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Meßvorrichtung für Strömungsdruck
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, welche den Druck
(einschließlich Gesamtdruck und statischem Druck) eines durch eine Leitung fließenden
Strömungsmediums erfaßt.
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Das Pitot-Rohr ist als eine Vorrichtung für die Druckmessung in einem
durch eine Leitung fließenden Strömungsmedium allgemein bekannt. So ist es z.B.
bei der Funktionsprüfung eines Ventilators bereits üblich, daß der Leitungsquerschnitt
in eine Anzahl gleicher Flächenstücke unterteilt wird und daß von den mit dem Pitot-Rohr
in den jeweiligen Flächenstücken erlangten Meßwerten das arith-.
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metische Mittel berechnet wird, um zum mittleren Druck zu gelangen
(Querschnittsunterteilung in gleiche Flächenstücke beim Arbeiten mit dem Pitot-Rohr,
JIS B 8330).
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Solch ein Vorgehen ist sicher dann angebracht, wenn große Genauigkeit
gefordert wird, wie etwa bei der Funktionsprüfung eines Ventilators, doch begegnet
man.im realen betrieblichen Einsatzfeld, z.B. im Maschinenraum einer Klimaanlage,
oft den verschiedensten Problemen. Insbesondere verlangt ein solches Vorgehen, nimmt
man die geradlinigen Leitungsstücke vor und hinter der Meßstelle zusammen, ein geradliniges
Leitungsstück von der Länge des ungefähr zehnfachen Leitungsdurchmessers, um die
Strömung zu stabilisieren. So viel Platz ist aber im betrieblichen Einsatz feld
wie etwa einem Maschinenraum für die Klimaanlange oft nicht verfügbar. Außerdem
ist es schwierig, die richtige Position und den richtigen Winkel des Pitot-Rohrs
relativ zur Strömung einzustellen, und Fehler ergeben sich oft auch durch menschliche
Faktoren. Ein wirklicher Mittelwert kann auch nicht erlangt werden, wenn nicht die
Messungen in den jeweiligen Flächenstücken gleichzeitig vorgenommen werden, weil
sich die Druckverteilung über den Gesamtquerschnitt verändert.
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Um diese Probleme zu überwinden, ist ber-eits eine Vorrichtung vorgeschlagen
worden, bei der stationäre rohrartige Strömungsstabilisatoren mit Öffnungen in Strömungsrichtung
an
den MeßsKßlZen.adg&SrUnet*sind die sich durch die schon erwähnte Methode der
Querschnittsunterteilung in gleiche Flächenstücke bei Anwendung des Pitot-Rohrs
ergeben. An den stromabwärtigen Enden der rohrartigen Strömungsstabilisatoren sind
Sonden für den Gesamtdruck und Sonden für den statischen Druck angebracht. Die mit
den jeweils zugehörigen rohrartigen Strömungsstabilisatoren verbundenen Sonden für
den Gesamtdruck stehen über eine Gesamtdruck-Sammelleitung miteinander in Verbindung,
während die mit den jeweils zugehörigen rohrartigen Strömungsstabilisatoren verbundenen
Sonden für den statischen Druck'in ähnlicher Weise über eine Sammelleitung für statischen
Druck miteinander in Verbindung stehen. Diese Sammelleitungen weisen kleine Rohre
auf, die den Gesamtdruck bzw. den statischen Druck mitteln, und der Gesamtdruck
wird dann an der-Gesamtdruck-Sammelleitung gemessen, während der statische.
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Druck an der Sammelleitung für statischen Druck gemessen wird.
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Bei solch einer bekannten Vorrichtung müssen aber die Sammelleitungen
in Form von komplizierten Doppelrohren gebaut werden, und die rohrartigen Strömungsstabilisatoren
müssen so lang sein, daß mögliche Meßfehler auf ein Mindestmaß reduziert werden.
Das ergibt für die Vorrichtung eine Gesamtlänge, die unzweckmäßig groß ist.
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Bei dieser bekannten Vorrichtung wird die Strömungsgeschwindigkeit
des Strömungsmediums von Hand oder automatisch eingestellt, indem die Drosselklappen
nach Maßgabe der von den Instrumenten gemessenen Werte geöffnet bzw. geschlossen
werden. Es werden jedoch das Instrument, welches die Strömungsgeschwindigkeit mißt,
und die Drosselklappen, welche die Strömungsgeschwindigkeit einstellen, separat
voneinander installiert, so daß der Abstand vom Instrument bis zur Drosselklappe
unvorteilhaft groß ist, und, als Folge davon, ein unakzeptabel großer Zeitverzug
von der Drosselklappenverstellung bis zu dem Augenblick auftritt, in welchem eine
Änderung der Strömungsgeschwindigkeit tatsächlich beim Instrument auftritt. Deshalb
hat die Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit bei der bekannten Vorrichtung Schwierzgkeiten
bereitet.
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Eine wesentliche Auftat§v»dit.EeS EBilhdung zugrunde liegt, besteht
darin, eine verbesserte Meßvorrichtung für den Strömungsdruck sowie eine darin zur
Verwendung kommende Meßsonde für den Strömungsdruck zu schaffen, durch welche die
vorerwähnten Probleme der bekannten Vorrichtung überwunden werden, und zwar mit
einer Bauart die genügend vereinfacht ist, um die Länge der Vorrichtung zu verringern,
und mögliche Meßfehler wirksam auf ein Mindestmaß zu reduzieren.
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Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch die Meßvorrichtung für
Strömungsdruck gelöst, die wenigstens eine Meßsonde für Strömungsdruck aufweist,
und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Meßsonde für den Strömungsdruck aus einem
flachen hohlen Bauteil besteht, der quer zu der Richtung liegt, in der ein Strömungsmedium
durch die Leitung hindurch strömt, und eine quer zur Strömungsrichtung liegende
feste Trennwand zwecks Unterteilung des Inneren des hohlen Bauteils in eine stromaufwärts
und eine stromabwärts liegende Kammer aufweist. Mehrere Meßlöcher für Gesamtdruck
gehen in Strömungsrichtung durch das stromaufwärts liegende Ende des hohlen Bauteils
hindurch, so daß die stromaufwärtige Kammer des hohlen Bauteils durch diese Gesamtdruck-Meßlöcher
hindurch offen ist, während mehrere Meßlöcher für statischen Druck quer zur Strömungsrichtung
durch wenigstens eine der parallel zur Strömungsrichtung liegenden Wandungen des
hohlen Bauteils hindurch gehen, so daß die stromabwärtige Kammer des hohlen Bauteils
durch diese Meßlöcher für statischen Druck hindurch offen ist. Der Gesamtdruck wird
von der stromaufwärtigen Kammer gemessen, und der statische Druck wird von der stromabwärtigen
Kammer gemessen. Ein rippenartiges Hilfselement für die Messung des statischen Drucks
steht quer zur Strömungsrichtung und auf der stromabwärtigen Seite der Meßlöcher
für statischen Druck von der Außenseite des hohlen Bauteils ab.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen beschrieben:
Figuren Figur sind perspektivische
Ansichten bevorzugter Aus-1 und 2 führungsbeispiele der erfindungsgemäßen Meßsonde
für den Strömungsdruck; Figur 3 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht auf die
Meßsonde für Strömungsdruck in Figur 2; Figur 4 ist eine von vorn her gesehene und
teilweise geschnittene Ansicht der Meßsonde in Figur 2; Figur 5 ist ein Querschnitt
durch die Meßsonde in Figur 4; Figur 6 ist die perspektivische Ansicht eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung für Strömungsdruck; und
Figuren sind Diagramme, welche die Genauigkeit der Meß-7 bis 19 werte der erfindungsgemäßen
Meßvorrichtung für Strömungsdruck im Vergleich zu den mit dem Pitot-Rohr in mehreren
verschiedenen Testdurchgängen erlangten Meßwerten veranschaulichen.
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Wie Figur 1 zeigt, besteht die erfindungsgemäße Meßsonde 10 aus einem
hohlen, flachen Bauteil, der quer zur Strömungsrichtung liegt. Eine Trennwand 1
ist in dem hohlen, flachen Bauteil ebenfalls quer zur Strömungsrichtung befestigt
und unterteilt den Innenraum des hohlen Bauteils in zwei Kammern, d.h. eine stromaufwärts
liegende, den Gesamtdruck mittelnde Kammer 2 und eine stromabwärts liegende, den
statischen Druck mittelnde Kammer 3. Mehrere Gesamtdruck-Meßlöcher 4 gehen in Strömungsrichtung
durch die stromaufwärtige Stirnwand des Bauteils hindurch und stehen dabei untereinander
über die den Gesamtdruck mittelnde Kammer 2 in Verbindung. Dementsprechend wird
von den Gesamtdrücken, die über die Gesamtdruck-Meßlöcher 4 gemessen werden, in
der den Gesamtdruck mittelnden Kammer 2 der Mittelwert gebildet. Vorzugsweise ist
die stromauf gelegene Stirnwand mit den Gesamtdruck-Meßlöchern 4 halbzylindrisch,
wie Figur 5 dies zeigt, die einen Teil des Bauteils im Schnitt darstellt.
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In Figur 1 sind mehrere Meßlöcher 5 für statischen Druck in den beiden
-paralleln Wandungen vorgesehen, die in
Strömungsrichtung liegen.
Jedes Loch 5 geht in Richtung quer zur Strömungsrichtung durch die jeweilige Wand
hindurch. Die Meßlöcher 5 für statischen Druck stehen untereinander in Verbindung
über die den statischen Druck mittelnde Kammer 3. Deshalb wird von den über die
Meßlöcher 5 gemessenen statischen Drücken in der den statischen Druck mittelnden
Kammer 3 ein Mittelwert gebildet. Wenngleich die Meßlöcher 5 im gezeichneten Ausführungsbeispiel
in den beiden parallel zueinander und zur Strömungsrichtung liegenden Wandungen
ausgebildet sind, ist zu beachten, daß diese Löcher auch in nur einer der Seitenwandungen
vorgesehen sein können.
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An den Gesamtdruck-Auslaß6und an den Auslaß 7 für statischen Druck
sind Rohrleitungen angeschlossen, die den in der den Gesamtdruck mittelnden Kammer
2 gemittelten Gesamtdruck bzw. den in der den statischen Druck mittelnden Kammer
3 gemittelten statischen Druck zu den zugeordneten Meßinstrumenten, etwa Planometern,
hinleiten. Der Anschluß an die jeweiligen Rohrleitungen wird leicht erreicht, indem
an den Auslässen jeweils Innengewinde gebildet oder 1nippel vorgesehen werden. Wenngleich
die Auslässe im gezeichneten Ausführungsbeispiel jeweils an den beiden Enden der
Kammern vorgesehen sind, können die Auslässe jeweils auch an nur einem Ende vorgesehen
sein.
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Die in Figur 2 gezeichnete Meßsonde 10 für Strömungsdruck besteht
aus der allgemein schon in Figur 1 dargestellten Sonde, also aus einem hohlen, flachen
Bauteil quer zur Strömungsrichtung, wobei das Innere des Bauteils durch die Trennwand
1 in zwei Kammern unterteilt ist, d.h. in die stromaufwärtige Kammer bzw. die den
Gesamtdruck mittelnde Kammer 2, und in die stromabwärtige Kammer bzw. die den statischen
Druck mittelnde Kammer 3, wobei wiederum die den Gesamtdruck mittelnde Kammer 2
mit den Gesamtdruck-Meßlöchern 4 und die den statischen Druck mittelnde Kammer mit
den PSeßlöchern 5 für statischen Druck versehen ist.
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Mit den Bezugszeichen 6 bzw. 7 sind die Gesamtdruck-Auslässe und die
Auslässe für statischen Druck bezeichnet. Ein
rippenartiges Hilfseiement
8""für dieMeessung des statischen Drucks steht an geeigneter Stelle stromabwärts
der Meßlöcher 5 für den statischen Druck von der Außenseite des hohlen Bauteils
ab. Vorzugsweise ist das rippenartige Hilfselement 8 für die Messung des statischen
Drucks, wie gezeichnet, durchgehend ausgebildet, doch ist es auch möglich, in Verbindung
mit den jeweiligen Pleßlöchern 5 für statischen Druck mehrere solcher Element separat
und/oder in anderer konstruktiver Gestaltung als das gezeichnete Element vorzusehen,
welches einen dreieckigen Querschnitt hat.
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Figur 6 zeigt in perspektivischer Ansicht ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Meßsonde für Strömungsdruck, die mitten in eine Leitung eingesetzt
werden kann, durch die ein Strömunysmedium in Richtung des Pfeils B fließt.
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Die Meßsonde 19 für Strömungsdruck weist einen Rahmen 20 aus Formblechen
und eine Drosselklappe auf. Der Rahmen hat ein offenes Ende, welches so nach außen
vorsteht, daß sich ein Flansch 21 ergibt, durch den die Meßsonde mitten in der Leitung
gehalten wird.
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Die Drosselklappe 22 weist Drosselklappenscheiben 24 auf, die an zugeordneten
Drosselklappenachsen 23 sitzen, die ihrerseits wieder in Seitenplatten des Vorrichtungsrahmens
20 drehbar gelagert sind,so daß die Drosselklappenscheiben 24 durch Drehen der Drosselklappenachsen
23 gedreht werden können, wodurch die Schrägstellung der Drosselklappenscheiben
24 relativ zur Leitung verändert wird, damit sich der freie Querschnitt der Leitung
ändert und dadurch wiederum die Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmediums geändert
wird. Es ist außen am Vorrichtungsrahmen 20 ein Handrad 25 zum Drehen der Drosselklappenachsen
23 vorgesehen, so daß ein Verdrehen des Handrads 25, z.B. über ein Zahnradgetriebe,
die Drosselklappenachsen 23 zusammen miteinander dreht. Wenngleich in Figur 6 zwei
Drosselklappenscheiben 24 vorgesehen sind, ist es ersichtlich, daß auch nur eine
Drosselklappenscheibe, oder drei oder noch mehr verwendet werden können. Wenn mehrere
Drosselklappenscheiben 24 verwendet werden, können diese durch ein Verbindungsgestänge
26 miteinander verbunden sein.
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Meßsonden 10 für Strömungsdruck sind im Vorrichtungsrahmen so aufgehängt,
daß jeweils die Meßlöcher 4 für Gesamtdruck der zusammengehörigen Meßsonden bezüglich
der Strömungsrichtung in Richtung stromaufwärts gerichtet sind. Die den Gesamtdruck
mittelnde Kammer 2 und die den statischen Druck mittelnde Kammer 3 jeder Meßsonde
10 stehen mit einer Gesamtdruck-Sammelleitung 27 bzw. einer Sammelleitung 28 für
statischen Druck in Verbindung, die beide außen am Vorrichtungsrahmen 20 vorgesehen
sind. Das hat zur Folge, daß die den Gesamtdruck mittelnden Kammern 2 der zugehörigen
Meßsonden 10 für Strömungsdruck miteinander in Verbindung stehen, und daß jeweils
die den statischen Druck mittelnden Kammern 3 der zugehörigen Meßsonden für Strömungsdruck
ebenfalls über die Gesamtdruck-Sammelleitung 27 bzw.
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die Sammelleitung 28 für statischen Druck miteinander in Verbindung
stehen. Es ist leicht erkennbar, daß die Gesamtdruck-Sammelleitung 27 und die Sammelleitung
28 für statischen Druck an zugeordnete Meßelemente 29, etwa Manometer oder Strömungsmesser,
angeschlossen werden können, um den mittleren dynamischen Druck und die Strömungsgeschwindigkeit
zu bestimmen. Wenngleich die Gesamtdruck-Sammelleitung 27 und die Sammelleitung
28 für statischen Druck nur auf der in Figur 6 vorn erscheinenden Seite vorgesehen
sind, ist es auch möglich, noch zwei gleichartige Gesamtdruck-Sammelleitungen 27
und Sammelleitungen 28 für statischen Druck an der entgegengesetzt liegenden Seitenwand
vorzusehen, so daß dann der Gesamtdruck bzw. der statische Druck über diese zwei
Paare der an beiden Seitenwänden vorgesehenen Sammelleitungen gemittelt wird.
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Der Strömungsstabilisator 30 besteht aus einem Drahtgeflecht oder
dergleichen, welches stromaufwärts vor den Meßsonden 10 für Strömungsdruck gelegen
ist.
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Wenn in der Praxis die Meßvorrichtung 19 für Strömungsdruck mit der
Drosselklappe in einem Einsatz feld wie etwa dem Maschinenraum einer Klimaanlage
zwecks Regulierung der Strömungsgeschwindigkeit installiert wird, kann das Handrad
25 gedreht werden, um die Öffnung der Drosselklappe 22 nach Maßgabe verschiedener
Meßinstrumente, z.B.
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Manometer und Strömungsgeschwindigkeitsmesser, einzustellen.
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Es können aber auch die verschiedenen Messungen in die ihnen entsprechenden
Signale gewandelt werden' durch die dann die Strömungsgeschwindigkeit geregelt wird.
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Figur 6 zeigt den Fall, in welche die Meßvorrichtung in -einer Leitung
von rechteckigem Querschnitt installiert ist. Es ist aber selbstverständlich auch
möglich, die Meßvorrichtung gemäß der Erfindung in einer Leitung von kreisförmigem
Querschnitt zu installieren, und in solch einem Falle können dann die Meßsonden
10 für Strömungsdruck in bezug auf die Mitte der Leitung radial angeordnet sein
Unabhängig von der Form des Leitungsquerschnitts hängt die notwendige Anzahl von
Meßsonden 10 für Strömungsdruck vom Leitungsdurchmesser und/oder von der Genauigkeit
ab, mit welcher die Messungen etwa von Druck und Strömungsgeschwindigkeit erzielt
werden sollen.
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Mit der insoweit beschriebenen Anordnung gemäß der Erfindung erhält
man nicht nur die Meßvorrichtung für Strömungsdruck einschließlich Drosselklappe
als kompakte Einheit, es wird vielmehr auch der Abstand zwischen der Drosselklappe
und den Meßinstrumenten wirksam verringert, damit der Zeitverzug verringert wird,
mit dem eine Änderung. der Strömungsgeschwindigkeit auf der Ebene der Meßinstrumente
auftritt, wodurch dann eine allmähliche Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit
erreicht werden kann.
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In den Figuren 4 und 5 sind verschiedene Bemessungsangaben für die
jeweiligen Meßsonden für Strömungsdruck mit verschiedenen Bezugsbuchstaben bezeichnet:
L bezeichnet die quer zur Strömungsrichtung gemessene Länge; M bezeichnet die in
Strömungsrichtung gemessene Länge; d bezeichnet die Dicke; N bezeichnet den Abstand
von der Vorderkante bis zum Meßloch 5 für statischen Druck; Q bezeichnet den Abstand
vom Meßloch 5 für statischen Druck bis zum rippenartigen Hilfselement 8 für die
statische Druckmessung; und P, mit Bezugszahlen versehen, bezeichnet die Teilungsabstände
der Meßlöcher 4 für Gesamtdruck bzw.
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der Meßlöcher 5 für statischen Druck. So bezeichnen P1
und
P7 die Abstände von den benachbarten Rändern bis zu den Meßlöchern, während P2,
P3, P4 P5 und P6 die Abstände zwischen je zwei benachbarten Meßlöchern bezeichnen.
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Schließlich bezeichnet R den Abstand von der Vorderkante bis zur
Drosselklappenachse 23 der Drosselklappe 22.
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Wie schon erwähnt, bietet ein praktisches Einsatzfeld, etwa der Maschinenraum
einer Klimaanlage, -oft ungünstige Bedingungen, in dem zur Unterbringung eines geraden
Rohrstücks für Strömungsstabilisierung mit verschiedenen Leitungsdurchmessern kein
Platz da ist. Deshalb wurde die Erfindung unter der Annahme eines praktischen Einsatz
feldes geprüft, um festzustellen, ob die Meßvorrichtung nach der Erfindung in der
Praxis brauchbar ist, und dabei wurden Ergebnisse erzielt, die weiter unten beschrieben
werden.
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Zunächst wurden folgende Prüfmaßnahmen in einer Leitung mit den Leitungsmaßen
300 x 200 mm durchgeführt und hinsichtlich der Ergebnisse ausgewertet.
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(1) Um die günstigste Länge L der Meßsonde 10 fürStrömungsdruck und
den Einfluß der Lage des rippenartigen Hilfselements 8 auf die statische Druckmessung
zu bestimmen, wurde der statische Druck als Funktion der Luftgeschwindigkeit gemessen
und die Ergebnisse dann ausgewertet. Die Abmessungen der für die Prüfung verwendeten
Meßsonde 10 für Strömungsdruck (wobei die Bezugs zeichen dieselbe Bedeutung wie
in den Figuren 4 und 5 haben) waren: L L = 280 mm M = 254 mm d = 10 mm P1 P7 40
mm P2 = P6 = 100 mm P3 = P4 = P5 = O mm (fehlen) Durchmesser des Meßlochs 5 für
statischen Druck = 1 mm.
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N, der Abstand von der Vorderkante der Meßsonde 1Q für Strömungsdruck
bis zu den Meßlöchern 5 fiir statischen Druck, war ein ganzes Vielfaches der Dicken
d, und die Messungen wurden bei verschiedenen Positionen der Meßlöcher 5 für statischen
Druck von 1d bis 25d durchgeführt.
Während der Prüfung wurdejdie
des'rippenartigen Hilfselements 8 für die statische Druckmessung nach und nach über
einen Bereich verschoben, der zwischen 25d und 20d von der Vorderkante der Meßsonde
10 für Strömungsmessung lag. Dabei wurde ein rippenartiges Hilfselement 8 für die
statische Druckmessung mit einer Rippenhöhe von ungefähr 2 mm verwendet. Die Leitung
enthielt einen geradlinigen Leitungsteil, und stromaufwärts vor der Meßsonde 10
für Strömungsdruck war ein Drahtnetz von 8 Flaschen vorgesehen, welches als Strömungsstabilisator
30 diente.
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Dabei bedeutet die Siebgrößenangabe "1 Masche" soviel wie 1 Drahtknoten
pro Zoll Länge". Die Ergebnisse sind in den Figuren 7 bis 9 dargestellt, bei denen
die gemessenen Werte, auf -1.0 mm NVasser/mm Wasser normalisiert, in den an der
Position 1d gelegenen Meßlöchern 5 für statischen Druck gewonnen wurden, und wobei
0, 0, 0 die Meßwerte bei mittleren Luftgeschwindigkeiten von ungefähr 5 m/sec.,
10 m/sec.
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und 13 m/sec. bezeichnen.
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(2) Eine einzelne Meßsonde 10 für Strömungsdruck wurde in der Leitung
montiert, woraufhin der Meßfehler in bezug auf den mittels Pitot-Rohr gewonnenen
Meßwert gesucht wurde, um die Meßgenauigkeit dieser Meßsonde 10 für Strömungsdruck
zu prüfen. Die Abmessungen der für diese Untersuchung verwendeten Meßsonde 10 für
Strömungsdruck (wobei die -Bezugszeichen dieselbe Bedeutung wie in den Figuren 4
und 5 haben) waren folgende: L = 280 mm M = 84 mm N = 60 mm d = 10 mm P1 = P7 =
40 mm P2 2 P6 = 100 mm P3 = P4 = P5 = 0 mm (fehlen) Durchmesser des Meßlochs 4 für
Gesamtdruck = 2 mm Durchmesser der Meßsonde 5 für statischen'Druck = 1 mm.
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Auch hierbei enthielt die Leitung wieder ein geradliniges Leitungsstück,
und es war stromaufwärts vor der Meßsonde 10 für Strömungsdruck ein Drahtnetz mit
8 Maschen Siebgröße vorgesehen, welches als Strömungsstabilisator 30 dientff-
Zunächst
seien die als Funktion der Luftgeschwindigkeit, jedoch noch ohne Anbringung des
rippenartigen Hilfselements 8 für die statische Druckmessung, gewonnenen Resultate
in Tabelle 1 dargestellt.
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Tabelle 1: Ergebnisse der GenauigkeitspflIfung
| Luftgeschwindigkeit Luftgeschwindigkeit Meßfehler |
| (gemessen mit Pitot- (gemessen mit Meß- |
| Rohr) sonde für Strömungs- |
| druck) |
| (m/sec.) (m/sec.) (%) |
| 4,60 4,96 + 7,8 |
| 6,68 7,19 + 7,6 |
| 8,39 9,01 + 7,4 |
| 10,35 11,09 + 7,1 |
| 12,20 13,60 + 11,5 |
| 12,60 13,88 + 9,6 |
Sodann werden die als Funktion der Luftgeschwindigkeit gewonnenen Werte, wobei ein
rippenartiges Hilfselement 8 für die statische Druckmessung vorgesehen ist, in der
Tabelle 2 bis 4 dargestellt, wobei sich die Tabelle2 auf den Fall bezieht, daß das
rippenartige Hilfselement 8 für die statische Druckmessung ungefähr 5.0 mm (Q =
5.0 mm in Figur 5) stromabwärts von den Meßlöchern 5 für statischen Druck liegt,
während die Tabellen 3 und 4 sich auf den Fall beziehen, daß das Hilfselement 8
für die statische Druckmessung ungefähr 17.0 mm (Q = 17,0 mm.) stromabwärts von
den Meßlöchern 5 liegen, sowie auf den Fall, daß das Hilfselement 8 ungefähr 12,0
mm (Q = 12,0 mm) stromabwärts von den Meßlöchern 5 liegt. Das rippenartige Hilfselement
8 seinerseits hatte eine Rippenhöhe von ungefähr 2 mm.
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Tabelle 2: Ergebnisse der Genau@gkeitzprüfung II
| Luftgeschwindigkeit Luftgeschwindigkeit Meßfehler |
| (gemessen mit Pitot- (gemessen mit Meß- |
| sonde für Strömungs- |
| Rohr) druck) |
| (m/sec.) (m/sec.) (%) |
| 4,75 4,55 - 4,2 |
| 6,51 6,13 - 5,8 |
| 8,39 8,00 - 4,6 |
| 10,46 9,78 - 6,5 |
| 12,22 11,68 - 4,4 |
| 12,63 .11,98 - 5,1 |
Tabelle 3: Ergebnisse der Genauigkeitsprüfung
| Luftgeschwindigkeit Luftgeschwindigkeit Meßfehler |
| (gemessen mit Pitot- (gemessen mit Meß- |
| sonde für Strömungs- |
| Rohr) druck) |
| (m/sec.) (m/sec.) (%) |
| 4,72 4,83 + 2,3 |
| 6,56 6,63 + 1,1 |
| 8,39 8,55 + 1,9 |
| 10,46 10,73 + 2,6 |
| 12,12 12,74 + 5,1 |
| 12,68 13,04 + 2,8 |
Tabelle 4 Ergebnisse der Genauigkeitsprüfung
| Luftgeschwindigkeit Luftgeschwindigkeit Meßfehler |
| (gemessenmit Pitot- (gemessen mit Meß- |
| sonde fürStrömungs- |
| Rohr) druck) |
| (m/sec.) (m/sec.) (%) |
| 4,72 4,69 - 0,6 |
| 6,58 6,58 0 |
| 8,39 8,38 - 0,1 |
| 10,29 10,27 - 0,2 |
| 12,20 12,49 + 2,3 |
| 12,68 12,89 + 1,7 |
Die in den Tabellen 1 bis 4 dargestellten Meßergebnisse können in einem Diagramm.gemäß
Figur 10 aufgetragen werden, wobei eine einfach strichpunktierte Linie die tatsächliche
Luftgeschwindigkeit in der Leitung darstellt. Von den aufgetragenen Kurven entspricht
die 0-Kurve dem Fall, daß kein rippenartiges Hilfselement 8 für. die statische Druckmessung
vorgesehen war, die e-Kurve dem Fall, daß das rippenartige Hilfselement 8 für die
statische Druckmessung auf der Meßsonde ungefähr 5 mm (Q = 5,0 mm) stromabwärts
von den Meßlöchern 5 für statischen Druck angebracht war, und, ganz ähnlich, die
#-Kurve dem Fall, daß das Hilfselement 8 ungefähr 17,0 mm (Q = 17,0 mm), und die
0-Rurve dem Fall, daß das Hilfselement 8 ungefähr 12,0 mm (Q = 12,0 mm) stromabwärts
von den Meßlöchern 5 für statischen Druck gelegen war.
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(3) Im Hinblick darauf, daß im praktischen Einsatz gewöhnlich mehrere
Meßsonden 10 für Strömungsdruck in einer Leitung untergebracht werden, wurden zwei
Meßsonden 10 für Strömungsdruck mit 100 mm vertikalem Abstand voneinander in die
Leitung eingebaut, und es wurden die Meßfehler
gegenüber den mit
dem Pitot-Rohr gemessenen Werten ermittelt, um die Meßgenauigkeit zu prüfen, die
mit den Meßsonden 10 für Strömungsdruck erreicht wird. Jede bei diesem Versuch verwendete
Meßsonde 10 für Strömungsdruck hatte ein rippenartiges Hilfselement 8 von einer
Höhe von 2 mm, welches ungefähr 12,0 mm (Q = 12,0 mm) stromabwärts von den Meßlöchern
5 für statischen Druck lag, in einer Position also, die sich beim vorhergehenden
Versuch (2) als die optimale Position erwiesen hatte. Die Leitung wies ein geradliniges
Leitungsstück auf, und es waren Drahtqeflechte einer Siebgröße von 8 Maschen als
Stömungsstabilisatoren 30 stromaufwärts von den Meßsonden 10 für Strömungsdruck
vorgesehen.
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Die als Funktion der Meßgeschwindigkeit mit zwei untereinander in
Verbindung stehenden Meßsonden 10 für Strömungsdruck gewonnenen Meßergebnisse sind
in Tabelle 5 dargestellt.
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Um den Einfluß von zwei benachbart liegenden Meßsonden 10 für Strömungsdruck
auf die Messung des statischen Drucks festzustellen, sind die von nur einer der
beiden Meßsonden 1o für Strömungsdruck erlangten Messungen in der Tabelle 6 dargestellt.
Auch in diesem Falle wurden die Messungen für verschiedene Luftgeschwindigkeiten
vorgenommen.
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Tabelle 5: Ergebnisse der GenÄuigkeitsprüfung
| Luftgeschwindigkeit Luftgeschwindigkeit Meßfehler |
| (gemessen mit Pitot- (gemessen mit Meß- |
| Rohr) sonde für Strömungs- |
| (m/sec.) (m/sec.) (e) |
| 4,84 5,02 + 3,7 |
| 6,59 6,85 + 3,9 |
| 8,46 8,77 + 3,7 |
| 10,18 10,61 + 4,2 |
| 12,13 12,89 + 6,3 |
| 12,50 13,24 + 5,9 |
Tabelle 6: Ergebnisse der Genauigkeitsprüfung
| Luftgeschwindigkeit Luftgeschwindigkeit Meßfehler |
| (gemessen mit Pitot- (gemessen mit Meß- |
| sonde für Strömungs- |
| Rohr) druck) |
| (m/sec.) (m/sec.) (e) |
| 4,64 4,86 + 4,7 |
| 6,64 6,92 + 4,2 |
| 8,52 8,88 + 4,2 |
| 10,40 10,84 + 4,2 |
| 12,11 12,94 + 6,9 |
| 12,46 13,17 + 5,7 |
Die in den Tabellen 5 und 6 dargestellten Meßergebnisse wurden
in einem Diagramm gemäß Figur 11 aufgetragen, in welchem die einfach strichpunktierte
Linie die tatsächliche Luftgeschwindigkeit in der Leitung darstellt, während die
0- und e-Kurven die mit zwei untereinander in Verbindung stehenden Meßsonden 10
für Strömungsdruck gemessene Luftgeschwindigkeit bzw. die mit einer Meßsonde 10
gemessene Luftgeschwindigkeit darstellen. -(4) Im Hinblick darauf, daß es im praktischen
Einsatz oft notwendig sein kann, die Meßsonde 10 für Strömungsdruck nicht stromabwärts
vom geradlinigen Leitungsstück zu installieren, sondern direkt hinter dem gekrümmten
Leitungsstück, wurde der Meßfehler gegenüber dem mit einem Pitot-Rohr erlangten
Meßwert ermittelt und die Meßgenauigkeit der Meßsonde untersucht. Die Meßsonde 10
für Strömungsdruck, die bei dieser Untersuchung verwendet wurde, hatte ein rippenartiges
Hilfselement 8 für statische Druckmessung mit einer Rippenhöhe von ungefähr 2 mm,
welches ungefähr 12 mm (Q = 12,0 mm) stromabwärts von den Meßlöchern 5 für statischen
Druck gelegen war. Wie Figur 6 zeigt, war ein Drahtgeflecht mit einer Siebgröße
von 10 Maschen vorgesehen, welches als Strömungsstabilisator stromaufwärts von der
Meßsonde für Strömungsdruck diente, wobei weiterhin stromabwärts von der Meßsonde
eine Drosselklappe 22 vorgesehen war, deren Öffnungswinkel zwecks Änderung der Luftgeschwindigkeit
verstellt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 dargestellt.
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Tabelle 7: Ergebnisse Genauiske it'sprii;hncj
| Drossel- Luftgeschwindig- Luftgeschwindig- Meßfehler |
| klappen- keit keit |
| öffnungs- (gemessen mit (gemessen mit |
| winkel Pitot-Rohr) Meßsonde für |
| Strömungsdruck) |
| (Grad) (m/sec.) (m/sec.) (%) |
| 0 13,57 13,98 + 3,0 |
| 10 13,10 13,26 + 1,2 |
| 20 11,63 11,79 + 1,4 |
| 30 9,01 9,31 + 3,3 |
| 40 6,89 6,97 + 1,2 |
| 50 5,08 5,09 + 0,2 |
| 60 3,39 3,41 + 0,6 |
| 70 2,14 2,13 - 0,5 |
| 80 1,07 1,14 + 6,5 |
Die-Anderung der Luftgeschwindigkeit als Funktion des Öffnungsgrades der Drosselklappe
22 ist in Figur 12 auf der Grundlage von Meßwerten dargestellt, die mittels Pitot-Rohr
bzw. der Meßsonde 10 fitr Strömungsdruck erlangt wurden, wobei - 0 - den mit der
Meßsonde 10 für Strömungsdruck erlangten Meßwert darstellt, während - e - den mit
dem Pitot-Rohr gewonnenen Meßwert darstellt. Figur 13 veranschaulicht den Vergleich
zwischen den Meßwerten aus Tabelle 7 und der tatsächlichen Luftgeschwindigkeit bezüglich
der Meßgenauigkeit. In Figur 13 stellt die einfach strichpunktierte Linie die tatsächliche
Luftgeschwindigkeit in der Leitung dar, während - 0 - den gemessenen Wert der Luftgeschwindigkeit
angibt.
-
Obschon die vorstehenden Versuche (1) bis (4) in einer Leitung von
den Abmessungen 300 x 200 mm durchgeführt wurden,
wurden die nachfolgenden
Versuche i,nßeiner LXtûnB von 500 x 500 mm durchgeführt, nåthdUm i-der Praxis oftLeitungen
verschiedener Abmessungen verwendet werden.
-
(5) Fünf Meßsonden 10 für Strömungsdruck wurden in die Leitung eingebaut,
um festzustellen, wie die Messung der in den jeweiligen Meßsonden 10 für Strömungsdruck
erlangten statischen Druckwerte möglicherweise von den benachbart liegenden Meßsonden
10 beeinflußt wird. Genauer gesagt, es wurden Vergleichstests durchgeführt, und
zwar einmal für den Fall, daß der statische Druck von einer der fünf Meßsonden 10
gemessen wurde, und sodann für den Fall, daß der statische Druck von einer einzigen
und unabhängig von der Leitung installierten Meßsonde gemessen wurde.
-
In jedem Falle waren die Abmessungen jeder für die Messung verwendeten
Meßsonde 10 wie folgt (wobei die Bezugszeichen dieselbe Bedeutung wie in den Figuren
4 und 5 haben): L = 494 mm M = 254 mm d = 10 mm P1 = P7 = 42 mm P2 = P3 = P4 = P5
= P6 = 82 mm Durchmesser des Meßlochs 5 für statischen Druck = 1 mm.
-
Der Abstand. N von der Vorderkante bis zu den Meßlöchern 5 für statischen
Druck der Meßsonde 10 für Strömungsmessung war ein ganzzahliges Vielfaches der Dicke
d, und die Messungen wurden durchgeführt für Positionen von 1d bis 25d.
-
In dem Fall, daß fünf Meßsonden 10 für Strömungsdruck installiert
waren, lagen diese Meßsonden parallel zueinander, wobei die an einander entgegengesetzten
Enden liegenden Meßsonden in Abständen von ungefähr 50 mm von den benachbarten inneren
Wandungen der Leitung lagen, während die anderen Meßsonden in Abständen von ungefähr
100 mm auseinander lagen.
-
In dem Fall, daß fünf Meßsonden eingebaut waren, als auch in dem Fall,
daß nur eine einzige von den Meßsonden eingebaut war, war eine gewünschte Länge
des geradlinigen Leitungsstücks vorgesehen, und es war ein Drahtgeflecht mit einer
Siebgröße von 10 Maschen stromaufwärts von der Meßsonde 10 für Strömungsdruck als
Strömungsstabilisator 30 vorgesehen.
-
Die Untersuchung wurde bei mittleren Luftgeschwindigkeiten in der
Leitung von ungefähr 5 m/sec. und 10 m/sec. durchgeführt, wobei die mit der erstgenannten
Luftgeschwindigkeit erlangten Meßwerte in Figur 14 und die mit der zuletztgenannten
Luftgeschwindigkeit gewonnenen Meßwerte in Figur 15 dargestellt sind. In beiden
Figuren sind die Meßwerte von den in der Position 1d gelegenen Meßlöchern 5 für
statischen Druck auf -1,0 mm Wassersäule/mm Wassersäule normalisiert, und es zeigt
- 0 - den von einer der fünf Meßsonden gemessenen Wert, während - 0 - den von einer
unabhängig in der Leitung installierten einzelnen Meßsonde gemessenen Wert zeigt.
-
(6) Es wurden fünf Meßsonden 10 für Strömungsdruck in der Leitung
installiert, und es wurde der mögliche Fehler gegenüber dem Meßwert vom Pitot-Rohr
festgestellt, um die Meßgenauigkeit der erfindungsgemäßen Meßsonde für Strömungsdruck
zu untersuchen. Die Abmessungen der für diesen Test gebrauchten Meßsonde 10 für
Strömungsdruck waren folgende (wobei die Bezugszeichen dieselbe Bedeutung wie in
den Figuren 4 und 5 haben): L = 494 mm M = 105 mm.
-
N = 45 mm d = 10 mm P1 = P7 = 42 mm P2 = P3 = 4 = P5 = P6 = 82 mm
Durchmesser des Meßlochs 4 für Gesamtdruck = 2 mm Durchmesser des Neßlochs 5 für
statischen Druck = 1 mm.
-
Das rippenartige Hilfselement 8 für statische Druckmessung lag etwa
7 mm stromabwärts von den Meßlöchern 5 für statischen Druck und hatte eine Rippenhöhe
von etwa 2 mm. Der
Abstand N von der Vorderkante der Meßsonde 1difür'Strömungsdruck
bis zu den Meßlöchern 5 für statischen Druck war auf den optimalen Abstand = 4,5d=
45 mm) eingestellt, bei dem, was aufgrund der in der Untersuchung (5) erlangten
Meßwerte bewiesen ist, der von einer bestimmten Meßsonde 10 für Strömungsdruck gemessene
statische Druck von der Vorderkante dieser Meßsonde 10 für Strömungsdruck und von
der benachbarten Meßsonde 10 für Strömungsdruck am wenigsten beeinflußt wird.
-
Der Einbau der fünf Meßsonden 10 für Strömungsdruck erfolgte, indem
sie parallel zueinander in der Leitung angeordnet wurden, wobei die an entgegengesetzten
Enden gelegenen Meßsonden in Abständen von ungefähr 50 mm von den jeweiligen inneren
Wandungen lagen, und die anderen Meßsonden 10 in Abständen von ungefähr 100 mm auseinander
lagen. Wie Figur 6 zeigt, lag ein Drahtgeflecht mit einer Siebgröße von 10 Maschen
als Strömungsstabilisator 30 vorn vor jeder Meßsonde 10 für Strömungsdruck, und
jede Drosselklappenscheibe 24 der Drosselklappe 22 war einer Meßsonde 10 für Strömungsdruck
zugeordnet. In dieser Untersuchung wurden bei verschiedenen Öffnungsgraden der Drosselklappe
22 Messungen unter sich ändernder Luftgeschwindigkeit vorgenommen, und mit parallel
zur zugehörigen Meßsonde 10 für Strömungsdruck liegender Drosselklappenscheibe 24
der Drosselklappe 22. Die Drosselklappenachse 23 lag bei einer Messung im Abstand
von etwa 310 mm ( = 310 mm in Figur 6) von der Vorderkante der Meßsonde für Strömungsdruck,
und bei einer zweiten Messung im Abstand von etwa 230 mm (R = 230 mm) von der Vorderkante
der Meßsonde 10 für Strömungsdruck . Bei einer dritten Messung lag die Drosselklappenscheibe
24 der Drosselklappe 22 rechtwinklig zur Meßsonde 10 für Strömungsdruck, wobei die
Drosseklappenachse 23 im Abstand von ungefähr 230 mm (R = 230 mm) von der Vorderkante
der Meßsonde 10 für Strömungsdruck lag.
-
Die Messungen in dem Fall, daß die Drosselklappenscheibe 24 der Drosselklappe
parallel zur zugeordneten Meßsonde 10 für Strömungsdruck lag, und die Drosselklappenachse
23 in etwa 310 mm (R = 310 mm) Abstand lag, sind in Tabelle 8 dargestellt.
-
Tabelle 8: Meßgenauigkeit in Abhängigkeit von Drosselklappenstelluna
| Drossel- Luftgeschwindigkeit Luftgeschwindigkeit Meßfehler |
| klappen- (gemessen mit (gemessen mit |
| stellung Pitot-Rohr) Meßsonde für |
| Strömungsdruck) |
| (m/sec.) (m/sec.) (%) |
| offen 9,12 9,38 + 2,9 |
| 8,87 9,13 + 2,9 |
| 8,12 8,28 + 2,0 |
| 7,14 7,24 + 1,4 |
| 6,16 6,26 + 1,6 |
| 5,47 5,54 + 1,3 |
| ge- 4,41 4,41 0 |
| schlos- |
| sen 3,25 1 3,22 - 0,9 |
Die Messungen in dem Fall, daß die Drosselklappenscheibe 24 der Drosselklappe 22
parallel zur zugeordneten Meßsonde 10 für Strömungsdruck lag, und die Drosselklappenachse
23 im Abstand von etwa 230 mm (R = 230 mm) von der Vorderkante der Meßsonde 10 für
Strömungsdruck lag, sind in Tabelle 9 dargestellt.
-
Tabelle 9: Meßgenauigkeit in Abhängigkeit von Drosselklappenstellung
| Drossel- Luftgeschwindigkeit Luftgeschwindigkeit Meßfehler |
| klappen gemessen mit (gemessen mit |
| stellung Pitot-Rohr) Meßsonde für |
| Strömungsdruck) |
| (m/sec.) (m/sec.) (%) |
| offen 9,15 9,41 + 2,8 |
| 8,39 8,66 ; + 3,2 |
| 7,33 7,59 + 3,5 |
| 6,14 6,33 + 3,1 |
| 5,16 5,33 + 3,3 |
| ge- |
| schlossen 3,61 3,69 + 2,2 |
Die Messungen in dem Fall, daß die Drosselklappenscheibe 24 de: Drosselklappe 22
rechtwinklig zur Meßsonde 10 für Strömungs-.
-
druck lag, und die Drosselklappenachse 23 im Abstand von ungeführt
230 mm (R = 230 mm) von der Vorderkante der Meßsonde 10 für Strömungsmessung lag,
sind in Tabelle 10 dargestellt.
-
Tabelle 10: Meßgenauigkeit in Abhangigkeit von DrosselklappenstelluneJ
|
| Drossel- Luftgeschwindigkeit Luftgeschwindigkeit Meßfehler |
| klappen- (gemessen mit (gemessen mit |
| stellung Pitot-Rohr) Meßsonde für |
| Strömungsdruch) |
| (m/sec.) (m/sec.) (%) |
| offen 9,15 9,45 + 3,3 |
| 8,26 8,36 + 1,2 |
| 7,22 7,28 |
| 6,43 6,43 0 O |
| 5,40 5,40 0 |
| 4,65 4,62 - 0,6 |
| ç ge- ~ I |
| schlossen 3,53 3,46 - 2,0 |
Die in den Tabellen 8 bis 10 dargestellten Messungen wurden im Diagramm in Figur
16 aufgetragen, wobei die einfach strichpunktierte Linie die tatsächliche Luftgeschwindigkeit
in der Leitung angibt, - 0 - den Meßwert angibt, der mit zur Meßsonde für Strömungsdruck
parallelen Drosselklappenscheiben und im Abstand von etwa 310 mm (R = 310 mm) von
der Vorderkante der Meßsonde für Strömungsdruck liegender Drosselklappenachse erlangt
wurde, und - 0 - den Meßwert angibt, der mit zur Meßsonde für Strömungsdruck rechtwinklig
liegender Drosselklappenscheibe und im Abstand von etwa 230 mm (R = 230 mm) von
der Vorderkante der Meßsonde für Strömungsdruck liegender Drosselklappenachse gewonnen
wurde, während - e - den Meßwert angibt, der mit zur Meßsonde für Strömungsdruck
parallel liegender Drosselklappenscheibe und im Abstand von etwa 230 mm (R = 230
mm) von der Vorderkante der Meßsonde für Strömungsdruck liegender Drosselklappenachse
erzielt wurde.
-
(7) Unter der Annahme eines praktischen Einsatz feldes wurden die
Meßsonden 10 für Strömungsdruck gleich hinter dem gekrümmten Teil der Leitung angebracht,
und es wurde der mögliche Meßfehler relativ zu dem vom Pitot-Rohr erlangten Wert
ermittelt, um die mit der erfindungsgemäßen Meßsonde für Strömungsdruck erzielte
Meßgenauigkeit festzustellen. Die für diese Untersuchung verwendete Meßsonde 10
für Strömungsdruck war mit derjenigen identisch, die für den vorher erwähnten Versuch
(6) verwendet worden war.
-
Der gekrümmte Teil der Leitung bog von der Vertikalen in die Horizontale
ab. Die Untersuchung wurde mit Meßsonden 10 für Strömungsdruck durchgeführt, die
in einem Falle horizontal parallel zueinander angeordnet waren, und in einem anderen
Falle senkrecht und parallel zueinander angeordnet waren. Stromaufwärts von jeder
Meßsonde 10 für Strömungsdruck war ein Drahtgeflecht von 10 in Maschensiebgröße
vorgesehen, welches als Strömungsstabilisator 30 diente. In allen Fällen war die
Drosselklappe 22 stromabwärts von jeder Meßsonde 10 für Strömungsdruck vorgesehen,
wobei die Drosselklappenscheibe 24 der Drosselklappe 22 parallel zur zugeordneten
Meßsonde 10 für Strömungsdruck lag und die Versuchsdurchführung bei unterschiedlichen
Öffnungsgraden der Drosselklappe 22 und bei sich ändernder Luftgeschwindigkeit erfolgte.
-
Die mit den horizontal angeordneten Meßsonden 10 für Strömungsdruck
erzielten Meßergebnisse sind in Tabelle 11 dargestellt, während die mit den vertikal
angeordneten Meßsonden 10 für Strömungsdruck erzielten Meßergebnisse in Tabelle
12 dargestellt sind.
-
Tabelle 11: Meßgenauigkeit direkt hinter dem Krümmer
| Drossel- Luftgeschwindigkeit Luftaeschwind.igkeit Meßfehler |
| klappen- (gemessen mit (gemessen mit |
| stellung Pitot-Rohr) Meßsonde für |
| Strömungsdruck) |
| (m/sec.) (m/sec.) (%) |
| offen 9,54 8,12 - 14,9 |
| 8,29 7,15 - 13,8 |
| 7,33 6,33 - 13,6 |
| 6,49 5,80 - 10,6 |
| 5,42 4,89 - 9,8 |
| 4,59 4,10 - 10,7 |
| ge- |
| schlossen 3,87 3,55 - 8,3 |
Tabelle 12; Meßgenauigkeit direkt hinter dem Krümmer
| Drossel- Luftgeschwindig- Luftgeschwindig- Meßfehler |
| klappen- keit keit |
| stellung (gemessen mit (gemessen mit |
| Pitot-Rohr) Meßsonde für |
| Strömungsdruck) |
| (m/sec.) I (m/sec.) (%) |
| offen 9,48 9,75 + 2,8 |
| 8,39 8,59 + 2,4 |
| 7,33 7,46 + 1,8 |
| 6,38 6,58 + 3,1 |
| 5,42 5,72 + 5,5 |
| 4,56 4,79 + 5,0 |
| ge- |
| schlossen 3,65 3,69 + 1,1 |
; ; 0 0 Die in den Tabellen 11 und 12 dargestellen {Rêßwerte wurden
in dem in Figur 17 gezeigten Diagramm aufgetragen, in dem eine einfach strichpunktierte
Linie die tatsächliche Luftgeschwindigkeit in der Leitung angibt, während - 0 -
den mit den horizontal angeordneten Meßsonden 10 für Strömungsdruck und - 0 - den
mit den vertikal angeordneten Meßsonden 10 für Strömungsdruck erzielten Meßwert
angibt.
-
Die Untersuchungen (6) und (7) wurden mit einer in Strömungsrichtung
gemessenen Länge M von 105 mm durchgeführt. Im Hinblick darauf, daß eine solche
Länge M noch verkürzt werden kann, um den Platz für den Apparateeinbau zu verringern,
und auch, um den möglichen Einfluß der Interferenz zwischen einander benachbarten
Meßsonden 10 für Strömungsdruck zu verringern, wurden die nachfolgenden Untersuchungen
bei einer noch weiter reduzierten Länge durchgeführt.
-
(8) Mit fünf horizontal und parallel zueinander angeordneten Meßsonden
10 für Strömungsdruck und einer stromabwärts von diesen vorgesehenen Drosselklappe
22 wurde der Meßfehler gegenüber dem mit dem Pitot-Rohr gemessenen Meßwert bei verschiedenen
öffnungsgraden der Drosselklappe 22 und sich entsprechend ändernder Luftgeschwindigkeit
ermittelt, um die Meßgenauigkeit der Meßsonde für Strömungsdruck festzustellen.
-
Die Abmessungen der für die Untersuchung verwendeten Meßsonde waren
die folgenden (wobei die Bezugszeichen dieselbe Bedeutung wie in den Figuren 4 und
5 haben): L = 494 mm M = 59 mm N = 45 mm d = 10 mm 1 = P7 = 42 mm P2 = 23 = 24 =
25 = P6 = 82 mm Durchmesser der Meßlöcher 4 für Gesamtdruck = 2 mm Durchmesser der
Meßlöcher 5 für statischen Druck = 1 mm.
-
Das rippenartige Hilfselement 8 für die statische Druckmessung war
ungefähr 7,0 mm stromabwärts von den Meßlöchern 5 5 für statischen Druck vorgesehen
und hatte eine Rippenhöhe von ungefähr 2 mm.
-
Die Meßergebnisse sind in Tabelle 13 dargestellt und in dem in Figur
18 gezeigten Diagramm aufgetragen.
-
Tabelle 32 Ergebnisse der Genauigkeitsprüfung
| Drossel- Luftgeschwindig- Luftgeschwindig- |Meßfehler |
| klappen- keit keit |
| stellung (gemessen mit (gemessen mit |
| Pitot-Rohr) Meßsonde für |
| Strömungsdruck) |
| (m/sec.) (m/sec.) (%) |
| offen 9,21 |
| 8,29 |
| 7,26 7,65 + 5,4 |
| 6,27 6,46 + 3,0 |
| 5S05 6,46 + 5,5 |
| 5,33 |
| 4,34 4,62 + 6,5 |
| 3,45 3,60 + 4,2 |
| ge- |
| schlossen 2,98 3,01 + 1,0 |
(9) Die Meßsonden 10 waren wie bei der vorhergehenden Unter suchung (8) direkt hinter
dem gekrümmten Teil der Leitung vorgesehen, und es wurde der Meßfehler relativ zu
der mit dem Pitot-Rohr erzielten Messung bei verschiedenen Öffnungsgraden der stromabwärts
von den Meßsonden 10 für Strömungsdruck gelegenen Drosselklappe 22 und sich entsprechend
ändernden Luftgeschwindigkeiten ermittelt um die Meßgenauigkeit der erfindungsgemäßen
Meßsonde für Strömungsdruck festzustellen. Der Einbau der Meßsonden 10 für Strömungsdruck
erfolgte, indem diese Meßsonden 10 für Strömungsdruck vertikal und parallel zueinander
direkt hinter dem aus der vertikalen in die horizontale umbiegenden Leitungsteil
angeordnet wurden.
-
Die bei dieser Anordnung erzielten Messungen sind in Tabelle 14 darstellt
und im Diagramm der Figur 19 aufgetragen, in dm eine strichpunktierte Linie die
tatsächliche Luftgesciwindigkeit in der Leitung darstellt und = O - den Meßwert
angibt.
-
Tabelle 14: Ergebnisse der Genauigkeitsprüfung
| Drossel- Luftgeschwindig- Luftgeschwindig- Meßfehler |
| klappen- keit keit |
| stellung (gemessen mit (gemessen mit |
| Pitot-Rohr) Meßsonde für |
| Strömungsdruck) |
| (m/sec.) (m/sec.) (%) |
| offen 9,45 9,82 + 3,9 |
| 8,39 8,51 + 1,4 |
| 7,30 . 7,28 - 0,3 |
| 6,47 6,53 + 0,9 |
| 5,32 5,45 + 2,4 |
| 4,21 4,29 + 1,9 |
| 3,49 3,51 + 0,6 |
| ge- |
| schlossen 2,84 2,84 0 |
In den vorstehend beschriebenen Tests wurde festgestellt, daß das Rippenelement
8 erlaubt, die in Strömungsrichtung gemessene Länge der einzelnen Meßsonde für Strömungsdruck
kürzer als im Falle einer Meßsonde ohne rippenartiges Hilfselement 8 zu machen,
wie es die Figuren 7 bis 9 zeigen. Es wurde auch festgestellt, daß die Meßsonde
10 für Strömungsdruck mit einem rippenartigen Hilfselement, welche noch einen genügend
großen stromabwärtigen Teil der Meßsonde für Strömungsdruck hinter dem rippenartigen
Hilfselement aufweist, frei von Beeinflussung des gemessenen statischen Druckwertes
ist, im Vergleich mit der Meßsonde für Strömungsdruck mit rippenartigem Hilfselement,
jedoch mit einem nur ungenügend großen Endstück hinter dem rippenartigen Hilfselement.
-
Wie Figur 16 zeigt, wird der gemessene Druckwert selbst dann nicht
bemerkenswert beeinflußt, wenn die Drosselklappe 22
nahe an der
Meßsonde 10 für Strömungsdruck angeordnet ist, so lange die Drosselklappe 22 stromabwärts
von der Meßsonde 10 für Strömungsdruck liegt.
-
Es ist zu beachten, daß es möglich ist, die Genauigkeit, mit welcher
der Druck gemessen werden kann, zu verbessern, wie dies durch die verschiedenen
Testmaßnahmen bei der Genauigkeitsprüfung nahegelegt wurde, wenn geeignete Abwandlungen
von Faktoren vorgenommen werden, etwa der in Strömungsrichtung gemessenen Länge
der Meßsonde 10 für Strömungsdruck, der Position der Meßlöcher 5 für statischen
Druck und der Position des rippenartigen Hilfselements 8 für die statische Druckmessung.
-
Bei den insoweit beschriebenen Untersuchungen wurden die Anzahl der
in der Leitung installierten Meßsonden 10 für Strömungsdruck und die Teilungsmaße
für die Meßlöcher 4 für Gesamtdruck und die Meßlöcher 5 für statischen Druck nach
der Prüfvorschrift JIS B 3330 bestimmt. Es ist zu beachten, daß die Meßgenauigkeit
weiter verbessert werden kann, wenn der Leitungsquerschnitt noch feiner unterteilt
wird.
-
Darüberhinaus kann der Effekt der Strömungsstabilisierung weiter verbessert
werden, indem als Strömungsstabilisator 30 nicht Drahtgeflecht mit 8 oder 10 Maschen
Siebgröße verwendet wird, sondern ein Drahtgeflecht mit kleineren Maschen.
-
Das Drahtgeflecht kann durch andere Mittel ersetzt werden, wie etwa
durch ein Gitter oder ein Glättungsleitblech.
-
Wenngleich das bei den Versuchen verwendete rippenartige Hilfselement
8 für die statische Druckmessung eine Rippenhöhe von etwa 2 mm hat, ist die Rippenhöhe
doch nicht auf diesen Wert eingeschränkt.
-
Es ist aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, daß die erfindungsgemäße
Meßvorrichtung für Strömungsdruck aus wenigstens einer Meßsonde für Strömungsdruck
besteht, die aus einem flachen hohlen Bauteil besteht, welches einem durch eine
Leitung fließenden Strömungsmedium eine schmale Kante darbietet, wobei das Innere
des hohlen Bauteils in zwei Kammern unterteilt ist, nämlich eine stromaufwärts
liegende
Kammer und eine stromabwärts liegende Kammer, so daß der mittlere Gesamtdruck von
der stromaufwärts liegenden Kammer gemessen werden kann, während der mittlere statische
Druck von der stromabwärts liegenden Kammer gemessen werden kann. Dieses Merkmal
erlaubt, daß eine vereinfachte Bauweise bei niedrigen Kosten vorgesehen werden kann,
und Messungen großer Genauigkeit gewonnen werden können, selbst wenn die Meßvorrichtung
direkt hinter dem gekrümmten Te,l einer Leitung installiert wird. Darüberhinaus
erlaubt die Anbringung eines rippenartigen Hilfselements für die statische Druckmessung
stromabwärts von den Meßlöchern für statischen Druck, daß die einzelne Meßsonde
für Strömungsmessung in der in Strömungsrichtung gemessenen Länge verkleinert werden
kann.
-
Dementsprechend wird der Platz, der für den Einbau der Vorrichtung
im Einsatzfeld der Praxis notwendig ist, etwa im Maschinenraum einer Klimaanlage,
erheblich verringert, wobei die effektive Meßgenauigkeit selbst dann beibehalten
wird, wenn die Vorrichtung direkt hinter dem gekrümmten Teil einer Leitung installiert
wird.
-
In den Figuren 7, 8, 9, 14 und 15 wurden die Drucke normalisiert,
indem die an den in verschiedenen Abständen von der Vorderkante liegenden Löchern
gemessenen statischen Drücke zu dem statischen Druck im Abstand 1d von der Vorderkante
in Beziehung gesetzt wurden. Die Ordinaten dieser Figuren sind deshalb dimensionslos.
-
Figur 7 zeigt die Werte des statischen Druckes dann, wenn die Meßsonde
für Strömungsdruck kein rippenartiges Hilfselement aufweist. Die Figuren 8 und 9
zeigen die Werte dann, wenn das rippenartige Hilfselement im Abstand von 25d bzw.
-
20d von der Vorderkante gelegen ist.