PL197380B1 - Przyrząd do wyznaczania przynajmniej jednego parametru płynącego przewodem czynnika pośredniczącego - Google Patents

Abstract

1. Przyrz ad do wyznaczania przynajmniej jednego pa- rametru p lyn acego przewodem czynnika po srednicz acego, zw laszcza masy zasysanego powietrza w silniku spalino- wym, z przynajmniej jednym elementem pomiarowym op lywanym przez przep lywaj acy czynnik, z kana lem obej- sciowym, który rozci aga si e w kierunku przep lywu mi edzy polaczonym z przewodem otworem wej sciowym i przy- najmniej jednym otworem wyj sciowym stanowi acym wylot do przewodu usytuowanym za otworem wej sciowym, przy czym kana l obej sciowy mi edzy otworem wej sciowym i elementem pomiarowym ma przynajmniej jedno miejsce rozdzielenia, które dzieli kana l obej sciowy na kana l pomia- rowy, w którym umieszczony jest przynajmniej jeden ele- ment pomiarowy, i na kana l omijaj acy, który omija element pomiarowy w kierunku przep lywu, znamienny tym, ze za otworem wej sciowym - patrz ac w kierunku przep lywu - znajduje si e w kanale obej sciowym (11) scianka wewn etrz- na (16), której powierzchnia przebiega w przybli zeniu rów- nolegle do otworu wej sciowego (13) i która pokrywa ca lko- wicie rzut otworu wej sciowego (13) w g lównym kierunku przep lywu (3), i ze miejsce rozdzielenia (33) lezace poza tym rzutem jest utworzone przez przegrod e (27), i ze scian- ka wewn etrzna (16) - patrz ac w kierunku przep lywu - jest usytuowana mi edzy miejscem rozdzielenia (33), pocz atkiem przegrody (27) i zako nczeniem (34) przegrody (27). PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest przyrząd do wyznaczania przynajmniej jednego parametru płynącego przewodem czynnika pośredniczącego, zwłaszcza masy zasysanego powietrza w silniku samochodowym.

Znany jest z DE 41 06 842 A1 czujnik z podgrzewanym włóknem do pomiaru strumienia objętościowego gazu, który to czujnik jest umieszczony w kanale obejściowym, za otworem tego kanału patrząc w kierunku przepływu - znajduje się ścianka, której powierzchnia przebiega równolegle do otworu kanału obejściowego. Jednak czujnik ten nie jest umieszczony w osłoniętej strefie kanału obejściowego, tak że nie jest chroniony przed zanieczyszczeniami.

Z EP 803 712 A2 znany jest przepływomierz powietrza, który posiada miejsce rozdzielenia lub przegrodę w kanale obejściowym. Poza tym w kanale tym istnieje ścianka, która jest równoległa do otworu wejściowego tego kanału i osłania całkowicie ten otwór. Jednak czujnik nie jest chroniony przed napływającymi cieczami.

Z DE 198 15 654 A1 znany jest przyrząd do pomiaru masy przepływającego przewodem czynnika pośredniczącego, w którym w kanale obejściowym istnieje miejsce rozdzielenia lub przegroda, która ma chronić element pomiarowy przed cząstkami ciał stałych i innymi zanieczyszczeniami. Jednak wskutek odbijania cząstek stałych, które trafiają w kanale obejściowym na ściankę wewnętrzną, dochodzi do ich odbijania w kierunku kanału pomiarowego i mogą one tam trafiać na element pomiarowy. Nie wskazuje się na to, żeby poprzez zmianę ścianki wewnętrznej można było wpływać na odbicia cząstek ciał stałych z wykorzystaniem zasady odbicia.

Znana jest z publikacji konstrukcja kanału obejściowego, według której w kanale obejściowym istnieje przegroda rozpościerająca się równolegle w kierunku przepływu oraz ścianka, której powierzchnia przebiega równolegle do otworu wejściowego kanału obejściowego. Ścianka ta jest usytuowana za elementem pomiarowym - patrząc w kierunku przepływu. Przy tym element pomiarowy jest chroniony przed strumieniem głównym poprzez przegrodę i położony niżej otwór wejściowy. Zróżnicowany przebieg kanału głównego i kanału pomiarowego powoduje zwiększenie szumów sygnałowych. Przy przepływach wstecznych ciecz, cząstki i olej mogą dostawać się bezpośrednio do kanału pomiarowego oraz mogą zanieczyszczać lub uszkodzić element pomiarowy.

Przyrząd do wyznaczania przynajmniej jednego parametru płynącego przewodem czynnika pośredniczącego, zwłaszcza masy zasysanego powietrza w silniku spalinowym, z przynajmniej jednym elementem pomiarowym opływanym przez przepływający czynnik, z kanałem obejściowym, który rozciąga się w kierunku przepływu między połączonym z przewodem otworem wejściowym i przynajmniej jednym otworem wyjściowym stanowiącym wylot do przewodu usytuowanym za otworem wejściowym, przy czym kanał obejściowy między otworem wejściowym i elementem pomiarowym ma przynajmniej jedno miejsce rozdzielenia, które dzieli kanał obejściowy na kanał pomiarowy, w którym umieszczony jest przynajmniej jeden element pomiarowy, i na kanał omijający, który omija element pomiarowy w kierunku przepływu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że za otworem wejściowym - patrząc w kierunku przepływu - znajduje się w kanale obejściowym ścianka wewnętrzna, której powierzchnia przebiega w przybliżeniu równolegle do otworu wejściowego i która pokrywa całkowicie rzut otworu wejściowego w głównym kierunku przepływu, i że miejsce rozdzielenia leżące poza tym rzutem jest utworzone przez przegrodę, i że ścianka wewnętrzna - patrząc w kierunku przepływu - jest usytuowana między miejscem rozdzielenia, początkiem przegrody i zakończeniem przegrody.

Korzystnie przegroda ma kształt przynajmniej jednej litery U.

Korzystnie, przegroda jest dopasowana do przebiegu kanału obejściowego.

Korzystnie, otwór wejściowy ma krawędź odrywającą.

Korzystnie, przegroda wyznacza kanał omijający, w którym płynie ciecz, i że w kanale omijającym nie występuje efekt kapilarny.

Korzystnie, kanał obejściowy ma przynajmniej jeden odcinek w kształcie litery U.

Zaletę przyrządu według wynalazku w jego podstawowej postaci stanowi to, że w prosty sposób jest chroniony przynajmniej jeden element pomiarowy przed napływem cieczy i szkodliwym działaniem zawartych w niej cząstek.

Korzystnie jest, gdy otwór wejściowy kanału obejściowego ma krawędź odrywającą ciecz, gdyż dzięki temu w kanale tym w strefie otworu wejściowego nie może już tworzyć się przyścienna warstewka cieczy, która ewentualnie może dochodzić do elementu pomiarowego.

PL 197 380 B1

Otwór wylotowy kanału obejściowego może być korzystnie ukierunkowany w bok, w dół albo w kierunku przepływu.

Przegroda ma korzystnie przynajmniej jeden odcinek o kształcie litery U, żeby w ten sposób chronić odpowiednio czujnik zarówno przed przepływem w przód jak i przepływem wstecznym.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania schematycznie na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w stanie zamontowanym przyrząd do wyznaczania przynajmniej jednego parametru przepływającego czynnika pośredniczącego, a fig. 2a do fig. 2d - kanał obejściowy w komorze pomiarowej przyrządu według wynalazku.

Na fig. 1 ukazano schematycznie przyrząd 1 do wyznaczania przynajmniej jednego parametru płynącego przewodem czynnika pośredniczącego, zamontowany w przewodzie 2, w którym płynie mierzony czynnik pośredniczący. Przyrząd 1 do wyznaczania przynajmniej jednego parametru tego czynnika składa się z komory pomiarowej 6, którą odwzorowuje na rysunku dolny prostokąt zaznaczony linią osiową, i z członu nośnego 7 odwzorowanego górnym prostokątem zaznaczonym linią osiową, w którym jest umieszczony na przykład elektroniczny układ analizujący. W tym przykładzie realizacji przyrządu 1 wykorzystuje się element pomiarowy 30 (fig. 2), który określa przykładowo strumień objętościowy przepływającego czynnika pośredniczącego. Innymi parametrami, które mogą być mierzone, są na przykład ciśnienie, temperatura, stężenie składnika czynnika pośredniczącego lub prędkość przepływu, które są wyznaczane za pomocą odpowiednich czujników.

Komora pomiarowa 6 i człon nośny 7 mają na przykład wspólną oś wzdłużną 8, która przebiega w kierunku zabudowy i która może być na przykład także osią środkową. Przyrząd 1 jest wprowadzony na przykład wtykowo w ściankę 5 przewodu 2. Ścianka 5 ogranicza przekrój przepływowy przewodu 2, w którego środku w kierunku przepływającego czynnika przebiega równolegle do ścianki 5 oś środkowa 4. Kierunek przepływu czynnika, określany dalej jako główny kierunek przepływu 3, jest zaznaczony odpowiednimi strzałkami i przebiega tam od lewej do prawej strony.

Figura 2a ukazuje komorę pomiarową 6 z kanałem obejściowym 11. Kanał ten ma otwór wejściowy 13, przez który napływa do kanału obejściowego 11, czynnik pośredniczący. Za otworem wejściowym 13 - patrząc w kierunku przepływu - i przed elementem pomiarowym 30 znajduje się ścianka wewnętrzna 16, której powierzchnia przebiega w przybliżeniu równolegle do otworu wejściowego 13 i o którą uderzają czołowo, to znaczy prostopadle, napływające w kierunku głównego przepływu 3 cząstki, takie jak cząstki ciał stałych i cząsteczki cieczy. Rzut otworu wejściowego 13 jest całkowicie odwzorowany na powierzchni ścianki wewnętrznej 16.

Otwór wejściowy 13 jest ograniczony z góry krawędzią odrywającą 18, tak że na ściance kanału obejściowego nie tworzy się warstewka przyścienna cieczy, która może dochodzić do elementu pomiarowego 30. Za otworem wejściowym 13 zaczyna się kanał wlotowy 21 będący odcinkiem kanału obejściowego 11. Potem kanał obejściowy 11 ma na przykład załamanie o około 90 stopni w kierunku członu nośnego 7, następnie przebiega w części środkowej 20 w przybliżeniu równolegle do głównego kierunku przepływu 3 i dalej następuje przykładowo załamanie o 90 stopni w dół, to znaczy w kierunku przeciwnym do członu nośnego 7, celem utworzenia tak zwanego kanału wylotowego 23, żeby następnie opuścić komorę pomiarową 6 przez otwór wyjściowy 25. Tak więc kanał obejściowy 11 ma przykładowo przynajmniej jeden odcinek w kształcie litery U. Otwór wyjściowy 25 może znajdować się z boku komory pomiarowej 6, albo jest on ukształtowany tak, że czynnik pośredniczący opuszcza znowu kanał obejściowy 11 w głównym kierunku przepływu 3 lub prostopadle do tego kierunku w dół.

W środkowej części 20 jest umieszczony element pomiarowy 30, który wchodzi częściowo w człon nośny 7. Poniżej elementu pomiarowego 30 i członu nośnego 7 znajduje się w środkowej części 20 przebiegająca prostopadle do płaszczyzny rysunku przegroda 27, która ma przykładowo kształt litery U, dopasowany do przebiegu kanału obejściowego 11. Przegroda 27 zaczyna się - patrząc w kierunku przepływu - w miejscu rozdzielenia 33 położonym w osłoniętej strefie 35. Ta osłonięta strefa 35 jest częścią kanału obejściowego 11, która nie jest objęta prostopadłą do głównego kierunku przepływu 3 projekcją otworu wejściowego 13, to znaczy cząsteczki wchodzące do kanału obejściowego 11 równolegle do głównego kierunku przepływu 3 muszą być najpierw odchylone, żeby dostać się do osłoniętej strefy 35. Przegroda 27 rozpościerająca się całkowicie lub niemal całkowicie od jednej do drugiej ścianki bocznej kanału 11 dzieli ten kanał na dwie części, czyli na kanał pomiarowy 40 z elementem pomiarowym 30 i na położony pod nim kanał omijający 42. Kanał pomiarowy 40 zawiera przykładowo części kanału wlotowego 21 i kanału wylotowego 23. Kanał pomiarowy 40 i kanał omijający 42 łączą się znów ze sobą za elementem pomiarowym 30 - patrząc w kierunku przepływu. Może to również nastąpić tuż przed otworem wyjściowym 25.

PL 197 380 B1

Ścianka wewnętrzna 16 jest usytuowana osiowo - patrząc w głównym kierunku przepływu 3 między miejscem rozdzielenia 33, początkiem przegrody 27 i zakończeniem 34 przegrody 27.

Gdy czynnik płynący w przewodzie 2 zawiera cząsteczki cieczy i napływają one do kanału obejściowego 11, to ze względu na działanie krawędzi odrywającej 18 nie tworzy się warstewka przyścienna cieczy, która może sięgać w kierunku elementu pomiarowego 30. Za otworem wejściowym 13 - patrząc w kierunku przepływu - cząsteczki cieczy uderzają o powierzchnię ścianki wewnętrznej 16 i tworzą tam warstewkę przyścienną, która przemieszcza się przez kanał omijający 42 w kierunku otworu wyjściowego 25.

Również cząstki ciał stałych ze względu na ich bezwładność nie dostają się do kanału pomiarowego 40. Cząstki te, jak na przykład cząsteczki pyłu, uderzają czołowo, to znaczy prostopadle, o powierzchnię ścianki wewnętrznej 16, są tam odbijane i opuszczają znów kanał obejściowy 11 przez otwór wejściowy 13, względnie są porywane strumieniem do kanału omijającego 42. Kanał omijający 42 jest ukształtowany tak i ma taką szerokość, że nawet przy dużym napływie cieczy nie powstaje efekt kapilarny.

W wyniku opisanych efektów uzyskuje się tę korzyść, że za otworem wejściowym 13 - patrząc w kierunku przepływu - odchyla się w górę ku członowi nośnemu 7 wolna od kropelek cieczy i cząstek ciał stałych część czynnika pośredniczącego i przepływa ona przez kanał pomiarowy 40 i element pomiarowy 30, natomiast w wyniku rozdzielenia na przegrodzie 27 część czynnika pośredniczącego zawierająca ciecz i cząstki stałe przepływa położonym niżej kanałem omijającym 42.

Figura 2b ukazuje następne możliwe ukształtowanie kanału obejściowego 11, który w zasadzie w strefie części środkowej 20 ma kształt litery U. Otwór wyjściowy 25 jest położony w porównaniu z fig. 2a poniżej otworu wejściowego 13, to znaczy odstęp otworu wyjściowego 25 w kierunku osi środkowej 4 od elementu pomiarowego 30 jest większy niż otworu wejściowego 13.

Otwór wyjściowy 25 może być także otwarty w dół, to znaczy przepływający czynnik pośredniczący opuszcza kanał obejściowy 11 prostopadle do głównego kierunku przepływu 3. Przegroda 27 rozpościera się przykładowo tylko w kanale pomiarowym 40 i ma kształt litery U.

Na fig. 2c w przeciwieństwie do fig. 2a otwór wyjściowy 25 jest umieszczony równolegle do otworu wejściowego 13, to znaczy przepływający czynnik pośredniczący opuszcza kanał obejściowy 11 w głównym kierunku przepływu 3. Przegroda 27 rozpościera się w kanale pomiarowym 40 aż do kanału wylotowego 23 i ma przykładowo kształt esowy.

Na fig. 2d kanał wylotowy 23, za jego zakończeniem jak na fig. 2b, ma jeszcze jedno załamanie, na przykład o 90°, względem głównego kierunku przepływu 3, tak że tworząc dalej kształt litery U przebiega przynajmniej na pewnym odcinku przeciwnie do głównego kierunku przepływu 3. Otwór wyjściowy 25 może być ukształtowany tak, że przepływający czynnik opuszcza kanał obejściowy 11 prostopadle (fig. 2b) albo przeciwnie do głównego kierunku przepływu 3.

Możliwe ukształtowania kanału obejściowego 11 dobiera się stosownie do wymagań stawianych wobec przyrządu 1, jak na przykład zależnie od charakterystyki pulsacyjnej, przepływów wstecznych i tak dalej.

Claims (6)

1. Przyrząd do wyznaczania przynajmniej jednego para metru płynącego przewodem czynnika pośredniczącego, zwłaszcza masy zasysanego powietrza w silniku spalinowym, z przynajmniej jednym elementem pomiarowym opływanym przez przepływający czynnik, z kanałem obejściowym, który rozciąga się w kierunku przepływu między połączonym z przewodem otworem wejściowym i przynajmniej jednym otworem wyjściowym stanowiącym wylot do przewodu usytuowanym za otworem wejściowym, przy czym kanał obejściowy między otworem wejściowym i elementem pomiarowym ma przynajmniej jedno miejsce rozdzielenia, które dzieli kanał obejściowy na kanał pomiarowy, w którym umieszczony jest przynajmniej jeden element pomiarowy, i na kanał omijający, który omija element pomiarowy w kierunku przepływu, znamienny tym, że za otworem wejściowym - patrząc w kierunku przepływu - znajduje się w kanale obejściowym (11) ścianka wewnętrzna (16), której powierzchnia przebiega w przybliżeniu równolegle do otworu wejściowego (13) i która pokrywa całkowicie rzut otworu wejściowego (13) w głównym kierunku przepływu (3), i że miejsce rozdzielenia (33) leżące poza tym rzutem jest utworzone przez przegrodę (27), i że ścianka wewnętrzna (16) - patrząc w kierunku

PL 197 380 B1 przepływu - jest usytuowana między miejscem rozdzielenia (33), początkiem przegrody (27) i zakończeniem (34) przegrody (27).

2. Przyrząąweeługzaatrz.1 ,znamiennytym. że przzerood(22)ma kkstaa przznajmniejjeenej litery U.

3. Przzrzyą weeług zzatrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przzeroOd (22)j mst ddopaswena dd przebiegu kanału obejściowego (11).

4. Przyrząd według zastrz. 1, naaminaay tym, że otwór wejściowy (13) ma krawędź odrywającą (18).

5. Przyrząd według zastrz. 1 albo 2, naaminaay tym, że przegroda (27) wyznacza kanał omijający (42), w którym płynie ciecz, i że w kanale omijającym (42) nie występuje efekt kapilarny.

6. Przyrząd według zastrz. 1, naaminaay tym, że kanał obejściowy (11) ma przynajmniej jeden odcinek w kształcie litery U.