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Die
Erfindung betrifft eine Durchflussmesseinrichtung für ein
strömendes Fluid in einer Rohrleitung, mit einem Messrohr
mit einem zentralen Durchflusskanal, sowie einem mit dem Messrohr
verbundenen Durchflussmessgerät, wobei der Durchflusskanal
am Eintrittsbereich einen Konfusor und am Austrittsbereich einen
Diffusor aufweist.
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Derartige
Messeinrichtungen dienen dazu, mittels eines Durchflussmessgerätes
Durchflussmengen in Rohrleitungen zu messen, welche von einem Fluid,
insbesondere einer Flüssigkeit oder einem Gas, durchströmt
werden. Aus
EP-A2-0
708 313 ist eine derartige Durchflussmesseinrichtung bekannt,
welche über Anschlussflanschen in eine Rohrleitung eingebaut
werden kann. Ein Messrohr weist einen Durchflusskanal auf, welcher
am Eintrittsbereich des Fluides einen Konfusor und am Austrittsbereich
einen Diffusor aufweist. Als Durchflussmessgerät ist ein
Ultraschall-Durchflussmessgerät vorgeschlagen, wobei zwei
Ultraschallwandler vorgesehen sind. Diese sind in Fliessrichtung
des Fluides voneinander beabstandet und das Messrohr weist Reflektoren
auf, um die Messsignale der Ultraschallwandler in die richtige Richtung
umzulenken. Messeinrichtungen dieser Art haben den Nachteil, dass
Störeinflüsse in der Strömung des Fluides,
z. B. durch unsymmetrische Strömung, zu ungenauen und falschen Messungen
führen. Insbesondere bei geprüften Durchflussmessgeräten,
z. B. bei Wärmezählern, sind deshalb Prüfverfahren
vorgeschrieben welche Störungen in der Strömung
des Fluides erzeugen und die Messgenauigkeit definieren. Diese Prüfverfahren
sind in nationalen und internationalen Normen festgelegt. Für
Wärmezähler findet beispielsweise die europäische
Norm
EN 1434 Anwendung. Bei der genannten vor bekannten
Lösung wird deshalb vorgeschlagen, im Bereiche des Konfusors
und über eine daran anschliessende Strecke im Durchflusskanal
ein Drallblech einzubauen, welches nicht symmetrische Strömungen,
z. B. Drall in der Strömung, beseitigen soll. Die Wirkung
derartiger Drallbleche ist jedoch ungenügend und sie erhöhen
den Strömungswiderstand und sind aufwendig im Einbau in
die Messeinrichtung. Für unterschiedliche Nenndurchmesser der
Rohrleitung müssen unterschiedliche Drallbleche eingesetzt
werden und deren Form und Gestaltung muss durch aufwendige Versuche
ermittelt werden. Im Stand der Technik sind eine Vielzahl von Lösungen
bekannt, welche Einbauten in die Rohrleitung oder das Messrohr beschreiben,
um Störeinflüsse in der Strömung des
Fluides zu beheben oder die Strömung gleichzurichten. Diese
Einrichtungen sind alle technisch aufwendig und haben einen hohen
Herstellungsaufwand zur Folge und sie erhöhen den Strömungswiderstand.
Trotzdem ist die Reduktion der Störeinflüsse und
damit der Messfehler in vielen Fällen nicht befriedigend.
Je nach Art der Einbauten zur Strömungsberuhigung muss
die Anordnung der Messeinrichtung am Messrohr durch Versuche ermittelt werden
und sie verändert sich auch noch bei unterschiedlichen
Nenndurchmessern der Rohrleitung.
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Es
ist auch bekannt, an Steile eines Ultraschall-Messgerätes
eine Durchflussmessung nach dem Prinzip der magnetischen Induktion
zu verwenden. Derartige Geräte werden als MID-Messgeräte bezeichnet
und eine entsprechende Messeinrichtung ist beispielsweise aus
US-A-4,290,312 bekannt. Auch
bei Verwendung derartiger MID-Messeinrichtungen werden in die Rohrleitung
und/oder das Messrohr zusätzliche mechanische Einrichtungen eingebaut,
um die Strömung des Fluides gleichzurichten und Störeinflüsse
zu reduzieren. Dabei treten die gleichen Nachteile auf wie bereits
oben beschrieben.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Durchflussmesseinrichtung
der beschriebenen Art zu schaffen, bei welcher keine zusätzlichen
Einbauten in der Rohrleitung und/oder dem Durchflusskanal notwendig
sind und welche eine einfache Konstruktion aufweist, bei welcher
die Störeinflüsse in der Strömung des
Fluides auf ein zulässiges Mass reduziert werden, bei welcher
das Durchflussmess gerät am Messrohr eine Position aufweist,
in welcher die Störeinflüsse in der Strömung
des Fluides minimal sind und keine störenden Messfehler
verursachen und die Messfehler sollen so gering sein, dass die Normvorschriften
z. B. gemäss der europäischen Norm EN
1434 mindestens erfüllt sind.
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Diese
Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruches
1 durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 definierten
Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
ergeben sich nach den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche.
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Die
erfindungsgemässe Durchflussmesseinrichtung macht von der
Erkenntnis Gebrauch, dass die Störeinflüsse in
der Strömung, insbesondere verursacht durch unsymmetrische
Strömung, reduziert und damit die Messfehler auf eine zulässige
Grenze vermindert werden können, und zwar wenn der Konfusor
am Eintrittsbereich des Durchflusskanals erfindungsgemäss
dimensioniert und gestaltet wird und gleichzeitig die Position des
Messgerätes, bzw. der Messsignale am Messrohr nach einer
erfindungsgemässen Funktion in Abhängigkeit von
den Abmessungen des Konfusors gewählt wird. Dazu sind keine zusätzlichen
und aufwendigen mechanischen Einbauten im Messrohr und/oder in der
Rohrleitung notwendig. Dieser Vorteil wird dadurch erreicht, dass
der grösste Durchmesser des Konfusors dem Nenndurchmesser
der Rohrleitung entspricht und der kleinste, bzw. reduzierte Durchmesser
des Konfusors ein Mass zwischen 40% und 80% des Nenndurchmessers
der Rohrleitung aufweist. Die Messsignale des Messgerätes
treten in einem ersten Übergangsbereich in des Fluides
ein und/oder aus, welcher einen vorbestimmten Abstand zu einer Ebene
aufweist, welche eine Normalebene zur Fliessrichtung des Fluides
ist und in welcher der kleinste Durchmesser des Konfusors liegt.
Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass dieser
Abstand in einem Bereich liegt, welcher etwa 30% bis 200% des grössten Durchmessers
des Konfusors beträgt, wobei dieser Durchmesser dem Nenndurchmesser
der Rohrleitung entspricht. Die genaue Position innerhalb dieses Bereiches
ist, insbesondere bei Ultraschall-Messeinrichtungen, in an sich
bekannter Weise von verschiedenen Faktoren abhängig, wie
dem Material des Messroh res, der Art des Fluides, der Oberflächenbeschaffenheit
des Messrohres, etc. Damit ist die Position, in welcher die Messsignale
des Messgerätes in das Fluid ein- und/oder austreten sowohl
bei der Verwendung von Ultraschallmessgeräten wie auch
von MID-Messgeräten bestimmt.
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Eine
vorteilhafte Ausbildung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, dass
der Konfusor einen Kegelstumpfmantel bildet und der Scheitelwinkel
des zugehörigen Kegels mindestens 10° und maximal 100° beträgt.
Veränderungen des Scheitelwinkels des Kegels innerhalb
dieses Bereiches haben praktisch keinen Einfluss auf die Veränderung
der relativen Abweichung im Messfehler im Bereiche des nachfolgenden
Messgerätes. Als besonders vorteilhaft erweist sich ein
Scheitelwinkel des Kegels von etwa 14°, da in diesem Bereich
der Druckverlust im Wesentlichen kompensiert wird. Bevorzugt ist
eine Ausgestaltung des Konfusors, bei welcher der kleinste Durchmesser
des Konfusors etwa 65–67% des grössten Durchmessers
des Konfusors beträgt. Bei der Wahl dieser Durchmesserverhältnisse
am Konfusor ergibt sich eine optimale Reduktion der Störeinflüsse
in der Strömung des Fluides, wobei insbesondere asymmetrische
Strömungen so beeinflusst werden, dass sie im Bereiche
des Messgerätes keine unzulässigen Abweichungen
im Messfehler zur Folge haben. Nach dem Durchlaufen des Bereiches
mit dem Messgerät nehmen die Störeinflüsse
in der Strömung des Fluides wieder zu. Bei der Kombination dieses
Durchmesserverhältnisses am Konfusor mit einem Scheitelwinkel
des Kegels von etwa 14° ergibt sich eine besonders vorteilhafte
Lösung mit einer optimalen Reduktion der Störeinflüsse
und damit der Messfehler im Bereiche des Messgerätes. Diese
Anordnung ergibt einen lang gestreckten Konfusor. Wenn kürzere
Baumasse des Konfusors gewünscht werden, kann ein grösserer
Scheitelwinkel des Kegels gewählt werden, z. B. 35° oder
ein anderer Wert bis gegen 100°. In gleicher Weise kann
der Scheitelwinkel am Diffusor angepasst werden. Dabei entstehen
Veränderungen der Druckverluste im strömenden
Fluid. Diese Druckverluste können in an sich bekannter
Weise minimiert werden, indem die bekannten Gestaltungsprinzipien
für Venturirohre zur Anwendung gelangen. Grundsätzlich
sollte der Diffusorwinkel so klein als möglich gewählt
werden, auch wenn ein grosser Scheitelwinkel am Konfusor gewählt
wird.
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Dabei
wird der Druckverlust, welcher durch die Verengung entsteht, durch
geeignete Auswahl der Scheitelwinkel am Konfusor und insbesondere am
Diffusor in wesentlichem Ausmass kompensiert. Diese Technologie
ist beispielsweise aus dem Fachbuch „Flow Measurement
Engineering Handbook", R. W. Miller, 1983, McGraw-Rill
Company (ISBN 0-07-042045-9) bekannt.
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Gemäss
einer besonderen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
ist das Messgerät ein Ultraschallmessgerät mit
zwei Ultraschallwandlern. Der erste Ultraschallwandler ist dabei
im Bereich des ersten Übergangsbereiches angeordnet, in
welchem die Messsignale des Messgerätes in das Fluid ein- und/oder
austreten. Der zweite Ultraschallwandler ist in Fliessrichtung des
Fluides vom ersten Ultraschallwandler beabstandet und ist in einem
zweiten Übergangsbereich angeordnet, in welchem die Messsignale
dieses zweiten Ultraschallwandlers in das Fluid ein- und/oder austreten.
Der Abstand zwischen den beiden Ultraschallwandlern ist dabei eine
Funktion des Durchmessers des Messrohres, der Art des Fluides sowie
anderer an sich bekannter Faktoren und kann in bekannter Weise ermittelt
werden. Es wird weiter vorgeschlagen, dass sowohl der erste wie auch
der zweite Übergangsbereich der Messsignale der beiden
Ultraschallwandler in das Fluid, in einem Abstand von etwa 30% bis
200% des grössten Durchmessers des Konfusors, von der Ebene
mit dem kleinsten Durchmesser des Konfusors angeordnet sind. Wenn
die beiden Ultraschallwandler des Ultraschall-Messgerätes
in dieser Weise am Messrohr angeordnet werden, befinden sie sich
in einem Bereich, in welchem die Störeinflüsse
in der Strömung in der gewünschten Weise reduziert
sind und deshalb auch die Messfehler soweit reduziert werden, dass beispielsweise
bei Wärmezählern die europäische Norm EN
1434 erfüllt werden kann. Dabei können
die beiden Ultraschallwandler auf der gleichen Seite des Messrohres
angeordnet sein und nach dem Reflexionsprinzip der Ultraschallstrahlen
zusammenwirken, oder sie sind an gegenüberliegenden Seiten
angeordnet und wirken nach dem Direktprinzip der Ultraschallstrahlen
zusammen.
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Eine
weitere Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass das Messgerät
ein magnetisches Induktionsmessgerät (MID-Gerät)
mit Magneten, welche ein Magnetfeld erzeugen, und Elektroden ist
und die Magnete, bzw. das Magnetfeld und die Elektroden in einer
Normalebene zur Fliessrichtung des Fluides angeordnet sind. Dabei
ist diese Normalebene im Bereiche des ersten Übergangsbereiches
der Messsignale in das Fluid angeordnet. Bei dieser Ausgestaltung werden
die Messsignale in bekannter Weise durch die induzierte Spannung
erzeugt, welche zwischen zwei sich gegenüberliegenden Elektroden
am Messrohr abgegriffen wird. Beim Einsatz eines derartigen MID-Gerätes
wird nur in einer Messebene gemessen und es ist nur ein erster Übergangsbereich
von Messsignalen, welche vom Fluid ein- und/oder austreten, vorhanden.
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Eine
weitere Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass beim Einsatz eines
MID-Messgerätes der erste Übergangsbereich, bzw.
die Ebene mit den Magneten und dem Magnetfeld sowie den Elektroden, zur
Ebene mit dem kleinsten Durchmesser des Konfusors einen Abstand
von etwa 100% des grössten Durchmessers des Konfusors aufweist.
Diese Anordnung führt bei dieser Art von Messgeräten
zu einer optimalen Reduktion der Messfehler bei Durchflussstörungen.
Sie stellt gleichzeitig auch sicher, dass das Messgerät
in einem Bereich des Messrohres angeordnet ist, in welchem die Störeinflüsse
in der Strömung des Fluides maximal reduziert sind.
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Da
die geometrische Ausgestaltung des Konfusors und auch die Anordnung
der Messeinrichtung am Messrohr in Abhängigkeit vom Nenndurchmesser
der Rohrleitung bestimmt sind, ergibt sich für jeden Nenndurchmesser
einer Rohrleitung und die entsprechende Durchflussmesseinrichtung
immer eine vorbestimmte Anordnung gemäss Erfindung. Dadurch
wird auch bei der Durchflussmesseinrichtung für unterschiedliche
Nenndurchmesser immer eine bestmögliche Reduktion der Störeinflüsse
in der Strömung und eine minimale relative Abweichung im Messfehler
bei Durchflussstörungen im Fluid gewährleistet.
Zusätzlich zum Vorteil, dass weder in der Rohrleitung noch
im Messrohr zusätzliche mechanische Einbauten notwendig
sind, führt dies zu erheblichen Vereinfachungen bei der
Konstruktion und beim Bau derartiger Durchflussmesseinrichtungen
und es wird auch die Genauigkeit und Sicherheit der Durchflussmessung
erhöht.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
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1 ein
Ultraschall-Durchflussmessgerät mit einem erfindungsgemässen
Messrohr mit Konfusor im Längsschnitt und in schematischer
Darstellung, und
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2 ein
Magnetinduktions-Durchflussmessgerät mit einem Messrohr
mit Konfusor in einem Längsschnitt.
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1 zeigt
eine erfindungsgemässe Durchflussmesseinrichtung mit einem
Ultraschall-Durchflussmessgerät 1 in einem Längsschnitt
und in schematischer Darstellung. Dabei ist die Durchflussmesseinrichtung über
Verbindungsflansche 34 in eine Rohrleitung 3 eingebaut.
Durch diese Rohrleitung 3 strömt ein Fluid, z.
B. Wasser in Richtung des Pfeiles 8. Die Durchflussmesseinrichtung
weist ein Messrohr 4 mit einem Durchflusskanal 5 auf.
Am Eintrittsbereich 6 des Durchflusskanals 5,
bzw. des Messrohres 4, an welchem das Fluid in den Durchflusskanal 5 eintritt,
ist ein Konfusor 9 ausgebildet. Dieser Konfusor 9 weist
an der Eintrittsseite des Fluides einen grössten Durchmesser 11 auf,
wobei dieser grösste Durchmesser 11 des Konfusors 9 dem
Nenndurchmesser 13 der Rohrleitung 3 entspricht.
In Fliessrichtung 8 des Fluides konvertiert der Konfusor
auf den kleinsten Durchmesser 12, welcher dem Durchmesser
des Durchflusskanals 5 entspricht. Der Konfusor 9 bildet
dabei einen Kegelstumpfmantel 18, welcher Teil eines gestrichelt
dargestellten Kegelmantels mit einem Scheitelwinkel 19 ist.
Dieser Scheitelwinkel 19 liegt zweckmässigerweise
in einem Bereich zwischen 10° und 100°, wobei
im dargestellten Beispiel ein Scheitelwinkel 19 von 90° gewählt
ist. Der kleinste Durchmesser 12 des Konfusors 9 weist
dabei ein Mass 20 auf, welches zwischen 40% und 80% des Nenndurchmessers 13 der
Rohrleitung 3, bzw. des grössten Durchmessers 11 des
Konfusors 9 beträgt. Im dargestellten Beispiel
beträgt die Abmessung 20 des kleinsten Durchmessers 12 des
Konfusors 9 50% des grössten Durchmessers 11 des
Konfusors 9. Mit diesen Angaben ist auch die Länge
des Konfusors 9 bestimmt.
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Am
Aussenmantel des Messrohres 4 ist das Durchflussmessgerät 1 angeordnet.
Im dargestellten Beispiel handelt es sich um ein Ultraschallmessgerät mit
zwei Ultraschallwandlern 21, 22. Dabei sind diese beiden
Ultraschallwandler 21, 22 in Fliessrichtung 8 des
Fluides voneinander beabstandet und sie arbeiten im Reflexionsmodus.
Es ist aber auch möglich, die beiden Ultraschallwandler
im Direktmodus zu betreiben, wobei dann der zweite Ultraschallwandler 22 an
der Gegenseite des Messrohres 4 angeordnet wäre.
Der erste Ultraschallwandler 21 ist in einem vorbestimmten
Abstand 17 zu einer Ebene 16 mit dem kleinsten
Durchmesser 12 des Konfusors 9 am Messrohr 4 angebracht.
Dieser Abstand 17 ist dabei durch einen ersten Übergangsbereich 15 bestimmt,
welcher durch diejenige Stelle festgelegt ist, an welcher die Messsignale 14 des
ersten Ultraschallwandlers 21 in das Fluid ein- und/oder
austreten. Dieser erste Übergangsbereich 15 ist
durch eine strichpunktierte Linie dargestellt. Der Abstand 17 dieses
ersten Übergangbereiches 15 von der Ebene 16 mit
dem kleinsten Durchmesser 12 des Konfusors 9 liegt
dabei in einem Bereich, welcher etwa 30% bis 200% des grössten
Durchmessers 11 des Konfusors 9 entspricht. Der grösste
Abstand von 200% kann nur benutzt werden, wenn nur ein Ultraschallwandler
vorhanden ist (Doppler-Verfahren). Wenn wie im dargestellten Beispiel
zwei voneinander beabstandete Ultraschallwandler 21, 22 vorhanden
sind, werden beide Ultraschallwandler 21, 22 innerhalb
des Bereiches von etwa 30% bis 200% des grössten Durchmessers 11 des
Konfusors 9 angeordnet. Die Messsignale 23 des zweiten
Ultraschallwandlers 22 treten dabei in einem zweiten Übergangsbereich 24 in
das Fluid ein und/oder aus. Dieser zweite Übergangsbereich 24 ist ebenfalls
durch eine strichpunktierte Linie dargestellt. Dabei ist dieser
zweite Übergangsbereich 24, welcher die Position
des zweiten Ultraschallwandlers 22 festlegt, mit einem
Abstand 25 von der Ebene 16 mit dem kleinsten
Durchmesser 12 des Konfusors 9 bestimmt. Dieser
Abstand 25 beträgt maximal bis etwa 200% des grössten
Durchmessers 11 des Konfusors 9. Der Abstand 17 des
ersten Übergangbereiches 15 des ersten Ultraschallwandlers 21 kann
zum Beispiel mit 30% des grössten Durchmessers 11 des
Konfusors 9, bzw. des Nenndurchmessers 13 der
Rohrleitung 3 festgelegt werden. Der Abstand zwischen den beiden
Ultraschallwandlern 21, 22 und damit der Abstand 25 des
zweiten Übergangsbereiches 24 von der Ebene 16 er gibt
sich dann in bekannter Weise aus den technischen Gegebenheiten des
Ultraschallmessgerätes 1, insbesondere dem Ein-
und/oder Austrittswinkel der Messsignalstrahlen 14, 23 gegenüber
den Oberflächen des Messrohres 4. Im Weiteren
aber auch aus den Faktoren wie Material des Messrohres 4,
Beschaffenheit der Oberfläche des Durchflusskanals 5 und
der Art des Fluides. Die technischen Gegebenheiten des Ultraschallmessgerätes 1 werden
dazu so festgelegt, dass die beiden Ultraschallwandler 21, 22 immer
innerhalb der beiden vorgegebenen Grenzen der Abstände 17,
bzw. 25 von etwa 30% bis 200% des grössten Durchmessers 11 des
Konfusors 9 angeordnet sind.
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Die
erfindungsgemässe Ausgestaltung des Konfusors 9 reduziert
allfällige Störeinflüsse in der Strömung,
z. B. durch unsymmetrische Strömung, und die beiden Ultraschallwandler 21, 22 sind
in einem Bereich des Messrohres 4 angeordnet, in welchem
die Störeinflüsse soweit reduziert sind, dass keine
unzulässigen Abweichungen der Messfehler auftreten. Die
erfindungsgemässe Durchflussmesseinrichtung kann somit
in einfacher Weise geeicht werden und erfüllt die Bedingungen
der nationalen und internationalen Normen wie beispielsweise der europäischen
Norm EN 1434. Eine optimierte Reduktion der Störeinflüsse
bei gleichzeitig minimalem Druckverlust in der Strömung
ergibt sich, wenn für den Scheitelwinkel 19 des
Kegelmantels 18 am Konfusor 9 ein Winkel von 14° gewählt
wird und gleichzeitig der kleinste Durchmesser 12 des Konfusors 9 eine
Abmessung 20 von 65% des grössten Durchmessers 11 des
Konfusors 9 bzw. des Nenndurchmessers 13 der Rohrleitung 3 aufweist.
Bei dieser Auswahl der geometrischen Abmessungen wird die Baulänge
des Konfusors 9 nicht ungewöhnlich lang.
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Am
Austrittsbereich 7 des Fluides aus dem Messrohr 4 ist
ein Diffusor 10 angeordnet, welcher im dargestellten Beispiel
die gleichen Abmessungen aufweist wie der Konfusor 9. Durch
die Verengung zwischen Rohrleitung 3 und Messrohr 4 treten
bekanntlich Druckverluste auf, wobei diese Druckverluste in an sich
bekannter Weise durch Veränderung der Scheitelwinkel am
Konfusor 9 und insbesondere am Diffusor 10 wesentlich
kompensiert werden können. Dazu werden Kenntnisse angewendet,
wie sie dem Fachmann aus dem Anwendungsgebiet der Venturirohre bekannt
sind (siehe „Flow Measurement Engineering Handbook",
R. W. Miller, 1983, McGraw-Rill Company, ISBN 0-07-042045-9).
Die Länge der Durchflussmesseinrichtung zwischen dem Eintrittsbereich 6 und
dem Austrittsbereich 7 ist ebenfalls durch die entsprechenden
Normen, beispielsweise die europäische Norm EN
1434 bestimmt. So ist beispielsweise für einen
Nenndurchmesser 13 von 50 mm und bei einer Flanschverbindung
eine Gesamtlänge von 300 mm vorgegeben. Für andere Nenndurchmesser
sind gemäss den Normen, beispielsweise der europäischen
Norm andere Längen bestimmt, bzw. vorgeschrieben.
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In 2 ist
eine erfindungsgemässe Durchflussmesseinrichtung dargestellt,
welche mit einem Magnetinduktions-Durchflussmessgerät 2 ausgestattet
ist. Derartige Geräte werden abgekürzt als MID-Geräte
bezeichnet. Das MID-Durchflussmessgerät 2 weist
zwei sich gegenüberliegende Magnete 26 auf, welche
je aus einer Spule 27 und einem Kern 28 bestehen.
Bei den Magneten 26 handelt es sich um Elektromagnete,
welche mit nicht dargestellten elektrischen Zuleitungen versehen
sind. Die beiden Magnete 26 sind am Messrohr 4 angeordnet,
wobei die gesamte Anordnung von einem Gehäuse 31 umgeben
ist. Zwischen den beiden Magneten 26 wird ein Magnetfeld
aufgebaut, welches rechtwinklig zur Fliessrichtung 8 des
Fluides im Durchflusskanal 5 des Messrohres 4 steht.
Bekanntlich wird durch das Fluid, welches in Richtung des Pfeiles 8 durch
das Magnetfeld strömt, eine Spannung induziert, welche mit
Elektroden 29 abgegriffen und gemessen werden kann. Im
dargestellten Beispiel sind zwei Elektroden 29 angeordnet,
welche gegenüber den Magneten 26 um 90° versetzt
sind, wobei die beiden Elektroden 29 ebenfalls gegenüberliegend
im Messrohr 4 angeordnet sind. Sowohl die Magnete 26 wie
auch die Elektroden 29 sind in einer Normalebene 30 zur
Strömungsrichtung 8 des Fluides angeordnet. Dabei
entspricht diese Normalebene 30 dem zu 1 beschriebenen
ersten Übergangsbereich 15, in welchem die Messsignale
in das Fluid ein- und/oder austreten. Im vorliegenden Beispiel werden
die Messsignale durch die induzierte Spannung erzeugt und über die
Elektroden 29 abgeleitet.
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Der
Durchflusskanal 5 im Messrohr 4 weist am Eintrittsbereich 6 einen
Konfusor 9 auf, welcher in gleicher Weise gestaltet ist,
wie bereits zu 1 beschrieben. Am Austrittsbereich 7 des
Durchflusskanals 5 bzw. des Messrohres 4 ist auch
hier ein Diffusor 10 ausgebildet. In diesem Beispiel beträgt
der Scheitelwinkel am Diffusor 10 16°. Als Verbindungselemente 32, 33 zu
der nicht dargestellten Rohrleitung 3 sind am Gehäuse 31 beidseitig
Schraubstutzen ausgebildet. Diese Verbindungselemente, bzw. Schraubstutzen 32, 33 weisen
eine Durchgangsbohrung auf, welche dem Nenndurchmesser 13 entspricht.
Der grösste Durchmesser 11 des Konfusors 9 ist
gleich gross wie der Nenndurchmesser 13. Der kleinste Durchmesser 12 des
Konfusors 9 weist auch bei diesem Ausführungsbeispiel
eine Abmessung 20 auf, welche zwischen 40% und 80% des
Nenndurchmessers 13 der Rohrleitung 3, bzw. des
grössten Durchmessers 11 des Konfusors 9 beträgt.
Im dargestellten Beispiel beträgt die Abmessung 20 des kleinsten
Durchmessers 12 des Konfusors 9 67% des grössten
Durchmessers 11 des Konfusors 9. Der Scheitelwinkel 19 des
Kegelstumpfmantels 18 beträgt 30°.
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Wie
im dargestellten Beispiel vorgesehen, ist normalerweise bei derartigen
Durchflussmesseinrichtungen mit einem Magnetinduktions-Durchflussmessgerät 2 nur
ein derartiges MID-Durchflussmessgerät 2 vorhanden.
Die Normalebene 30, in welcher die Elektroden 29 liegen,
weist zur Ebene 16, in welcher der kleinste Durchmesser 12 des
Konfusors 9 liegt, einen Abstand 17 auf, welcher
gemäss der Erfindung etwa 30% bis 200% des grössten
Durchmessers 11 des Konfusors 9 bzw. des Nenndurchmessers 13 entspricht.
Im dargestellten Beispiel beträgt der Abstand 17 100%
des Nenndurchmessers 13 bzw. des grössten Durchmessers 11 des
Konfusors 9. Auch bei dieser Ausführungsform reduziert
der Konfusor 9 allfällige Störeinflüsse
in der Strömung, z. B. durch unsymmetrische Strömung,
und die Elektroden 29 sind in einem Bereiche des Messrohres 4 angeordnet,
in welchem die Störeinflüsse soweit reduziert
sind, dass keine unzulässigen Abweichungen der Messfehler
auftreten. Auch diese Ausführungsform erfüllt
die Bedingungen der nationalen und internationalen Normen, z. B.
der europäischen Norm EN 1434 und sie
kann ebenfalls in einfacher Weise geeicht werden. Das darge stellte
Ausführungsbeispiel ist für einen Nenndurchmesser 13 von
15 mm bestimmt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 0708313
A2 [0002]
- - US 4290312 A [0003]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - EN 1434 [0002]
- - EN 1434 [0004]
- - „Flow Measurement Engineering Handbook", R. W. Miller,
1983 [0008]
- - EN 1434 [0009]
- - EN 1434 [0018]
- - „Flow Measurement Engineering Handbook", R. W. Miller,
1983 [0019]
- - EN 1434 [0019]
- - EN 1434 [0022]