DE10124997C2 - Strömungsraten-Messvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Strömungsraten- Messvorrichtung, vorzugsweise zum Messen der Strömungsrate der Ansaugluft in einer Brennkraftmaschine.

Aus der DE 199 13 654 A1 ist eine Durchsatz- Messvorrichtung bekannt, bei welcher in einem von einem Fluid durchströmten Durchsatz-Messkanal ein Messfühler angeordnet ist, wobei eine abstromseitige Wand des Durchsatz-Messkanals mit einem Schlitz oder einem Durchgangsloch ausgebildet ist.

Eine weitere herkömmliche Strömungsraten-Messvorrichtung ist aus der JP 313318/1996 bekannt und im folgenden anhand von Fig. 13 bis 17 der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigt Fig. 14 einen Schnitt durch Fig. 13 längs der Linie XIV-XIV.

In den Fig. 13 und 14 bezeichnet ein Bezugszeichen 10 eine Flussraten-Messvorrichtung, ein Bezugszeichen 1 einen Hauptkörper der Flussraten- Messvorrichtung, ein Bezugszeichen 2 ein Schaltungssubstrat-Aufnahmegehäuse, ein Bezugszeichen 3 ein elektrisches Element zum Messen der Flussrate, ein Bezugszeichen 5 einen Kanal bzw. eine Rohrleitung, in der eine Flüssigkeit, die ein Gegenstand der Flussmessung ist (nachstehend als zu messende Flüssigkeit bezeichnet), fließt, und ein Bezugszeichen 6 eine Bienenwabe. Ein Pfeil A bezeichnet die Flussrichtung der zu messenden Flüssigkeit (dies ist genauso in den jeweiligen nachstehend beschriebenen Zeichnungen). Das Schaltungssubstrat-Aufnahmegehäuse 2 ist mit dem Flussraten-Messvorrichtungskörper 1 verbunden und das Schaltungssubstrat-Aufnahmegehäuse 2 ist an dem Kanal 5 angebracht und hält den Flussraten-Messvorrichtungskörper 1 in dem Kanal 5. Der Flussraten-Messvorrichtungskörper 1 ist aus einem Anschlusshalteelement 13 und einem Flussraten- Messdurchgang 11, der aus einem Zylinder mit einem Glockenmund-Einlass besteht, gebildet. Das elektrische Element 3 ist aus einem Flussraten-Erfassungselement 31, das aus einem Flussraten-Erfassungswiderstand 311, einem Temperaturkompensationswiderstand 312, einem Schaltungssubstrat 34, das in dem Schaltungssubstrat- Aufnahmegehäuse 2 aufgenommen ist, einem Anschluss 35 und einem Verbinder 36 gebildet. Das Flussraten-Erfassungselement 31 und der Temperaturkompensationswiderstand 312 sind elektrisch mit dem Schaltungssubstrat 34 über den Anschluss 35 elektrisch verbunden und das Schaltungssubstrat 34 ist elektrisch mit dem Verbinder 36 verbunden. In dieser Weise wird das Flussraten-Erfassungselement 31 usw. durch elektrische Leistung betrieben, die durch den Verbinder 36 zugeführt wird. Die Flussrate der zu messenden Flüssigkeit, die von dem Flussraten-Erfassungselement 31 erfasst wird, wird in ein elektrisches Signal umgewandelt und über das Schaltungssubstrat 34 einem externen Empfänger (in den Zeichnungen nicht gezeigt) eingegeben. Der Flussraten- Erfassungswiderstand 311 wird gebildet, indem ein Platinfilm in der Form von Zähnen eines Kamms auf ein Keramiksubstrat gelegt wird. Der Temperaturkompensationswiderstand 312 ist ebenfalls aus Platin gebildet.

In einer derartigen herkömmlichen Flussraten-Messvorrichtung 10 wird ein Erwärmungsstrom, der in dem Flussraten- Erfassungswiderstand 311 des Flussraten-Erfassungselements 31 fließt, durch eine Schaltung (in den Zeichnungen nicht gezeigt) gesteuert, die in dem Schaltungssubstrat 34 gebildet ist, so dass die Durchschnittstemperatur des Flussraten- Erfassungswiderstands 311 höher als die Temperatur der zu messenden Flüssigkeit, die von dem Temperaturkompensationswiderstand 312 erfasst wird, um einen vorgegebenen Wert ist. Der Erwärmungsstrom, der an den Flussraten-Erfassungswiderstand 311 geführt wird, wird aus der Abhängigkeit des Widerstandswerts des Flussraten- Erfassungswiderstands 311 von der Temperatur und einem Kühleffekt des Flussraten-Erfassungswiderstands 311 auf Grundlage des Flusses der zu messenden Flüssigkeit erfasst, und dieser Erwärmungsstrom wird als ein Flussratensignal dem externen Empfänger eingegeben.

Fig. 15 zeigt eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines Rohrsystems für den Fall, dass die voranstehende Flussraten- Messvorrichtung 10 zum Messen einer Ansaugluft-Flussrate einer Brennkraftmaschine für Fahrzeuge verwendet wird. In Fig. 15 ist ein Bezugszeichen 6 die Bienenwabe, ein Bezugszeichen 7 ist ein Luftreinigergehäuse und ein Bezugszeichen 21 ist ein Luftreinigerelement, welches in dem Luftreinigergehäuse 7 angeordnet ist. Das Luftreinigerelement 71 ist ein Filter, welches aus einem nicht gewebten Textilerzeugnis oder einem Filterpapier gebildet ist. Das Luftreinigerelement 71 fängt in der Luft, die in die (nicht dargestellte) Brennkraftmaschine angesaugt wird, Staub ein, um zu verhindern, dass Staub in die Brennkraftmaschine eintritt. In dem Rohrsystem wie voranstehend beschrieben ist die Flussraten-Messvorrichtung 10 in der Stromabwärtsrichtung des Luftreinigerelements 71 angeordnet.

Das Luftreinigerelement 71 wird durch eine Ansammlung von Staub, der mit der Zunahme der Luftansaugmenge aufgrund des Betriebs der Brennkraftmaschine zunimmt, verstopft. Wegen des verstopften Luftreinigerelements 71 wird ein Wirbel erzeugt, oder eine Flussgeschwindigkeitsverteilung wird in dem Fluss der Ansaugluft, die durch das Luftreinigerelement 71 gegangen ist, ungleichmäßig. Infolge dessen gibt es einen großen Unterschied in dem Fluss der Ansaugluft in dem oberen Strom der Flussraten-Messvorrichtug 10 in Abhängigkeit davon, ob es sich um eine Situation handelt, bevor das Luftreinigerelement 71 verstopft wird oder nachdem das Element verstopft ist. Selbst wenn der Fluss der Ansaugluft sich stark ändert, wird die Änderung des Flusses der Ansaugluft durch die Bienenwabe 6, die stromaufwärts von der Flussraten-Messvorrichtung 10 angeordnet ist, und der Glockenmund-Konfiguration des Flussraten-Messdurchgangs 11 in der Flussraten- Messvorrichtung 10 moderiert und deshalb wird ein Wert eines Fehlers der Flussrate, die von der Flussraten-Messvorrichtung 10 gemessen wird, verringert. In dieser Situation dient die Bienenwabe 6 zum Entfernen von Verwirbelungsflusskomponenten wie einem Wirbel. Die Glockenmund-Konfiguration arbeitet zum Kontrahieren des Flusses der Luft, die in den Flussraten- Messdurchgang 11 hineinfließt, zu einem bestimmten Grad und zum Verringern einer Ungleichmäßigkeit in der Flussgeschwindigkeitsverteilung. Zusätzlich ist es gewiss, dass der zylindrische Flussraten-Messdurchgang 11 die Glockenmund-Konfiguration aufweist, aber die Funktion zum Verringern von Wirbeln ist nicht sehr groß. Deshalb wird die Flussraten-Messvorrichtung 10 mit dem Flussraten- Messdurchgang 11 einer derartigen zylindrischen Konfiguration allgemein in Kombination mit der Bienenwabe 6 verwendet.

In den vergangenen Jahren ist vor dem Hintergrund einer ansteigenden Tendenz einer Anforderung für kleinere Maschinenräume die Flussraten-Messvorrichtung des sogenannten Einstecktyps vorgeschlagen worden, die in der japanischen Patentveröffentlichung (nicht geprüft) Nr. 219838/1996 offenbart ist und die leicht an einem Kanal angebracht werden kann. Jedoch wird die Flussraten-Messvorrichtung, die in der voranstehend erwähnten offiziellen Gazette offenbart ist, nicht mit einem speziellen Flüssigkeitskanal zum Messen der Flussrate der zu messenden Flüssigkeit wie der Flussraten- Messkanal 11, der in Fig. 14 gezeigt und oben beschrieben wurde, versehen. Deshalb ist es schwierig, einen Gleichrichter wie die voranstehend erwähnte Bienenwabe an der Flussraten-Messvorrichtung selbst anzubringen. Dies verursacht ein derartiges Problem, dass der Fehler beim Messen der Flussrate erhöht wird, wenn das Luftreinigerelement eingesteckt wird.

Um den Fehler in der Flussrate, die von der Flussraten- Messvorrichtung des Einstecktyps gemessen wird, zu verringern, wird in einigen Fällen ein Gleichrichter an dem Luftreinigergehäuse oder an einem Ansaugrohr angebracht. Wenn in einem derartigen Fall ein Gleichrichter mit kleinen Gittern verwendet wird, um ein ausreichendes Gleichrichtungs- Betriebsverhalten zu erzielen, wird jedoch ein Druckverlust erhöht, und die Menge der Luft, die in die Brennkraftmaschine aufgenommen werden kann, ist begrenzt, wodurch ein Ausgang der Brennkraftmaschine verringert wird. Es gibt ein anderes Problem dahingehend, dass der Gleichrichter durch feinen Staub, der durch das Luftreinigerelement gegangen ist, verstopft wird. Wenn andererseits ein Gleichrichter mit großen Gittern verwendet wird, um das Problem einer Verstopfung zu lösen, wird nicht nur der Gleichrichtungseffekt herabgesetzt, sondern weitere Probleme, wie eine Dickenerhöhung einer Grenzschicht und eine Unebenheit in der mechanischen Reibungsspannung, tritt in einem Flussraten-Erfassungsabschnitt der voranstehend erwähnten Flussraten-Messvorrichtung aufgrund eines Wirbels, der auf der stromabwärts liegenden Seite des Gleichrichters erzeugt wird, auf. Infolgedessen ergibt sich eine Turbulenz in dem Signal einer erfassen Flussrate und die Flussrate wird in einigen Fällen nicht genau erfasst. Ferner gibt es ein weiteres Problem dahingehend, dass aufgrund der Notwendigkeit einer Hinzufügung irgendeines Gleichrichters wie eine Bienenwabe zu der Flussraten-Messvorrichtung die Kosten zum Herstellen der Flussraten-Messvorrichtung erhöht werden.

Eine Flussraten-Messvorrichtung, die in der japanischen Patentanmeldung Nr. 1315670/1999 offenbart ist (nachstehend als der Stand der Technik der früheren Anmeldung bezeichnet), wurde von einigen der Erfindern der vorliegenden Erfindung entwickelt, um die oben diskutierten Probleme zu lösen. Eine Konstruktion dieser Flussraten-Messvorrichtung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 16 und 17 kurz beschrieben.

Fig. 16 ist eine Vorderansicht der voranstehenden Flussraten- Messvorrichtung. Fig. 17 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XVII-XVII der Fig. 16. In den Fig. 16 und 17 ist die Flussraten-Messvorrichtung 10 an dem Kanal 5, durch den die zu messende Flüssigkeit fließt, angebracht, und die Flussraten-Messvorrichtung 10 weist den säulenartigen Flussraten-Messvorrichtungskörper 1 auf. Der Flussraten- Messvorrichtungskörper 1 weist den Flussraten-Messkanal 11 zur Aufnahme und zum Durchfließen-lassen eines Teils der zu messenden Flüssigkeit und das Flussraten-Erfassungselement 31, das in dem Flussraten-Messkanal 11 angeordnet ist, auf. Der Flussraten-Messdurchgang 11 weist einen Einlass 111, der sich auf Konvektionsflächen entgegengesetzt zu dem Fluss (dem Pfeil A) der voranstehend erwähnten zu messenden Flüssigkeit in dem Flussraten-Messvorrichtungskörper 1 öffnet, und einen Auslass 112, der sich auf der hinteren Seite der voranstehend erwähnten Konvektionsflächen öffnet, auf. Eine Öffnungsfläche (nachstehend als ein Querschnitt in einer Richtung bezeichnet, die die Mittenachse des Flussraten-Messdurchgangs 11 rechtwinklig kreuzt) des Flussraten-Messdurchgangs 11 nimmt allmählich von dem Einlass 111 zu dem Auslass 112 ab.

Der Flussraten-Messdurchgang 11, der in den Fig. 16 und 17 gezeigt ist, weist eine Funktion zum effektiven Verringern von ungleichmäßigen Flüssen und Wirbeln durch einen Kontraktionsfluss, der durch den voranstehend erwähnten einzigartigen Flussdurchgangsaufbau verursacht wird, und durch eine Gleichrichtung der zu messenden Flüssigkeit auf Grundlage des Kontraktionsflusses, der mit Einzelheiten in der Beschreibung der Anmeldung des Standes der Technik beschrieben ist, auf, selbst wenn die zu messende Flüssigkeit, die in den Flussraten-Messdurchgang 11 hineinfließt, Wirbel oder einen Fluss mit einer großen Ungleichmäßigkeit in der Flussgeschwindigkeitsverteilung (nachstehend als Drift bezeichnet) wie ein Gas, welches zum Beispiel durch eine verstopfte Bienenwabe gegangen ist, enthält.

Der Fluss der eingeleiteten Flüssigkeit an dem Einlass 111 des voranstehend erwähnten Flussraten-Messdurchgangs 11 ist schematisch in Fig. 17 dargestellt. D. h., die zu messende Flüssigkeit, die an der Mitte des Flussraten-Messdurchgangs 11 und in dessen Nähe, wie mit dem Pfeil B angedeutet, fließt, fließt in Richtung auf den Auslass 112 hin und wird von dem Auslass 112 von dem Flussraten-Messdurchgang 11 nach außen abgegeben. Jedoch existiert ein Problem dahingehend, dass ein Teil der zu messenden Flüssigkeit, die an Enden des Einlasses 111 hereingeflossen ist, zurückfließt und von dem Einlass 111 herausgeht, wie mit dem Pfeil C angedeutet. Ein derartiger Rückfluss eines Teils der Flüssigkeit verursacht ein Problem einer Turbulenz in dem Fluss an dem Einlass 111 des Flussraten-Messdurchgangs 11 und verschlechtert die Gleichrichtungswirkung auf Grundlage des voranstehend erwähnten Kontraktionsflusses aufgrund des Flussraten- Messkanals 11.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strömungsraten-Messvorrichtung zu schaffen, welche eine vergleichsweise hohe Messgenauigkeit aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Strömungsraten-Messvorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bevorzugt kann die erfindungsgemäße Strömungsraten- Messvorrichtung wie folgt aufgebaut sein.

• 1. Eine Flussraten-Messvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Flussraten-Messvorrichtungskörper mit einem Flussraten-Messdurchgang zum Messen einer Flussrate einer zu messenden Flüssigkeit; ein Flussraten- Erfassungselement, das in dem Flussraten-Messdurchgang angeordnet ist; und einen Leckfluss-Durchgang, der einen Teil eines Einlasses des Flussraten-Messdurchgangs als einen Leckfluss-Durchgangseinlass verwendet und ermöglicht, dass die zu messende Flüssigkeit, die von dem Leckfluss- Durchgangseinlass hereingeflossen ist, von dem Luftraten- Messdurchgang an einem Abschnittstrom stromaufwärts von einem Auslass des Flussraten-Messdurchgangs herauszulecken.
  Als Folge einer derartigen Konstruktion fließt die zu messende Flüssigkeit, die an den Enden des Einlasses des Flussraten-Messdurchgangs hereingeflossen ist, nicht zurück, wie der Fluss des Falls C, der in Fig. 17 angezeigt ist. Aber der Fluss, der durch den Leckfluss-Durchgang fließt, wird von seiner Ausgabeöffnung von dem Flussraten-Messdurchgang nach außen abgegeben. Demzufolge findet in der Flussraten- Messvorrichtung gemäß der Erfindung ein Rückfluss, der in der Anmeldung des Standes der Technik aufgetreten ist, im Wesentlichen nicht statt oder wenigstens wird die Rückflussmenge verkleinert. Dies löst das Problem einer Erhöhung von turbulenten Flüssen, die durch den Rückfluss in dem Flussraten-Messdurchgang verursacht werden.
• 2. Es wird bevorzugt, dass eine Öffnungsfläche in einer Richtung, die eine Mittenachse des Flussraten-Messdurchgangs rechtwinklig in dem Flussraten-Messdurchgang schneidet, wenigstens in einem stromaufwärts liegenden Bereich, der mit dem Einlass des Flussraten-Messdurchgangs in Kommunikation steht, allmählich von dem stromaufwärts liegenden Abschnitt zu dem stromabwärts liegenden Abschnitts des Flussraten- Messdurchgangs abnimmt.
  Als Folge einer derartigen Konstruktion fließt der größte Teil der Flüssigkeit, die in den Flussraten-Messkanal hineingeflossen ist, ohne wesentlich von dem Rückfluss beeinflusst zu werden, in Richtung auf den Auslass des Flussraten-Messdurchgangs hin. Zudem wird der Fluss in Übereinstimmung mit der allmählichen Verkleinerung der Öffnungsfläche sanft kontrahiert. Deshalb führt die Flussraten-Messvorrichtung gemäß der Erfindung effektiv die Gleichrichtung aufgrund eines Kontraktionsflusses, der mit näheren Einzelheiten in der Anmeldung des Standes der Technik beschrieben ist, aus. Demzufolge ist es möglich, die Flussrate der zu messenden Flüssigkeit mit einem geringen Fehler zu messen, ohne gemeinsam irgendeinen Gleichrichter zu verwenden, selbst wenn die Flüssigkeit irgendeine Drift oder einen Wirbel enthält.
• 3. Eine Flussraten-Messvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Flussraten-Messvorrichtungskörper mit einem Flussraten-Messdurchgang zum Messen einer Flussrate einer zu messenden Flüssigkeit; ein Flussraten- Erfassungselement, das in dem Flussraten-Messdurchgang angeordnet ist; und einen Leckfluss-Durchgang, der einen Teil eines Einlasses des Flussraten-Messdurchgangs als einen Leckfluss-Durchgangseinlass verwendet und ermöglicht, dass die zu messende Flüssigkeit, die von dem Leckfluss- Durchgangseinlass hereingeflossen ist, von dem Flussraten- Messdurchgang an einem Abschnitt stromaufwärts von dem Auslass des Flussraten-Messdurchgangs herausleckt, wobei eine Öffnungsfläche in einer Richtung, die eine Mittenachse des Flussraten-Messdurchgangs rechtwinklig, in dem Flussraten- Messdurchgang schneidet, wenigstens in einem stromaufwärts liegenden Bereich, der in Verbindung mit dem Einlass des Flussraten-Messdurchgangs ist, allmählich von dem stromaufwärts liegenden Abschnitt zu dem stromabwärts liegenden Abschnitt des Flussraten-Messdurchgangs allmählich abnimmt.
  Als Folge einer derartigen Konstruktion werden die gleichen Vorteile wie vorangehend bezüglich (1) und (2) beschrieben, erhalten.
• 4. Es wird bevorzugt, dass die Öffnungsfläche des Einlasses des Flussraten-Messdurchgangs um einen Faktor 1,3 bis 3 mal so groß wie die Öffnungsfläche des Auslasses des Flussraten- Messdurchgangs ist.
  Als Folge einer derartigen Konstruktion werden die folgenden Vorteile erhalten. D. h., die zu messende Flüssigkeit pulsiert aufgrund einer Beschleunigung oder Verzögerung der Maschine und diese Pulsation verursacht das Auftreten eines Wirbels an dem hinteren Abschnitt des Auslasses des Flussraten-Messdurchgangs. Andererseits wird das Luftreinigerelement mit dem Ablauf der Zeit, wenn es verwendet wird, verstopft, und das verstopfte Luftreinigerelement bewirkt eine Drift in der zu messenden Flüssigkeit. Wenn das Öffnungsflächenverhältnis des Einlasses und des Auslasses des Flussraten-Messdurchgangs innerhalb des oben erwähnten Bereichs bleibt, ist es möglich, die Flussrate mit einem geringeren Fehler zu messen, wodurch sowohl Probleme hinsichtlich der Wirbel als auch der Drift gelöst werden.
• 5. Es wird auch bevorzugt, dass der Flussraten- Messvorrichtungskörper ein säulenartiger Körper ist, in dem jede der Stirnflächen des Flussraten-Messvorrichtungskörpers, wo der Einlass und der Auslass des Flussraten-Messdurchgangs geöffnet sind, rechteckförmig oder fast rechteckförmig ist.
  Als Folge einer derartigen Konstruktion zeigt die Vorrichtung einen Vorteil einer Unterstützung der Gleichrichtung, die durch den Flussraten-Messdurchgang ausgeführt wird, durch Unterteilen und Fraktionieren der Wirbel, die in der zu messenden Flüssigkeit enthalten sind, bevor sie in den Flussraten-Messdurchgang hineinfließt, auf.
• 6. Es wird auch bevorzugt, dass Seiten des Auslasses des Flussraten-Messdurchgangs, die sich in einer Richtung der langen Seite der Stirnfläche, wo der Auslass geöffnet ist, des Flussraten-Messvorrichtungskörpers länger als kurze Seiten der Stirnfläche sind.
  Als Folge einer derartigen Konstruktion werden die folgenden Vorteile erhalten. Die zu messende Flüssigkeit pulsiert aufgrund einer Beschleunigung oder Verzögerung der Maschine und diese Pulsation erzeugt einen Wirbel an dem hinteren Abschnitt des Auslasses des Flussrate-Messdurchgangs, wie voranstehend beschrieben. Dieser Wirbel kann an den Auslass zurückgedrückt werden und blockiert den Auslass, wenn die Maschine verzögert wird. Da die Seiten, die sich in der Richtung der langen Seiten der Stirnfläche, wo der Auslass geöffnet ist, des Flussraten-Messvorrichtungskörpers erstrecken, länger als die kurzen Seiten der Stirnfläche sind, kann der Wirbel den Auslass nicht blockieren. Selbst ein großer Pulsationsfluss, deshalb ein Problem einer Verringerung in der Flussgeschwindigkeit in der Nähe des Flussraten-Erfassungselements nicht verursacht, und die Flussrate kann mit einem geringeren Fehler gemessen werden.
• 7. Es wird auch bevorzugt, dass der Flussraten- Messvorrichtungskörper in einem Kanal der zu messenden Flüssigkeit angeordnet ist, so dass eine Mittenachse des Flussraten-Messdurchgangs davon im Wesentlichen übereinstimmend mit einer Mittenachse des Kanals sein kann, und wenigstens ein Teil von Konvektionsstirnflächen, die dem Fluss der zu messenden Flüssigkeit des Flussraten- Messvorrichtungskörpers gegenüberliegend angeordnet sind, stromlinienförmig geformt wird, um einen Flusswiderstand der zu messenden Flüssigkeit zu verringern.
  Als Folge einer derartigen Konstruktion werden die folgenden Vorteile erhalten. Wenn die Konvektionsstirnflächen flach wie die Konvektionsstirnflächen in der Anmeldung des Standes der Technik, die in den Fig. 16 und 17 gezeigt sind, sind, wird ein Stagnationspunkt auf den Konvektionsstirnflächen aufgrund einer Hemmung der zu messenden Flüssigkeit erzeugt. Somit wird ein sanftes Fließen der Flüssigkeit in den Flussraten- Messdurchgang verhindert. Wenn jedoch jede der Konvektionsstirnflächen wie ein Bogen stromlinienförmig ausgebildet ist, werden der Hemmungs- und der Stagnationspunkt aufgrund der Versteifung nicht erzeugt. Somit wird ein gleichförmiger Fluss sichergestellt, und die Flussrate wird mit einem geringen Fehler gemessen.
• 8. Es wird auch bevorzugt, dass der Einlass des Leckfluss- Durchgangs sich an einem Endabschnitt des Einlasses des Flussraten-Messdurchgangs befindet und ein Auslass des Leckfluss-Durchgangs ist stromabwärts von einem Abschnitt angeordnet, wo das Flussraten-Erfassungselement angeordnet ist.
• 9. Es wird auch bevorzugt, dass eine Öffnungsfläche des Leckfluss-Durchgangs in einer Richtung, die eine Mittenachse des Leckfluss-Durchgangs rechtwinklig schneidet, allmählich von dem Einlass zu dem Auslass abnimmt.
  Als Folge einer derartigen Konstruktion wird insbesondere in den Aspekten von (1) oder (3), wenn die Öffnungsfläche des Leckfluss-Durchgangs in der Richtung, die die Mittenachse des Leckfluss-Durchgangs rechtwinklig schneidet, von dem Einlass zu dem Auslass allmählich verkleinert wird, die voranstehend erwähnte Funktion einer Verhinderung eines Rückflusses weiter verbessert. Gleichzeitig wird die Gleichrichtungswirkung aufgrund eines Kontraktionsflusses in dem Flussraten- Messdurchgang weiter verbessert.
• 10. Es wird auch bevorzugt, dass Abschnitte des Flussraten- Messvorrichtungskörpers in Kontakt mit der zu messenden Flüssigkeit gebildet werden, um auf beiden Seiten einer Stirnfläche, die durch die Mittenachse des Flussraten- Messdurchgangs geht und eine Seitenwand des Flussraten- Messvorrichtungskörpers rechtwinklig schneidet, gebildet sind.

Infolgedessen verschwindet eine Ungleichmäßigkeit aus einem Flusswiderstand wenigstens in einer Richtung von beiden Seiten einer Säule, die in dem Flussraten- Messvorrichtungskörper besteht, und die Flussgeschwindigkeitsverteilung wird gleichmäßig. Demzufolge wird die Größe des Flusses, der eine Drift enthält, mit einem geringen Fehler gemessen.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind im folgenden anhand von Fig. 1 bis 12 der Zeichnungen näher beschrieben.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine teilweise perspektivische Ansicht eines Kanals, wo eine Flussraten-Messvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 1 angebracht ist;

Fig. 2 eine Vorderansicht der Ausführungsform 1, gesehen von einem Querschnitt, der entlang der Linie II-II der Fig. 1 genommen ist, in der Richtung des Pfeils A;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie III-III der Fig. 1 genommen ist;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie IV- IV der Fig. 1 genommen ist;

Fig. 5 eine teilweise perspektivische Ansicht der Ausführungsform 1;

Fig. 6 eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie VI- VI der Fig. 2 genommen ist;

Fig. 7 eine Vorderansicht einer Ausführungsform 2 entsprechend zu Fig. 2 der Ausführungsform 1;

Fig. 8 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform 2 entsprechend zu Fig. 4 der Ausführungsform 1;

Fig. 9 eine teilweise perspektivische Ansicht einer Flussraten-Messvorrichtung gemäß der Ausführungsform 2;

Fig. 10 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform 2 entsprechend zu Fig. 4 der Ausführungsform 1;

Fig. 11 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform 2 entsprechend zu Fig. 4 der Ausführungsform 1;

Fig. 12 einen Graphen, der ein Flussmess-Betriebsverhalten der Ausführungsform 2 zeigt;

Fig. 13 eine Vorderansicht einer Flussraten-Messvorrichtung gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 14 eine Querschnittsansicht entlang der Linie XIV-XIV der Fig. 13;

Fig. 15 eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines Rohrsystems, an dem die Flussraten-Messvorrichtung in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik angebracht ist;

Fig. 16 eine Vorderansicht einer Flussraten- Messvorrichtung, die in der Anmeldung des Standes der Technik offenbart ist; und

Fig. 17 eine Querschnittsansicht entlang der Linie XVII-XVII der Fig. 16.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen Ausführungsform 1

Die Fig. 1 bis 6 dienen zum Erläutern einer Flussraten- Messvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 ist eine teilweise perspektivische Ansicht eines Kanals (einer Röhrenleitung), in der die Flussraten-Messvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 1 angebracht ist, und Fig. 2 ist eine vordere Elevationsansicht gesehen von einem Querschnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1 von der Richtung des Pfeils A. Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III der Fig. 1, und Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV der Fig. 1. Fig. 5 ist eine teilweise perspektivische Ansicht und Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VI-VI der Fig. 2.

Bezugnehmend auf die Fig. 1 und 2 ist eine Flussraten- Messvorrichtung 10 zusammen mit einem O-Ring 53 für eine luftdichte Abdichtung in ein Einfügungsloch 52 einer Lagerstütze 51, die auf einem Kanal 5 gebildet ist, wo eine zu messende Flüssigkeit fließt, eingefügt und hermetisch an den Kanal 5 angebracht. Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 6 umfasst die Flussraten-Messvorrichtung 10 allgemein einen im wesentlichen säulenartigen Flussraten-Messvorrichtungskörper 1, ein Schaltungssubstrat-Aufnahmegehäuse 2 und ein elektrisches Element 3 zum Messen der Flussrate. Das Schaltungssubstrat-Aufnahmegehäuse 2 ist an einem Verbinder 36 angebracht und ist mit dem Flussraten- Messvorrichtungskörper 1 verbunden. Das Schaltungssubstrat- Aufnahmegehäuse 2 ist auf der Lagerstütze 51 mit einem Bolzen (nicht gezeigt) befestigt und dient zum Halten des Flussraten-Messvorrichtungskörpers 1 in dem Kanal 5.

Der Flussraten-Messvorrichtungskörper 1 umfasst einen Flussraten-Messdurchgang 11 zum Aufnahmen und Fließenlassen eines Teils der zu messenden Flüssigkeit, ein Halteelement 12 für ein elektrisches Element und ein Anschlusshalteelement 13. Das Halteelement 12 für das elektrische Element ist an einem Endabschnitt des Anschlusshalteelements 13 befestigt. Wie in Fig. 6 gezeigt, ist das Halteelement 12 des elektrischen Elements ein plattenartiges Element, dessen mittlerer Abschnitt geringfügig dicker als beide Enden in der Flussrichtung der zu messenden Flüssigkeit ist. Das Halteelement 12 des elektrischen Elements wird mit einem Teil des Halteelements 12 des elektrischen Elements in dem Flussraten-Messdurchgang 11 in einem kurzen Abstand stromaufwärts von dem Auslass 112 des Flussraten- Messdurchgangs 11 freiglegt gehalten. Ein Flussraten- Erfassungselement 31 ist auf der Oberfläche des voranstehenden freigelegten Abschnitts des Halteelements 12 des elektrischen Elements angebracht. Das Haltelement 12 des elektrischen Elements ist in dem Flussraten-Messdurchgang 11 in einer derartigen Weise angeordnet, dass es bezüglich der Seitenwände 16, 17 des Flussraten-Messvorrichtungskörpers 1, der den Flussraten-Messdurchgang 11 bildet, geringfügig geneigt ist, d. h. mit einer Neigung in Richtung von dem linken Ende zu dem rechten Ende in Fig. 6. Somit ist das Flussraten-Erfassungselement 31 auf der Oberfläche auf der unteren Seite (in Fig. 6) des Haltelements 12 des elektrischen Elements angebracht. Als Folge einer derartigen Anordnung des Haltelements 12 des elektrischen Elements und des Flussraten-Erfassungselements kontaktiert die zu messende Flüssigkeit, die in der Richtung des Pfeils A fließt, in zufrieden stellender Weise das Flussraten-Erfassungselement 31. Es wird auch bevorzugt, dass das Halteelement 12 des elektrischen Elements und das Anschlusshalteelement 13 integral mit einem Harz oder dergleichen konstruiert sind.

Das Flussraten-Erfassungselement 31 umfasst einen Flussraten- Erfassungswiderstand 311 und einen Temperaturkompensationswiderstand 312, die durch Verwendung eines elektrischen Isolators wie Silizium oder eine Keramik als ein Substrat und durch eine Musterbildung eines Platinfilms auf der Oberfläche gebildet ist. Hinsichtlich des Flussraten-Erfassungselements 31 und des Flussraten- Erfassungswiderstands 311, des Temperaturkompensationswiderstands 312 etc., die das Flussraten-Erfassungselement 31 bilden, ist es auch möglich, diejenigen zu verwenden, die herkömmlicherweise in dem technischen Gebiet bekannt sind, oder diejenigen, die tatsächlich in eine praktische Verwendung übergeführt wurden. Zum Beispiel wird bevorzugt, dass der Flussraten- Erfassungswiderstand 311 aus einem Material wie Nickel oder Permalloy gebildet ist. Der Temperaturkompensationswiderstand 312 wird nicht notwendigerweise auf dem Flussraten- Erfassungselement 31 angebracht, sondern der Temperaturkompensationswiderstand 312 kann in der Nähe des Flussraten-Erfassungselements 31 angebracht sein. Für den Fall, dass der Temperaturkompensationswiderstand 312 auf dem Flussraten-Erfassungselement 31 angebracht ist, wird bevorzugt, eine Isolationseinrichtung wie einen Luftspalt oder dergleichen zwischen dem Temperaturkompensationswiderstand 312 und dem Flussraten- Erfassungswiderstand 311 anzuordnen.

Das elektrische Element 3 umfasst ein Schaltungssubstrat 34, das in dem Schaltungssubstrat-Aufnahmegehäuse 2 untergebracht ist, das voranstehend erwähnte Flussraten-Erfassungselement 31, einen Anschluss 35 und den Verbinder 36. Das Flussraten- Erfassungselement 31 ist elektrisch mit dem Schaltungssubtrat 34 über den Anschluss 35 verbunden, und das Schaltungssubstrat 34 ist elektrisch mit dem Verbinder 36 verbunden. Das Flussraten-Erfassungselement 31 wird durch eine elektrische Leistung betrieben, die durch den Verbinder 36 zugeführt wird. Die Flussrate der zu messenden Flüssigkeit, die von dem Flussraten-Erfassungselement 31 erfasst wird, wird in ein elektrisches Signal umgewandelt und über das Schaltungssubstrat 34 einem äußeren Empfänger eingegeben (nicht gezeigt).

Der Flussraten-Messvorrichtungskörper 1 ist säulenförmig und jede der Stirnflächen, wo ein Einlass 111 und der Auslass 112 des Flussraten-Messdurchgangs 11 geöffnet sind, ist rechteckförmig oder dergleichen. Der Flussraten- Messvorrichtungskörper 1 weist obere und untere Konvektionsflächen 14, 15 entgegengesetzt zu dem Fluss (dem Pfeil A) der zu messenden Flüssigkeit auf. Wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt, sind die oberen und unteren Konvektionsstirnflächen 14, 15 mit spitzen Endabschnitten 141, 151 versehen, die in der Mitte jeder Konvektionsstirnfläche in der Breitenrichtung gebildet sind, wobei deren Breite allmählich von den spitzen Endabschnitten zunimmt, um eine Stromlinie zu bilden. D. h., jede der Konvektionsstirnflächen ist wie ein Bogen gebildet. Der Einlass 111 des Flussraten-Messdurchgangs 11 ist zwischen diesen oberen und unteren Konvektionsstirnflächen 14, 15 durch die Seitenwände 16, 17 und die Konvektionsstirnflächen 14, 15 des Flussraten-Messvorrichtungskörpers 1 gebildet. Der Flussraten-Messdurchgang 11 weist den Einlass 111 und den Auslass 112, der sich auf der hinteren Seite der Konvektionsstirnflächen öffnet, auf. Die Öffnungsfläche des Flussraten-Messdurchgangs 11 nimmt einfach von dem Einlass 111 in die Nähe der Stelle ab, wo das Flussraten- Erfassungselement 31 angeordnet ist, und ist im Wesentlichen auf der stromabwärts liegenden Seite davon zu dem Auslass 112 konstant. Die Öffnung des Einlasses 111 ist rechteckförmig, während der Auslass 112 quadratisch ist. Der Flussraten- Messvorrichtungskörper 1 ist an dem Kanal 5 so angebracht, dass eine Mittenachse des Flussraten-Messdurchgangs 11 im Wesentlichen mit der Mitte des Kanals 5 übereinstimmend sein kann.

Der Flussraten-Messdurchgang 11 weist einen Leckfluss- Durchgang 18 auf. Der Leckfluss-Durchgang 18 besteht aus Leckfluss-Durchgangabschnitten 181, 182, 183 und 184, die an den vier Ecken des Einlasses 111 des Flussraten- Messdurchgangs 11 jeweils angeordnet sind. Diese Leckfluss- Durchgangsabschnitte 181 bis 184 weisen Einflussöffnungen (Ports) 181a bis 184a bzw. Ausgabeöffnungen (Ports) 181b bis 184b auf. Jeder der Einflussöffnungen 181a bis 184a ist ein Teil des Einlasses 111. Die Ausgabesöffnungen 181b bis 184b sind jeweils auf der stromaufwärts liegenden Seite von dem Abschnitt angeordnet, wo das Flussraten-Erfassungselement 31 angeordnet ist. Jeder der Leckfluss-Durchgangsabschnitte 181 bis 184 ist so ausgebildet, dass die Öffnungsfläche in einer Richtung, die eine Mittenachse jedes Leckfluss- Durchgangsabschnitts rechtwinklig schneidet, allmählich von der Einflussöffnung zu der Ausgabeöffnung abnehmen kann. Zur Vereinfachung in den Zeichnungen sind die Positionen der Einflussöffnung 181a und der Ausgabeöffnung 181b von nur dem Leckfluss-Durchgangsabschnitt 181 von den Leckfluss- Durchgangsabschnitten 181 bis 184 in Fig. 5 gezeigt. Fig. 6 zeigt die Positionen der Einflussöffnungen 181a, 184a und der Ausgabeöffnungen 183b, 184b der Leckfluss- Durchgangsabschnitte 183 und 184.

In dieser Ausführungsform 1 sind die Abschnitte des Flussraten-Messvorrichtungskörpers 1, die die zu messende Flüssigkeit kontaktieren, insbesondere der Flussraten- Messdurchgang 11, der Einlass 111, der Auslass 112, der Leckfluss-Durchgang 18, die Konvektionsstirnflächen 14, 15, die Seitenwände 16, 17 etc. so angeordnet, dass sie symmetrisch zu einer Stirnfläche sind, die durch die Mittenachse des Flussraten-Messdurchgangs 11 geht und parallel zu den Seitenwänden 16, 17 des voranstehend erwähnten Flussraten-Messvorrichtungskörpers 1 ist. Diese Symmetrie ist im Hinblick auf eine Verbesserung einer Gleichrichtung des Flusses der zu messenden Flüssigkeit, die in dem Flussraten-Messdurchgang 11 fließt, vorteilhaft. Es ist auch vorteilhaft, dass die voranstehend erwähnten jeweiligen Abschnitte des Flussraten-Messvorrichtungskörpers 1, die die zu messende Flüssigkeit kontaktieren, so gebildet sind, dass sie vertikal symmetrisch bezüglich einer Stirnfläche sind, die durch die Mittenachse des Flussraten- Messdurchgangs 11 geht und die Seitenwände 16, 17 des Flussraten-Messvorrichtungskörpers 1 rechtwinklig schneidet. Als Folge einer Verwendung von derartigen Vertikalen verschwindet eine Ungleichmäßigkeit aus einem Flusswiderstand wenigstens in der Richtung der beiden Seiten des säulenförmigen Körpers, der den Flussraten- Messvorrichtungskörper 1 bildet. Somit wird die Flussgeschwindigkeitsverteilung gleichförmig und demzufolge wird die Menge des Flusses, die eine Drift enthält, mit einem geringeren Fehler gemessen.

Die Flussraten-Messvorrichtung 10 der Ausführungsform 1 der voranstehend beschriebenen Konstruktion bringt die günstigen Aktionen wie nachstehend beschrieben hervor. In der zu messenden Flüssigkeit, die von dem Einlass 111 des Flussraten-Messdurchgangs 11 hereingeflossen ist, fließt ein Fluss, der in der Mitte des Flussraten-Messdurchgangs 11 oder seiner Nähe, wie mit dem Pfeil B in Fig. 17 angedeutet ist, fließt, in Richtung auf den Auslass 112. Dann wird der Fluss von dem Auslass 112 von dem Flussraten-Messdurchgang 11 in der gleichen Weise wie in dem herkömmlichen Stand der Technik ausgegeben. Bei dieser Aktion fließt der größte Teil der zu messenden Flüssigkeit, die in den Enden des Einlasses 111 fließt, nicht zurück, wie bei dem Fluss des Pfeils C, der in Fig. 17 gezeigt ist, sondern geht durch die Leckfluss- Durchgangsabschnitte 181 bis 184. Der Fluss wird dann von den jeweiligen Ausgabeöffnungen 181b bis 184b von dem Flussraten- Messdurchgang 11 nach außen abgegeben. Demzufolge findet in der Flussraten-Messvorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 ein Rückfluss, der in dem herkömmlichen Beispiel auftritt, im Wesentlichen nicht statt oder es wird wenigstens die Rückflussrate verringert. Deshalb führt der Flussraten- Messdurchgang 11 effektiv die Gleichrichtungswirkung auf Grundlage des Kontraktionsflusses aus, wie voranstehend beschrieben. Infolge dessen wird die Flussrate mit einem geringeren Fehler im Vergleich mit dem herkömmlichen Beispiel gemessen.

Bei der Erfindung ist es nicht immer erforderlich, dass die Konvektionsstirnflächen 14, 15 des Flussraten- Messvorrichtungskörpers 1 bogenförmige Konfigurationen aufweisen, sondern es wird bevorzugt, dass sie bogenförmige Konfigurationen wegen der folgenden Gründe aufweisen. Genauer gesagt, wenn die Konvektionsstirnflächen 14, 15 flache Stirnflächen wie diejenigen in der Anmeldung des Standes der Technik sind, die in den Fig. 16 und 17 gezeigt sind, hemmen die flachen Stirnflächen einen Teil der zu messenden Flüssigkeit, die von dem stromaufwärts liegenden Teil des Kanals 5 kommt, und erzeugen einen Stagnationspunkt. Dies kann ein sanftes Fließen der zu messenden Flüssigkeit in den Flussraten-Messdurchgang 11 hinein stören. Wenn die zu messende Flüssigkeit ein Pulsationsfluss ist, bewegt sich der voranstehend erwähnte Stagnationspunkt auf den Stirnflächen der Konvektionsstirnflächen 14, 15 von einem Moment zu einem anderen. Demzufolge wird ein Verhältnis des Flusses, der in den Flussraten-Messdurchgang 11 hineinfließt, zu dem Fluss, der dort nicht hineinfließt, sondern von dem Flussraten- Messvorrichtungskörper 1 nach außen fließt, instabil, und unterscheidet sich von dem Verhältnis in dem gleichförmigen oder dem Beharrungszustand. Eine Messung der Flussrate durch die Flussraten-Messvorrichtung 10 basiert auf einer Berechnung im Hinblick auf eine Flussrate von der gegenseitigen Beziehung zwischen der Flussrate, die in einem gleichförmigen Fluss kalibriert wird, und dem Erfassungssignal, das von dem Flussraten-Erfassungselement 31 erfasst wird. Deshalb tritt ein Fehler bei der Flussratenmessung auf, wenn ein gleichförmiger oder gleichmäßiger Fluss nicht gebildet wird. Um dieses Problem, welches für den Stand der Technik typisch ist, zu behandeln, findet die voranstehend erwähnte Hemmung und der Stagnationspunkt, der durch die Hemmung verursacht wird, nicht statt, wenn die Konvektionsstirnflächen 14, 15 bogenförmig sind. Infolge dessen wird der gleichförmige Fluss sichergestellt und die Flussrate kann mit einem geringen Fehler gemessen werden.

Ausführungsform 2

Die Fig. 7 bis 12 dienen der Erläuterung der Flussraten- Messvorrichtung gemäß der Ausführungsform 2 der Erfindung. Fig. 7 ist eine Vorderansicht der Ausführungsform 2, die der Fig. 2 in der Ausführungsform 1 entspricht. Die Fig. 8, Fig. 10 und Fig. 11 sind jeweils eine Querschnittsansicht der Ausführungsform 2 entsprechend zur Fig. 4 in der Ausführungsform 1. Fig. 9 ist eine teilweise perspektivische Ansicht der Ausführungsform 2. Fig. 12 ist ein Graph eines Flussraten-Messbetriebsverhaltens der Ausführungsform 2. In den Fig. 10 und 11 bezeichnet E einen Wirbel und DR bezeichnet einen Totwasserbereich.

Diese Ausführungsform 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform 1 in dem Aspekt, dass die Öffnungsfläche des Einlasses 111 des Flussraten-Messdurchgangs 11 so eingerichtet wird, dass er um ein Faktor 1,3 bis 3 mal so groß wie die Öffnungsfläche des Auslasses 112 davon ist. Der Rest der Konstruktion der Ausführungsform 2 ist der gleiche wie derjenige der Ausführungsform 1. Eine Länge der Seiten des Auslasses 112 des Flussraten-Messdurchgangs 11, die sich in die Richtung der langen Seiten der Stirnfläche erstreckt, wo der Auslass 112 geöffnet ist, des Flussraten- Messvorrichtungskörpers 1 ist größer als die kurzen Seiten der voranstehend erwähnten Stirnfläche, obwohl in der Ausführungsform 1 nicht erwähnt. Die Flussraten- Messvorrichtung der Ausführungsform 2 der obigen Konstruktion führt mehrere Vorteile, die nachstehend beschrieben werden, zusätzlich zu den voranstehend erwähnten Effekten, die in der Ausführungsform 1 erzielt werden, aus.

Die zu messende Flüssigkeit pulsiert oft aufgrund einer Beschleunigung oder Verzögerung der Maschine und Fig. 10 zeigt schematisch den Zustand des Flusses der zu messenden Flüssigkeit hinter dem Auslass 112 des Flussraten- Messdurchgangs 11, wenn die Maschine beschleunigt wird. Fig. 11 zeigt die Vorgehensweise eines Flusses der zu messenden Flüssigkeit hinter dem Flussraten-Messdurchgang 11, wenn die Maschine verzögert wird. Wie in Fig. 10 gezeigt, wenn die Maschine beschleunigt wird, kann der Fluss, der von der hinteren Stirnfläche des Flussraten-Messvorrichtungskörpers 1 getrennt ist, in Totwasserbereiche DR hineinfließen, die hinter dem Auslass 112 gebildet sind, wodurch Wirbel E in einigen Fällen erzeugt werden. Derartige Wirbel E werden in die Nähe des Auslasses 112 zurückgedrückt, wenn die Maschine verzögert wird, wie in Fig. 11 gezeigt. Da sie auf der hinteren Stirnfläche des Flussraten-Messvorrichtungskörpers 1 gebildet werden, sind die Wirbel E kleiner als die Breite der voranstehend erwähnten hinteren Stirnfläche. Das der Auslass 112 in der Ausführungsform 2 in der vertikalen Richtung länger als die Breite des Flussraten-Messvorrichtungskörpers 1 ist, kann der Auslass 112 durch die Wirbel E nicht blockiert werden. Infolgedessen verursacht in der Flussraten- Messvorrichtung 10 der Ausführungsform 2 sogar ein großer Pulsationsfluss keinerlei Problem hinsichtlich einer Verringerung der Flussgeschwindigkeit der zu messenden Flüssigkeit in der Nähe des Flussraten-Erfassungselements 31. Somit ist es möglich, die Flussrate mit einem geringen Fehler zu messen.

Fig. 12 zeigt Ergebnisse des Flussraten-Erfassungsfehlers auf Grundlage einer Pulsation der zu messenden Flüssigkeit bezüglich des Öffnungsflächenverhältnisses des Einlasses 111 zu dem Auslass 112 des Flussraten-Messdurchgangs 11 (nachstehend als das Kontraktionsflussverhältnis bezeichnet). Fig. 12 zeigt auch Ergebnisse einer Messung des Flussraten- Erfassungsfehlers auf Grundlage einer Drift, die erzeugt wird, wenn das Luftreinigerelement verstopft wird. In Fig. 12 bezeichnet ein tatsächliches Kontraktionsflussverhältnis in der Achse der Abszisse ein Öffnungsflächenverhältnis des Einlasses 111 zu dem Auslass 112. Die Öffnungsflächen werden durch Subtrahieren der projizierten Fläche des Halteelements 12 für das elektrische Element, das mit dem Flussraten- Erfassungselement 31 in der Flussrichtung der zu messenden Flüssigkeit angebracht ist, was mit dem Pfeil A angedeutet ist, von jeder Öffnungsfläche des Einlasses 111 und des Auslasses 112 ermittelt.

Wie sich aus der Figur deutlich entnehmen lässt, kann eine Verringerung des Kontraktionsflussverhältnisses den Flussraten-Erfassungsfehler auf Grundlage einer Pulsation verkleinern 12, aber der Flussraten-Erfassungsfehler auf Grundlage der Drift wird erhöht. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass dann, wenn das Kontraktionsflussverhältnis in dem Bereich von 1,3 bis 3% ist (2 bis 4% in dem tatsächlichen Kontraktionsflussverhältnis), beide vorangehenden Fehler auf nicht mehr als 3% beschränkt sind. Wie voranstehend beschrieben, wird in dieser Ausführungsform 2 das Öffnungsflächenverhältnis oder das Kontraktionsflussverhältnis so eingerichtet, dass es ein geeignetes Verhältnis ist. Deshalb kann der Einfluss von Wirbeln, die hinter dem Auslass 112 erzeugt werden, wenn die Maschine beschleunigt wird, sowie der Einfluss einer Drift, die durch das verstopfte Luftreinigerelement verursacht wird, auf ein Minimum beschränkt werden, und die Flussrate der zu messenden Flüssigkeit wird mit einem geringen Fehler gemessen.

Die Erfindung ist nicht auf die voranstehend beschriebenen Ausführungsformen 1 und 2 beschränkt, sondern umfasst verschiedene Änderungen und Modifikationen, wie nachstehend beschrieben. Zunächst kann die Öffnung des Einlasses des Flussraten-Messdurchgangs rechteckförmig mit seinen vier Ecken abgerundet, ein Quadrat, ein Quadrat mit seinen vier Ecken abgerundet, ein Kreis oder ein Oval anstelle rechteckförmig zu sein, sein. Die Öffnung des Auslasses kann die verschiedenen Konfigurationen in der gleichen Weise wie die Öffnung des Einlasses aufweisen. Die Öffnung des Einlasses und diejenige des Auslasses können ähnlich zueinander sein, und es wird auch bevorzugt, dass sie sich voneinander unterscheiden.

Wie voranstehend beschrieben dient der Leckfluss-Durchgang zum Verringern der Menge der Rückflusskomponenten, wie mit dem Pfeil C angedeutet, der in Fig. 17 gezeigt ist. Anstelle einer Bereitstellung eines Leckfluss-Durchgangsabschnitts an jeder der vier Ecken des Einlasses 111 des Flussraten- Messdurchgangs 11, wie in den Fig. 5 und 9 gezeigt, wird deshalb auch bevorzugt, dass die Leckfluss- Durchgangsabschnitte an nur den oberen oder unteren Ecken des Einlasses 111 vorgesehen sind.

Im Allgemeinen ist eine Änderung der Öffnungsfläche des Flussraten-Messdurchgangs zufriedenstellend, solange die Öffnungsfläche wenigstens in dem stromaufwärts liegenden Bereich, der mit dem Einlass des Flussraten-Messdurchgangs in dem Flussraten-Messdurchgang in Verbindung steht, allmählich abnimmt, insbesondere in dem Territorium von dem Einlass des Flussraten-Messdurchgangs in die Nähe des mittleren Abschnitts des voranstehend erwähnten Einlasses und des Auslasses. Es wird auch bevorzugt, dass die Öffnungsfläche in dem erwähnten Territorium einfach abnimmt oder einen Wendepunkt aufweist, wie in der Anmeldung des Standes der Technik dargestellt. Es wird auch bevorzugt, dass die Öffnungsfläche allmählich einfach abnimmt oder mit einem Wendepunkt von dem Einlass zu dem Auslass des Flussraten- Messdurchgangs abnimmt.

Claims (10)

1. Strömungsraten-Messvorrichtung mit einem Strömungsraten- Messvorrichtungskörper (1), umfassend
einen Strömungsraten-Messdurchgang (11) zum Messen einer Strömungsrate eines Fluids mit einem Einlass (111) und einem Auslass (112);
ein in dem Strömungsraten-Messdurchgang (11) angeordnetes Strömungsraten-Erfassungselement (31); und
einen Leckströmungs-Durchgang (18) mit

• - einer Leckströmungs-Einlasseinrichtung (181a-184a), die innerhalb des Einlasses (111) des Strömungsraten-Messdurchgangs (11) angeordnet ist;
• - Konvektionsflächen (14, 15), die außerhalb, jedoch in der Nähe des Strömungsraten-Messdurchgangs (11) angeordnet sind; und
• - einer Leckströmungs-Auslasseinrichtung (181b-184b), die außerhalb des Strömungsraten-Messdurchgangs (11) in einem Bereich stromaufwärts des Auslasses (112) des Strömungsraten-Messdurchgangs (11) angeordnet ist;
• - wobei ein Öffnungsbereich, der in dem Strömungsraten-Messdurchgang (11) in einer Richtung senkrecht zu dessen Mittelachse zumindest in einem stromaufwärts gelegenen Bereich mit dem Einlass (111) des Strömungsraten-Messdurchgangs (11) verbunden ist, von der stromaufwärts gelegenen Seite zur stromabwärts gelegenen Seite des Strömungsraten-Messdurchgangs (11) hin abnimmt; und
• - wobei das von der Leckströmungs-Einlasseinrichtung (181a-184a) kommende Fluid durch die Konvektionsflächen (14, 15) zur Leckströmungs- Auslasseinrichtung (184b-184b) geführt wird.

2. Strömungsraten-Messvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher zumindest ein Teil der Konvektionsflächen (14, 15) spitz zulaufende Endbereiche (141, 151) aufweist, um den Strömungswiderstand des gegen diese Endbereiche anströmenden Fluids zu vermindern, das sich mit Fluid vereinigt, welches den Leckströmungs-Durchgang (18) passiert.

3. Strömungsraten-Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Öffnungsfläche des Einlasses (111) des Strömungsraten-Messdurchgangs (11) um den Faktor 1, 3 bis 3 größer ist als die Öffnungsfläche des Auslasses (112) des Strömungsraten-Messdurchgangs (11).

4. Strömungsraten-Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher der Strömungsraten- Messvorrichtungskörper (1) säulenartig geformt ist und dessen Flächen, an denen sich die Öffnungen des Einlasses (111) bzw. Auslasses (112) des Strömungsraten- Messdurchgangs (11) befinden, annähernd rechteckig sind.

5. Strömungsraten-Messvorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher der Auslass (112) an den Seiten längs der längeren Seiten der die Öffnung des Auslasses (112) enthaltenden Fläche des Strömungsraten- Messvorrichtungskörper (1) länger ist als die kürzeren Seiten dieser Fläche.

6. Strömungsraten-Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher der Strömungsraten- Messvorrichtungskörper (1) in einem Führungskanal (5) für das zu messende Fluid derart angeordnet ist, dass eine Mittelachse des Strömungsraten-Messdurchgangs (11) des Strömungsraten-Messdurchgangs (11) mit einer Mittelachse des Führungskanals (5) annähernd übereinstimmt.

7. Strömungsraten-Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher der Öffnungsbereich, der in dem Strömungsraten-Messdurchgang (11) in einer Richtung senkrecht zu dessen Mittelachse zumindest in einem stromaufwärts gelegenen Bereich mit dem Einlass (111) des Strömungsraten-Messdurchgangs (11) verbunden ist, von der stromaufwärts gelegenen Seite zur stromabwärts gelegenen Seite des Strömungsraten- Messdurchgangs (11) hin allmählich abnimmt.

8. Strömungsraten-Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die Leckströmungs- Einlasseinrichtung (181a-184a) des Leckströmungs- Durchgangs (18) in einem Endbereich des Einlasses (111) des Strömungsraten-Messdurchgangs (11) und die Leckströmungs-Auslasseinrichtung (181b-184b) des Leckströmungs-Durchgangs (18) stromaufwärts vom Strömungsraten-Erfassungselement (31) angeordnet sind.

9. Strömungsraten-Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die Querschnittsfläche des Leckströmungs-Durchgangs (18) in der Richtung von der Leckströmungs-Einlasseinrichtung (181a-184a) zur Leckströmungs-Auslasseinrichtung (181b-­ 184b) kontinuierlich abnimmt.

10. Strömungsraten-Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher in Kontakt mit dem zu messenden Fluid befindliche Bereiche des Strömungsraten-Messvorrichtungskörpers (1) symmetrisch auf beiden Seiten einer Fläche ausgebildet sind, welche durch die Mittelachse des Strömungsraten-Messdurchgangs (11) verläuft und eine Seitenwand des Strömungsraten- Messvorrichtungskörpers (1) rechtwinklig schneidet.