[发明专利]测量流体速度的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量流体速度的装置，尤其涉及测量吸入管线中的气流速度的装置，该装置带有探针，该探针包括至少两个用于测量压差的测量点。

背景技术

以速度作为探查对象的流体一般为气态流体。然而，原则上讲，借助于下文将要描述的装置，也可以对液态流体或液体的速度进行探查。就测量气态流体的速度而言，借助于探针，谈及的装置被放置在相应的管线内。此管线可以是吸入管线，比如在矿井通风中使用的管线。当然不必一定是这种情况。

可利用的气体，优选地甲烷或者甲烷/空气混合物，存在于尤其是矿井通风中，该气体可以被提供来作为民用燃气进一步使用。然而在这种情况下，需要知道甲烷气体的流出量。为此，需要知道在被抽出的空气里甲烷的含量，此外还需要知道空气的速度。然后，从这两方面的信息就可以得出关于流出甲烷的量的结论了。

在具有开头所描述结构的装置的情况下，例如在DE196 16 100 A1中介绍的那样，探针被以这样的方式设计：探针至少在两个点处设有部分圆柱状和锥形的横截面，测量压差的测量点存在于该两个点。通过这种方法确定的压力测量值被转换为电信号。传输速率由大量压力测量值的各自的平均值得出。已知的装置需要尺寸相对大的特制的探针，该探针必须被安置于例如吸入管线内。这导致了一笔不可忽视的设备支出。

测量空气中的不同气体或水蒸汽及在这种情况下随之确定甲烷的含量，可因此通过如在DE 199 11 867 C2中使用的传感器系统独立完成。已知的传感器系统使用金属氧化物传感器，该系统包括气敏层。该气敏层可通过加热器进行电加热，并且当气体或水蒸汽对它作用时发射相应的传感器信号。

除此之外，在实践中已知的是所谓的普朗特探针，其是一种确定动压用的流体测量仪器。相应的普朗特管包括在流动方向的开口和多个侧面的孔，所述开口用于测量总压，所述孔用于测量动压，其中，所述的多个孔与顶端和轴隔开一段距离以环状方式布置。两压力之差可以被测量。然而，用前面提及的普朗特管测得的压差并不特别显著，结果在测量精度上不得不有所降低。另外，有一个事实，即因为发生动压测量会出现无法控制的污垢。这里本发明旨在提供一个综合的解决方案。

发明内容

本发明的基本的技术问题是要开发这样一种测量流体速度的装置：既提高了测量精度同时大大消除了任何污垢的风险。

为了解决该技术问题，在本发明范围内，通用的测量流体速度的装置的特征在于：探针被设计成三维翼型的形式。

由此，在本发明范围内，利用一种特别设计的探针，即设计成近似于三维翼型，换言之，与飞行器或转子叶片的翼型的截面相似的探针。一般说来，实际中将两个测量点的其中之一布置在翼型前缘上，将另一个布置于一边或两边的翼型侧面上。在具有如此翼型的情况下，当被测量的流体流过上述区域时，实际上观察到了相对大的速度差。大的速度差对应于显著的压差，因此对应于高的压差。这样，与之前采用装置的相比，测量精度可以大大地提高。

而且，此设计的效果为在两个测量点的区域中不产生事实上的涡流分离。由此，同样不会出现明显的压力波动，结果，测得的压差信号总体上讲具有平稳的时间特性，因此尤其非常适合于精确测量。

另外，有一事实，即：这样的三维翼型可以非常便利轻松地安装到管线中。所需的结构尺寸小。而且，通过管线输送的流体，尤其是气态流体，不受或几乎不受探针的影响。这是因为探针的外形具有特别有利的流动特性。

实际上探针以这样一种方式安置在管线或吸入管线内：流动的流体首先撞击翼型前缘，流体在两个翼型侧缘处被分开后绕着探针的三维翼型流动。结果大部分流过三维翼型的流体可以摆脱涡流，此外可以预料污垢将不出现或者几乎不出现，尤其是在测量点的区域中。在任何情况下，都可以利用大致平直的后缘作为目标来积聚污垢，所积聚的污垢可以毫无疑问地被除掉。然而，测量点不会受例如气态流体所携带的颗粒的影响。

另外，有这样的事实，即：测量点一方面布置在翼型前缘处，另一方面布置于翼型侧面处，这意味着根据本发明的装置不受安装条件的影响。三维翼型与流体的流动相比的轻微倾斜事实上几乎没有任何影响。这就是说，具有大致三维翼型的探针的任何倾斜和/或转动很少影响或实际上不影响由其执行的压差测量。主要的益处将会在此体现。

根据有益的实施例，探针被构造为关于对称中央面基本上对称。另一方面，“真正的”翼型，通常不是结构对称的，这是为了产生飞行所需的升力。由此，根据本发明的翼型，观察不到翼型翘曲。中线没有翘曲，翼弦和中线重合。