DE102009054622A1

DE102009054622A1 - Strömungsgitter

Info

Publication number: DE102009054622A1
Application number: DE102009054622.7A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Wagner; Uwe Konzelmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2009-12-14
Publication date: 2015-08-06

Abstract

Es wird ein Strömungsgitter (110) zur Verwendung in einer Vorrichtung (136) zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft einer Strömung eines mit einer Hauptströmungsrichtung (114) strömenden fluiden Mediums vorgeschlagen, insbesondere einem Heißfilmluftmassenmesser (144). Das Strömungsgitter (110) weist mindestens zwei unterschiedlich ausgerichtete Ablenkflächen (120) auf. Weiterhin wird eine Vorrichtung (136) zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft einer Strömung eines mit einer Hauptströmungsrichtung (114) strömenden fluiden Mediums vorgeschlagen, insbesondere ein Heißfilmluftmassenmesser (144). Die Vorrichtung umfasst mindestens einen in die Strömung einbringbaren Messfühler (146), wobei der Messfühler (146) mindestens ein Sensorelement (150) zur Erfassung der Eigenschaft des strömenden fluiden Mediums aufweist. Weiterhin umfasst die Vorrichtung (136) mindestens ein dem Messfühler (146) in der Strömung des fluiden Mediums vorgelagertes erfindungsgemäßes Strömungsgitter (110).

Description

Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft einer Strömung eines strömenden fluiden Mediums bekannt. Dabei können verschiedene Eigenschaften der Strömung erfasst werden, insbesondere physikalische und/oder chemische Eigenschaften wie Druck, Temperatur, Strömungsgeschwindigkeit, Volumenstrom, Massenstrom oder Kombinationen der genannten oder anderer Eigenschaften. Diese können qualitativ oder quantitativ erfasst werden. Im Folgenden wird insbesondere Bezug genommen auf Vorrichtungen zur Erfassung eines Stroms des fluiden Mediums, also eines Massenstroms und/oder eines Volumenstroms, wobei unter einem Massenstrom die pro Zeiteinheit strömende Masse und unter einem Volumenstrom das pro Zeiteinheit strömende Volumen des fluiden Mediums zu verstehen ist. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch grundsätzlich möglich.
Strömungssensoren sind insbesondere als sogenannte Luftmassenmesser, insbesondere in Form von Heißfilmluftmassenmessem, aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Heißfilmluftmassenmesser werden beispielsweise in Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, Ausgabe 2007, Seiten 140–142 beschrieben. Heißfilmluftmassenmesser, welche insbesondere im Ansaugtrakt von Brennkraftmaschinen oder in anderen Arten von Prozessen zur Prozesssteuerung eingesetzt werden können, werden in der Regel eingesetzt, um einen Teilstrom des tatsächlich angesaugten Luftmassenstroms zu messen. Heißfilmluftmassenmesser umfassen in der Regel ein Sensorelement in Form eines Sensorchips mit einer Halbleiteroberfläche, auf welcher mindestens ein zentraler Heizwiderstand und mindestens zwei symmetrisch zum Heizwiderstand stromaufwärts und stromabwärts aufgebrachte Messwiderstände angeordnet sind. Ohne Anströmung durch das fluide Medium, wie beispielsweise Luft, ergibt sich ein symmetrisches Temperaturprofil um den Heizwiderstand, so dass aus einer Asymmetrie des Temperaturprofils bei einer Anströmung auf die Strömungsgeschwindigkeit und damit auf den Massenstrom oder Volumenstrom geschlossen werden kann. Die Erfindung wird im Folgenden, ohne Beschränkung weiterer möglicher Einsatzgebiete, unter Bezugnahme auf derartige Heißfilmluftmassenmesser beschrieben.
Heißfilmluftmassenmesser umfassen in der Regel einen Messfühler, in welchem der Sensorchip angeordnet ist. Der Sensorchip ist üblicherweise in einem Strömungskanal dieses Sensorchips aufgenommen, welcher in der Regel einen Hauptströmungskanal und einen Bypasskanal umfasst, wobei der Sensorchip üblicherweise in einem Bypasskanal angeordnet ist. Der Messfühler kann beispielsweise als Steckfühler in ein Strömungsrohr eingebracht sein. Alternativ kann der Messfühler auch fest in dem Strömungsrohr integriert werden, beispielsweise in einem Rohrabschnitt. In vielen Fällen wird vor dem Messfühler in dem Strömungsrohr zu Homogenisierung der Strömung ein Strömungsgitter eingesetzt. Dieses Strömungsgitter dient der Beruhigung und Homogenisierung der Strömung des fluiden Mediums und somit zur Verbesserung der Messgenauigkeit. Typischerweise werden dabei Strömungsgitter verwendet, welche eine einheitliche Richtwirkung aufweisen, nämlich eine Richtwirkung senkrecht zur Gitterfläche, welche sich in der Regel senkrecht zur Hauptströmungsrichtung des fluiden Mediums, beispielsweise der angesaugten Luft im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine, erstreckt.
Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch aus dem Stand der Technik bekannt. So zeigt beispielsweise DE 199 42 502 A1 eine Vorrichtung zur Messung mindestens eines Parameters eines in einer Leitung strömenden Mediums. Da in der Leitung enthaltene Flüssigkeitspartikel das Kennlinienverhalten eines Messelements der Vorrichtung beeinflussen könnten, wird stromaufwärts des Messelements ein Schutzgitter angeordnet, welches eine Umlenkung der Strömung bewirkt und die Flüssigkeitspartikel ablenkt.
Aus DE 199 42 511 A1 ist eine Vorrichtung zur Messung wenigstens eines Parameters eines strömenden Mediums bekannt. Bei dieser ist innerhalb eines Rohrkörpers stromaufwärts eines Messelements ein Schutzsieb angeordnet, welches in Strömungsrichtung geneigt verläuft. Unter anderem ist beschrieben, dass Sieböffnungen mit unterschiedlichen Neigungswinkeln vorgesehen sein können.
Aus DE 10 2007 055 193 A1 ist eine Sensoranordnung zur Bestimmung eines Parameters eines fluiden Mediums bekannt. Die Sensoranordnung weist einen Gitter auf, dass einen ersten Gitterbereich mit im wesentlichen radial verlaufenden Gitterstreben und einen zweiten Gitterbereich mit im wesentlichen sekantial verlaufenden Gitterstreben umfasst.
Dennoch hat sich gezeigt, dass in derartigen Vorrichtungen ein weiteres Verbesserungspotential besteht. Insbesondere besteht nach wie vor ein Bedarf an einer Verbesserung der Robustheit der Vorrichtung gegenüber Änderungen in der Anströmung. So tritt insbesondere bei bisher verfügbaren Strömungsgittern ein in der Praxis nur schwer kontrollierbarer Umschlag zwischen einer laminaren Strömung und einer turbulenten Strömung auf, was insgesamt zu einer Erhöhung der Toleranz der Vorrichtung führt.
Offenbarung der Erfindung
Es werden daher eine Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft einer Strömung eines mit einer Hauptströmungsrichtung strömenden fluiden Mediums sowie ein Strömungsgitter zur Verwendung in einer derartigen Vorrichtung vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst ein erfindungsgemäßes Strömungsgitter, so dass im Folgenden das Strömungsgitter und die Vorrichtung gemeinsam beschrieben werden. Die Vorrichtung dient, wie oben ausgeführt, der Erfassung mindestens einer Eigenschaft einer Strömung eines mit einer Hauptströmungsrichtung strömenden fluiden Mediums. Diese mindestens eine Eigenschaft kann dabei grundsätzlich ein beliebiger Parameter des fluiden Mediums und/oder der Strömung sein, beispielsweise ein physikalischer und/oder ein chemischer Parameter, wie beispielsweise Druck, Temperatur, Geschwindigkeit, Massenstrom, Volumenstrom oder eine Kombination dieser und/oder anderer Parameter des fluiden Mediums und/oder der Strömung. Insbesondere wird Bezug genommen auf Heißfilmluftmassenmesser der oben beschriebenen Art, wobei die Vorrichtung jedoch auch auf andere Weise ausgestaltet sein kann. Die Vorrichtung kann insbesondere zur qualitativen und/oder quantitativen Erfassung der mindestens einen Eigenschaft der Strömung des fluiden Mediums durch ein Strömungsrohr dienen, wobei dieses Strömungsrohr grundsätzlich einen beliebigen Querschnitt aufweisen kann. Auch mehrere Strömungsrohre können vorgesehen sein. Dieses Strömungsrohr kann selbst Bestandteil der Vorrichtung sein oder die Vorrichtung kann in ein derartiges Strömungsrohr eingebracht sein. Das Strömungsrohr kann beispielsweise ein Bestandteil eines Ansaugtrakts einer Brennkraftmaschine sein und kann beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial und/oder aus einem metallischen Material hergestellt sein. Die Vorrichtung kann in das Strömungsrohr einbringbar sein und auch aus diesem wieder entfernbar sein, beispielsweise in Form einer einsteckbaren und/oder vorübergehend einbringbaren Vorrichtung. Auch eine zumindest teilweise permanente Einbringung aller oder einiger Komponenten der Vorrichtung in das Strömungsrohr ist denkbar, also eine permanente Integration aller oder einiger dieser Komponenten.
Bei dem fluiden Medium kann es sich grundsätzlich um ein beliebiges fluides Medium handeln, also um ein Gas oder eine Flüssigkeit oder ein ähnliches Medium. Unter einer Hauptströmungsrichtung ist dabei die lokale Richtung eines hauptsächlichen Volumen- oder Massentransports des fluiden Mediums zu verstehen. Kleinere Unregelmäßigkeiten, welche permanent oder auch nur in bestimmten Betriebszuständen auftreten können, können dabei grundsätzlich bei der Bestimmung der Hauptströmungsrichtung vernachlässigt werden. Beispielsweise kann diese Hauptströmungsrichtung parallel zu einer Rohrachse des Strömungsrohrs ausgerichtet sein.
Die Vorrichtung umfasst mindestens einen in die Strömung einbringbaren Messfühler. Der Messfühler kann, wie oben dargestellt, permanent oder auch austauschbar in die Strömung einbringbar sein, beispielsweise in das Strömungsrohr, durch welches das fluide Medium strömt. Der Messfühler kann dementsprechend beispielsweise als Steckfühler ausgestaltet sein, welcher beispielsweise durch eine Öffnung oder Aufnahme in einer Rohrwand des Strömungsrohrs in die Strömung einsteckbar ist, um dort permanent oder auch austauschbar zu verbleiben. Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise in Form von Heißfilmluftmassenmessern bekannt, welche einen Steckfühler umfassen, der durch eine spezielle Öffnung in einem Rohrabschnitt des Strömungsrohrs in die Strömung einsteckbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann der mindestens eine Messfühler jedoch auch permanent in der Strömung angeordnet sein, beispielsweise permanent in einem Rohrabschnitt des Strömungsrohrs, welcher Bestandteil der Vorrichtung sein kann. Unter einem Steckfühler ist dabei somit eine Vorrichtung zu verstehen, welche, vorzugsweise quer und insbesondere senkrecht zur Hauptströmungsrichtung, in ein Strömungsrohr einsteckbar ist, derart dass der Steckfühler oder ein in diesem Steckfühler aufgenommenes Sensorelement die Eigenschaft des strömenden fluiden Mediums erfassen kann. Beispielsweise kann ein Teil des Steckfühlers derart in der Strömung angeordnet sein, dass das Sensorelement direkt oder indirekt mit dem strömenden fluiden Medium in Kontakt gerät und/oder dass ein Teil der Strömung des fluiden Mediums durch den Steckfühler gelenkt wird, beispielsweise durch einen Kanal des Steckfühlers. Beispiele werden unten noch näher beschrieben.
Der Messfühler umfasst mindestens ein Sensorelement zur Erfassung der Eigenschaft des strömenden fluiden Mediums. Insbesondere kann es sich, sofern die Vorrichtung als Heißfilmluftmassenmesser ausgestaltet ist oder einen Heißfilmluftmassenmesser umfasst, hierbei um einen Heißfilmluftmassenmessersensorchip handeln. Bei einem Heißfilmluftmassenmessersensorchip, welcher üblicherweise als Silizium-Chip ausgestaltet ist, ist, wie oben ausgeführt, mindestens eine Sensoroberfläche vorgesehen, welche von dem strömenden fluiden Medium überstrichen werden kann und auf welcher mindestens ein Heizelement und mindestens zwei Temperaturmesswiderstände angeordnet sind. Beispiele werden unten noch näher beschrieben. Alternativ oder zusätzlich kann das Sensorelement jedoch auch andere Arten von Sensorelementen umfassen, insbesondere Sensorchips, welche die mindestens eine Eigenschaft qualitativ und/oder quantitativ erfassen können. Das mindestens eine Sensorelement kann direkt oder indirekt mit dem strömenden fluiden Medium in Verbindung stehen oder in Verbindung gebracht werden, um die mindestens eine Eigenschaft zu erfassen.
Die Vorrichtung umfasst weiterhin mindestens ein dem Messfühler in der Strömung des fluiden Mediums vorgelagertes, also stromaufwärts des Messfühlers angeordnetes, Strömungsgitter, welches im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch separat beansprucht wird. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, das Strömungsgitter derart auszugestalten, dass dieses mindestens zwei unterschiedlich ausgerichtete Ablenkflächen aufweist. Unter einer Ablenkfläche ist dabei grundsätzlich eine beliebige Fläche des Strömungsgitters zu verstehen, welche von dem strömenden fluiden Medium überströmt wird und welche eingerichtet ist, dem strömenden fluiden Medium eine von Null verschiedene Geschwindigkeitskomponente quer zur Hauptströmungsrichtung aufzuprägen. Die Ablenkfläche kann also insbesondere mindestens eine Fläche umfassen, welche mit der Hauptströmungsrichtung einen von Null Grad verschiedenen Winkel einschließt, beispielsweise einen Winkel, dessen Betrag mindestens 5 Grad, vorzugsweise mindestens 10 Grad, ist. Dieser Winkel wird im folgenden auch als Anstellwinkel bezeichnet. Unter einer unterschiedlichen Ausrichtung kann dabei beispielsweise eine unterschiedliche Ausgestaltung der Ablenkwinkel und/oder der Anstellwinkel der mindestens zwei Ablenkflächen verstanden werden, wobei der Begriff des Ablenkwinkels und der Begriff des Anstellwinkels unten noch näher erläutert werden.
Unter einem Strömungsgitter ist dabei allgemein ein Element mit mindestens zwei, vorzugsweise drei, vier oder mehr Öffnungen, insbesondere Öffnungen gleichen Querschnitts, zu verstehen, welche von dem fluiden Medium durchströmt werden. Insbesondere kann eine Vielzahl von regelmäßig oder unregelmäßig angeordneten Öffnungen vorgesehen sein. Beispielsweise kann das Strömungsgitter derart hergestellt sein, dass dieses eine Vielzahl von einander kreuzenden Gitterstreben aufweist, wobei zwischen den Gitterstreben die Öffnungen angeordnet sind. Die Gitterstreben können beispielsweise eine Mehrzahl von parallelen Gitterstreben erster Art aufweisen und eine weitere Mehrzahl von parallelen Gitterstreben einer zweiten Art, wobei die zweite Art unter einem Winkel zu der ersten Art angeordnet ist, so dass sich die Gitterstreben der ersten Art und der zweiten Art kreuzen. Beispielsweise kann dieser Winkel 90 Grad betragen. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch möglich, beispielsweise Winkel zwischen 70 Grad und 90 Grad. Auf diese Weise können beispielsweise rechteckige, insbesondere quadratische, trapezförmige, polygonale oder anders gestaltete Öffnungen entstehen. Das Strömungsgitter kann insbesondere im Wesentlichen senkrecht zu der Hauptströmungsrichtung ausgerichtet sein. Unter „im Wesentlichen senkrecht” ist dabei eine Ausrichtung einer Gitterebene des Strömungsgitters zu verstehen, welche um vorzugsweise nicht mehr als 4 Grad, insbesondere um nicht mehr als 2 Grad und besonders bevorzugt gar nicht, von einer senkrechten Ausrichtung abweicht. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch grundsätzlich möglich. Die Gitterstreben können mit ihren Querseiten im Wesentlichen parallel zur Hauptströmungsrichtung angeordnet sein, also wiederum beispielsweise derart, dass diese um nicht mehr als 4 Grad, vorzugsweise um nicht mehr als 2 Grad und besonders bevorzugt gar nicht, von einer parallelen Ausrichtung zur Hauptströmungsrichtung abweichen.
Die mindestens zwei unterschiedlich ausgerichteten Ablenkflächen sind dementsprechend Flächen, welche nicht parallel zu der Hauptströmungsrichtung angeordnet sind. Beispielsweise können diese Flächen um einen Winkel von mindestens 5 Grad, vorzugsweise von mindestens 10 Grad und besonders bevorzugt von mindestens 20 Grad, von einer zur Hauptströmungsrichtung parallelen Ausrichtung abweichen.
Dabei sind vorzugsweise mindestens zwei unterschiedlich ausgerichtete Ablenkflächen vorgesehen, welche dem fluiden Medium in einer Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung Geschwindigkeitskomponenten in mindestens zwei unterschiedlichen Richtungen aufprägen. Ist beispielsweise in der Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung ein Koordinatensystem definiert, so kann in dieser Ebene die aufgeprägte Geschwindigkeitskomponente mit einer dieser Achsen einen Ablenkwinkel γ einschließen. Beispielsweise kann mindestens eine erste Ablenkfläche vorgesehen sein, welche dem fluiden Medium in der Ebene eine Geschwindigkeitskomponente mit einem ersten Ablenkwinkel aufprägt, und mindestens eine zweite Ablenkfläche, die dem fluiden Medium eine Geschwindigkeitskomponente in der Ebene mit einem zweiten Ablenkwinkel aufprägt, wobei der erste Ablenkwinkel und der zweite Ablenkwinkel unterschiedlich sein können. Beispielsweise können ein erster Ablenkwinkel und ein zweiter Ablenkwinkel vorgesehen sein, wobei der erste Winkel beispielsweise 0 Grad und der zweite Winkel beispielsweise 90 Grad beträgt. Alternativ können ein erster, ein zweiter und ein dritter Ablenkwinkel vorgesehen sein, wobei beispielsweise der erste Ablenkwinkel 0 Grad, der zweite Ablenkwinkel 120 Grad und der dritte Ablenkwinkel 240 Grad beträgt. Wiederum alternativ können mindestens vier Ablenkwinkel vorgesehen sein, wobei beispielsweise der erste Ablenkwinkel 0 Grad, der zweite Ablenkwinkel 90 Grad, der dritte Ablenkwinkel 180 Grad und der vierte Ablenkwinkel 270 Grad beträgt. Beispielsweise können also diese Ablenkwinkel zwischen der aufgeprägten Geschwindigkeitskomponente in der Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung und einer beliebigen Achse in dieser Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung äquidistant verteilt sein. Auch andere Verteilungen sind jedoch grundsätzlich möglich.
Das Strömungsgitter kann, wie oben ausgeführt, insbesondere eine Mehrzahl von Gitterstreben aufweisen. Das Strömungsgitter kann dabei insbesondere unterteilt sein in mindestens einen Beruhigungsbereich und mindestens einen Vortex-Bereich. Auch mehrere Vortex-Bereiche können vorgesehen sein, also zwei, drei, vier oder mehr Vortex-Bereiche, wobei es besonders bevorzugt ist, wenn genau zwei Vortex-Bereiche vorgesehen sind. Unter einem Vortex-Bereich ist dabei ein Bereich zu verstehen, in welchem die genannten Ablenkflächen angeordnet sind, also ein Bereich, welcher mindestens zwei derartige Ablenkflächen umfasst. In dem Beruhigungsbereich sind die Gitterstreben vorzugsweise eingerichtet, um dem fluiden Medium im Wesentlichen keine Geschwindigkeitskomponente in der Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung aufzuprägen. Unter „im Wesentlichen keine” können dabei Gitterstreben verstanden werden, welche von dem fluiden Medium umströmt werden, ohne dass dieses nach Umströmen dieser Gitterstreben in dem Beruhigungsbereich eine Geschwindigkeitskomponente in einer Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung aufweist. Kleine Abweichungen, welche durch das Umströmen bedingt sind, können hierbei jedoch toleriert werden, beispielsweise Abweichungen, bei welchen die Geschwindigkeitskomponente in der Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung weniger als 5 Prozent von der Geschwindigkeitskomponente in Hauptströmungsrichtung beträgt. Der Begriff „Vortex-Bereich” wird hierbei zunächst unabhängig davon gewählt, welchen Einfluss die Aufprägung der Geschwindigkeitskomponente in der Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung auf die Gesamtströmung des fluiden Mediums nach Durchströmen des Gitters hat. Insbesondere kann diese Auswirkung, wie unten noch näher erläutert wird, jedoch darin bestehen, dass nach Durchströmendes mindestens einen Vortex-Bereichs ein Wirbel entsteht.
Wie oben dargestellt, können die Ablenkflächen jeweils unter einem Anstellwinkel zur Hauptströmungsrichtung ausgerichtet sein. Der Anstellwinkel einer Ablenkfläche ist also ein Winkel zwischen der Ablenkfläche und der Hauptströmungsrichtung des fluiden Mediums. Die Ablenkfläche muss dabei jedoch nicht notwendigerweise vollständig eben ausgestaltet sein, sondern kann grundsätzlich auch gekrümmt ausgestaltet sein. In diesem Fall kann der Anstellwinkel beispielsweise der Winkel zwischen der Hauptströmungsrichtung und einer gemittelten Tangente an der Ablenkfläche oder an einem Teil der Ablenkfläche sein. Die Ablenkflächen sind, wie oben ausgeführt, eingerichtet, um dem fluiden Medium eine Geschwindigkeitskomponente in einer Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung aufzuprägen. Dabei können auch mehrere Ablenkflächen vorgesehen sein, welche Geschwindigkeitskomponenten in derselben Richtung in der Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung aufprägen. Der Grad der Aufprägung dieser Geschwindigkeitskomponente und/oder der Betrag dieser aufgeprägten Geschwindigkeitskomponenten können jedoch, selbst bei derselben Aufprägungsrichtung der Geschwindigkeitskomponente, unterschiedlich sein. So können insbesondere für mindestens eine Richtung in der Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung, also für denselben Ablenkwinkel, unterschiedliche Anstellwinkel vorgesehen sein, also beispielsweise zwei oder mehr Ablenkflächen mit demselben Ablenkwinkel, jedoch unterschiedlichen Anstellwinkeln. Ist beispielsweise in der Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung, wie oben ausgeführt, eine Achse definiert, so können beispielsweise für einen bestimmten Winkel zu dieser Achse eine erste Anstellfläche und mindestens eine zweite Anstellfläche vorgesehen sein. Dabei können die erste Ablenkfläche und die zweite Ablenkfläche jedoch unterschiedliche Anstellwinkel aufweisen, so dass der Grad der Umlenkung des strömenden Mediums, trotz gleicher Umlenkungsrichtung der Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung, für beide Ablenkflächen unterschiedlich ist.
Die Ablenkflächen sind erfindungsgemäß derart eingerichtet, dass dem fluiden Medium in der Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung mindestens ein Wirbel aufgeprägt wird. Insbesondere kann der Wirbel derart ausgestaltet sein, dass mindestens eine Wirbelachse des Wirbels im Wesentlichen, also beispielsweise wiederum mit einer Abweichung von nicht mehr als 10 Grad und besonders bevorzugt von nicht mehr als 5 Grad, parallel zur Hauptströmungsrichtung angeordnet ist. Unter einem Wirbel ist dabei allgemein eine Strömung zu verstehen, welche zwar im Wesentlichen in der Hauptströmungsrichtung verläuft, welche jedoch Geschwindigkeitskomponenten in einer Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung aufweist, die tangential zu einem Durchstoßpunkt einer Wirbelachse durch diese Ebene verlaufen. In anderen Worten kann sich die Strömung oder ein Teil der Strömung, überlagert zur Bewegung in Hauptströmungsrichtung, um die Wirbelachse drehen.
Wie oben ausgeführt, kann das Strömungsgitter zur Erzeugung des Wirbels mindestens einen Vortex-Bereich aufweisen, wobei in dem Vortex-Bereich mehrere Ablenkflächen ringförmig um ein Zentrum des Vortex-Bereichs angeordnet sein können. Dieser Ring muss nicht notwendigerweise geschlossen sein, und es können Kreisringe oder auch beispielsweise polygonale Ringe gebildet werden. Wie oben ausgeführt, können die Ablenkflächen derart ausgestaltet sein, dass diese dem strömenden fluiden Medium eine Geschwindigkeitskomponente in der Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung aufprägen. Diese Geschwindigkeitskomponente kann mit einer beliebigen Achse in der Ebene den jeweiligen Ablenkwinkel einschließen. Die Geschwindigkeitskomponenten, welche dem fluiden Medium in der Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung durch jeweils eine Ablenkfläche des Vortex-Bereichs aufgezeigt werden, können beispielsweise jeweils tangential zu einem Kreis um das Zentrum des Vortex-Bereichs ausgerichtet sein. In anderen Worten können die Geschwindigkeitskomponenten jeweils im Wesentlichen senkrecht zu einer Verbindung zwischen dem Zentrum des Vortex-Bereichs und der Ablenkfläche verlaufen, beispielsweise einer Verbindung zwischen dem Zentrum des Vortex-Bereichs und einer Mitte der Ablenkfläche. Auch eine Abweichung von einem vertikalen Verlauf ist jedoch möglich, vorzugsweise eine Abweichung um nicht mehr als 30 Grad, insbesondere um nicht mehr als 20 Grad. Insbesondere können die Ablenkwinkel derart verlaufen, dass diese gleichsinnig ausgerichtet sind. Schließt beispielsweise die Verbindung zwischen dem Zentrum des Vortex-Bereichs und der dem Ablenkwinkel zugehörigen Ablenkfläche, beispielsweise der Mitte dieser Ablenkfläche, mit einer beliebigen Achse in der Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung einen Winkel ein, welcher im folgenden auch als Positionswinkel β bezeichnet wird, so kann der Ablenkwinkel der Ablenkflächen eine monotone Funktion dieses Positionswinkels sein. Beispielsweise kann der Ablenkwinkel mit dem Positionswinkel monoton anwachsen oder monoton fallen. Dies soll hier als „gleichsinnig” verstanden werden.
Die Anstellwinkel der Ablenkflächen können insbesondere mit zunehmendem Abstand vom Zentrum des Vortex-Bereichs anwachsen. Das Strömungsgitter kann, wie oben ausgeführt, auch mehrere Vortex-Bereiche aufweisen. Das Strömungsgitter kann insbesondere eingerichtet sein, um mindestens zwei Wirbel zu erzeugen, insbesondere ein Wirbelpaar. Insbesondere können die Vortex-Bereiche entsprechend eingerichtet sein, um derartige Wirbel, insbesondere ein Wirbelpaar zu erzeugen. Insbesondere können mindestens zwei gegensinnig drehende Wirbel, insbesondere ein gegensinnig drehendes Wirbelpaar, erzeugt werden, also ein Wirbelpaar mit einem ersten Wirbel, welcher in einer Drehrichtung dreht, und einem zweiten Wirbel, welcher in einer entgegengesetzten Drehrichtung dreht.
Die vorgeschlagene Vorrichtung umfasst also mindestens ein derartiges Strömungsgitter, welches dem Messfühler in der Strömung des fluiden Mediums vorgelagert ist. Dieses kann sich über den gesamten Querschnitt des Strömungsrohrs erstrecken oder lediglich über einen Teilquerschnitt. Vorzugsweise ist dieses derart eingerichtet, dass dieses zumindest den Teil der Strömung, welcher zum Sensorelement des Messfühlers gelangt, beeinflusst, beispielsweise indem dieser das Strömungsgitter passieren muss. Beispielsweise kann das Strömungsgitter stromaufwärts eines Einlasses eines Strömungskanals des Messfühlers angeordnet sein. Wie oben ausgeführt, kann der Messfühler mindestens einen von dem fluiden Medium durchströmbaren Strömungskanal aufweisen. Das Sensorelement kann insbesondere in diesem Strömungskanal angeordnet sein. Dies bedeutet insbesondere, dass das Sensorelement in irgendeiner Weise direkt oder indirekt in Verbindung steht mit dem Medium, welches diesen Strömungskanal durchströmen kann, so dass die mindestens eine Eigenschaft dieses Mediums erfasst werden kann.
Das vorgeschlagene Strömungsgitter und die vorgeschlagene Vorrichtung weisen gegenüber bekannten Vorrichtungen und Strömungsgittern, insbesondere Strömungsgittern mit einer einheitlichen Richtwirkung, zahlreiche Vorteile auf. So kann das Strömungsgitter insbesondere derart ausgestaltet sein, dass dieses keine einheitliche Richtwirkung mehr aufweist, sondern derart gestaltet ist, dass dieses mindestens einen Wirbel, vorzugsweise mindestens ein Wirbelpaar, erzeugt. Wie oben ausgeführt, wird die Form der Gitter im Stand der Technik in der Regel dadurch bestimmt, dass die Richtwirkung lotrecht zur Gitterfläche ist, das heißt dass die Wände der Gitterzellen im Wesentlichen parallel zur Hauptströmungsrichtung ausgerichtet sind. Bei diesen Ausführungen gemäß dem Stand der Technik besteht die Funktion des Gitters in der Regel in einer Dämpfung von Störungen, wie zum Beispiel Wirbeln, sowie der Homogenisierung des Strömungsprofils. Selbst bei Strömung ohne größere Störungen bleibt jedoch das Problem, dass das Gitter selbst eine Störung in der Strömung hervorruft. Insbesondere ein Umschlag von laminarer zu turbulenter Strömung geht in der Regel einher mit einer schlechten Reproduzierbarkeit. Neuere Erkenntnisse zeigen jedoch, dass es bei einem Umschlag zwischen laminarer Strömung und turbulenter Strömung genau eine Eigenform der Strömung gibt, die diese beiden Bereiche trennt, nämlich einen paarweise angeordneten Wirbel. Dies geht beispielsweise aus Eckhardt et al.: Turbulence Transition in Pipe Flow, Annual Review Fluid Mechanic, 2007, 39: 447–68 hervor. Ein wesentlicher Vorteil der vorgeschlagenen Vorrichtung und des vorgeschlagenen Strömungsgitters besteht darin, dass ein derartiges Wirbelpaar kontrolliert in die Strömung eingebracht werden kann, mit dem Ziel, einen laminar-turbulenten Umschlag zu erzwingen und so die Reproduzierbarkeit zu verbessern. Dementsprechend kann das Strömungsgitter, wie oben ausgeführt, derart ausgestaltet sein, dass die Wände der Gitterzellen gebietsweise so in einem Anstellwinkel angestellt sind, dass zwei paarweise Wirbel erzeugt werden. Diese Anstellwinkel, wie auch die oben definierten Ablenkwinkel, können variieren. Auf diese Weise lässt sich, durch Erzwingung des Umschlags zwischen laminarer und turbulenter Strömung durch Aufprägung des Wirbelpaars, die Reproduzierbarkeit von Signalen der Vorrichtung deutlich verbessern.
Kurze Beschreibung der Figuren
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein herkömmliches Strömungsgitter;
2A und 2B zwei Ausführungsbeispiele von Strömungsgittern mit Vortex-Bereichen;
3A und 3B ein Strömungsgitter mit zwei Vortex-Bereichen im ausgebauten Zustand (3A) und im eingesetzten Zustand in einem Heißfilmluftmassenmesser (3B);
4A und 4B Auswirkungen eines herkömmlichen Strömungsgitters (4A) und eines erfindungsgemäßen Strömungsgitters (4B) und
5A und 5B verschiedene Winkeldefinitionen relevanter Winkel von Anstellflächen.
Ausführungsbeispiele
In 1 ist ein herkömmliches Strömungsgitter 110 zum Einsatz in einem (nicht weiter dargestellten) Heißfilmluftmassenmesser gezeigt. Bei der Messung der Luftmasse werden zur Homogenisierung der Strömung häufig derartige Strömungsgitter eingesetzt. Diese werden üblicherweise als Drahtgitter oder als Kunststoffgitter ausgeführt. Nachfolgend werden exemplarisch, ohne Beschränkung möglicher weiterer Ausgestaltungen, Kunststoffgitter betrachtet. Bei Heißfilmluftmassenmessern oder anderen Arten von Luftmassenmessern, welche in einem Zylindergehäuse geliefert werden, kann das Strömungsgitter 110 beispielsweise in dieses Zylindergehäuse integriert sein oder auch als extra einzusetzendes Bauteil ausgeführt werden. Bei Luftmassenmessern, die als Steckfühler ausgeliefert werden, kann das Strömungsgitter 110 auch beispielsweise im Luftfilter vorgesehen sein. Die Form der Strömungsgitter 110 gemäß dem in 1 dargestellten Stand der Technik ist in der Regel dadurch bestimmt, dass die Richtwirkung lotrecht zur Ebene des Strömungsgitters 110 erfolgt. Dies bedeutet in der Regel, dass die Wände der von Gitterzellen 112 des Strömungsgitters parallel zu einer Hauptströmungsrichtung 114 des strömenden fluiden Mediums ausgerichtet sind. Dabei spielt es in der Regel keine Rolle, welche Querschnittsform die Gitterzellen aufweisen. So können dieser beispielsweise quadratisch, hexagonal oder dreieckig sein. Die Gitterzellen 112 setzen sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Mehrzahl von Gitterstreben 116 zusammen, zwischen denen Öffnungen 118 ausgebildet sind. Bei der in 1 dargestellten Ausführung gemäß dem Stand der Technik besteht die Funktion des Strömungsgitters 110 im Wesentlichen in der Dämpfung von Störungen wie beispielsweise Wirbeln sowie der Homogenisierung des Strömungsprofils. Selbst bei Strömungen ohne größere Störungen bleibt jedoch das Problem, dass das Strömungsgitter 110 selbst eine Störung in der Strömung hervorruft. Insbesondere ein Umschlag von einer laminaren zu einer turbulenten Strömung geht somit einher mit einer schlechten Reproduzierbarkeit.
In den 2A und 2B sind demgegenüber zwei Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Strömungsgitter 110 dargestellt. Während 1 eine perspektivische Teildarstellung des Strömungsgitters 110 zeigt, sind die Darstellungen in den 2A und 2B derart gewählt, dass die Zeichenebene der Gitterebene der Strömungsgitter 110 entspricht. Diese ist vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 114 angeordnet.
Wie oben ausgeführt, deuten neuere Veröffentlichungen zum Umschlag zwischen laminarer Strömung und turbulenter Strömung in Rohren darauf hin, dass es nur eine Eigenform der Strömung gibt, welche den Bereich der laminaren Strömung von dem Bereich der turbulenten Strömung trennt, nämlich einen paarweise angeordneten Wirbel. Das Strömungsgitter 110 gemäß der Erfindung kann dementsprechend insbesondere derart eingerichtet sein, dass kontrolliert ein derartiges Wirbelpaar in die Strömung mittels des Strömungsgitters eingebracht wird, mit dem Ziel, den laminar-turbulenten Umschlag zu erzwingen und somit die Reproduzierbarkeit zu verbessern. Das Strömungsgitter 110 ist demzufolge in den in den 2A und 2B dargestellten Ausführungsbeispielen derart ausgeführt, dass die Wände der Gitterzellen 112, also die Wände der Gitterstreben 116, gebietsweise als Ablenkflächen 120 ausgestaltet sind, welche in den 2A und 2B als schraffierte Flächen in den Öffnungen 118 der Gitterzellen 112 erkennbar sind. Dabei sind in beiden Ausführungsbeispielen in dem Strömungsgitter 110 zwei Vortex-Bereiche 122 vorgesehen, welche das genannte Wirbelpaar erzeugen, und ein diese Vortex-Bereiche 122 umgebender Beruhigungsbereich 124. In dem Beruhigungsbereich 124 sind keine Ablenkflächen 120 vorgesehen und die Wände der Gitterstreben 116 verlaufen im Wesentlichen parallel zur Hauptströmungsrichtung 114. Die Ausführungsbeispiele in den 2A und 2B weisen dabei unterschiedliche Ausdehnungen auf. Während in 2A kleine Vortex-Bereiche 122 vorgesehen sind, welche sich im Wesentlichen nicht berühren, überlappen die Vortex-Bereiche 122 in dem Ausführungsbeispiel gemäß 2B und bilden somit ein großflächiges Gebiet zur Wirbelerzeugung.
Weiterhin ist in den 2A und 2B jeweils ein Drehsinn 126 für jeden Vortex-Bereich 122 dargestellt. Dieser Drehsinn 126 soll anhand von verschiedenen Winkeldefinitionen in den 5A und 5B erläutert werden. So zeigt 5A eine Ablenkfläche 120 in einer Schnittebene parallel zur Hauptströmungsrichtung 114, wohingegen 5B zwei derartige Ablenkflächen 120 in einer Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 114, beispielsweise in der Zeichenebene in den 2A und 2B, zeigt. In 5A ist erkennbar, dass die Ablenkfläche 120 mit der Hauptströmungsrichtung einen Winkel α einschließt, welcher auch als Anstellwinkel bezeichnet wird. Eine Ablenkfläche 120 ist dadurch definiert, dass diese Winkel α von Null verschieden ist. Der Anstellwinkel α bedingt die Größe der Geschwindigkeitskomponente ν →_⊥ des strömenden fluiden Mediums, welche dem strömenden fluiden Medium durch die Ablenkfläche 120 in einer Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 114 aufgeprägt wird. Wie anhand der unterschiedlich großen, sichtbaren Ablenkflächen 120 in den 2A und 2B erkennbar ist, können die Vortex-Bereiche 122 insbesondere derart ausgestaltet sein, dass mit zunehmendem Abstand von einem Zentrum 128 der Vortex-Bereiche der Anstellwinkel α variiert.
In 5B sind zwei Ablenkflächen 120 in einer Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 114 dargestellt. Wiederum ist das Zentrum des Vortex-Bereichs 122, welchem die Ablenkfläche 120 zugeordnet ist, mit der Bezugsziffer 128 bezeichnet. Es wird eine beliebige Achse 130 in dieser Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 114 gewählt, welche virtueller Art sein kann und welche hier durch das Zentrum 128 des Vortex-Bereichs 122 dargestellt ist. Diese Achse 130 kann grundsätzlich beliebig sein, kann virtueller Natur sein und kann beispielsweise durch eine Einsteckrichtung eines später noch näher zu erläuternden Steckfühlers in ein Rohr vorgegeben sein. Grundsätzlich ist jedoch auch jede andere Wahl möglich. Des
Weiterhin ist für jede Ablenkfläche 120 eine Verbindungslinie zwischen dem Zentrum 128 des Vortex-Bereichs 122 und einer Flächenmitte 132 der Ablenkfläche 120 dargestellt. Diese Verbindungslinie ist in 5B mit der Bezugsziffer 134 gekennzeichnet. Diese Verbindungslinie 134 schließt mit der Achse 130 einen Winkel β ein, also β₁ für die erste dargestellte Ablenkfläche 120 und β₂ für die zweite dargestellte Ablenkfläche 120. Dieser Winkel β, welcher auch als Positionswinkel bezeichnet wird, gibt also jeweils die Richtung der Ablenkfläche 120 an, in welcher diese relativ zum Zentrum 128 des Vortex-Bereichs 122 angeordnet ist.
Weiterhin ist wiederum in 5B die Geschwindigkeitskomponente ν →_⊥ gezeigt. Diese verläuft parallel zu einer Projektion einer in 5A mit N bezeichneten Flächennormalen der Ablenkfläche 120 in die Zeichenebene in 5B und kennzeichnet die Richtung der Ablenkung durch die Ablenkfläche 120. Der Winkel zwischen der Achse 130 und der Komponente ν →_⊥ , welcher die Richtung der Ablenkung durch die Ablenkfläche 120 charakterisiert, ist in 5B mit γ (γ₁ bzw. γ₂) bezeichnet und wird auch als Ablenkwinkel bezeichnet. Einen Winkel zwischen der Verbindungslinie 134 und der Geschwindigkeitskomponente ν →_⊥ liegt vorzugsweise für alle Ablenkflächen 120 bei näherungsweise 90 Grad, wobei grundsätzlich jedoch Bereiche zwischen 45 Grad und 135 Grad, insbesondere zwischen 80 Grad und 110 Grad und besonders bevorzugt bei 90 Grad, bevorzugt sind.
Die Vortex-Bereiche 122 sind vorzugsweise derart ausgestaltet, dass die Ablenkwinkel γ entweder eine monoton wachsende oder monoton fallende Funktion der zugehörigen Positionswinkel β darstellen, wobei diese Funktion nicht notwendigerweise stetig sein muss. Die Tatsache, ob diese Funktion wächst oder monoton fällt, definiert den Drehsinn des Vortex-Bereichs 122. Wächst beispielsweise die Funktion monoton an, wie dies in den 2A und 2B jeweils beim linken der Vortex-Bereiche 122 der Fall ist, so wird von einem positiven Drehsinn gesprochen. Fällt die Funktion jedoch monoton, so wird von einem negativen Drehsinn gesprochen, wie dies jeweils beim rechten Vortex-Bereich 122 in den 2A und 2B der Fall ist. Die Monotonie bedeutet dabei jeweils, dass die Ablenkflächen 120 eines Vortex-Bereichs 122 gleichsinnig ausgerichtet sind. Ein bevorzugtes Gestaltungsmerkmal der Vortex-Bereiche 122 ist jedoch die Variation der Ablenkwinkel γ und vorzugsweise auch der Anstellwinkel α der Ablenkflächen 120, so dass mindestens zwei Ablenkflächen 120 vorgesehen sind, welche unterschiedliche Ablenkwinkel und/oder unterschiedliche Anstellwinkel aufweisen.
In den 3A und 3B sind wiederum in Draufsicht ein Strömungsgitter 110 im ausgebauten Zustand (3A) sowie (3B) in einem Zustand gezeigt, in welchem das Strömungsgitter 110 in eine Vorrichtung 136 zur Erfassung einer Eigenschaft eines strömenden fluiden Mediums eingesetzt ist. Das Strömungsgitter 110 umfasst wiederum zwei Vortex-Bereiche 122, beispielsweise gemäß der Ausgestaltung in 2A. Das Strömungsgitter 110 ist beispielsweise als Kunststoffgitter ausgestaltet und weist einen ringförmigen Rahmen 138 auf, welcher in ein Strömungsrohr 140 der Vorrichtung eingesetzt werden kann. Das Strömungsrohr 140, wobei beispielsweise lediglich ein Strömungsrohrabschnitt vorgesehen sein kann, kann beispielsweise in einem Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden. Die Vorrichtung 136 kann beispielsweise als Luftmassenmesser 142, beispielsweise als Heißfilmluftmassenmesser 144, ausgestaltet sein. Dementsprechend kann die Vorrichtung 136 beispielsweise einen Messfühler 146 umfassen, welcher in 3B hinter dem Strömungsgitter 110 in dem Strömungsrohr 140 erkennbar ist. Dieser ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Steckfühler 148 ausgestaltet, wobei auch andere Ausgestaltungen möglich sind. Der Steckfühler 148 ragt in das Strömungsrohr 140 und umfasst ein in 3B nicht erkennbares Sensorelement 150 zur Erfassung der mindestens einen Eigenschaft des strömenden fluiden Mediums. Für nähere Ausgestaltungen derartiger Steckfühler 148 kann auf den oben beschriebenen Stand der Technik verwiesen werden.
In den 4A und 4B ist die Auswirkung des Strömungsgitters 110 auf die Strömung des fluiden Mediums in einer Vorrichtung 136 zur Erfassung einer Eigenschaft des strömenden fluiden Mediums gezeigt. Dargestellt ist jeweils die Strömung in einer Blickrichtung senkrecht zur Hauptströmungsrichtung auf die Unterseite des Steckfühlers 148, also in der Darstellung gemäß 3B von rechts. Das Strömungsgitter ist wiederum mit der Bezugsziffer 110 bezeichnet. Dabei zeigt 4A eine Vorrichtung 136 mit einem dem Stand der Technik entsprechenden Strömungsgitter 110, beispielsweise gemäß der Ausgestaltung in 1. Deutlich erkennbar ist die laminare Strömung, welche hier durch die Strömungslinien 152 angedeutet ist. Diese kann beispielsweise durch Rauchfäden veranschaulicht werden. In 4B ist demgegenüber eine erfindungsgemäße Vorrichtung 136 mit einem erfindungsgemäßen Strömungsgitter 110, welches auch als Vortex-Gitter bezeichnet werden kann, dargestellt. Deutlich erkennbar anhand der Strömungslinien 152 ist die Ausbildung von Wirbeln 154 in der Strömung des fluiden Mediums. Vorzugsweise sind genau zwei derartige Wirbel 154 vorgesehen, also ein Wirbelpaar, welches, wie oben ausgeführt, vorzugsweise gegensinnig dreht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19942502 A1 [0004]
DE 19942511 A1 [0005]
DE 102007055193 A1 [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, Ausgabe 2007, Seiten 140–142 [0002]
Eckhardt et al.: Turbulence Transition in Pipe Flow, Annual Review Fluid Mechanic, 2007, 39: 447–68 [0022]

Claims

Strömungsgitter (110) zur Verwendung in einer Vorrichtung (136) zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft einer Strömung eines mit einer Hauptströmungsrichtung (114) strömenden fluiden Mediums, insbesondere einem Heißfilmluftmassenmesser (144), wobei das Strömungsgitter (110) mindestens zwei unterschiedlich ausgerichtete Ablenkflächen (120) aufweist, wobei die Ablenkflächen eingerichtet sind, um dem fluiden Medium Geschwindigkeitskomponenten in einer Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung (114) aufzuprägen, wobei die Ablenkflächen (120) derart eingerichtet sind, dass dem fluiden Medium in einer Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung (114) mindestens ein Wirbel (154) aufgeprägt wird.
Strömungsgitter (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Strömungsgitter (110) eingerichtet ist, um dem fluiden Medium in einer Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung (114) Geschwindigkeitskomponenten in mindestens zwei unterschiedlichen Richtungen aufzuprägen.
Strömungsgitter (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Strömungsgitter (110) eine Mehrzahl von Gitterstreben (116) aufweist, wobei das Strömungsgitter (110) unterteilt ist in mindestens einen Beruhigungsbereich (124) und mindestens einen Vortexbereich (122), wobei die Gitterstreben (116) in dem Beruhigungsbereich (124) eingerichtet sind, um dem fluiden Medium im Wesentlichen keine Geschwindigkeitskomponente in der Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung (114) aufzuprägen und wobei die Gitterstreben (116) in dem Vortexbereich (122) die Ablenkflächen (120) umfassen.
Strömungsgitter (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ablenkflächen (120) jeweils unter einem Anstellwinkel (α) zur Hauptströmungsrichtung (114) ausgerichtet sind, wobei für mindestens eine Richtung in der Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung (114) unterschiedliche Anstellwinkel (α) vorgesehen sind.
Strömungsgitter (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Wirbelachse des mindestens einen Wirbels (154) im Wesentlichen parallel zur Hauptströmungsrichtung (114) ausgerichtet ist.
Strömungsgitter (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Strömungsgitter (110) zur Erzeugung des Wirbels (154) mindestens einen Vortexbereich (122) aufweist, wobei in dem Vortexbereich (122) mehrere Ablenkflächen (120) ringförmig um ein Zentrum (128) des Vortexbereichs (122) angeordnet sind.
Strömungsgitter (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die aufgeprägte Geschwindigkeitskomponente jeder Anstellfläche (120) in einer Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung (114) mit einer Achse (130) in dieser Ebene einen Ablenkwinkel (γ) einschließt, wobei eine Verbindungslinie (134) zwischen einem Zentrum (128) des Vortexbereichs (122) und der Anstellfläche (120) einen Positionswinkel (β) definiert, wobei der Ablenkwinkel (γ) monoton mit dem Positionswinkel (β) wächst oder fällt.
Strömungsgitter (110) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anstellwinkel (α) der Ablenkflächen (120) mit zunehmendem Abstand von dem Zentrum (128) anwachsen.
Strömungsgitter (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Strömungsgitter (110) eingerichtet ist, um mindestens zwei gegensinnig drehende Wirbel (154), insbesondere ein Wirbelpaar, zu erzeugen.
Vorrichtung (136) zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft einer Strömung eines mit einer Hauptströmungsrichtung (114) strömenden fluiden Mediums, insbesondere Heißfilmluftmassenmesser (144), umfassend mindestens einen in die Strömung einbringbaren Messfühler (146), wobei der Messfühler (146) mindestens ein Sensorelement (150) zur Erfassung der Eigenschaft des strömenden fluiden Mediums aufweist, insbesondere einen Heißfilmluftmassenmesserchip, wobei die Vorrichtung (136) weiterhin mindestens ein dem Messfühler (146) in der Strömung des fluiden Mediums vorgelagertes Strömungsgitter (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Vorrichtung (136) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Messfühler (146) mindestens einen von dem fluiden Medium durchströmbaren Strömungskanal aufweist, wobei das Sensorelement (150) in dem Strömungskanal angeordnet ist.