DE2648719A1

DE2648719A1 - Druckmessvorrichtung

Info

Publication number: DE2648719A1
Application number: DE19762648719
Authority: DE
Inventors: Roger T Goulet
Original assignee: Cambridge Filter Corp
Current assignee: Cambridge Filter Corp
Priority date: 1976-03-18
Filing date: 1976-10-27
Publication date: 1977-09-29
Also published as: US4036054A; GB1531144A; CA1073700A; JPS52113265A; JPS5638889B2

Description

DIPL.-ING. HORST HOSE DIPL-IMG. PETER KOSEL PATENTANWÄLTE

3353 Bad Gandershelm, 26. Okt. 1976

Postfach 129

Hohenhöfen 5

Telefon: (05382) 2842

Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandershelm

Unsere Akien-Nr. 207β/ΐ 9

Cambridge Filter Corporation
Patentgesuch vom '2 6. 0k t 197Q

Cambridge Filter Corporation 7645 Henry Clay Boulevard

Syracuse, Hew York 13208 U.S.A.

Druckme ßvorri chtung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Druckmessung in einem geschlossenen Kanal oder dergleichen durch welchen ein Druckmittel in bekannter Richtung strömt.

Zur Messung des Druckes von durch geschlossene Kanäle oder Leitungen strömendem Druckmittel, z.B. der Luftströmung in Heiz-, Lüftungs- und Klimaanlagen, sind vielerlei Vorrichtungen bekannt. Im allgemeinen benötigt man in einem bestimmten Abstand von der Zuströmseite der Meßstelle eine Beruhigungsvorrichtung zur Verringerung der Turbulenzen im Druckmittel, um zuverlässige Meßwerte zu erhalten. Dies gilt insbesondere für Gesamtdruekmessungen. Bei der Messung von Luftströmungen verwendet man bislang zur Beruhigung und Gleichrichtung der Luft sogenannte Wabengleichrichter oder sonstige Leitflächen, deren Oberflächen sich in der Luftströmungsriehtung erstrecken und die quer zum Inneren des

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Bankkonto: Norddeutsche Landesbank. Filiale Bad Gandershelm, Kto.-Nr. 22.118.970 · Postscheckkonto: Hannover 66715 Ra/S t

Kanals oder der Leitung und in einem bestimmten Abstand von der Zuströmseite der Meßstelle angeordnet sind. Dadurch wird erreicht, daß das Druckmittel beim Erreichen der Meöstelle etwa parallel zum Kanal strömt.

Die Beruhigungsvorrichtungen (Gleichrichter) der beschriebenen Art können zwar Turbulenzen in der Druckmittelströmung zufriedenstellend beseitigen, doch bewirken sie einen zusätzlichen Strömungswiderstand und daher einen signifikanten Abfall des statischen Drucks. (Zu den Begriffen statischer Druck und Gesamtdruck vgl. HÜTTE 1,28. Auflage, Seite 1462). Dieser Druckabfall ist naturgemäß so gut wie immer unerwünscht, da er einem Energieverlust des strömenden Druckmittels entspricht, also mit erhöhter Energiezufuhr erkauft werden muß.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, Nachteile der bekannten Vorrichtungen zu vermeiden, und insbesondere den beschriebenen statischen Druckabfall zu verringern, ohne die Meßgenauigkeit zu verschlechtern.

Eine Lösung dieser Aufgabe erhält man nach der Erfindung durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen, Man verwendet also in dem betreffenden Kanal nicht nur ein einziges Staurohr, sondern mehrere Staurohre, die. jeweils mit ihrem anderen Ende mit mindestens einem Sammelrohr verbunden sind, in dem die Drücke an den einzelnen Meßstellen gemittelt werden; jedes Staurohr hat sein eigenes Luftberuhigungsrohr, dessen Innendurchmesser vorzugsweise nur etwa das drei bis sechsfache des Innendurchmessers des Staurohres zu betragen braucht und welches die Turbulenzen der zuströmenden Luft so weit beseitigt, daß solche an der Meßstelle für den Gesamtdruck praktisch nicht mehr vorhanden sind. Diese Beruhigungsrohre lassen also zwischen sich große Querschnitte frei, durch die die Luft ungehindert durchströmen kann, so daß sie insgesamt nur einen sehr kleinen Druckabfall bewirken. Sie sind an beiden Enden offen, erstrecken sich parallel zur Längsachse des Kanals, durch den die Luft o.dgl, strömt, und ihr Durchmesser ist wie gesagt signifikant größer als der der Staurohre. Die

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offenen Enden der Staurohre liegen bevorzugt jeweils in der Mitte der Beruhigungsrohre und an deren abströmseitigen Enden, In bevorzugter Weise werden die Beruhigungsrohre so ausgebildet, daß ihre Länge, gemessen entgegen der Strömungsrichtung und ab dem offenen Ende des zugeordneten Gesamtdruckmeßrohres, mindestens etwa das achtfache des größten Innendurchmessers dieser Rohre beträgt, um zu erreichen, daß die Turbulenzen genügend gut entfernt werden.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein zweites Sammelrohr vorgesehen, von dem sich Rohre für die Messung des statischen Drucks entgegen der Strömungsrichtung und zu entsprechenden Meßstellen erstrecken» Bevorzugt sind diese Rohre an den Beruhigungsrohren befestigt und tragen diese, d.h. die Rohre für die Messung des statischen Drucks haben nach der Erfindung eine Doppelfunktion, v/eil sie gleichzeitig auch die Beruhigungselemente für die einzelnen Staurohre tragen. Dies macht die Konstruktion sehr einfach und hält den Durchströmquerschnitt für die Luft groß. Der statische Druck wird durch kleine Sextenöffnungen in den Wänder der Beruhigungsrohre diesen Meßrohren und von diesen im zweiten Sammelrohr für den statischen Druck zugeführt und dort gemittelt. Die Strömungsgeschwindigkeit kann in der üblichen Weise aus der Differenz zwischen dem G-esamtdruck und dem statischen Druck errechnet werden, vgl. die angegebene Literaturstelle.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispiel. Es zeigt:

Pig, 1 eine raumbildliche Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die sich z.B. sehr gut zum Einbau in einen Luftkanal eignet,

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Fig. 2 eine schematische, raumbildliche Darstellung eines Teils der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt, gesehen längs der Linie 3-3 der Fig. 2, und

Fig. 4 eine axial geschnittene Seitenansicht des in Fig. 2 dargestellten Teils der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Druckmeßvorrichtung, die innerhalb eines im Querschnitt rechteckf örmigen Wandabschnitts 10 angeordnet ist, welcher z.B. Teil eines Heiz- oder Lüftungskanals o.dgl. sein oder an einer bestimmten Stelle eines solchen Kanals eingebaut werden soll. Naturgemäß eignet sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung nicht nur zur Messung in Luftkanälen oder Luftschachten, sondern auch zur Messung bei anderen Gasen oder Gasgemischen. In den meisten Fällen wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet zur Messung der Geschwindigkeit eines Luftstroms, und der Vfandabschnitt wird in einen vorhandenen Luftkanal gleichen Querschnitts in der Weise eingebaut, daß man einen Teil des Kanals heraustrennt und dort den Yfandabschnitt 10 einbaut. Der Pfeil 12 zeigt die - bekannt - Richtung des Luftstroms durch die erfindimgsgernäße Vorrichtung.

Das in Fig. 1 dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiel dient zur Messung sowohl des Gesamtdruckes wie des statischen Druckes des den Wandabschnitt 10 durchströmenden Druckmittels (im folgenden als "Luft" bezeichent). Sowohl der Gesamtdruck wie der statische Druck werden an einer Vielzahl von Stellen erfaßt, und diese Stellen liegen jeweils etwa in der Mitte von gleichflächigen Segmenten einer quer zum Wand- · abschnitt 10 verlaufenden gedachten Ebene, wie das aus Fig. 1 klar hervorgeht. Der Gesamtdruck wird mittels an den Enden offener Staurohre in Form von U-förmigen Rohren 14 erfaßt, die jeweils mit dem einen oder dem anderen von zwei Gesamtdruek-Sammelrohren 16 in Verbindung stehen. Zum Erfassen des statischen Druckes dienen ebenfalls U-förmige Rohre 18, welche

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ihrerseits jeweils mit dem einen oder dem anderen von zwei Sammelrohren.20 für den statischen Druck in Verbindung stehen. Der Gesamtdruck in den Sammelrohren 16 wird einem Querverbindungsrohr 22 zugeführt, und der statische Druck in den Sammelrohren 20 einem Querverbindungsrohr 24. Geeignete Verbindungsstücke erstrecken sich von den Querverbindungsrohren 22 und 24 durch Öffnungen einer^ Seitenwand des V/andabschnitts 10. Ein (nicht dargestelltes) übliches Differentialmanometer, z.B. ein geneigtes Manometer, kann zur Bestimmung des Differenzdrucks an diese beiden Verbindungsstücke angeschlossen werden.

Wie die Fig. 2 bis 4 zeigen, erstrecken sich die beiden Schenkel der U-förmigen Rohre 14 jeweils etwa parallel zueinander und zur Kanal-Längsachse. Die Hauptrichtung der Luftströmung durch den Kanal verläuft zwar parallel zur Kanal-Längsachse, jedoch ist in der Praxis stets eine gewisse Turbulenz vorhanden, wie das durch die Pfeile in Fig. 2 angedeutet ist. - Die Schenkel der U-förmigen Rohre 18 divergieren entgegen der Durchströmrichtung, und sie tragen jeweils ein Luftdurchfluß-Beruhigungsrohr 26; diese Beruhigungsrohre 26 sind jeweils, wie in Fig. 3 dargestellt, am Endabschnitt eines Rohres.. 18 befestigt, und der statische Druck der Luft im Rohr 26 wird durch Löcher 27 in der ¥and der Rohre 26 den Rohren zugeführt. Wie Fig. 3 zeigt, verlaufen die Löcher 27 seitlich und vorzugsweise senkrecht zur Luftdurchströmrichtung in den Rohren 26.

Meßrohre 28 und 30 sind in den Sammelrohren 16 bzw. 20 und gleichachsig zu diesen angeordnet und haben an einer oder mehreren Stellen ihrer Längserstreckung (nicht dargestellte) Öffnungen, welche eine Verbindung zwischen der Innenseite des betreffenden Sammelrohra und dem betreffenden Meßrohr herstellen. Die Rohre 14 und 18 stehen über kleine Öffnungen 32 bzw. 34 (Fig. 4) in Verbindung mit dem Inneren der zugeordneten Sammelrohre 16 bzw. 20. Aufbau und Arbeitsweise der Sammelrohre und der Meßrohre in Verbindung mit den U-förmigen

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Fühlrohren sind im einzelnen auch in der amerikanischen Patentanmeldung S.N. 580 152 vom 23. Mai 1975 auf den Namen Carl Ψ. Bauder beschrieben und dargestellt, welche Anmeldung auf die Anmelderin übertragen ist.

Die offenen Enden der Staurohre an den Enden der U-förmigen Rohre 14 sind jeweils in der Mitte des Querschnitts der zugeordneten Beruhigungsrohre 26 angeordnet, und zwar etwa in der Ebene von deren abströmseitigen Enden, oder auch sich etwas in diese Enden hineinerstreckend. Wie zuvor erwähnt, ist es für die größtmögliche Genauigkeit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wünschenswert, daß die Spitzen der Staurohre jeweils in der Mitte von gleichflächigen Segmenten, vorzugsweise Quadraten, liegen, und zwar von Segmenten derjenigen Querschnittsfläche des Kanals, in der diese Spitzen liegen. Eine 100$ige Erfassung erreicht man dadurch, daß man für jede G-esamtdruckmeßstelle eine Meßstelle für den statischen Druck vorsieht, und daß jedes solches Meßstellenpaar dicht beieinande liegt. Die Länge der Beruhigungsrohre 26 in der Zuströmrichtung, gemessen ab den Spitzen der Stau- oder Pitotrohre, welche erforderlich ist, um das erforderliche Maß an Beruhigung des Luftstroms zu erzielen, kann für verschiedene Einbausituationen etwas differieren, jedoch genügt in typischen Fällen^meist eine Länge von mindestens dem achfachen des Durchmessers der Beruhigungsrohre 26, d.h. bezogen auf Pig. 4, das Längenmaß L sollte mindestens gleich dem achtfachen des Durchmessermaßes D sein. Der Durchmesser D beträgt beim bevorzugten Ausführungsbeispiel nur etwa das vierfache des Staurohrdurchmessers, d.h. die Rohre 26 bewirken nur eine minimale Erhöhung des Luftwiderstands an der Meßstelle.

Durch die Erfindung entfällt also die Notwendigkeit, einen separaten Wabengleichrichter im Luftkanal vorrusehen, wie er nach dem Stand der Technik Luftdurchflußmeßgeräten sonst vorgeschaltet wird, und man erhält trotzdem sehr genaue Messungen. Die den einzelen Staurohren jeweils vorgeschalteten

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einzelnen Beruhigungs- oder Gleichrichterröhre stellen für die durchströmende Luft einen sehr geringen Widerstand dar, insbesondere im Vergleich zu den erwähnten Wabengleichrichtern. Man erzielt dadurch signifikante Energieeinsparungen, da der Druckabfall geringer wird und daher auch die Antriebsleistung entsprechend verringert werden kann.

Patentanwälte

DipJ.-lng. Horst Rose Dipl.-Ing. Peter Kose/

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Leerseite

Claims

DIPL-ING. HORST ROSE DIPL.-ING. PETER KOSEL PATENTANWÄLTE 3353 Bad Gandershelm, OC nx. \ 1Q7R Postfach 129 ^U. UKl. 13/U Hohenhöfen5 Telefon: (05382)2842 Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandershelm Unsere Akten-Nr. 2078/i 9 Cambridge Filter Corporation Patentgesuch vom «g q^i <n-io Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Druckmessung in einem geschlossenen Kanal oder dergleichen, durch welchen ein Druckmittel in bekannter Richtung strömt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kanal (1O) Rohre (14) zur Messung des Gesamtdrucks fest angeordnet sind, deren offene Enden dem anströmenden Druckmittel (12) zugewandt sind und die jeweils mit mindestens einem Gesamtdruck-Sammelrohr (16) verbunden sind, um den Gesamtdruck im Kanal (1O) zu diesem Sammelrohr (16) zu übertragen, und daß "jedem Gesamtdruekmeßrohr (14) ein luftströmungs-Beruhigungsrohr (26) vorgeschaltet ist, welches im Kanal (1O) gehaltert, an beiden Enden offen und longitudinal in der Richtung der Druckmittelströmung (12) angeordnet ist, wobei sich die offenen Enden der Gesamtdruckmeßröhre (14) jeweils in das abströmseitige Ende eines zugeordneten Beruhigungsrohres (26) erstrecken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die offenen Enden der Gesamtdruckmeßrohre (14) jeweils etwa im Querschnittsmittelpunkt eines Beruhigungsrohres (26) liegen.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnt, daß die Länge (L) der Beruhigungsrohre (26), gemessen entgegen der Strömungsrichtung (12) und ab dem offenen Ende des zugeordneten (Jesamtdruckmeßrohres (14) mindestens etwa das achtfache des größten Innendurchmessers (D) dieser Rohre (26) "beträgt.

4. Torrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die offenen Enden der G-esamtdruckmeßrohre (14) mindestens nahezu in einer einzigen Querschnittsebene des Kanals (1O) und im wesentlichen jeweils im Mittelpunkt von gleichflächigen Segmenten dieser Ebenen liegen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Kanal (1O) Rohre (18) zur Messung des statischen Drucks fest angeordnet sind und jeweils mit min-. destens einem Sammelrohr (20) in Verbindung stehen, um den statischen Druck im Kanal zu diesem zweiten Sammelrohr (20) zu übertragen,

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rohre (18) zur Messung des statischen Drucks jeweils "voneiner Verbindung mit dem zweiten Sammelrohr (20) erstrecken zu einem Endabschnitt, der an einem der Beruhigungsrohre (26) befestigt ist und dieses trägt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt an einer Außenwand des zugeordneten Beruhigungsrohres (26) befestigt ist, wobei der statische Druck von der Innenseite dieser Beruhigungsrohre (26) den Rohren (18) für die Messung des statischen Drucks zuführbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beruhigungsrohre (26) einen kreisförmigen Querschnitt und einen konstanten Durchmesser (D) haben.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellen, an denen der statische Druck von der Innenseite der Beruhigungsrohre (26) den Rohren (18) für die Messung des statischen Drucks zuführbar ist, jeweils etwa in der Mitte von gleichflächigen Segmenten, vorzugsweise Quadraten, der genannten Ebene liegen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 "bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die länge (L) der Beruhigungsrohre (26), gemessen entgegen der Strömungsrichtung (12) und ab der Stelle (27), an der der statische Druck gemessen wird, mindestens etwa das achtfache des größten Innendurchmessers (D) dieser Rohre (26) beträgt.

Patentanwälte

P'P--n₃.H_OrstRöse ^DlP'--lng. Peter Kosei

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