CN104215286A - 流量计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于流体的流量计，其包括形成流量计的管道的管道单元和至少一个测量装置，所述管道单元具有在测量区域中的多个管道，所述测量装置布置在这些管道中的至少一个中，所述管道单元包括具有一个或多个划分级的划分装置，所述划分级用于将流入流量计的流体分配到所述管道中，所述划分级或每个划分级都包括至少一个堰塞元件，所述堰塞元件将流动通过流入管道的流体分配到至少两个分管道，其特征在于，所述划分装置和/或布置在所述划分装置与测量区域之间的管道中的至少一个中的加速装置设计成加速流体，以便使流体在划分装置上游具有第一流速并且在测量区域中具有第二流速，第二流速是至少1.5倍高，尤其是至少两倍高。

Description

流量计

技术领域

本发明涉及用于流体的流量计，包括形成流量计的管道的管道单元和至少一个测量装置，所述管道单元具有在测量区域中的多个管道，所述测量装置布置在这些管道中的至少一个中，所述管道单元包括具有一个或多个划分级的划分装置，所述划分级用于将流入流量计的流体分配到所述管道中，所述划分级或每个划分级都包括至少一个堰塞元件，所述堰塞元件将流动通过流入管道的流体分配到至少两个管道。

背景技术

在用于流体流的流量测量装置中，经常有利的是仅在从主流分离的分流上进行测量。对于某些测量原理而言，例如在热测量原理或超声测量中，当要检测的通流流量较高时，仅在分流上的测量是尤其可行的。通过在分流上进行的测量，流量计也可以具有柔性较高的通流流量。

对于分流测量最重要的特征是分流与主流之间的分配函数。为了获得可靠的测量值，必须已知分配函数。在例如WO2004/092687中所述的用于测量分流的已知测量系统中，为了确定分配函数，必须已知诸如温度、介质的流动特性和压力等的特定变量。如果这些特性在测量期间发生变化，则会导致测量不准确。

虽然人们已经努力实现均匀分配，但对介质的粘性、流动和温度的依赖性较高，并且因此，这种类型的流量计要求复杂的标定并且仅能用预定介质操作。然而，在考虑某些物质的情况下，介质的特性随着介质的成分剧烈变化。例如，无法借助这种类型的流量计可靠地测量L组天然气。

在公布JP2004-233247中，提出以这种方式进行气流的划分，即，主流通过分离元件划分成两个分流，所述分流继而都通过另外的分离元件划分成另两个分流。这样划分主流改善了流动分配的均匀性并且使得流动分配对操作参数依赖性的问题最小化。然而，在成分中和在分管道中的介质的路线中在流动被划分的途中尤其在扰乱的入口剖面的情况下即使微小的偏离，都会导致流动分配的很大差异。

因此，本发明的目的是提供一种流量计，其尤其在分配函数与操作参数的独立性方面得到改进。

发明内容

所述目的是通过上述类型的流量计实现的，布置在划分装置和测量区域之间的管道中的至少一个中的划分装置和/或加速装置用于加速流体，使得流体在划分装置上游具有第一流速并且在测量区域中具有第二流速，所述第二流速是至少1.5倍高，尤其是至少两倍高。

本发明是基于下述想法，即，虽然通常流动在测量期间应该是层流，但有利的是以较高流速测量通流，并且以尽可能低的速度将流体流划分成多个分流。流动划分期间的低流速是有利的，这尤其是因为这样可以在流动划分期间实现较低的雷诺数和因此获得湍流较小的流动。而且，在低流速下，还形成均匀的流动剖面。而且，在封闭管道的情况下，还可以借助管道的较大横截面面积获得较低流速，并且借助管道的较小横截面面积获得较高流速。其结果尤其在于，在以较低流速进行分配和以较高流速进行测量的情况下，测量区域的流阻较高并且划分区域中的流阻较低。其结果是流动划分区域中分管道的不同流阻对流体到管道的分配的影响非常小。而且由于流量计的这种类型的构造，入口区域中主流的剖面扰动被衰减，从而可以减小由于剖面扰动而引起的测量误差。

本发明的另一个优点还在于确保了测量区域中充分的层流流动。作为其结果，还可以使测量区域与划分装置的区域上游之间的流速差异非常大，而不会使分配函数变得依赖于流体的操作参数。例如，第二流速可以是第一流速的至少三倍高，或至少四倍高。

虽然在将总流动划分成分流时划分装置的影响由于流动划分区域中的较低流速而减小，但却确保了分管道的基本相同的流入几何特征，以便获得尽可能均匀的总流动的划分。

借助根据本发明的流量计，可以测量各种流体，即，例如天然气的气体和例如水的液体。

根据本发明的流量计细分成多个子区域。对于流入流，可以将其引入到沿流动方向布置在划分装置上游的流体储蓄器中。储蓄器布置在流量计的上游具有两个明显优点。尤其是在例如气体的弹性流体的情况下，安装在流量计上游的储蓄器用作使流体通流中的快速变化变平缓的元件。在流量计的入口处的突然压力变化继而首先导致储蓄器中的压力变化。然而，由于储蓄器具有较大容积，因此至少脉冲状压力变化仅在衰减后才传递至流量计。在尤其用于检测消耗流量的流量计的情况下，通常希望在分钟、小时或者甚至天的时间尺度中检测通流流量。只要能正确地检测总通流流量，就不必准确地消除通流中的突然变化。然而，在非常短的时间尺度内通流中的这种突然变化会破坏某些测量方法。因此有利的是借助在先的储蓄器使通流流量变得平缓。另一个优点在于，储蓄器可以完全消除流入扰动，从而在流入第一划分装置之前可以形成均匀的流入剖面。而且，储蓄器形成了压力梯度较低的较大容积。因此在储蓄器自身中，流体流动非常缓慢。结果，流动测量独立于流到流量计中的流动剖面的形状，并且湍流减少。由于所划分的流动的流体会聚同样易于形成湍流，因此可以借助入流处的下述储蓄器实现相同的有利效果。

在测量区域上游布置有划分装置。划分装置用于将主流划分成至少两个、优选地多个分流。如上所述，流体的流速在该区域中应较低。因此第一划分级的至少流入管道具有较大横截面面积。尤其是可以在划分装置的所述划分级或每个划分级中进行尽可能均匀的流动划分。这可以通过许多不同方式实现，下文将详细说明。

在划分装置下游，主流被划分成多个分流并且因此被分配到多个管道。所述管道尤其具有相同流阻，并且流动的划分尤其是均匀的。可以在主流划分成分流的构架内已经进行流体的加速。尤其是在一个或多个所述划分级中，分管道的横截面面积可以比相应的流入管道小，因此实现流体的加速。如果划分装置下游流体的速率已经是划分装置上游流体的速率的至少1.5倍高或两倍高，则测量装置可以布置在划分装置下游的管道中的一个上。

然而在许多实施例中，希望测量区域上游流体的加速或进一步加速。因此，对于划分装置中流体的加速而言，可替代地或额外地，可以在加速装置中进行流体的加速，该加速装置沿着流动方向布置在划分装置的下游。

如上所述，为了将主流均匀地划分成分流，有利的是引导分流的所有管道都具有相同的流阻。因此有利的是不仅包括测量装置的测量管道具有这种类型的加速装置，而且其他管道也具有这种类型的加速装置。这些加速装置尤其具有相同构造。为了实现所述加速装置，提供下文所述的多种可能方案。

在加速装置下游或划分装置下游如果没有设置加速装置，则布置测量区域，在所述测量区域中在至少一个测量管道中测量通流。由于根据本发明的流量计中的流动优选地均匀地分配到多个管道中，因此流过测量管道的那部分流动独立于其他操作参数，例如流体成分、温度或类似参数。因此，在根据本发明的流量计中，可以在较宽的参数范围上从测量通道中测量的通流可靠地推算总通流，而不需要复杂计算。为了在所述布置中具有相同的流阻，有利的是布置在测量区域中的管道构造成使得其允许测量单元的传感器特定特征。因而，例如对于微热敏传感器布置，有利的是以0.5至1.5mm的传感器实施管道高度。在超声测量装置的情况下，必须例如借助反射器将声音供给到测量段中。由此产生的流动偏转因而可以在所有分管道中被模拟，以便获得相同的流阻。

通常，在测量区域的下游，管道应再次会聚冲一个共用管道。这在会聚装置中进行，该会聚装置使流过测量区域的流体会聚到流量计的出口管道。这里应注意，会聚的类型当然会影响管道的流阻，并且也会影响划分装置中主流到分流的划分。为了将主流尽可能均匀地划分成分流，在此必须确保会聚装置中的会聚在所有管道中产生尽可能相同的流阻，而与操作参数无关。下文将说明这种会聚装置的结构。

下文首先说明划分装置的结构的各种可能方案。在最简单的情况下，划分装置可以由单个划分级构成，通过流入管道流入的流动被分配到至少两个分管道中。为了独立于操作参数获得均匀的流动划分，有利的是每个划分级的分管道都具有基本相同的流阻，并且尤其是也具有相同的管道几何特征。

各分管道的流阻一方面取决于划分的类型，并且另一方面取决于管道进一步的路线。当分管道沿着其进一步路线基本相同地延伸时，可以尤其简单地获得分管道的基本相同的流阻。因而，分管道的进一步划分、加速装置中流体的可选的额外加速和流体的随后会聚对于每个分管道都应尽可能相同地进行。

然而，或者，也可以通过将增大流阻的额外元件故意设置在各分管道中以便由此平衡不同分管道的流阻而实现分管道相同的流阻。然而，如果分管道的进一步走向显著不同，这种平衡可能会有问题，这是因为额外堰塞元件的影响可能会取决于操作参数。

作为另一个替代方案，可以借助额外的堰塞元件或非常窄的管道显著增大分管道的流阻。在这种情况下，当将主流分配到分管道中时其他流阻的影响减小。

为了获得尽可能均匀的流动划分，有利的是分管道的流入几何特征基本相同。当所述划分级或所述划分级中的至少一个仅具有两个分管道时，这是尤其简单的。因而，在矩形、圆形或任何其他管道中，管道的横截面具有镜像平面，可以相对于该镜像平面对称地布置有堰塞元件，以便在该镜像平面上将流动分配到分管道中。如果流入管道足够长，则可以认为流动剖面的几何特征基本对应于流入管道的几何特征。因此，如果沿着其对称平面中的一个划分流入管道，则流动也沿着其对称平面中的一个划分并且因此被均匀地划分。

为了确保进入分管道的流入几何特征尽可能相同，还有利的是尽可能使分管道的流入区域解耦。当流体撞击在一个或多个堰塞元件(在所述堰塞元件之间形成管道)上时，在分管道与流入管道之间的过渡区域中的流速局部地差异较大。堰塞元件使撞击在其上的流体急剧减速，但流体的流速在管道的区域中增大。这种不均匀的流动剖面会导致流到独立管道中的流体流相互作用，并且因此会产生湍流、局部压力差异或类似情况，并且这继而会导致流体流不均匀地分配到分管道中。因此有利的是在划分级中或在划分级中的至少一个中，分管道中的至少两个通过堰塞元件间隔开，分管道的间隔是一个分管道的直径的至少三倍大。

通常还希望这样划分流入管道，即，该划分部队医院流入管道的任何自然对称。在这种情况下，分管道与流入管道的壁相距不同距离。然而，这导致分管道的不同流入几何特征，这是要被避免的，以便实现流体流到分管道中的均匀分配。为了减小流入管道的壁对流体划分的影响，分管道的流入区域应与流入管道的壁间隔开。

在所述划分级或所述划分级中的至少一个中，矩形流入管道因此可以细分成至少三个管道，流入管道即便是矩形的并且其宽度至少是其高度的三倍大，堰塞元件将流入管道沿宽度方向细分成至少两个、尤其是至少三个分管道，所述分管道与流入管道的边缘沿宽度方向间隔开流入管道的宽度的至少10％，尤其是至少15％。在这种情况下，当流入管道的宽度是高度的至少五倍、尤其是至少十倍时，可以实现尤其均匀的划分。

尤其为了减小划分级的尺寸并且因此减小流量计的尺寸，有利的是将流入管道这样划分成若干管道，即，分管道分配在流入管道的整个横截面面积上。因而，在所述划分级中或在所述划分级中的至少一个中，堰塞元件可以将流入管道细分成至少三个分管道，所述分管道位于至少两个平面中。因而实现了流入管道的二维划分。

在这种情况下，尤其可以在堰塞元件的区域中垂直于流入管道的方向的截面中，划分级由其中每个都具有至少一个分管道的至少三个相同区域组成。在这种情况下，所述区域可以按要求相对于彼此转动，并且彼此间隔开。所述区域的相同结构确保了划分级的每个分管道的流入几何特征是相同的。在用于划分级的该结构布置内可以想到多个实施例。

因而，流入管道的横截面可以是圆形的并且划分级可以包括沿着流入管道的圆周方向均匀地间隔开的至少三个分管道。在这种情况下，围绕分管道的元件的几何特征对于每个分管道都是相同的。因而，每个分管道在其紧邻附近都具有流入管道的径向间隔开的外壁和以特定角度间隔开的两个相邻管道，并且其他管道的相对布置对于每个分管道也都是相同的。

或者，流入管道的横截面可以是矩形的，并且划分级仅包括四个分管道。在这种情况下，分管道布置在矩形流入管道的四个象限中以便使分管道具有相同的高度和宽度并且布置成都与最近的壁相距相同的距离。因此对于四个分管道获得了相同的流入几何特征。

如上文所述，流体的加速可以早在划分装置中进行。可以进行这种加速尤其是因为在所述划分级中或所述划分级中的至少一个中，分管道的横截面面积的和小于流入管道的横截面面积。

如上文所解释的，划分装置可以通过许多不同方式形成，并且优选地将流体流均匀地分配到多个管道。流体的加速或进一步加速可以在这些管道中进行。为此，根据本发明的流量计可以具有加速装置，有利地如下文所述。

由于总通流流量在管道的每个管道段中必须相同，因此管道中流体的加速同时对应于管道的横截面面积的减小。在根据本发明的流量计中，尤其在矩形间隙管道中进行加速。间隙管道是有利的，这是因为在其中可以尤其容易地获得层流流动。因此下文假定流体流在加速装置中的矩形管道中被加速。上述原理也可以被转化到非矩形管道，但在这些情况下有时必须采取额外措施以便避免湍流。

管道中的至少一个的横截面面积因此可以在加速装置下游小于在加速装置上游，管道在加速装置的区域中具有大致矩形形状，其具有两个侧壁、底部和顶部。

在根据本发明的流量计中，有利的是所有管道都形成在一个共用结构单元内。管道在此例如平行延伸，从而通过壁间隔开。在这种情况下减小管道的横截面面积的最简单方式是增大壁厚。然而，根据用于生产流量计的方法，在所要求的准确度的情况下无法增大壁厚。

然而，也可以进行加速是因为加速装置是带角度的区域，其中管道的方向变为侧壁中的一个的方向，尤其是两个侧壁在所述带角度的区域中具有相同形状。如果使管道间隔开的多个这种侧壁布置成沿着与原管道方向垂直的方向平行偏移，则如沿管道方向所看到的，弯曲或管道方向的变化对于所有管道位于相同位置。换言之，管道的两个侧壁在垂直于管道方向彼此相对的位置处具有相同的曲率。如果在这种布置中壁成角度α，则在所述带角度的区域中的管道宽度是在带角度的区域的上游的区域中的管道宽度与α的余弦的乘积。

可替代地或额外地，管道宽度也可以减小，这是因为管道的至少一个侧壁也形成加速装置的上游的第二管道的侧壁，并且在加速装置的下游所述管道和所述第二管道通过一空隙沿着侧壁的方向间隔开。在这种情况下，所述两个壁可以在管道会聚之前会聚，例如以便实现管道以较低流速会聚。所述管道的侧壁也可以自由地终止于另一管道中。在这种情况下，流体的会聚和减慢同时发生。

尤其当限定所述空隙的壁自由地终止于另一管道中时，所述底部和/或顶部也可以在所述空隙的区域中延续，并且可以在所述空隙的区域中具有孔口，尤其用于引入净化流体。因此获得实现了所述空隙的额外流体吹扫。如果不进行这种吹扫，则所述空隙与流量计的其他区域之间的气体交换仅非常缓慢地进行。如果例如待计量的流体类型改变，则位于所述空隙中的流体会扩散到测量装置的区域中并且使测量不准确。这通过吹扫所述空隙而得以避免。

在加速之后，可以进行流体通流的测量。为了测量管道中的通流，现有技术中已知多种方法，例如热测量方法和超声测量。因此将不再详细说明通流测量本身是如何进行的。

在测量之后，独立管道的流体流应大部分再次汇聚到一个共用管道中。这在下文所述的会聚装置中进行。

管道单元可以包括会聚装置，该会聚装置具有用于将流过测量区域的管道的流体会聚到一个出口管道中的一个或多个会聚级，每个会聚级都将流过至少两个独立管道的流体会聚到一个会集管道中。

如上文所述，所述类型的管道会聚会显著影响管道的流阻并且因此影响流体流到管道的分配。因此应避免独立管道的流出几何特征的差异和壁上的随机附着效应。为了减小会聚装置对管道流阻的影响，还可以在测量区域与会聚装置之间布置减速装置，该减速装置降低流体的流速。这种减速装置原理上可以通过与反向加速装置相同的方式构造。描述加速装置的实施例因此可以被调整合适，在这种情况下，流入流体的区域和流出流体的区域应互换。在减速装置的情况下，必须注意，横截面变宽通常导致失速区，其对流动的会聚有不利影响。

而且，为了平衡出口管道的流出几何特征，可以采用关于划分装置的解释。因而，关于划分装置对流入几何特征的描述将转换至关于流出几何特征的会聚装置。

而且，有利的是在所述会聚级中或在所述会聚级中的一个中，独立管道终止于具有较大直径的会集管道中，所述独立管道中的至少一个在其端部处具有伸长元件，该伸长元件在独立管道的周边的一部分中形成独立管道的侧壁的伸长部。当流体流出所述独立管道中的一个而进入会集管道中时，会产生随机壁附着效应。根据不显著的流动变化，流体流在流出时会附着至所述管道的壁中的一个，并且因此改变管道的流阻。为了避免这种情况，独立管道的侧壁的一部分可以故意伸长，结果实现了流体流的受控的壁附着和因此实现了受控的流阻。

对管道的流阻的另一潜在影响是会集管道中流出独立管道的流体流之间的相互作用。因而，稍微不同的入口流动有时会导致独立管道的流出区域中显著不同的压力分布，因此独立管道的流阻将显著变化。为了避免这一情况，有利的是会聚装置具有用于使流体流旋转的至少一个漩涡元件。在这种情况下，出口流动是紊乱的。结果，影响一个或多个管道的流阻的半稳定的压力分布得以避免或至少被减小。

漩涡元件可以在面对流体流的侧面上基本是平的。由此施加流体的侧面运动，并且因此实现了较高的湍流。

为了确保对于出口流动不发生附着、失速或相互作用效应，有利的是所述会聚级的或所述会聚级中的至少一个的入口管道在到会集管道的过渡区域中具有至少一个、尤其是两个漩涡元件。如果漩涡元件的使用与会集管道中的或会集管道下游的流体储蓄器相结合，则由于管道加宽和会聚而产生的湍流可以耗尽，从而继而被供给至流出管道。湍流相对于测量区域的解耦可以由此进一步改善。尤其是可以更有效地衰减动态流动过程。

如上文所述，有利的是管道单元包括布置在划分装置上游和/或至少一个会聚级的下游的至少一个流体储蓄器。借助流体储蓄器，流量计上游的流速波动可以被消除并且可以减小湍流。

为了减小每当管道几何特征变化时就会出现的湍流，有利的是至少一个管道的长度是管道横截面的至少三倍大，尤其是至少五倍大。

根据所使用的测量方法，测量管道的不同管道形状是有利的。因而例如至少一个管道的横截面区域可以是矩形或圆形的。

矩形管道可以有利地设计为间隙管道。至少一个矩形管道的高:宽比可以是至多1:3，尤其是至多1:5，尤其是至多1:10。矩形管道通常可以得到均匀的层流流动，这对于划分流动和测量都是有利的。尤其有利地，至少一个管道的高度在0.7mm与1.5mm之间。矩形管道应通常设计为尽可能扁平的，以便实现优化的层流流动。然而，如果高度太扁平，则即使是管道的最小制造公差也会导致湍流的形成并且改变管道的流阻。

用于增大流阻的额外堰塞元件也可以布置在至少一个管道中。这一方面可以用于使各管道的流阻彼此相等，并且另一方面也可以增大所有管道的流阻。这是有利的，这是因为管道的较高的总流阻减小了管道的划分和会聚对流阻的贡献，并且由此减小了在流体的划分或会聚的情况下管道之间的差异对测量的影响。

测量区域中的测量装置可以尤其由传感器或传感器装置构成，其检测流体变量，尤其是通流流量。尤其是传感器装置可以包括热传感器，尤其是微热敏传感器，或者所述传感器可以是热传感器，尤其是微热敏传感器。传感器装置还可以包括超声传感器，尤其是根据微分传递时间方法操作的超声传感器单元，或者所述传感器可以是超声传感器，尤其是根据微分传递时间方法操作的超声传感器单元。

另外，本发明涉及一种流量计装置，其包括至少一个上述类型的流量计和至少一个流量计模型，所述流量计模型与流量计相同地构造，但测量单元中没有测量装置，额外的划分装置设计成用于将流体流均匀分配到流量计和流量计模型，额外的会聚装置设计成用于会聚流量计的流体流和流量计模型的流体流。

对分流的测量通常提高了用于通流测量的测量方法的可测量性。但为每个通流流量范围开发单独的流量计是非常复杂的。其替代方案是并行地操作多个流量计，并且总是仅使带测量的流中的仅一个流通过每个流量计。这经常带来额外成本，这是因为必须有多个复杂的测量装置和评估电子设备。因此有利的是除了流量计之外使用一个或多个流量计模型。由于这些流量计模型是与流量计相同地构造的，只是没有测量装置，因此它们也具有相同的流阻。因此能以显著降低的成本实现较高流量的测量。

为了使用流量计模型，必须将流体流分配到流量计和一个或多个流量计模型，并且在测量后将其再次会聚。为此，使用额外的划分装置和额外的会聚装置。划分装置和会聚装置的上述实施例可以用于这些装置。而且，可以在较低流速下进行划分和会聚，并且流体可以在较高流速下供给至流量计。

附图说明

本发明的其他优点和细节可以从以下示例性实施例和附图看出，其中：

图1示出根据本发明的流量计的示意性安装；

图2示出根据本发明的流量计的划分装置的示例性实施例；

图3示出根据本发明的流量计的划分装置的另一示例性实施例；

图4示出根据本发明的流量计的划分装置的第三示例性实施例；

图5示出根据本发明的流量计的加速装置的示例性实施例；

图6示出根据本发明的流量计的加速装置的另一示例性实施例；

图7示出根据本发明的流量计的会聚装置的示例性实施例；

图8示出根据本发明的流量计的会聚装置的另一示例性实施例；和

图9示出根据本发明的流量计的实施例的示意性安装。

具体实施方式

图1示出流量计的示意性安装。流体经由供给管道1供给至流量计并且通过出口管道14离开流量计。借助测量管道33上的测量装置12在流量计上进行旁通测量。为了可以借助该旁通测量获得关于总通流的可靠证据，独立于其他参数，诸如温度或流体成分，有利的是流体流在测量区域中均匀地分配至管道9、11、33。

为了实现这一点，首先有利的是使流量计与供给管道1中的流动剖面解耦，并且消除供给管道1中的突然压力波动。供给管道1因此首先连接到流体储蓄器2中。流体储蓄器2具有足够大的容积以允许流体在储蓄器中的预定驻留时间。例如，流体储蓄器2的容积可以大到使得在1秒内所要测量的最大通流可以完全容纳在流体储蓄器2中。

有利的是流体储蓄器2的入流和出流不彼此直接相对地布置，这是因为在这种情况下大部分流体将直接穿过流体储蓄器2。例如可以通过在供给管道1到流体储蓄器中的过渡处的湍流或通过将入流和出流布置成使得流体流无法直线地穿过流体储蓄器2而获得流体在流体储蓄器2中的最优驻留时间。由于流体储蓄器2中的流速基本降低至零，因此入口管道32中的流动基本独立于供给管道1中的流动剖面，尤其独立于在此产生的湍流。应注意，入口管道32不是绝对必须的，这是因为例如划分装置4的堰塞元件可以直接引入到流体储蓄器2中，结果划分装置4的第一划分级的流入管道由流体储蓄器2自身形成。

入口管道32或如上所述流体储蓄器2形成划分装置4的第一划分级的或所述划分级的流入管道。在示例性实施例中，入口管道32的流体流要分配到三个管道5、6、7。为了划分成三个分管道，有利的是使用具有三个划分管道的单个划分级。具有多于两个划分管道的划分级的有利实施例将在下文中参照图2至图4描述。

为了容易理解，图1示意性地示出划分装置，该划分装置的流入管道的横截面面积与三个管道5、6、7的横截面面积的和相等。由于希望用于测量的流体流速比用于划分的流体流速高，因此流体流应随后在加速装置8中被加速。在此仅通过管道5、6、7与管道9、11和33之间的管道横截面减小示出加速装置8。参照图5和图6说明加速装置的示例性实施例。

在加速之后，可以借助测量装置12在管道33中进行测量。管道9和11中的流体流仅为了确保管道9、11和33具有相同流阻而被加速，并且因此流体的均匀划分独立于其他操作参数而进行。通常，其通流已被测量的流体将被进一步使用。因此在测量之后，流体通过会聚装置13而会聚到出口管道14中。参照图7和图8解释会聚装置13的有利实施例。

图2示出划分级的示例性实施例。流体流过入口管道3到达堰塞元件15并且被堰塞元件15分配至管道10。仅在特定条件下才能将流体均匀地分配至多于两个的分管道。在这种情况下，流入管道3应设计为间隙管道。这意味着其垂直于图面的高度成倍地小于其在图面中的宽度。在图2中，有利的是流入管道的高度等于分管道10的高度，这是因为在这种情况下可以实现划分装置尤其简单的结构。

为了可以均匀地分配至分管道，高宽比应至多是1:5，优选地至多是1:10。在具有圆形或基本方形尺寸的管道中，管道中的流动剖面在层流流动的情况下可以近似为抛物线。随着管道更加扁平，与管道的更大部分中的侧壁16的相互作用可以被忽略。这意味着流入管道3中的流动剖面在宽度的大部分上是均匀的，并且仅在靠近壁16的区域中出现抛物线形状。这同时意味着在分管道10的入口区域中，流入流体的流速对于所有分管道都是相同的。因此可以将流体均匀地分配至分管道10。借助结构元件15示出的用于分管道10的较大间隔是有利的，这是因为作为该间隔的结果，减小或避免了流到分管道10中的流体流的相互影响。如果不能避免流入区域中分管道10中的流动之间的相互作用，则会出现半稳定的压力分布，这将升高或降低独立分管道10的流阻。这继而会导致流体流的不均匀分配。借助堰塞元件15，减小了该效应，所述堰塞元件的宽度是管道10的三倍大。

图3示出流量计的划分装置的另一示例性实施例。在此，示出垂直于流入管道穿过堰塞元件的截面。堰塞元件15具有形成分管道的四个邻近凹槽10。可以容易看出，这四个分管道每个都具有相同的流入几何特征，这是因为与壁16和其他分管道10相距的距离对于每个分管道10都是相同的。

图4示出另一堰塞元件15，该堰塞元件可以引入到具有管道壁16的圆形管道中，以便形成多个分管道10。其他设定对应于参照图3所述的堰塞元件15。应注意，基本任意数量的管道10可以引入到图4所示的堰塞元件15中，这是因为在此仅必须确保分管道之间的均匀角度间隔。在所示的划分装置中，分管道10的较长侧边沿着径向方向定向。当然也可以沿着周向方向定向。另外，分管道也可以具有任意其他形状，只要所有分管道的形状相同即可。

管道壁16和堰塞元件15还可以具有均匀的多边形基础形状。在这种情况下，暗角度间隔开的分管道10也可以引入到堰塞元件15中，角度间隔必须选择成使得由管道壁16形成的多边形的对称性通过分管道10的布置而再现。

图5和图6示出用于流量计的加速装置的各种示例性实施例。图5示出管道9，其通过壁16间隔开。壁16与管道9的原管道方向垂直地平行布置，并且形状相同。由于所有壁的方向在带角度的区域17中改变角度α，因此在带角度的区域17的下游，管道9的宽度对应于管道9的原宽度乘以α的余弦。

可替代地或额外地，流体流的加速，也就是说管道面积的减小，可以这样实现，即，沿着一个方向在管道之间产生空隙。这是如此实现的，即，管道9、11之间的壁21在加速装置中具有Y形。在加速装置19的上游段中，壁21设计为布置在管道9和11之间的独立壁。在加速装置的区域中，该壁21分为两个壁段，在该两个壁段之间形成空隙18。空隙18可以相对于管道完全封闭，但壁21的端部也可以自由地终止于管道中，由此形成沿着流动方向在加速装置下游敞开的空隙18，优选地在测量区域的下游敞开。在这种情况下，在通流测量的下游进行所述空隙与管道9的流体交换。为了避免在空隙18中形成停滞的流体体积，结果当测量气体变化时可能导致测量不准确，经由孔口20在流量计中引入净化流体。

图7和图8示出流量计的会聚装置的各实施例。

图7示出会集管道34中的独立管道35、36、37、38的会聚。管道35和36以及37和38通过壁23间隔开。这些成对的管道在壁21的端部之前会聚。在两对管道之间，布置有由壁21限定的空隙18。壁21由于伸长元件39而不对称地成形，以便使由分管道35和36的流动形成的流动以及由分管道37和38的流动形成的流动总是沿着相同方向行进。由此避免随机壁附着效应。

图8示出利用漩涡元件24来避免壁附着或半稳定压力分布的示例性实施例。多个管道的会聚会引起这些管道的流动之间的相互作用问题，并且这些相互作用导致半稳定的压力分布，其中在会聚级的不同区域中有差异明显的压力。其结果可能是独立管道35、36、37、38具有较高或较低的流阻。为了避免这种情况，例如可以使流出独立管道35、36、37、38的流体形成漩涡。所产生的涡流扰乱累积的任何半稳定压力分布，结果实现了均匀压力分布。流体因此例如以层流形式通过管道35、36、37、38流到漩涡元件24，并且在此形成漩涡，并且作为涡流进入会集管道34。

漩涡元件沿着流动方向具有基本平的表面。因此流动基本垂直地撞击在漩涡元件24上，因而产生流体的剪切运动，其导致湍流。漩涡元件24的横截面设计为三角形的。

图9示出包括流量计28和流量计模型29的流量计装置的示例性实施例。经由管道25流入的流体在划分装置26中均匀地分配到管道27，管道27中的一个通向流量计28，并且管道27中的另一个通向流量计模型29。由于除了测量装置之外，流量计28和流量计模型29的构造相同，因此流量计28和流量计模型29具有相同的流阻。因此实现了两个管道27的流阻总是相同并且流体均匀地分配至流量计28和流量计模型29。

尤其可以借助划分装置和会聚装置的上述实施例实现流体在流量计28与流量计模型29之间的均匀分配。

Claims (28)

1.用于流体的流量计，其包括形成所述流量计的管道(9，11，33)的管道单元和至少一个测量装置(12)，所述管道单元具有在测量区域中的多个管道(9，11，33)，所述测量装置布置在这些管道(9，11，33)中的一个中，所述管道单元包括具有一个或多个划分级的划分装置(4)，所述划分级用于将流入所述流量计的流体分配到所述管道(9，11，33)中，所述划分级或每个划分级都包括至少一个堰塞元件(15)，所述堰塞元件将流动通过流入管道(3)的流体分配到至少两个分管道(10)，其特征在于，所述划分装置(4)和/或布置在所述划分装置(4)与测量区域之间的管道(9，11，33)中的至少一个中的加速装置(8)设计成加速流体，以便使流体在所述划分装置(4)上游具有第一流速并且在所述测量区域中具有第二流速，所述第二流速是至少1.5倍高，尤其是至少两倍高。

2.根据权利要求1所述的流量计，其特征在于，所述每个划分级(4)的分管道(10)都具有基本相同的流阻，并且尤其也具有相同的横截面几何特征。

3.根据上述权利要求中的任意一项所述的流量计，其特征在于，在所述划分级(4)中或在所述划分级(4)中的至少一个中，所述分管道(10)中的至少两个通过堰塞元件(15)间隔开，所述分管道(10)的间隔是分管道(10)中的一个的直径的至少三倍大。

4.根据上述权利要求中的任意一项所述的流量计，其特征在于，在所述划分级(4)中或在所述划分级(4)中的至少一个中，所述流入管道(3)是基本矩形的，并且其宽度是其高度的至少三倍大，堰塞元件(15)沿着宽度方向将所述流入管道(3)细分成至少两个分管道(10)，尤其是至少三个分管道(10)，所述分管道(10)沿着宽度方向与所述流入管道(3)的边缘间隔开所述流入管道(3)的宽度的至少10％，尤其是至少15％。

5.根据权利要求1至3中的任意一项所述的流量计，其特征在于，在所述划分级(4)中或在所述划分级(4)中的至少一个中，堰塞元件(15)将所述流入管道(3)细分成至少三个分管道(10)，所述分管道(10)位于至少两个平面中。

6.根据权利要求5所述的流量计，其特征在于，在所述堰塞元件(15)的区域中垂直于所述流入管道(3)的方向的截面中，所述划分级(4)由其中每个都具有至少一个分管道(10)的至少三个相同区域组成。

7.根据权利要求6所述的流量计，其特征在于，所述流入管道(3)的横截面是圆形的，并且所述划分级(4)包括沿着所述流入管道(3)的周向方向均匀地间隔开的至少三个分管道(19)。

8.根据权利要求6所述的流量计，其特征在于，所述流入管道(3)的横截面是矩形的，并且所述划分级(4)包括恰好四个分管道(10)。

9.根据上述权利要求中的任意一项所述的流量计，其特征在于，在所述划分级(4)中或在所述划分级(4)中的至少一个中，所述分管道(10)的横截面面积的和小于所述流入管道(3)的横截面面积。

10.根据上述权利要求中的任意一项所述的流量计，其特征在于，所述管道(9，11，22，33)中的至少一个的横截面面积在所述加速装置(8)下游处小于在所述加速装置(8)上游处，所述管道在所述加速装置(8)的区域中具有大致矩形形状，其具有两个侧壁(16，21)、底部和顶部。

11.根据权利要求10所述的流量计，其特征在于，所述加速装置(8)是带角度的区域(17)，其中所述管道(9，11，33)的方向变为所述侧壁(16，21)中的一个的方向，尤其是所述两个侧壁(16，21)在所述带角度的区域(17)中具有相同形状。

12.根据权利要求10或11所述的流量计，其特征在于，所述侧壁(16，21)中的至少一个也形成所述加速装置(8)上游的第二管道(11)的侧壁(16，21)，并且在所述加速装置(8)的下游所述管道(9)和所述第二管道(11)通过一空隙沿着所述侧壁(16，21)的方向间隔开。

13.根据权利要求12所述的流量计，其特征在于，所述底部和/或顶部也在所述空隙(18)的区域中延续，并且在所述空隙(18)的区域中具有孔口(20)，该孔口尤其用于引入净化流体。

14.根据上述权利要求中的任意一项所述的流量计，其特征在于，所述管道单元包括会聚装置(13)，该会聚装置具有用于将流过测量区域的所述管道(9，11，13)的流体会聚到一个出口管道(14)中的一个或多个会聚级，每个会聚级(13)都将流过至少两个独立管道(35，36，37，38)的流体会聚到一个会集管道(34)中。

15.根据权利要求14所述的流量计，其特征在于，在所述会聚级中或在所述会聚级中的一个中，所述独立管道(35，36，37，38)终止于具有较大直径的会集管道(34)中，所述独立管道(35，36，37，38)中的至少一个在其端部处具有伸长元件(39)，该伸长元件在所述独立管道(35，36，37，38)的周边的一部分中形成独立管道(35，36，37，38)的侧壁(16，21)的伸长部。

16.根据权利要求14或15所述的流量计，其特征在于，所述会聚装置(13)具有用于使流体流旋转的至少一个漩涡元件(23)。

17.根据权利要求16所述的流量计，其特征在于，所述漩涡元件(23)在面对流体流的侧上基本是平的。

18.根据权利要求16或17所述的流量计，其特征在于，所述会聚级(13)的或所述会聚级(13)中的至少一个的独立管道(35，36，37，38)在到所述会集管道(34)的过渡区域中具有至少一个、尤其是两个漩涡元件(23)。

19.根据上述权利要求中的任意一项所述的流量计，其特征在于，所述管道单元包括布置在所述划分装置(4)的上游和/或所述会聚级中的至少一个的下游的至少一个流体储蓄器(2)。

20.根据上述权利要求中的任意一项所述的流量计，其特征在于，所述管道(9，11，33)中的至少一个的长度是所述管道(9，11，33)的横截面的至少三倍大，尤其是至少五倍大。

21.根据上述权利要求中的任意一项所述的流量计，其特征在于，所述管道(9，11，33)中的至少一个的横截面区域是矩形或圆形的。

22.根据权利要求21所述的流量计，其特征在于，所述管道(9，11，33)中的至少一个的高:宽比可以是至多1:3，尤其是至多1:5，尤其是至多1:10。

23.根据权利要求21或22所述的流量计，其特征在于，所述管道(9，11，33)中的至少一个的高度在0.7mm与1.5mm之间。

24.根据上述权利要求中的任意一项所述的流量计，其特征在于，在所述管道(9，11，33)中的至少一个中布置有用于增大流阻的额外堰塞元件。

25.根据上述权利要求中的任意一项所述的流量计，其特征在于，至少一个测量装置在测量区域中由传感器或传感器装置构成，其检测流体变量，尤其是通流流量。

26.根据权利要求25所述的流量计，其特征在于，所述传感器装置包括热传感器，尤其是微热敏传感器，或者所述传感器是热传感器，尤其是微热敏传感器。

27.根据权利要求25所述的流量计，其特征在于，所述传感器装置包括超声传感器，尤其是根据微分传递时间方法操作的超声传感器单元，或者所述传感器是超声传感器，尤其是根据微分传递时间方法操作的超声传感器单元。

28.流量计装置，其特征在于，该流量计装置包括至少一个根据上述权利要求中的任意一项所述的流量计(28)和至少一个流量计模型(29)，所述流量计模型与所述流量计(28)相同地构造，但测量管道中没有测量装置(12)，额外的划分装置(26)设计成用于将流体流均匀分配到所述流量计(28)和所述流量计模型(29)，并且额外的会聚装置(30)设计成用于会聚所述流量计(28)的流体流和所述流量计模型(29)的流体流。