УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ПОТОКА ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ Российский патент 2002 года по МПК G01F1/684 G01F15/08 

Уровень техники
Настоящее изобретение относится к устройству для измерения расхода потока текучей среды согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения. Из заявки DE-OS 3515206 известно устройство такого типа, у которого вблизи измерительного элемента в измерительном канале устройства предусмотрен улавливающий элемент, предотвращающий осаждение на измерительном элементе присутствующих в воздушном потоке загрязняющих частиц. Благодаря размещению улавливающего элемента вблизи измерительного элемента ниже по ходу потока за улавливающим элементом, который должен предотвращать отложение загрязняющих частиц на измерительном элементе, создается аэродинамическая тень (ветровая тень). Однако при наличии в воздушном потоке переносимых вместе с ним жидких компонентов они могут осаждаться на измерительном элементе, что приводит к отрицательным изменениям в характеристике устройства, соответственно в точности осуществляемых им измерений.

Преимущества изобретения
Преимущество предлагаемого устройства для измерения массового расхода потока текучей среды с отличительными признаками п.1 формулы изобретения по сравнению с уровнем техники заключается в том, что на измерительном элементе предотвращается осаждение прежде всего жидких компонентов из воздушного потока, что способствует постоянному получению точных результатов измерений.

Предпочтительные варианты выполнения устройства согласно п.1 представлены в зависимых пунктах. Согласно одному из предпочтительных вариантов было установлено, что наиболее эффективный отвод переносимых с воздушным потоком жидких компонентов достигается прежде всего при призматической конструкции дефлектора. При этом особенно предпочтительно выполнить на лобовой поверхности призматического дефлектора имеющее форму желоба углубление, в котором могут скапливаться жидкие компоненты, стекая затем каплями в направлении расположенной напротив устройства стенки впускной трубы и не оказывая отрицательного влияния на работу устройства.

Чертежи
Ниже изобретение более подробно поясняется на примерах его выполнения со ссылкой на прилагаемые упрощенные чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - сечение впускной трубы с размещенными в ней устройством и дефлектором,
на фиг.2 - продольное сечение плоскостью II-II по фиг.1 впускной трубы с устройством и дефлектором и
на фиг.3 - вид сверху впускной трубы с дефлектором.

Описание примера выполнения
На фиг.1 показано поперечное сечение обозначенного позицией 1 устройства, которое служит для измерения расхода потока текучей среды, в частности количества впускаемого воздуха в двигатель внутреннего сгорания (ДВС). ДВС может представлять собой двигатель со сжатием рабочей смеси, двигатель с принудительным зажиганием или двигатель с воздушной компрессией и самовоспламенением. Как более подробно показано на фиг.2 в продольном сечении плоскостью II-II по фиг. 1, устройство 1 предпочтительно имеет форму узкого, стержнеобразного, вытянутого в направлении своей продольной оси 10 прямоугольного параллелепипеда и вставлено, например, в виде съемного блока в выполненное в стенке 5 отверстие 6 впускной трубы 7, образующей аэродинамическую трубу. Показанная штриховкой стенка 5 является частью, например, цилиндрической впускной трубы 7, по которой проходит поток текучей среды, в частности воздух, забираемый двигателем внутреннего сгорания из окружающей среды. Стенка 5 впускной трубы 7 ограничивает живое сечение потока, которое в случае цилиндрической трубы 7 имеет форму круга, в середине которого в направлении 18 потока текучей среды параллельно стенке 5 проходит центральная ось 11, которая ориентирована перпендикулярно продольной оси 10 устройства. В примерах выполнения согласно фиг.1 и 2 среда протекает слева направо, а направление течения потока обозначено соответствующими стрелками 18.

Устройство 1 погружено своей частью, ниже обозначаемой как измерительная часть 17, в текучую среду. В измерительной части 17 устройства 1 имеется измерительный канал 20, в котором размещен измерительный элемент 21 для измерения массового расхода текучей среды, протекающей по впускной трубе 7. Конструкция подобного устройства 1 достаточно хорошо известна специалистам в данной области техники, например из заявки DE-OS 4407209, которая включена в настоящее описание в качестве ссылки.

Согласно изобретению во впускной трубе перед устройством 1 установлен дефлектор такой формы, которая позволяет отклонять переносимые потоком 18 текучей среды, прежде всего жидкие, компоненты от обозначаемой центральной осью 11 середины впускной трубы 7 в основном к показанной на фиг.2 внизу и обозначенной позицией 8 нижней части стенки 5. Как более подробно показано на фиг.1, вертикально расположенный дефлектор 25 выполнен с этой целью призматической формы по существу с треугольным поперечным сечением, ограниченным лобовой поверхностью 26, на которую набегает поток, и двумя боковыми поверхностями 29. На обращенной к потоку 18 лобовой поверхности 26 предусмотрено слегка вогнутое, имеющее форму желоба углубление 27, в котором могут скапливаться содержащиеся в потоке 18 жидкие компоненты, которые могут затем стекать по желобчатому углублению 27 к изображенной внизу на фиг.2 и расположенной напротив устройства 1 нижней части 8 стенки 5, благодаря чему исключается влияние на поток в измерительном канале 20 устройства 1 со стороны жидких частиц. Дефлектор 25 установлен при этом на сужающемся в виде сопла в направлении течения потока 18 и уменьшающем сечение впускной трубы 7 участке 30 впускной трубы 7. Проходящие от лобовой поверхности 26 боковые поверхности 29, сходясь друг с другом в направлении потока 18, предпочтительно проходят примерно параллельно выпуклым стенкам 5 участка 30 впускной трубы 7 и пересекаются, например, на центральной оси 11. Сужающийся в направлении течения потока 18 участок 30 впускной трубы 7 образует сужающийся участок сопла, в котором происходит повышение скорости, соответственно ускорение потока текучей среды. Форму дефлектора 25 выбирают таким образом, чтобы его обтекание происходило в основном без отрыва потока на нем. Жидкие и твердые частицы не могут следовать за изменяющим направление течения потоком, вследствие чего загрязняющие вещества, прежде всего жидкие, скапливаются в желобчатом углублении 27, что исключает загрязнение устройства 1 и измерительного элемента 21 этими загрязняющими веществами ниже по ходу потока за дефлектором 25. Устройство 1 размещено по ходу потока за участком 30 и за примыкающим к участку 30 самым узким сечением 33 впускной трубы 7. При этом устройство 1 предпочтительно устанавливать относительно близко к дефлектору 25, при этом измеренное в направлении течения потока 18 расстояние а от устройства 1 до дефлектора 25 примерно в 1-3 раза превышает измеренную в направлении течения потока 18 ширину b этого дефлектора 25.

Дефлектор 25 установлен параллельно продольной оси 10 и на одной прямой с ней в направлении течения потока 18, т.е. проходит перпендикулярно центральной оси 11 от верхней стенки 5 предпочтительно до нижней части 8 стенки 5. Как более подробно показано на фиг.3 в виде сверху на находящийся во впускной трубе 7 дефлектор 25, в зоне нижней части 8 стенки 5 в этом дефлекторе 25 предусмотрено проходящее в направлении течения потока 18 окно 31. Предусмотренное на противоположном отверстию 6 для устройства 1 конце 28 окно 31 на дефлекторе 25 имеет, например, полукруглое сечение, из которого могут стекать собирающиеся в желобчатом углублении 27 жидкие компоненты, уносимые затем потоком и остающиеся в основном под влиянием силы тяжести в зоне нижней части 8 стенки 5. Однако дефлектор 25 можно выполнить таким образом, чтобы он, начинаясь от верхней стенки 5, несколько не доходил до нижней части 8 стенки 5, оставляя на конце 28 дефлектора 25 обозначенный на фиг.3 пунктирной линией 35 зазор 32, который проходит до нижней части 8 стенки 5 и из которого собирающиеся в желобчатом углублении 27 жидкие компоненты могут стекать каплями к нижней части 8 стенки 5.

Таким образом, стержневидный дефлектор 25 расположен по ходу потока перед также выполненным стержневидным и выступающим во впускную трубу 7 устройством 1, при этом расположенная, по крайней мере, примерно на высоте центральной оси 11 часть измерительного канала 20 с измерительным элементом 21 находится в аэродинамической тени, создаваемой дефлектором 25. При этом дефлектор 25 и устройство 1 располагаются, например, параллельно друг другу, и через них проходит центральная ось 11 впускной трубы 7. При размещении дефлектора 25 на сужающемся в направлении течения потока 18 участке 30 требуется, чтобы на дефлекторе 25 в результате отрыва пограничного слоя не возникало завихрений, которые могли бы привести к возникновению погрешностей измерений на устройстве 1. Для более эффективного отвода скапливающихся в углублении 27 компонентов проходящее в направлении течения потока дно углубления 27 слегка наклонено в направлении течения потока 18 и к концу 28, а окно 31, соответственно зазор 32 сужаются в направлении течения потока 18.

Изобретение предназначено для измерения массового расхода воздуха, поступающего в двигатель внутреннего сгорания. Перед измерительным элементом, выступающим в трубопровод, на сужающемся в направлении потока участке трубопровода установлен дефлектор призматической формы. Лобовая поверхность дефлектора имеет углубление в форме желоба. Дефлектор расположен вертикально и на своем нижнем конце имеет окно, сообщающееся с углублением. Изобретение обеспечивает повышение точности измерения за счет защиты измерительного элемента от осаждения на нем жидких компонентов, переносимых потоком воздуха. 5 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для измерения массового расхода потока текучей среды, прежде всего впускаемого воздуха двигателей внутреннего сгорания, выступающее в трубопровод и имеющее предназначенный для измерения массового расхода потока проходящей по трубопроводу текучей среды измерительный элемент, обтекаемый потоком этой текучей среды, при этом по ходу потока перед указанным устройством предусмотрен дефлектор, отличающееся тем, что дефлектор (25) имеет обращенную навстречу потоку лобовую поверхность, начиная от которой этот дефлектор сужается в направлении (18) течения потока текучей среды и имеет такую измеренную в направлении течения потока (18) ширину b, что он располагается на сужающемся в направлении течения потока (18) участке (30) трубопровода (7). 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дефлектор (25) выполнен призматической формы. 3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что лобовая поверхность (26) дефлектора (25) имеет углубление (27) в форме желоба. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что дефлектор (25) расположен вертикально и имеет на своем нижнем конце (28) сообщающееся с выполненным в форме желоба углублением (27) окно (31). 5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что дефлектор (25) расположен вертикально и имеет зазор (32) между своим нижним концом (28) и нижней частью (8) стенки (5) трубопровода (7). 6. Устройство по любому из пп. 1-5, отличающееся тем, что дефлектор (25) расположен относительно близко к устройству (1), при этом измеренное в направлении течения потока (18) расстояние а от устройства (1) до дефлектора (25) в 1-3 раза превышает измеренную в направлении течения потока (18) ширину b этого дефлектора (25).