DE3249439C2 - Hitzdrahtanemometer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hitzdrahtanemometer der durch den Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Gattung.

Bei einem aus der DE-OS 28 27 780 bekannten Hitzdrahtanemometer dieser Art ist die Staufläche durch ein unbeheiztes Drahtelement mit einer vorgesehenen Ersatzmöglichkeit durch ein beliebig geformtes Schutzschild gebildet und zu dem Zweck vorgesehen, damit Schmutzablagerungen an dem zu Meßzwecken für Kenngrößen der Fluidströmung eingesetzten beheizbaren Drahtelement zu verhindern. Das Meßprinzip solcher Hitzdrahtanemometer beruht bekanntlich darauf, daß eine mittels einer Widerstandsmessung bei konstantem Stromdurchgang oder auch mittels einer Strommessung bei konstantem Spannungsdurchgang ermittelte Temperaturänderung des zur Beheizung eines solchen Drahtelements verwendeten elektrischen Widerstandes in ein bestimmtes Verhältnis zu der jeweiligen Kenngröße der an dem Drahtelement vorbeistreichenden Fluidströmung gesetzt wird, so daß dann die gemessene Temperaturänderung zur Ermittlung dieser Kenngröße der Fluidströmung entsprechend ausgewertet werden kann. Mit der eine Schmutzablagerung an dem beheizbaren Drahtelement verhindernden Staufläche wird folglich bei diesen bekannten Hitzdrahtanemometern die Erzielbarkeit genauerer Meßergebnisse bezweckt.

Aus der US-PS 31 47 618 ist für ein gattungsähnliches Strömungsmeßgerät die Anordnung eines massiven Zylinders als Staukörper für die Fluidströmung bekannt, bezüglich dessen gegen die Fluidströmung konkav ausgewölbte Staufiäche vier oder alternativ auch nur zwei für eine Messung der Strömungsrichtung und der Strömungsgeschwindigkeit verwendete Thermoelemente in Bahnlinien der Fluidströmung angeordnet sind, die außerhalb von deren Staubereich liegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hitzdrahtanemometer der angegebenen Gattung bereitzustellen, das unter Berücksichtigung einer vermehrten Mitführung von Fremdpartikeln über eine verlängerte Zeit unverändert präzise Meßergebnisse liefert

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Hitzdrahtanemometer mit den kennzeichnenden Merkmalen gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst

Die mit dem erfindungsgemälien Hitzdrahtanemometer erzielbaren Vorteile liegen im wesentlichen darin, daß durch die Ausbildung der Stauffläche an einem hohlen Staukörper jede übermäßige Schmutzansammlung an der Staufläche verhindert wird, weil jetzt die gegen die Staufläche aufprallenden Fremdpartikel der Fluidströmung über deren Durchtrittsöffnungen in den Hohlraum des Staukörpers für eine erst dort erfolgende Sammlung und Entfernungsmöglichkeit nach außen gelangen können. Die Staufläche bleibt damit im wesentlichen schmutzfrei, und zwar insbesondere dann, wenn entsprechend der durch den Patentanspruch 2 gekennzeichneten Ausbildung des Hitzdrahtanemometers an den Hohlraum dieses Staukörpers eine Saugdruckquelle angeschlossen ist was für die in einer turbulenzfreien Streichlinie der Fluidströmung verwirklichte Anordnung des Drahtelements eine unveränderte Lieferung von ständig präzisen Meßergebnissen gewährleistet
Ein Ai.'sführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hitzdrahtanemometers ist in der Zeichnung schemalisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Schemadarstellung der Bahnlinien einer Luftströmung an einem als Zylinder ausgebildeten Staukörper und die längs dieser Bahnlinien vorherrschenden Druckverhältnisse,

F ι g. 2 eine 'ichemadarstellung des Hitzdrahtanemometers,

F i g. 3 einen Querschnitt durch den als Hohlzylinder ausgebildeten Staukörper des Hitzdrahtanemometers gemäß F i g. 2 und

Fig.4 eine Perspektivansicht des hohlzylindrischen Staukörpers gemäß F i g. 3.
Das zur Messung der Masse einer Luftströmung vorgesehene Hitzdrahtanemometer umfaßt eine von der Luftströmung durchströmte Sonde 15, bei der es sich beispielsweise um das Lufteinlaßrohr des Vergasers der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges handeln kann, um die angesaugte Luftmenge für die Gemischbildung mit Brennstoff zur Regelung des Luft-Brennstoff-Geir.'sches für eine wirtschaftliche Kleinhaltung des Brennstoffverbrauchs messen zu können. Das in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnete Anemometer umfaßt einen zylindrischen Staukörper 20, dessen Achse quer zu der mit den Bahnlinien 30 verdeutlichten Luftströmung angeordnet ist und die Längsachse der Sonde 15 rechtwinklig schneidet.

Die Mantelfläche 21 dieses zylindrischen Staukörpers 20 bewirkt eine aus F i g. 1 ersichtliche Umlenkung der Bahnlinien 30 der Luftströmung. Ein stromaufwärts ausgerichteter Bereich 22 der Mantelfläche, der dabei auf beiden Seiten der Längsachse der Sonde 15 mit einem gleich großen Zentrumswinkel ^definiert werden kann, bildet eine primäre Staufläche für die in der Luftströmung mitgeführten Schmutzteilchen, so daß die Schmutzteilchen an dieser Fläche aufgrund ihrer gegenüber Luft größeren Trägheit an dieser Staufläche zur Ablagerung kommen. Die Ablagerung wird dabei durch die in den Streichlinien der Luftströmung vorherrschenden Druckverhältnisse unterstützt, die an der in der Längsachse der Sonde liegenden und somit am meisten stromaufwärts ausgerichteten Mantellinie D ihren größten Wert erreichen und dann stromabwärts zu einem

Minimalwert abfallen, der in der durch die Achse des zylindrischen Staukörpers 20 festgelegten Querebene E der Sonde 15 zu finden ist. Hinter dieser Stelle erhöhen sich wieder die Druckverhältnisse bis zu einem Maximalwert, der an der ebenfalls in der Achse der Sonde angeordneten Mantellinie eines stromabwärts ausgerichteten Bereichs 23 der Mantelfläche 21 auftritt. Für diesen stromabwärts ausgerichteitn Bereich 23 der Mantelfläche des zylindrischen Staukörpers kann vorausgesetzt werden, daß es hinter ihm zu einer ausge- jo prägten Wirbelbildung der Bahnlinien 30 der Luftströmung koinmt, die entsprechend der in F i g. 1 dargestellten Strömungspfeile hauptsächlich darauf zurückzuführen ist, daß es an einer Stelle S stromaufwärts von diesem Bereich 23 zu einem ausgeprägten Ablösen der gestrichelt dargestellten Streichlinie der Luftströmung kommt

Diese für den zylindrischen Staukörper 20 maßgeblichen Strömungsverhältnisse werden für die Anordnung eines Heizdrahtes 11 des Hitzdrahtanemometers berücksichtigt Der Heizdraht 11 wird parallel zu der Achse des Staukörpers 20 stromabwärts außerhalb der Stau- und Ablagerungsfläche 22 in der Streichlinie der Luftströmung angeordnet, wobei für diese Anordnung entweder eine der beiden Stellen 12/4 und 12ß stromaufwärts von der Querebene E oder eine der beiden Stellen 12Cund 12D stromabwärts von dieser Querebene vorgesehen ist Bei der Auswahl einer der beiden Stellen 12Cund 12£>fürdie Anordnung des Heizdrahtes 11 muß dabei gleichzeitig darauf geachtet werden, daß sich diese Stelle noch stromaufwärts von der Fläche 23 und insbesondere der Stelle 5 befindet, damit ilie an dieser Stelle einsetzende Verwirbelung der Streichlinie nicht zu einer Verfälschung der mit diesem Heizdraht 11 durchgeführten Messungen der Masse der Luftströmung führt. Bei Einhaltung eines Zentrumswinkels y von weniger als 90° und insbesondere bei Einhaltung eines Zentrumswinkels γ von etwa 40° für die Stau- und Ablagefläche 22 des zylindrischen Staukörpers 20 ist dann für eine Anordnung des Heizdrahtes 11 an der bevorzugten Stelle 12/4 sichergestellt, daß es auf dem Heizdraht zu keiner Schmutzablagerung kommt, so daß damit dann entsprechend präzise Messungen durchgeführt werden können.

In den F i g. 3 und 4 ist dargestellt, daß als Staukörper auch ein Hohlzylinder 320 vorgesehen sein kann, dessen an eine Saugdruckquelle 328 angeschlossener Hohlraum 326 über Durchtrittsöffnungen 325 an die Stau- und Ablagerungsfläche 322 angeschlossen ist Die längs Mantel- und Umfangslinien des Hohlzylinders 320 aneinandergereihten Durchtrittsöffnungen 325 müssen dabei so dimensioniert sein, daß die längs der Bahnlinien 327 auf den Hohlzylinder 320 auftreffende Luftströmung eine mit dem zylindrischen Staukörper 20 vergleichbare Umlenkung unter gleichzeitiger Ablagerung der Fremdpartikel an der Staufläche 322 erfährt, so daß die abgelagerten Fremdpartikel durch den in dem Hohlraum 326 wirkenden Saugdruck über diese Durchtrittsöffnungen 325 abgesaugt werden können.

Anstelle eines Zylinders können auch andere Ausbildüngen für den Staukörper in Erwägung gezogen werden, solange dafür sichergestellt ist. daß der Heizdraht eine Anordnung außerhalb einer ausgeprägten Staufläche findet, an welcher es zu einer ausgeprägten Ablagerung der vor Hpr _2U messenden Fluidströmung mitgeführten Fremdpartikel kommt. Mit dem Vorsehen eines solchen Staukörpers in einer Anordnung parallel zu dem Heizdraht wird dessen Verschmutzung verhindert.

so daß ohne sonstige Hilfsmaßnahmen ständig präzise Meßergebnisse mit dem Heizdraht erhalten werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Hitzdrahtanemometer zur Messung der Masse eines strömenden Mediums, insbesondere zur Messung der durch den Vergaser einer Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge für die Gemischbildung mit Brennstoff angesaugten Luftmenge zur Regelung des Luft-Brennstoff-Gemisches, bei dem ein einen temperaturabhängigen Widerstand aufweisendes, elektrisch beheizbares Drahtelement innerhalb einer Sonde quer zu der Fluidströmung und stromabwärts von einer gegen die Fluidströmung konkav ausgewölbten Staufläche angeordnet ist, d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t, daß das Drahtelement (11) in einer turbulenzfreien Streichlinie der Fluidströmung angeordnet und die Staufläche (22, 322) an einem hohlen Staukörper (20, 320) ausgebildet ist, dessen Hohlraum (326) über für Fremdpartikel der Fluidströmung vorgesehene Durchtrittsöffnungen (325) an die Staufläche (22,322) angeschlossen ist.

2. Hitzdrahtanemometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Hohlraum (326) des Staukörpers (20,320) eine Saugdruckquelle (328) angeschlossen ist