tvoří kapalinový film, který se pohybuje bočním kanálem 42 ve směru k výstupnímu otvoru 25.

Rovněž pevné částice se v důsledku své setrvačnosti nedostanou do měřicího kanálu 40. Pevné částice, jako například částice prachu, narážejí frontálně, to znamená kolmo, na vnitřní stěnovou plochu 16, od níž jsou odráženy zpět a opouštějí obtokový kanál 11 opět vstupním otvorem 1 3, popřípadě jsou prouděním unášeny do bočního kanálu 42. Boční kanál 42 je vytvořen tak a má takovou šířku, aby ani při vysokém průtoku kapaliny nedocházelo ke vzniku kapilárního efektu.

Popsanými účinky se dosáhne té výhody, že za vstupním otvorem 13 se část média prostá kapiček kapaliny a pevných částic odchyluje směrem vzhůru k nosnému dílu 7. a proudí měřicím kanálem 40 kolem měřicího elementu 30, zatímco část média, která obsahuje kapičky kapaliny a pevné částice, a která je dělicí stěnou 27 oddělena, je vedena bočním kanálem 42 nacházejícím se pod měřicím kanálem 40..

Na obr. 2b je znázorněna další možnost provedení obtokového kanálu 11, který má přibližně v oblasti střední části 20 v podstatě tvar písmene U. Výstupní otvor 25 leží ve srovnání s provedením podle obr. 2a pod vstupním otvorem 13, což znamená, že odstup výstupního otvoru 25 ve směru střední osy 4 od měřicího elementu 30 je větší než odstup vstupního otvoru 13. Výstupní otvor 25 může být rovněž otevřený směrem dolů, což znamená, že proudící médium opouští obtokový kanál 1 1 kolmo k hlavnímu směru 3_ proudění. Dělicí stěna 27 je uspořádána například jen v měřicím kanálu 40 a má tvar písmene U.

» » φ 0 · · 0·· • ·· ··· ·· ·· ····

U provedení podle obr. 2c je, na rozdíl od provedení podle obr. 2a, výstupní otvor 25 uspořádán rovnoběžně se vstupním otvorem 13. což znamená, že proudící médium opouští obtokový kanál 11 v hlavním směru 3. proudění. Dělicí stěna 27 je v měřicím kanálu 40 uspořádána až k výstupnímu kanálu 23 a má například tvar písmene S.

U provedení podle obr. 2d má výstupní kanál 23 za koncem výstupního kanálu 23 podle obr. 2b ještě další ohyb proti hlavnímu směru 3 proudění, například o 90°, takže alespoň částečně probíhá ve směru proti hlavnímu směru 3 proudění, a vytváří další tvar písmene U. Výstupní otvor 25 může být proveden tak, že proudící médium opouští obtokový kanál 11 kolmo (obr. 2d) k hlavnímu směru 3 proudění nebo proti hlavnímu směru 3_ proudění.

Možnosti provedení obtokového kanálu 11 se zvolí vždy podle požadavků na zařízení 1_, například z hlediska pulsování, vratného proudění atd.

Claims (6)

1. Zařízení k určení alespoň jednoho parametru média proudícího v potrubí, zejména hmotnosti vzduchu nasávaného spalovacím motorem, s alespoň jedním měřicím elementem obtékaným proudícím médiem, s obtokovým kanálem, který je uspořádán mezi vstupním otvorem spojeným s potrubím a alespoň jedním výstupním otvorem ústícím do potrubí ve směru proudění za vstupním potrubím, přičemž obtokový kanál obsahuje mezi vstupním otvorem a měřicím elementem alespoň jedno dělicí místo, které rozděluje obtokový kanál na měřicí kanál, v němž je uspořádán alespoň jeden měřicí element, a na boční kanál, který ve směru proudění obchází měřicí element, vyznačující sc tím, že za vstupním otvorem (13) je v obtokovém kanálu (11) uspořádána vnitřní stěnová plocha (16), která je přibližně rovnoběžná se vstupním otvorem (13), a která úplně zakrývá průmět vstupního otvoru (13) ve směru (3) proudění, přičemž dělicí místo (33) je tvořeno dělicí stěnou (27) uspořádanou mimo tento průmět, a přičemž vnitřní stěnová plocha (16) je uspořádána mezi dělicím místem (33), začátkem dělicí stěny (27) a koncem (34) dělicí stěny (27), uvažováno z hlediska směru (3) proudění média.

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že dělicí stěna (27) má alespoň tvar písmene U.

3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že dělicí stěna (27) je přizpůsobena průběhu obtokového kanálu (1 l).

4. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že vstupní otvor (13) má odtrhovou hranu (18).

5. Zařízení podle nároku 2 nebo 3, vyznačující se tím, že dělicí stěna (27) ohraničuje boční kanál (42), v němž proudí kapalina, • 0 ·· • 0 · # 0 • 0 0» ··· 0 0 0 0 0B

000 00 • 0 • • t

Φ 0 0 0 0 0

0000 přičemž v obtokovém kanálu (42) nedochází ke vzniku kapilárního efektu.

6. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že obtokový kanál (11) má alespoň jeden úsek ve tvaru písmene U.