DE102006047526A1 - Current rectifier for use in device for measuring flow rate and/or flow of e.g. gas, has conducting surfaces running in elongation of radius of fastening cylinder, so that star shaped arrangement is formed, where surfaces have through-holes - Google Patents
Current rectifier for use in device for measuring flow rate and/or flow of e.g. gas, has conducting surfaces running in elongation of radius of fastening cylinder, so that star shaped arrangement is formed, where surfaces have through-holes Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Strömungsgleichrichter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Durchflusses eines Fluids gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.The The invention relates to a flow straightener according to the preamble of patent claim 1 and a device for measuring the flow velocity and / or the flow of a fluid according to the preamble of the claim 6th
Das Messprinzip eines derartigen Ultraschall-Durchflussmessers besteht in einer Detektion einer Laufzeitdifferenz zweier Ultraschallsignale, die einmal eine Komponente in Strömungsrichtung und einmal eine Komponente entgegen der Strömungsrichtung aufweisen. Ein wesentliches Problem derartiger Durchflussmesser besteht in der Gleichmäßigkeit der Strömung. Wenn nämlich die Strömungsgeschwindigkeit (bzw. der Durchfluss) nur entlang einzelner Messpfade und damit nur entlang einzelner Linien innerhalb eines Messrohres ermittelt wird, wirken sich Strömungsänderungen oder Strömungsdifferenzen auf einem Querschnitt sehr stark auf die Messgenauigkeit aus. Bei derartigen Durchflussmessern ist aber eine sehr hohe Messgenauigkeit wesentliche Voraussetzung. Beispielsweise in der Anwendung als Erdgaszähler können bereits Ungenauigkeiten im Zehntel-Prozent-Bereich immense Kosten bedeuten.The Measuring principle of such an ultrasonic flow meter is in a detection of a transit time difference of two ultrasonic signals, the once a component in the flow direction and once a Component against the flow direction exhibit. A major problem with such flowmeters consists in the uniformity the flow. If indeed the flow velocity (or the flow) only along individual measuring paths and thus determined only along individual lines within a measuring tube will affect flow changes or flow differences on a cross-section very strong on the measurement accuracy. at However, such flow meters is a very high measurement accuracy essential requirement. For example, in the application as a gas meter can already Inaccuracies in tenths of a percent range mean immense costs.
Mit Hilfe von Strömungsgleichrichtern soll die Strömung des Fluids, d. h. eines Gases oder einer Flüssigkeit, in einer Rohrleitung nach erheblichen Vorstörungen, beispielsweise nach Fluss des Fluids um Rohrbiegungen, so beeinflusst werden, dass im Anschluss an den Strömungsgleichrichter eine weitgehend störungsfreie Durchflussmessung vorgenommen werden kann. Die Vorstörungen können dabei derart ausgebildet sein, dass sich ungleichmäßige Geschwindigkeitsverteilungen im Querschnitt durch das Rohr und zusätzlich nichtaxiale Strömungskomponenten, die zu Drallbewegungen im Rohr führen, ergeben.With Help of flow straighteners should the flow of the fluid, d. H. a gas or a liquid, in a pipeline after considerable pre-interference, For example, after the flow of fluid around pipe bends, so influenced be that following the flow straightener a largely trouble-free Flow measurement can be made. The Vorstörungen can thereby be formed so that uneven velocity distributions in cross-section through the tube and additionally non-axial flow components, which lead to twisting movements in the pipe, result.
Bekannt
sind verschiedene Ausführungen von
gleichrichtenden Vorrichtungen. Beispielsweise sind der
Die
Der
Schließlich sind noch Strömungsgleichrichter bekannt, welche mehrere im Wesentlichen rechteckige Leitflächen aufweisen, welche sternförmig angeordnet sind. Dazu sind die Leitflächen entweder mit einer Längskante direkt aneinander und um die Längskante um unterschiedliche Winkel verschwenkt oder an einem Befestigungszylinder angeordnet, wobei bei Anordnung an dem Befestigungszylinder die Leitflächen jeweils in Verlängerung eines Radius des Befestigungszylinders verlaufen. Eine derartige sternförmige Anordnung wird auch als Radialschaufelgleichrichter oder Etoile-Gleichrichter bezeichnet.Finally are still flow rectifier known, which have a plurality of substantially rectangular guide surfaces, which star-shaped are arranged. These are the baffles either with a longitudinal edge directly to each other and around the longitudinal edge pivoted at different angles or on a mounting cylinder arranged, wherein when arranged on the mounting cylinder, the guide surfaces respectively in extension a radius of the mounting cylinder. Such a star-shaped arrangement Also called radial vane rectifier or Etoile rectifier designated.
Grundsätzlich arbeitet ein Gleichrichter nach dem Prinzip der Strömungsvergleichmäßigung durch Druckverlust. Dabei erzeugen einige der beschriebenen Gleichrichter jedoch einen unerwünscht hohen Druckverlust. Den kleinsten Druckverlust erzeugt der Etoile-Gleichrichter. Allerdings hat der Etoile-Gleichrichter den Nachteil, dass seine Wirkung auf asymmetrische Strömungsprofile geringer ist als bei anderen Gleichrichtern, da aufgrund der durchgehenden Leitflächen, die das durchströmte Rohr in mehrere Bereiche abtrennt, keine Querströmungen zum Abbau der Asymmetrie zugelassen werden.Basically works a rectifier according to the principle of flow equalization by pressure loss. However, some of the rectifiers described generate one undesirable high pressure loss. The smallest pressure loss is generated by the Etoile rectifier. However, the Etoile rectifier has the disadvantage that its Effect on asymmetric flow profiles is lower than other rectifiers, because due to the continuous baffles, the that flowed through Pipe separates into several areas, no cross flows to reduce the asymmetry be allowed.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Durchflusses eines Fluids bereitzustellen, die noch zuverlässigere Messergebnisse liefert, sowie einen Gleichrichter bereitzustellen, welcher bei möglichst geringem Druckverlust unabhängig von der Vorstörung der Strömung ein reproduzierbares Strömungsprofil am Ausgang des Strömungsgleichrichters ermöglicht.Of the The invention is therefore based on the object, an improved device for measuring the flow velocity and / or to provide the flow of a fluid that still more reliable Provides measurement results, as well as provide a rectifier, which if possible low pressure loss independent from the Vorstörung the flow a reproducible flow profile on Output of the flow straightener allows.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Strömungsgleichrichter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 6.The The object is achieved by a flow straightener with the features of claim 1 and a device with the features of claim 6.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous Embodiments and developments of the invention are specified in the subclaims.
Erfindungsgemäß weisen die Leitflächen des als Etoile-Gleichrichter ausgebildeten Strömungsgleichrichters Durchgangsbohrungen auf, welche eine Querströmung ermöglichen. Dadurch können auch asymmetrische Strömungsprofile effektiver gleichgerichtet werden als mit einem herkömmlichen Etoile-Gleichrichter.According to the invention the fins the designed as Etoile rectifier flow rectifier through holes on which a cross flow enable. This can also be done asymmetric flow profiles be rectified more effectively than with a conventional Etoile rectifier.
Ein verbesserter Effekt ergibt sich, wenn die Durchgangsbohrungen in regelmäßigen Abständen, insbesondere auf Schnittpunkten eines gedachten Gitters, angeordnet sind, da somit die Durchtrittsfläche durch die einzelne Leitfläche besonders groß wird und somit auch stark asymmetrische Strömungsprofile durch Querströmungen abgebaut und gleichgerichtet werden können.One improved effect results when the through holes in regular intervals, in particular on intersections of an imaginary grid, are arranged since thus the passage area through the single guide surface gets big and thus also greatly asymmetric flow profiles degraded by cross flows and can be rectified.
Vorzugsweise weist der Strömungsgleichrichter sechs bis zehn, insbesondere acht Leitflächen auf, welche vorzugsweise im gleichen Winkelabstand zueinander versetzt angeordnet sind, um das Strömungsprofil möglichst symmetrisch gleichrichten zu können.Preferably has the flow straightener six to ten, in particular eight guide surfaces, which preferably are offset at the same angular distance from each other to the flow profile preferably to be able to rectify symmetrically.
Aus Stabilitätsgründen sind die Leitflächen vorzugsweise aus Metall gefertigt.Out Stability reasons are the fins preferably made of metal.
Mit besonderem Vorteil wird ein solcher Strömungsgleichrichter in einer Vorrichtung zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Durchflusses eines Fluids eingesetzt. Auf Grund der durch den Strömungsgleichrichter bewirkten Beruhigung der Strömung kann ein reproduzierbares und von der Vorgeschichte der Strömung unabhängiges Strömungsprofil erzeugt werden, was eine besonders zuverlässige Ermittlung der Strömungsgeschwindigkeit beziehungsweise des Durchflusses ermöglicht. Es wird dadurch möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung in verschiedenen Rohrführungsverläufen einzusetzen, denn auf Grund des Strömungsgleichrichters werden stets annähernd gleiche Strömungsverhältnisse im Messbereich erreicht.With Particular advantage is such a flow straightener in a Device for measuring the flow velocity and / or the flow of a fluid used. Due to the through the flow straightener caused calming of the flow can be a reproducible and independent of the history of the flow profile be generated, which is a particularly reliable determination of the flow velocity or the flow allows. It makes it possible the device according to the invention to use in different pipe routing processes, because of the flow straightener will always be approximate same flow conditions reached in the measuring range.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der folgenden Figuren ausführlich erläutert. Es zeigt:One embodiment The invention will be explained in detail with reference to the following figures. It shows:
In
den
Der
Strömungsgleichrichter
Die genannten konkreten Abmessungen und Längenverhältnisse sind lediglich beispielhaft zu verstehen. Die Abmessungen eines Strömungsgleichrichters sollten in Strömungsrichtung so kurz wie möglich sein und nur so lang wie erforderlich.The said specific dimensions and length ratios are merely exemplary to understand. The dimensions of a flow straightener should be in the flow direction as short as possible be and only as long as necessary.
Jede
Leitfläche
Zwischen
jeweils zwei Leitflächen
Bei
innerhalb des Rohrquerschnitts stark asymmetrischen Strömungen wird
der Gleichrichtungseffekt dadurch verbessert, dass in den Leitflächen
Um
den Strömungsgleichrichter
Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
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