CN102798423B - 流量计的辅助设备 - Google Patents

Abstract

一种用于流量计的辅助设备，尤其用于超声波流量计，具有至少两个连续布置的，平板状或圆盘状的，具有凹槽并且置于流量计下游和/或上游的流动影响元件(1，2)，流动影响元件(1，2)内形成凹槽和/或布置流动影响元件(1，2)，使得沿流方向上无自由视线。流动影响元件(1，2)内辅助设备的凹槽为非零偏移的窄缝(3，4)，从而没有空视线穿出辅助设备。

Description

流量计的辅助设备

技术领域

本发明涉及用于流量计的辅助设备，尤其是用于超声波流量计，具有至少两个连续设置的，平板状或者圆盘状的流动影响元件，两个元件具有凹槽并且置于流量计的下游和/或上游，在流动影响元件内形成凹槽和/或如此布置流动影响元件，从而沿流方向上“无自由视线(nofreelineofsight)”。

背景技术

流量计以及其它测量设备应当在尽可能宽的测量范围和尽可能宽的温度范围(流量计所应用的环境)内“运转良好”。“运转良好”主要包括，但不仅仅是，一个良好的零点稳定性以及较低的测量误差。

辅助设备用于流量计，例如，磁感应流量计，尤其是用于超声波流量计是众所周知的。在这方面，仅采用引用德国专利申请文件DE19503714以及DE102007004936(相应的美国专利申请7,810,399)，美国专利申请3,564,912；5,546,812；6,550,345以及6,732,595以及PCT专利申请公开文本WO98/19296(相应的美国专利申请6,047,602)和WO00/03206中实例的方式，尤其是德国专利申请DE102007004936和相应的美国专利申请7,810,399中的实例。

发明内容

采用传统方式标定流量计或者使用根据速度梯度，也就是根据流动通道内的速度分布来基于标准条件的计算方法。最常用于具有高雷诺数气体的标准速度分布也就是所谓的“全发展湍流”。这是个可以在具有光滑内壁的长直管道内再生的稳定平衡状态。根据流量计的类型，为实现该目的，流动路径具有一定长度是必要的，其相应的为流动通道直径的十倍到甚至四十倍。

对于流量计“运转良好”，不仅仅“流动质量”非常重要，更重要的是非期望的声波或者不属于流量计当前操作而在流动介质内产生的压力波是否会反面影响流量计的操作，并且其尤其影响测量精度，从而反面影响属于“运转良好”的标准“微小测量误差”。

通常，不管何种原因，阀，副翼和/或节流阀也会安装在考虑之中的类型的流量传感器所安装的管线上，以下将称为“破坏元件”的部件，因为它们一方面会从负面影响“流动质量”，并且从另一方面会产生声波，所述声波在对于超声波流量计来说在任何情况下会扰乱用于测量的声波，从而产生的后果是由声波导致测量误差。

正如最初所述，流动影响元件位于下游和/或上游。将流动影响元件置于上游，也就是沿流动方向上看去在流量计之前的逻辑是显而易见的。然而，将流动影响元件置于下游，也就是沿流动方向上看去在流量计之后也是有意义的，因为专门的“破坏性影响”的传播速度与流动介质的速度相比高很多。

本发明所使用类型的用于流量计的辅助设备众所周知，例如来自Law’sSpearman，K-Lap，CPA，BTB，Zanker，Gallagher。在考虑中的已知类型的辅助设备中，流动影响元件中的凹槽制成圆形。

考虑到对流量计“运转良好”作出贡献这一目的，对基于本发明的流量计来说，已知的辅助设备还不是最优的。因此本发明的目的在于配置，开发和改善考虑的辅助设备，从而一方面获得“流质量”的改善，但尤其是另一方面，“破坏性影响”的负面作用，尤其是来自在流量计所在管线上的阀，副翼和/或节流阀的负面影响减弱，大幅减弱或者如果可能的话消除影响。

如所述，本发明涉及用于不同类型流量计的辅助设备，例如，用于磁感应流量计，但是尤其是用于超声波流量计。它们通常是安装在为流动介质安排路径的管线上，流动介质流过该线路的流速将用该流量计测量。流动介质可以是液体介质，气体介质，包括固体和/或气体组分的液体介质或者包括固体和/或液体组分的气体介质。

本发明涉及用于不同类型的流量计的辅助设备，如一再声明，尽管在下面通常会假定特定流量计，特别是超声波流量计。但是并不是一种限制。

为了流量计“良好运转”，流量计内的流动介质的“流质量”特别重要。根据本发明，关于“流质量”，重要的在于是为层流还是湍流，并且流的速度梯度是如何在直径上或者流量计的剖面上出现的。

在最初指出根据本发明，这是关于用于流量计的辅助设备的问题。这些辅助设备可以制成不同的形式。一种可能的实现形式是作为固有易控制装置一样将辅助设备安装在流量计所安装的管线上。另一个可能的实现方式是使辅助装置不仅作为固有易控制装置，而是仅仅将代表辅助设备的流动影响元件安装在也安装流量计的管线上。根据本发明，在流量计自身内部提供构成辅助设备的流动影响元件理论上也是可行的。然而，这在破坏性影响，例如由于阀，副翼或者节流阀带来的影响相对低时，会产生仅对于相对好的“流质量”的良好结果。

这里强调的流量计辅助设备的一个重要组件是设有凹槽的平板状或圆盘状流动影响元件，流动影响元件内形成凹槽和/或布置流动影响元件使得沿流方向上“无自由视线”。“无自由视线”意味着：由于超声传播类似于光线，如果流动影响元件内形成凹槽和/或流动影响元件如此布置使得沿流方向上“无自由视线”，这样超声波不能不受阻碍的传播，即不能不受阻碍的从构成“破坏性元件”的阀，副翼，和/或节流阀传播到流量计。如上所述设置和/或制作的流动影响元件因此使得流量计成为它对于由“破坏性元件”带来的“破坏性影响”是“不察觉”的。

根据本发明用于流量计的辅助设备，首先基本地特征在于流动影响元件内的凹槽制成窄缝。优选的，流动影响元件内的窄缝具有大于1的边长比(长度与宽度的比值)。

根据本发明，在流动影响元件中制成窄缝的凹槽的定向对于辅助设备也非常重要。优选的，窄缝的纵向至少大致径向延伸，特别是恰好为径向。采用这种方式，正好在流动影响元件下游的流场内径向速度(湍流)的分量减小，从而，阻止在与轴线正交的方向上有形成声波的能量，该轴线如果出现，会导致较大振幅的声波。

如果流动影响元件内的窄缝径向延伸，推荐这样一个实施例，其中窄缝沿径向方向宽度增加，优选根据流动影响元件的半径而增加。

随着流动影响元件内实施的窄缝的几何形状可显著影响“流质量”。因此，也可以表示出根据径向上流动影响元件内窄缝的宽度，可以选择一种有别于径向方向上窄缝宽度增加的配置。这样，可选择一种配置，其中流动影响元件内的窄缝宽度首先沿径向增加，优选与半径成比例增加，然后沿径向再次减小，优选与半径成比例减小。

流量计所在的管线通常具有一个圆形截面。如下都是这样假设的，尽管圆形横截面不是必要的。

有利地，作为流动影响元件内的窄缝制成的凹槽的数量也有利地根据流量计所在管线的直径确定，也就根据流动影响元件的直径确定。

通常，需要注意根据本发明主要构成辅助设备的流动影响元件是旋转对称的，并且作为流动影响元件内的窄缝制成的凹槽是旋转对称的。因此，优选流体影响元件内的窄缝在同心圆环上实施-与流动影响元件的中心点同心。

如果流量计所在管线的直径相对较小，在同心圆环上实施流动影响元件中的窄缝是足够的。在更大直径的管线上，推荐一种实施例其中在若干个圆环上实施流动影响元件内的窄缝，该圆环相互同心，可以有两个或三个同心环，在管线的一个特别大的直径的上，还可以有更多的同心圆环，用其上实施流动影响元件内的窄缝。任何情况下都推荐一个实施例，其中在相互同心的圆环上实施在流动影响元件内的窄缝的数量从内侧到外侧逐渐增加。例如，内侧实施六条窄缝，中部圆环上十二条窄缝并且外部圆环上二十四条窄缝。

最后推荐的是，根据本发明，流动影响元件之间用于流量计的辅助设备内具有吸音和/或降噪材料。

特别的，根据本发明，用于流量计的辅助设备的具体实施方式和开发形式有多种不同的可能性，对此根据如下所述的典型实施例以及附图中所示进行参考说明。

附图说明

图1表示根据本发明属于辅助设备的第一流动影响元件的优选实施例；

图2表示除了图1所示的流动影响元件外，根据本发明属于辅助设备第二流动影响元件的优选实施例；

图3表示图1所示流动影响元件的提取图；

图4表示图2所示流动影响元件的提取图；

图5表示与图3相应的图示并且其中输入了单个窄缝的“角距离”；

图6表示位于流量计上游的用于流量计的辅助设备实施例的第一布置方式；

图7表示位于流量计下游的用于流量计的辅助设备实施例的第二布置方式；以及

图8表示包含两个设备的用于流量计的辅助设备的实施例的第三布置方式，其中一个位于流量计上游，一个位于流量计下游。

具体实施方式

根据本发明，用于流量计的辅助设备5，尤其是用于超声波流量计的辅助设备包括至少两个连续布置的平板状或圆盘状流动影响元件1，2，流动影响元件具有凹槽并位于流量计6上游和/或下游；示出和描述一实施例，其中正好有两个流动影响元件1，2。关键是流动影响元件1，2内形成凹槽和/或布置流动影响元件使得流方向上“无自由视线”(如前述定义)。

特别的如最初所述，流量计应当“正常运作”。为了流量计的“运转良好”，如类似最初所述，流量计内流动介质的“流质量”也同样重要。另外最初也同样说明了对流量计的“运转良好”来说，不仅“流质量”很重要，还很重要的是非期望的声波或者发生在流体介质中及不属于流量计当前操作的压力波是否会负面地影响流量计的操作。

另外，最初解释过根据本发明的辅助设备可以做成不同形式，特别是第一种可能的实施方式特征在于辅助设备作为固有易控制装置安装在流量计也会安装在其内的管线上，另一个可能的实施方式特征在于将构成辅助设备的流动影响元件直接安装在流量计也安装在其内的管线上，并且根据本发明，在流量计自身内部提供辅助设备的流动影响元件理论上也是可行的。示出和描述第二实施例，因此该实施例，其特征在于，构成辅助设备的流动影响元件1，2安装在流量计(没有示出的)也安装在其内的管线(没有示出)中。

最后，如最初所述的，重要的在于流动影响元件内形成凹槽和/或布置流动影响元件，使得沿流动方向上“无自由视线”，并且如所述地执行和/或布置的流动影响元件使得流量计对于由“破坏性元件”带来的“破坏性”是可以说“不察觉”的。

在示例性实施例中，其如图所示，流动影响元件1，2形成根据本发明的辅助设备。这里，流动影响元件1，2形成根据本发明的辅助设备的第二实施例。对于两个实施例，流动影响元件1，2连续分布，并且流动影响元件1，2可以安装在流量计的下游，上游或者下游以及上游。

对于根据本发明的用于流量计的辅助设备，首先，流动影响元件1，2内的凹槽制成窄缝3，4是很重要的。这里，窄缝3，4的边长比(长度与宽度的比值)大于1，在说明的示例性实施例中远大于1。对该说明的示例性实施例适用的是，窄缝3，4的纵向径向延伸，并且在其长度的大部分范围内沿着径向方向窄缝3，4的宽度与流动影响元件1，2的半径成比例的增加。部分适用于首先窄缝3，4的宽度与流动影响元件1，2的半径成比例增加，但是然后再次与半径成比例地减小。

另外，对示例性实施例适用的是在同心的圆环上特别是在三个圆环上实施流动影响元件1，2内的窄缝3，4。这里，进一步适用的是，在彼此同心的圆环上，流动影响元件1，2内所实施的窄缝3，4的数量从内侧到外侧逐渐增加；内侧，实施六条窄缝3，4，中间圆环，实施十二条窄缝3，4，并且外侧圆环，实施二十四条窄缝3，4。

如果将附图2中的流动影响元件2与附图1中的流动影响元件1对比，或者将附图4中的提取图与附图3中的提取图对比，那就立即变得很清楚，窄缝3，4的偏移排列会形成在流动方向上的“无自由视线”。附图3中，可以清晰辨别流动影响元件1中所实施的窄缝3。相反地，在流动影响元件2中实施的窄缝4，在附图4中采用提取图的方式表示，而在附图3中仅仅暗示出，进而表示连续的窄缝3之间的偏移排列。相反地，附图4中流动影响元件2中实施的窄缝4可清晰辨别，而在附图3中采用提取图方式表示的流动影响元件1中实施的窄缝3在附图4中仅仅暗示出。

另外，需要指出的是在示例性实施例中仅有两个流动影响元件1，2，然而根据本发明的辅助设备并不限制于此，并且可能容易地具有三个，四个，五个或者更多个流动影响元件。

附图6表示用于流量计6的辅助设备5第一种布置方式的实施例，辅助设备5置于流量计6的上游并且包括两个圆盘状流动影响元件1，2。附图7表示辅助设备5的第二种布置方式，其中辅助设备5置于流量计6的下游。附图8表示辅助设备5的第三布置方式的实施例。该布置方式中，有两个辅助设备5，一个辅助设备5置于流量计6的上游，一个辅助设备5置于流量计6的下游。

最后，需要指出的，在根据本发明用于流量计的辅助设备中，在流动影响元件之间可具有吸音和/或降噪材料；但是并没有示出。

Claims (8)

1.用于流量计的辅助设备，包括：

至少两个连续设置的，平板状或圆盘状的流动影响元件，其具有凹槽并且适于放置在流量计的下游和上游的至少其中之一，形成和设置流动影响元件内的凹槽使得沿流动方向上无自由视线，其中流动影响元件内的凹槽为窄缝，其中所述窄缝的纵向大致沿径向延伸，并且其中在至少一个同心圆环上实施流动影响元件中的所述窄缝。

2.根据权利要求1所述的用于流量计的辅助设备，其中窄缝具有大于1的长宽比。

3.根据权利要求1所述的用于流量计的辅助设备，其中沿径向方向，窄缝的宽度增加。

4.根据权利要求1所述的用于流量计的辅助设备，其中窄缝的宽度首先与半径成比例地增加，然后沿半径方向在窄缝的外端部减小。

5.根据权利要求1所述的用于流量计的辅助设备，其中在多个互相同心的圆环上实施流动影响元件中的窄缝。

6.根据权利要求5所述的用于流量计的辅助设备，其中从窄缝的最内侧环到窄缝的最外层环，同心圆环上的窄缝数量逐渐有窄逢的增加。

7.根据权利要求6所述的用于流量计的辅助设备，其中三条同心圆环，最内侧环具有六条窄缝，中间环具有十二条窄缝并且最外层环具有二十四条窄缝。

8.根据权利要求1所述的用于流量计的辅助设备，进一步包括设置于流动影响元件之间的至少一种吸音和/或降噪材料。