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GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft, allgemein ausgedrückt, Vortex-Durchflussmesser, und genauer ausgedrückt, solche Vortex-Durchflussmesser, die zum Gebrauch in große Durchmesser aufweisenden Rohrleitungen und/oder unter Bedingungen mit geringer Strömung geeignet sind.
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HINTERGRUND
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Durchflussmesser messen den Durchsatz eines Fluids in einem Rohr oder einer anderen Leitungsbahn. Das Fluid kann zum Beispiel ein Gas oder eine Flüssigkeit sein und kann kompressibel oder inkompressibel sein. Ein Typ eines Durchflussmessers ist ein Vortex-Durchflussmesser, der Parameter wie zum Beispiel Durchsatz basierend auf dem Prinzip der Wirbelablösung misst. Die Wirbelablösung ist ein natürlicher Vorgang, bei dem ein Fluid, das einen Störkörper (der manchmal als Ablöser bezeichnet wird) passiert, die Bildung einer Grenzschicht aus einem langsam strömenden Fluid entlang der Oberfläche des Störkörpers verursacht. Hinter dem Störkörper wird ein Niederdruckgebiet ausgebildet, das bewirkt, dass sich die Grenzschicht aufrollt, wodurch aufeinanderfolgende Wirbel auf entgegengesetzten Seiten des Störkörpers erzeugt werden. Die Wirbel verursachen Druckschwankungen, die von einem Drucksensor wahrgenommen werden können. Die Druckschwankungen infolge Wirbelablösung haben eine Frequenz, die zu dem Durchsatz in Beziehung steht. Dem entsprechend kann durch Messen der Frequenz der Druckschwankungen der Durchsatz bestimmt werden.
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Vortex-Durchflussmesser liefern Vortex-Frequenzdaten, die in Verbindung mit Strömungskalibrierfaktoren verwendet werden können, um die Geschwindigkeit und den Volumendurchsatz des durch das Messgerät gehenden Fluids zu bestimmen. Mit Fluiddichtewerten kann auch der Massedurchsatz berechnet werden. Diese und andere Messungen können zu einem Kontrollraum oder einem anderen Empfänger über eine Kommunikationsleitung, wie z. B. eine übliche Zwei-Leiter 4–20 Milliampere („mA”) Übertragungsleitung, übertragen werden.
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Vortex-Messgeräte stoßen auf Probleme, wenn der Fluiddurchsatz zu gering ist, weil die Geschwindigkeit des Fluids unzureichend sein kann, um zu periodischer Wirbelbildung in regelmäßigen Abständen zu führen. Eine Lösung für dieses Problem besteht darin, eine Verengung zu verwenden, um die Geschwindigkeit des Fluids zu erhöhen, während es an dem Störkörper vorbeiströmt, verglichen mit dem Fluid stromaufwärts und stromabwärts von dem Störkörper. Zum Beispiel können die Innenflächen des Strömungsrohres konisch gemacht werden, um den Durchmesser der Strömungsquerschnittsfläche an der Stelle des Störkörpers zu verringern. Diese Vorgehensweise ist in unserem
U.S. Patent Nr. 7 533 579 näher beschrieben, dessen Inhalt durch Verweis hier mit eingeschlossen ist. Obwohl diese Vorgehensweise die Fähigkeit eines Vortex-Messgerätes, unter Bedingungen mit geringer Strömung zu arbeiten, verbessern kann, ist es immer noch möglich, dass die Fluidgeschwindigkeit zu stark abfällt als dass das Messgerät genaue Messungen der Fluidströmung machen könnte. Das Problem kann bei sehr großen Vortex-Messgeräten (z. B. bei solchen, die Durchmesser im Bereich von ungefähr 12 Zoll oder mehr haben) besonders störend sein. Zum Beispiel kann selbst unter Bedingungen mit geringer Geschwindigkeit wegen der großen Strömungsquerschnittsfläche eine relativ große Fluidmenge durch das Messgerät strömen.
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Die jetzigen Erfinder haben die unten näher beschriebenen Systeme und Verfahren entwickelt, die die Fähigkeit eines Vortex-Durchflussmessers, unter Bedingungen mit geringer Strömung zu arbeiten, verbessern.
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INHALTSANGABE
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In einer Hinsicht ist die vorliegende Erfindung ein Vortex-Durchflussmesser. Ein erster Prozessanschluss hat darin einen Messgerät-Einlass. Der erste Prozessanschluss ist konfiguriert, um den Messgerät-Einlass mit einem Ende eines stromaufwärts liegenden Rohrteilstückes einer Fluidrohrleitung zu verbinden. Ein zweiter Prozessanschluss hat darin einen Messgerät-Auslass. Der zweite Prozessanschluss ist konfiguriert, um den Messgerät-Auslass mit einem Ende eines stromabwärts liegenden Rohrteilstückes der Fluidrohrleitung zu verbinden. Ein Fluidfördersystem fördert Fluid von dem Messgerät-Einlass zum Messgerät-Auslass. Das Fluidfördersystem schließt mehrere getrennte Durchgänge ein, die konfiguriert sind, um das über den Messgerät-Einlass erhaltene Fluid in mehrere getrennte Fluidströme aufzuteilen und das Fluid in jedem Strom zu dem Messgerät-Auslass zu fördern. Jeder der getrennten Durchgänge hat einen Störkörper, der angeordnet ist, um Wirbel in dem jeweiligen Fluidstrom zu erzeugen. Jeder der getrennten Durchgänge hat einen Sensor, der konfiguriert ist, um Wirbel in dem jeweiligen Fluidstrom aufzuspüren. Ein Verarbeitungssystem ist konfiguriert, um einen Durchsatz durch jeden der Fluidströme unter Verwendung von Informationen von den Sensoren zu ermitteln.
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In anderer Hinsicht der Erfindung schließt ein System zum Messen einer Fluidströmung durch eine Fluidrohrleitung eine erste und eine zweite Vortex-Messeinheit ein. Die erste Vortex-Messeinheit ist konfiguriert, um den Fluiddurchsatz durch die erste Vortex-Messeinheit zu messen. Die zweite Vortex-Messeinheit ist konfiguriert, um den Fluiddurchsatz durch die zweite Vortex-Messeinheit zu messen. Ein stromaufwärts liegender Prozessanschluss ist an jeder der ersten und zweiten Vortex-Messeinheiten angebracht, um die erste und die zweite Vortex-Messeinheit mit einem Ende eines stromaufwärts liegenden Teilstückes einer Fluidrohrleitung zu verbinden. Ein stromabwärts liegender Prozessanschluss ist an jeder der ersten und zweiten Vortex-Messeinheit angebracht, um die erste und die zweite Vortex-Messeinheit mit einem Ende eines stromabwärts liegenden Teilstückes der Fluidrohrleitung zu verbinden.
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In anderer Hinsicht der Erfindung schließt ein System zum Messen eines Fluiddurchsatzes durch eine Fluidrohrleitung ein Fluidsystem ein. Das Fluidsystem ist konfiguriert, um die Strömung durch eine Rohrleitung auf mehrere Durchgänge aufzuteilen, die parallel zueinander verrohrt sind, und die Strömung durch die Mehrzahl von Durchgängen zu einem einzelnen Strom wiedervereinigen. Ein Störkörper, der konfiguriert ist, Wirbel stromabwärts von dem Störkörper zu erzeugen, ist in jedem der Mehrzahl von Durchgängen angeordnet. Jeder der Durchgänge hat einen Sensor, der konfiguriert ist, um ein Signal auszugeben, das für die in einem der Mehrzahl von Durchgängen erzeugten Wirbel bezeichnend ist. Ein Verarbeitungssystem ist mit jedem der Sensoren verbunden und konfiguriert, um jedes der Signale zu empfangen und einen Gesamtströmungsmesswert zu berechnen, der für die Strömung durch die Fluidrohrleitung bezeichnend ist.
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In noch anderer Hinsicht der vorliegenden Erfindung hat ein System zum Messen eines Fluiddurchsatzes durch eine Fluidrohrleitung einen stromaufwärts liegenden Prozessanschluss und einen stromabwärts liegenden Prozessanschluss. Der stromaufwärts liegende Prozessanschluss ist mit einem stromabwärts liegenden Ende eines stromaufwärts liegenden Teilstückes der Fluidrohrleitung verbunden. Der stromaufwärts liegende Prozessanschluss hat einen äußeren Umfang. Der stromabwärts liegende Prozessanschluss ist mit einem stromaufwärts liegenden Ende eines stromabwärts liegenden Teilstückes der Fluidrohrleitung verbunden. Mehrere Fluiddurchgänge sind parallel zueinander verrohrt. Die Durchgänge sind so angeordnet, dass sie mit dem stromaufwärts liegenden Teilstück der Fluidrohrleitung durch den stromaufwärts liegenden Prozessanschluss strömungsverbunden werden können und mit dem stromabwärts liegenden Teilstück der Fluidrohrleitung durch den stromabwärts liegenden Prozessanschluss strömungsverbunden werden können. Ein Störkörper, der konfiguriert ist, um Wirbel stromabwärts von dem Störkörper zu erzeugen, ist in jedem der Mehrzahl von Durchgängen angeordnet. Jeder der Durchgänge hat einen Sensor, der konfiguriert ist, um ein Signal auszugeben, das für die in einem der Mehrzahl von Durchgängen erzeugten Wirbel bezeichnend ist. Ein Verarbeitungssystem ist mit jedem der Sensoren verbunden und konfiguriert, um jedes der Signale zu empfangen und einen Durchsatz-Messwert zu berechnen, der für den Durchsatz durch die Fluidrohrleitung bezeichnend ist. Die mehreren Durchgänge sind gemeinsam in einen geometrischen Raum vollständig eingeschlossen. Der geometrische Raum erstreckt sich zwischen dem stromaufwärts liegenden und dem stromabwärts liegenden Prozessanschluss und hat eine Querschnittsfläche, die gleich der Fläche ist, die von dem äußeren Umfang des stromaufwärts liegenden Prozessanschluss eingekreist wird.
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Andere Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung werden angesichts der folgenden Beschreibung und Ansprüche erkennbar.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Vortex-Durchflussmessers für geteilte Strömungen;
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2 ist eine schematische Draufsicht des Durchflussmessers der 1;
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2A ist eine schematische Draufsicht einer anderen Ausführungsform eines Vortex-Messgeräts für geteilte Strömungen, das zu dem Durchflussmesser der 2 im Wesentlichen identisch ist, außer dass es einen einzelnen Sender anstelle von mehreren Sendern hat;
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3 ist eine schematische Ansicht, die innere Merkmale des Durchflussmessers der 1 zeigt;
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4–4C sind Blockschaltbilder, die verschiedene mögliche Anordnungen eines Verarbeitungssystems für den Durchflussmesser der 2 zeigen.
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5 ist eine schematische Vorderansicht des Einlassendes des Durchflussmessers der 1;
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6 ist eine schematische Schnittdarstellung, die zu 3 schematisch ähnlich ist und eine weitere Ausführungsform eines Vortex-Durchflussmessers für geteilte Strömungen zeigt;
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7 ist eine schematische Vorderansicht des Einlassendes des Durchflussmessers der 6;
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8 ist eine schematische Schnittdarstellung, die zu 3 schematisch ähnlich ist und eine weiter Ausführungsform eines Vortex-Durchflussmessers für eine geteilte Strömung zeigt;
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9 ist eine schematische Vorderansicht des Einlassendes des Durchflussmessers der 8;
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10 ist eine schematische Draufsicht einer weiteren Ausführungsform eines Vortex-Durchflussmessers für geteilte Strömungen;
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11 ist eine schematische Vorderansicht des Einlassendes des Durchflussmessers der 10;
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12 ist eine schematische Schnittdarstellung, die zu 3 ähnlich ist und eine weitere Ausführungsform eines Vortex-Durchflussmessers für geteilte Strömungen zeigt;
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13 ist eine schematische Vorderansicht des Einlassendes des Durchflussmessers der 12.
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Sich entsprechende Bezugszeichen bezeichnen sich entsprechende Teile in der gesamten Beschreibung und allen Ansprüchen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es wird zunächst auf 1 Bezug genommen. Eine Ausführungsform eines Durchflussmessers für geteilte Strömungen ist global mit 10 bezeichnet. Wie dargestellt, ist der Durchflussmesser 10 in eine Rohrleitung P zum Messen der Strömung durch die Rohrleitung eingebaut. Der Durchflussmesser 10 enthält einen ersten Prozessanschluss, der global mit 12 bezeichnet ist, und einen zweiten Prozessanschluss, der global mit 14 bezeichnet ist. Der erste Prozessanschluss 12 enthält darin einen Messgerät-Einlass 16 (3), und der zweite Prozessanschluss 14 enthält darin einen Messgerät-Auslass 18. Der erste Prozessanschluss 12 ist konfiguriert, um den Messgerät-Einlass 16 mit einem stromabwärts liegenden Ende eines stromaufwärts liegenden Rohrteilstückes der Fluidrohrleitung P zu verbinden. Der zweite Prozessanschluss 14 ist ebenso konfiguriert, um den Messgerät-Auslass 18 mit einem stromaufwärts liegenden Ende eines stromabwärts liegenden Rohrteilstückes der Fluidrohrleitung P zu verbinden. Für den Fachmann ist klar, dass die Prozessanschlüsse 12 und 14 eine Fluiddichtung zwischen dem Durchflussmesser 10 und jedem zugehörigen Teilstück der Fluidrohrleitung P bereitstellen können. Geeignete Anschlüsse schließen zum Beispiel Druckanlagen von sich gegenüberliegenden, ebenen Flanschstirnseiten, wie dargestellt, mit oder ohne einem Dichtungsring oder einem anderen Dichtungselement, ein. Es können aber auch andere Anschlüsse (z. B. Wafer-artige Prozessanschlüsse, usw.) ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, verwendet werden. Befestigungsmittel (z. B. Schrauben oder irgendwelche andere geeignete Befestigungsmittel) können dafür verwendet werden, die Verbindung zwischen den Prozessanschlüssen 12, 14 und der Rohrleitung P festzumachen.
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Wie in der Branche allgemein bekannt, werden Vortex-Durchflussmesser typischerweise in Rohrleitungen oder anderen Leitungen eingebaut, die dafür konfiguriert sind, ein strömendes Fluid in eine bestimmte Richtung zu transportieren. In vielen Anwendungen strömt das Fluid ständig in die gleiche Richtung, wenn das System, in dem die Rohrleitung verwendet wird, richtig funktioniert. Die Begriffe „stromaufwärts” und „stromabwärts” sollten als Hinweis auf diese erwartete Strömungsrichtung verstanden werden. Es versteht sich aber, dass das Fluid vorübergehend oder zweitweise in die umgekehrte Richtung strömen kann (z. B. aus dem Einlass 16 hinaus), ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
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Der Durchflussmesser 10 schließt ein Fluidfördersystem ein, das global mit 20 bezeichnet ist (2). Das Fluidfördersystem 20 fördert Fluid vom Messgerät-Einlass 16 zum Messgerät-Auslass 18. Das Fluidfördersystem 20 enthält zweckmäßigerweise eine oder mehrere Strukturen, die den durch die Rohrleitung strömenden Fluidstrom in mehrere Fließströme aufteilt. Es wird auf die 2 und 2A Bezug genommen. In dem dargestellten Schema schließt das Fluidfördersystem 20 einen Strömungsteiler 22, getrennte Strömungsrohre 24A und 24B zum Transportieren von mehreren Fluidströmen (z. B. zwei Fluidströme) und einen Strömungssammler 26 ein, der konfiguriert ist, um die mehreren Fluidströme zu einem einzelnen Fluidstrom wiederzuvereinigen, bevor das Fluid aus dem Messgerät austritt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Strömungsteiler 22 ein Spiegelbild des Strömungssammlers 26. Obwohl für den Strömungsteiler 22 und den Strömungssammler 26 die gleiche Struktur in umgekehrter Ausrichtung verwendet werden kann, können auch andere Strukturen verwendet werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
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Zweckmäßigerweise verbinden die getrennten Strömungsrohre 24A und 24B den Strömungsteiler 22 und den Strömungssammler 26 strömungsmäßig miteinander und transportieren sie die getrennten Fließströme zwischen den Prozessanschlüssen 12, 14 und zwischen den stromaufwärts und stromabwärts liegenden Abschnitte der Rohrleitung P. Jedes der Strömungsrohre 24A, 24B enthält einen Strömungsrohreinlass 30A, 30B (3), der angrenzend an den Strömungsteiler 22 (d. h. an dem stromaufwärts liegenden Ende des Strömungsrohres) angeordnet ist, und einen Strömungsrohrauslass 32A, 32B, der angrenzend an den Strömungssammler 26 (d. h. an dem stromabwärts liegenden Ende des Strömungsrohres) angeordnet ist. Es wird auf 5 Bezug genommen. Der dargestellte Strömungsteiler 22 ist eine Platte mit einem Paar darin angeordneter Öffnungen. Jede der Öffnungen ist zu einem Einlass 30A, 30B eines der Strömungsrohre 24A, 24B fluchtend ausgerichtet. Wie dargestellt, haben die Einlässe 30a, 30B der Strömungsrohre 24A, 24B längliche, nicht-kreisförmige Querschnittsformen. Der Plattenströmungsteiler 22 hat zweckmäßigerweise Öffnungen, die so geformt sind, dass sie mit der Form der Einlässe 30A, 30B übereinstimmen. Der Strömungsteiler 22 wird zweckmäßigerweise getrennt von den Strömungsrohren 24A, 24B hergestellt und in den ersten Prozessanschluss 12 an den Einlässen 30A, 30B (z. B. durch Schweißen oder andere geeignete Verfahren) eingebaut. Die Auslässe 32A, 32B der Strömungsrohre 24A, 24B und der Sammler sind zweckmäßigerweise im Wesentlichen ähnlich zu den Einlässen 30, 30B und dem Strömungsteiler 22 geformt und gebaut. Obwohl der Strömungsteiler 22 und der Strömungssammler 36 zweckmäßigerweise getrennt vom Rest des Durchflussmessers hergestellt werden, wird in Erwägung gezogen, dass der Strömungsteiler 22 und/oder der Strömungssammler 36 aus dem gleichen Materialstück (z. B. einem einheitlichen Metallkörper) herausgearbeitet werden können bzw. kann wie die Strömungsrohre und/oder die Prozessanschlüsse, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
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Es wird nun auf 3 Bezug genommen. Das Fluidsystem 20 schließt mehrere getrennte Durchgänge 40A, 40B ein, die konfiguriert sind, um das von dem Messgerät-Einlass 16 erhaltene Fluid in mehrere getrennte Fluidströme aufzuteilen und die Fluidströme zu dem Messgerät-Auslass 18 zu fördern. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Fluidfördersystem konfiguriert, um das Fluid in nur zwei getrennte Ströme aufzuteilen (z. B. durch nur zwei getrennte Durchgänge 40A, 40B). Jedoch wie unten näher beschrieben kann das Fluidfördersystem bei anderen Ausführungsformen konfiguriert sein, um die Strömung in drei oder mehr als drei getrennte Ströme aufzuteilen. Bei der dargestellten Ausführungsform hat jeder der Fluiddurchgänge 40A, 40B eine Querschnittsform, die im Wesentlichen ein Spiegelbild der anderen ist. Dadurch, dass die Fluiddurchgänge 40A, 40B ähnliche Querschnittsformen haben, sind die Strömungsbedingungen, einschließlich der Reynolds-Zahlen, ungefähr die gleichen in jedem der Durchgänge. Einer oder mehrere der Durchgänge kann bzw. können aber auch eine andere Form als einer oder mehrere der anderen Durchgänge haben. Der in den 1–5 dargestellte Vortex-Durchflussmesser 10 ist so konfiguriert, dass jeder der Mehrzahl von Fluidströmen ungefähr die gleich Menge Fluid mit sich führt. Als Alternative dazu kann das Fluidfördersystem so konfiguriert sein, dass mindestens einer der mehreren Fluidströme eine wesentlich andere Fluidmenge mit sich führt als mindestens ein anderer der mehreren Fluidströme.
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Zweckmäßigerweise sind die Fluiddurchgänge 40a, 40B parallel zueinander verrohrt, um mit dem stromaufwärts liegenden Teilstück der Fluidrohrleitung P durch den stromaufwärts liegenden Prozessanschluss 12 strömungsverbunden zu werden, und mit dem stromabwärts liegenden Teilstück der Fluidrohrleitung durch den stromabwärts liegenden Prozessanschluss 14 strömungsverbunden zu werden. Der Durchflussmesser 10 ist so konfiguriert, dass das gesamte durch die Rohrleitung P strömende Fluid durch einen der Durchgänge 40A, 40B strömt, aber nichts von dem Fluid durch beide Durchgänge strömt. Das Prozessfluid tritt in den Durchflussmesser 10 durch den Einlass 16 als einzelner Fluidstrom ein, wird in mehrere Fluidströme (z. B. zwei Fluidströme) an dem Strömungsteiler 22 aufgeteilt, bewegt sich durch die Fluiddurchgänge 40A, 40B, wird zu einem einzelnen Strom an dem Strömungssammler 26 wiedervereinigt und tritt aus dem Durchflussmesser 10 an dem Auslass 18 als einzelner Fluidstrom aus. Das gesamte Fluid, das durch irgendeinen der mehreren Durchgänge 40A, 40B strömt, tritt in den Durchflussmesser 10 durch einen einzelnen Prozessanschluss 12 ein. Außerdem tritt das gesamte Fluid aus dem Durchflussmesser 10 durch einen einzelnen Prozessanschluss 14 aus. Zweckmäßigerweise gibt es keinen Prozessanschluss in dem Messgerät 10 zwischen dem stromaufwärts liegenden Prozessanschluss 12 und dem stromabwärts liegenden Prozessanschluss 14.
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Es wird nochmal auf die 2 und 3 Bezug genommen. Der Durchflussmesser 10 enthält eine erste Wirbelmesseinheit, die global mit 50A bezeichnet ist, und eine zweite Wirbelmesseinheit, die global mit 50B bezeichnet ist. Die erste und die zweite Wirbelmesseinheit 50A, 50B sind konfiguriert, um gemeinsam einen Durchsatz des durch die Rohrleitung P strömenden Fluids zu messen. Der einzelne, stromaufwärts liegende Prozessanschluss 12 verbindet die Wirbelmesseinheiten 50A, 50B mit dem stromaufwärts liegenden Teilstück der Fluidrohrleitung P. Der einzelne, stromabwärts liegende Prozessanschluss 14 verbindet die Wirbelmesseinheiten 50A, 50B mit dem stromabwärts liegenden Teilstück der Fluidrohrleitung P. Jede der Wirbelmesseinheiten 50A, 50B ist in eines der Strömungsrohre 24A, 24B eingebaut. Die Strömungsrohre 24A, 24B für die erste und die zweite Wirbelmesseinheit 50A, 50B sind zweckmäßigerweise Seite an Seite zueinander angeordnet, wie in 3 dargestellt ist.
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Jede der Wirbelmesseinheiten 50A, 50B enthält zweckmäßigerweise einen Störkörper 54A, 54B (in der Branche manchmal als „Ablöser” bezeichnet), der als ein Hindernis für die Fluidströmung durch das entsprechende Strömungsrohr 24A, 24B angeordnet ist, um Wirbel in der Fluidströmung durch das jeweilige Strömungsrohr zu erzeugen. Obwohl die Störkörper 54A, 54B in einer bekannten T-förmigen Konfiguration gezeigt sind, können sie jede beliebige Form haben, die geeignet ist, Wirbel in den Fließströmen stromabwärts von den Störkörpern zu erzeugen, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Wie dargestellt, hat jeder der Durchgänge 40A, 40B einen identischen Störkörper 54A, 54B in jedem der im Wesentlichen identischen Fluiddurchgänge 54A, 54B. Die Störkörper können jedoch innerhalb des Umfangs der Erfindung verschieden voneinander sein (z. B. in Größe und/oder Form), egal ob die Durchgänge der Strömungsrohre identisch oder nicht identisch sind.
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Jede Wirbelmesseinheit 50A, 50B enthält auch einen oder mehrere Sensoren 56A, 56B, die angeordnet sind, um Wirbel in den jeweiligen Durchgängen 40a, 40B aufzuspüren. Zum Beispiel wenn eine Wirbelablösung auftritt, werden die Druck- und Geschwindigkeitsfelder der Strömungsdurchgänge 40A, 40B in der Nähe und/oder stromabwärts der Störkörper 54A, 54B mit der Wirbelablösefrequenz schwingen. Somit können die Sensoren 56A, 56B zweckmäßigerweise Druck- oder Geschwindigkeitssensoren sein, die dafür verwendet werden, die Schwingung von einem der Druck- und Geschwindigkeitsfelder in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Andere Typen von Sensoren können zusätzlich oder alternativ dafür verwendet werden, die Bildung von Wirbeln stromabwärts der Störkörper in jedem der mehreren Durchgänge wahrzunehmen, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
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Wie in 4 gezeigt, kann jede Wirbelmesseinheit 50A, 50B ein Verarbeitungssystem einschließen, das konfiguriert ist, um die Ausgabe des Sensors 56A, 56B zu empfangen und in einen Durchsatzmesswert umzuwandeln. Der Begriff „Verarbeitungssystem” bezieht sich auf ein oder mehrere physische Module, Komponenten oder Prozessoren, die prozessor-ausführbare Weisungen ausführen können, um Signale von den Sensoren 56A, 56B zu verarbeiten und einen Durchsatz aus den Signalen zu ermitteln. Zum Beispiel kann der Durchsatz ein Volumendurchsatz und/oder ein Massedurchsatz sein. Das Verarbeitungssystem kann konfiguriert sein, um Ausgaben von den Sensoren der mehreren Wirbelmesseinheiten, und von einem oder mehreren zusätzlichen Sensoren, wie zum Beispiel, Temperatursensoren oder Liniendrucksensoren zu empfangen, wobei in diesem Fall das Verarbeitungssystem prozessor-ausführbare Weisungen implementieren kann, um eine kompensierte Messung oder irgendeine andere Messung auf der Grundlage der Ausgaben, die es empfängt, zu liefern.
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Die Wirbelmesseinheiten 50A, 50B können im Wesentlichen identisch zu herkömmlichen Wirbel-Messgeräten sein, außer dass der Störkörper, der Sensor und die Elektronik in einem der Durchgänge 40A, 40B anstatt in einem herkömmlichen Strömungsrohr eingebaut sind. Somit können die Wirbelmesseinheiten 50A, 50B im Wesentlichen nur handelsübliche Bauteile enthalten, die verwendet werden, um herkömmliche Wirbel-Messgeräte herzustellen. Zum Beispiel enthält in den 2 und 4 jede Wirbelmesseinheit 50A, 50B ihren eigenen Sender 52A, 52B, der im Wesentlichen identisch zu einem Sender für jeden herkömmlichen Vortex-Durchflussmesser sein kann. Jeder Sender 52A, 52B kann seinen eigenen Prozessor 53 zum Liefern eines Messwertes haben (4). In diesem Fall kann das Verarbeitungssystem die in den herkömmlichen Sendern enthaltenen Prozessoren einschließen. Bei dieser Ausführungsform kann das Verarbeitungssystem auch eine zusätzliche Verarbeitungskomponente (die z. B. auf einem Prozesssteuerungsnetzwerk läuft) einschließen, die eine Summe der Durchsatzmesswerte für jede Wirbelmesseinheit 50A, 50B berechnet.
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Wie in den 2A und 4A dargestellt, teilen sich die Wirbelmesseinheiten 50A und 50B einen einzelnen Sender 52' und Prozessor 53', der konfiguriert ist, um einen Messwert zu liefern, der mindestens die Summe der Strömungsmesswerte von jeder Wirbelmesseinheit 50A, 50B darstellt. Der einzelne Sender 52' und Prozessor 53' bestimmen, registrieren und/oder summieren zweckmäßigerweise auch die Strömung durch jeden der mehreren Durchgänge 40A, 40B. Wie in den 4B und 4C dargestellt, können prozessor-ausführbare Weisungen auf einem von den Wirbelmesseinheiten 50A, 50B entfernten Prozessor (z. B. auf einem Prozessor 53'' einer Prozesssteuerung-Arbeitsstation eines verteilten Steuerungssystem (4B) oder einem Prozessor 53'' eines entfernten Gerätes 57 (4C), wie z. B. eines drahtlosen Gerätes) implementiert werden, um einen Messwert zu liefern. Verarbeitungssysteme, die prozessor-ausführbare Weisungen implementieren, um einen Messwert auf der Grundlage der Ausgabe der Wirbelmesseinheiten zu liefern, können konfiguriert sein, um andere, nicht damit im Zusammenhang stehende Weisungen gleichzeitig oder zu anderen Zeiten auszuführen, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
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Das Verarbeitungssystem ist zweckmäßigerweise konfiguriert, um die einzelnen Durchsätze der durch jeden der Durchgänge fließenden Fluidströme zu messen. Das Verarbeitungssystem ist zweckmäßigerweise konfiguriert, um die Summe der Durchsätze durch jeden einzelnen Fluidstrom zu berechnen und dadurch den Durchsatz des durch die Rohrleitung P strömenden Fluids durch Berechnen einer Summe der gesamten Strömung durch die einzelnen Messeinheiten 50A, 50B zu berechnen. Ebenso kann das Verarbeitungssystem konfiguriert sein, um die aufsummierte Fluidströmung durch die Prozessrohrleitung P zu berechnen. Zum Beispiel ist der Prozessor 53 zweckmäßigerweise mit jedem der Sensoren 56A, 56B verbunden, um von ihnen jedes der Signale zu bekommen und einen augenblicklichen Durchsatzmesswert zu berechnen, der für den Durchsatz durch die Fluidrohrleitung P und/oder die Summe von Durchsatzmesswerten von der ersten und der zweiten Wirbelmesseinheit 50A, 50B bezeichnend ist.
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Wie oben beschrieben, können herkömmliche Vortex-Durchflussmesser in Rohrleitungen mit großem Durchmesser (z. B. Rohrleitungen, die einen Rohrdurchmesser haben, der mindestens zehn Zoll beträgt) keine genauen und gleichbleibende Messungen liefern, besonders wenn der Fluiddurchsatz gering ist. Der in den 1–5 dargestellte Durchflussmesser 10 erleichtert die Anwendung von der Wirbelmesstechnik auf Rohrleitungen mit großem Durchmesser. Dem entsprechend sind der erste und der zweite Prozessanschluss 12, 14 vorteilhaft konfiguriert, um den Durchflussmesser 10 mit einer Fluidrohrleitung P zu verbinden, die einen Durchmesser D hat (1), der mindestens zehn Zoll beträgt, und vorteilhafter konfiguriert, um den Durchflussmesser mit einer Fluidrohrleitung zu verbinden, die einen Durchmesser im Bereich von etwa 12 Zoll bis etwa 72 Zoll hat, und noch vorteilhafter konfiguriert, um den Durchflussmesser mit einer Fluidrohrleitung zu verbinden, die einen Durchmesser im Bereich von etwa 12 Zoll bis etwa 36 Zoll hat. Ebenso hat der Durchflussmesser 10 zweckmäßigerweise die Fähigkeit, den Durchsatz und/oder die aufsummierte Fluidströmung zu messen, die durch eine Rohrleitung P fließt, die einen Durchmesser im Bereich von etwa 12 Zoll bis etwa 72 Zoll hat, und noch vorteilhafter konfiguriert ist, um den Durchflussmesser mit einer Fluidrohrleitung zu verbinden, die einen Durchmesser im Bereich von etwa 12 Zoll bis etwa 36 Zoll hat.
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Jeder der Durchgänge 40A, 40B hat eine feste Strömungsquerschnittsflächengeometrie auf einem Teilstück, das eine Länge LA (3) hat, die sich stromaufwärts von dem Ablöser erstreckt, um eine stabile Wirbelerzeugung zu erleichtern. Die feste Querschnittsgeometrie kann sich auch über die gesamte Durchgangslänge L erstrecken. Bei der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich die feste Strömungsquerschnittsfläche über die Länge LM der Durchgänge 40A, 40B. Mindestens eines der mehreren Strömungsrohre bzw. mindestens einer der mehreren Durchgänge kann eine Fluidströmungsfläche haben, die eine im Wesentlichen kreisförmige Querschnittsform hat. Beispielsweise sind in 5 Strömungsdurchgänge 40A, 40B teilweise schematisch gezeigt. Wie dargestellt, hat jeder der mehreren Durchgänge 40A, 40B eine kreisförmige Strömungsquerschnittsfläche 58A, 58B (teilweise mit verdeckten Linien dargestellt), über die Länge LM. Ebenso hat jedes der mehreren Strömungsrohre 24A, 24B eine im Wesentlichen kreisförmige Querschnittsform über die Länge LM. Die im Wesentlichen kreisförmige Strömungsquerschnittsfläche erstreckt sich zweckmäßigerweise gleichförmig über die der Ablösung vorgeschaltete Länge LA der Durchgänge 40A, 40B. Beispielsweise erstreckt sich die im Wesentlichen kreisförmige Strömungsquerschnittsfläche zweckmäßigerweise gleichförmig über die gesamte Messabschnittslänge LM der Durchgänge 40A, 40B, wie in 3 dargestellt. Ferner kann sich die im Wesentlichen kreisförmige Strömungsquerschnittsfläche gleichmäßig über die gesamte Durchgangslänge L erstrecken, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Ebenso kann jede im Wesentlichen kreisförmige Strömungsquerschnittsfläche 58A, 58B durch einen inneren Umfang des jeweiligen Strömungsrohres 60A, 60B des jeweiligen Strömungsrohres 24A, 24B begrenzt sein. Die Größe der im Wesentlichen kreisförmigen Strömungsquerschnittsfläche von jedem Messabschnitt eines Fluiddurchganges 40A, 40B liegt zweckmäßigerweise zwischen etwa 79 Quadratzoll und etwa 28 Quadratzoll, obwohl die Größe auch außerhalb dieses Bereichs sein kann, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
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Wie in 3 gezeigt, biegt sich jeder der Fluiddurchgänge 40A, 40B zweckmäßigerweise nach außen weg von dem anderen, während sie sich von dem stromaufwärts liegenden Prozessanschluss 12 weg erstrecken. An den Einlässen 30A, 30B der Strömungsrohre 24A. 24B haben die Durchgänge 40A, 40B längliche, nicht kreisförmige Querschnittsflächen (siehe 5), die den Querschnittsflächen der Öffnungen in dem Strömungsteiler 22 entsprechen. Die längliche, nicht kreisförmige Querschnittsfläche der Öffnungen in dem Strömungsteiler 22 nutzt vorteilhafterweise einen Großteil der Querschnittsfläche in der Öffnung des Prozessanschlusses 12 (5). Ferner kann ein Rohrabschnitt mit einer kreisförmigen Querschnittsform leicht an die Form der Öffnungen in dem Strömungsteiler 22 durch Zusammendrücken des Endes des kreisförmigen Rohres, so dass er in die längliche Form verformt wird, angepasst werden. Die Strömungsrohre 24A, 24B gehen zweckmäßigerweise allmählich von der länglichen Querschnittsform an den Einlässen 30A, 30B auf die im Wesentlichen kreisförmige Querschnittsform über, während sich jedes Strömungsrohr von dem stromaufwärts liegenden Prozessanschluss 12 weg erstreckt. Die gebogene Konfiguration der Durchgänge 40A, 40B stromaufwärts der Länge LA schafft Platz für die Breiten der Durchgänge, damit sich diese ausdehnen können, während sie in ihre im Wesentlichen kreisförmige Querschnittsform übergehen. Die Form und Konfiguration der Leitungen 24A, 24B stromabwärts der Störkörper 54A, 54B ist bei der dargestellten Ausführungsform zweckmäßigerweise im Wesentlichen symmetrisch zu der Form und Konfiguration stromaufwärts der Störkörper. Somit genügt die obige Beschreibung der stromaufwärts liegenden Hälfte der Leitungen 24A, 24B, um die stromabwärts liegende Hälfte der Leitungen zu beschreiben.
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Das System 10 hat zweckmäßigerweise einen relativ kompakten Formfaktor, der den Einbau des Durchflussmessers 10 an einem einzelnen Platz entlang einer im Großen und Ganzen ununterbrochenen Prozessrohrleitung P (z. B. in einer industriellen Prozessumgebung) erleichtert. Beispielsweise ist der Durchflussmesser 10 zweckmäßigerweise bewegbar und/oder austauschbar bezüglich der Rohrleitung P, in die er eingebaut ist. Wenn die stromaufwärts und stromabwärts liegenden Prozessanschlüsse 12, 14 der dargestellten Ausführungsform nicht mit irgendeiner Fluidrohrleitung P verbunden sind, kann das gesamte System 10 einschließlich aller mehrfach vorhandener Wirbelmesseinheiten 50a, 50B als Einheit transportiert werden. Ferner, wenn das System 10 von der Rohrleitung P abgekuppelt ist, kann die Baugruppe aus ersten und zweiten Wirbelmesseinheiten 50A, 50B, die zwischen die stromaufwärts und stromabwärts liegenden Prozessanschlüsse 12, 14 geschaltet sind, als eine vollständige Einheit gekauft, transportiert, installiert, entfernt, bewegt oder wieder eingebaut werden, ohne übermäßigen logistischen Aufwand, Zusammenbau oder Demontage. Weitere Komponenten können auch mit eingeschlossen werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Obwohl es wünschenswert sein kann, das gesamte System 10 als ein zusammenhängendes System herzustellen und zu verkaufen, versteht sich, dass verschiedene Komponenten des Systems getrennt hergestellt und/oder verkauft werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
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Zurück zu 2.: Der stromaufwärts liegende Prozessanschluss 12 hat eine stromaufwärts liegende, an die Rohrleitung angrenzende Stirnfläche 62, und der stromabwärts liegende Prozessanschluss 14 hat eine stromabwärts liegende, an die Rohrleitung angrenzende Stirnfläche 64. Die an die Rohrleitung angrenzenden Stirnflächen 62, 64 liegen zweckmäßigerweise in im Großen und Ganzen parallelen Ebenen, die so ausgerichtet sind, dass sie m Großen und Ganzen orthogonal zu der Rohrleitung P sind, wenn sie eingebaut sind. Wie in 1 dargestellt, erstrecken sich die Leitungen 24A, 24B axial zwischen den an die Rohrleitung angrenzenden Stirnflächen 62, 64, wenn der Durchflussmesser 10 in die Rohrleitung P eingebaut ist. Die Leitungen 24A, 24B sind auch zweckmäßigerweise zu der Rohrleitung im Großen und Ganzen fluchtend ausgerichtet, wenn das Messgerät eingebaut ist. Zweckmäßigerweise kann die lange Achse des Durchflussmessers 10 im Großen und Ganzen in die gleiche Richtung wie die Richtung der Strömung in jedem der Teilstücke der Rohrleitung P unmittelbar stromaufwärts und stromabwärts des Durchflussmessers orientiert sein. Obwohl die Prozessanschlüsse 12, 14 der dargestellten Ausführungsform sogenannte Flanschanschlüsse sind, können stattdessen Wafer-förmige oder andere Anschlusstypen verwendet werden.
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Bei einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Verwenden des Durchflussmessers 10, wird ein Fluid durch ein stromaufwärts liegendes Rohrteilstück der Fluidrohrleitung P geleitet (1). Das Fluid strömt in den Durchflussmesser 10 durch dessen Einlass 16 (3) und tritt in das Fluidfördersystem 20 ein. Der Strömungsteiler 22 teilt das Fluid in mehrere Ströme auf, während das Fluid durch das Fluidfördersystem 20 strömt. Jeder der mehreren Fluidströme fließt durch einen getrennten Durchgang 40A, 40B in einem entsprechenden Strömungsrohr 24A, 24B. Die Störkörper 54A, 54B behindern das strömende Fluid in dem jeweiligen Fluidstrom teilweise, wodurch eine Folge von Wirbeln stromabwärts von den Störkörpern erzeugt werden. Die mehreren Fluidströme werden von dem Fluidsammler 26 wieder miteinander vereint. Das wiedervereinte Fluid strömt aus dem Durchflussmesser durch dessen Auslass 18 heraus und strömt durch das stromabwärts liegende Rohrteilstück der Fluidrohrleitung P. Die Sensoren 56A, 56B nehmen die Wirbel wahr, die stromabwärts von den Störkörpern 54A, 54B erzeugt werden, und liefern eine für die wahrgenommenen Wirbel bezeichnende Ausgabe an ein Verarbeitungssystem 53. Das Verarbeitungssystem 53 empfängt die Ausgabe und führt prozessor-ausführbare Weisungen aus, um die empfangene Ausgabe dafür zu verwenden, einen Messwert des momentanen Durchsatzes des Fluids durch die Rohrleitung P zu berechnen (z. B. durch Analysieren der Frequenz, mit der die Wirbel von den Sensoren 56A, 56B wahrgenommen werden). Der Durchsatz-Messwert wird zweckmäßigerweise einem Prozesssteuerungsnetzwerk zugeführt, um ihn beim Steuern eines Prozesses zu verwenden. Der Durchsatz-Messwert kann über eine Zeitspanne hinweg überwacht werden, um die gesamte Strömung durch die Rohrleitung P während dieser Zeitspanne zu messen. Da jeder der mehreren Durchgänge 40a, 40B eine Strömungsquerschnittsfläche hat, die kleiner als die Strömungsquerschnittsfläche der Rohrleitung P ist, sind die Wirbelmesseinheiten 50A, 50B nicht so anfällig für die möglichen unerwünschten Wirkungen, die mit der Verwendung von Wirbelmessverfahren in einer Umgebung mit einer großen Strömungsquerschnittsfläche verbunden sind.
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Eine andere Ausführungsform eines Vortex-Durchflussmessers für geteilte Strömungen ist global mit 110 in den 6–7 dargestellt. Der Durchflussmesser 110 ist im Wesentlichen identisch zu dem in den 1–5 dargestellten Durchflussmesser 10, außer es ist vermerkt. Wie in den 6–7 dargestellt, ist jeder der Durchgänge 140A, 140B konfiguriert, um das Fluid einzuschnüren, wenn das Fluid an den jeweiligen Störkörpern 154A, 154B vorbeiströmt, um die Geschwindigkeit der Fluidströmung an dem Störkörper zu erhöhen, um eine stabile Wirbelbildung unter Bedingungen mit geringer Strömung zu erleichtern.
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Es wird auf
6 Bezug genommen. Jedes der Strömungsrohre
124A,
124B hat einen Reduzierabschnitt
134A,
134B, einen Messabschnitt
136A,
136B und einen Erweiterungsabschnitt
138A,
138B. Das
U.S. Patent Nr. 7 533 6579 , das auf den gleichen Inhaber wie der der vorliegenden Erfindung übertragen worden ist, und das hier durch Verweis mit eingeschlossen ist, beschreibt genau wie ein Reduzierabschnitt verwendet werden kann, um die Fluidgeschwindigkeit in den Strömungsrohren
124A,
124B zu erhöhen. Jeder der Durchgänge
140A,
140B in den Strömungsrohren
124A,
124B hat ein Profil, das im Großen und Ganzen dem der jeweiligen Fluidströmungsrohre
124A,
124B entspricht. Jedes der Strömungsrohre
124A,
124B hat eine im Großen und Ganzen gleichmäßige Wanddicke derart, dass die Profile der Fluiddurchgänge
140A,
140B Reduzierabschnitte
142A,
142B, Messabschnitte
144A,
144B und Erweiterungsabschnitte
146A,
146B haben, die den Formen der jeweiligen Reduzierabschnitte
134A,
134B, Messabschnitte
136A,
136B und Erweiterungsabschnitte
138A,
138B der Strömungsrohre entsprechen. Wie in
7 dargestellt, hat jeder Reduzierabschnitt
134A,
134B und Erweiterungsabschnitt
138A,
138B ein im Großen und Ganzen sich verjüngendes bzw. erweiterndes, sanft gekrümmtes Profil bei der dargestellten Ausführungsform. Jedoch können die Reduzierabschnitte und/oder Erweiterungsabschnitte auch andere Formen stattdessen haben (z. B. konisch, abgestuft, usw.).
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Mindestens einer der mehreren Strömungsrohrdurchgänge 140A, 140B hat zweckmäßigerweise eine Fluidströmungsfläche, die eine nicht kreisförmige Querschnittsform hat. Zum Beispiel, wie in 7 dargestellt, hat jeder der mehreren Durchgänge 140a, 140B eine nicht kreisförmige Strömungsquerschnittsfläche 158A, 158B. Ebenso hat jedes der mehreren Strömungsrohre 124A, 124B eine nicht kreisförmige Querschnittsform. Genauer ausgedrückt hat jede der Strömungsquerschnittsflächen 158A, 158B eine im Großen und Ganzen längliche ovale Form. Die nicht kreisförmige Strömungsquerschnittsfläche erstreckt sich zweckmäßigerweise gleichmäßig über mindestens die der Ablösung vorgeschaltete Länge LA der Durchgänge 140A, 140B. Ferner erstreckt sich die nicht kreisförmige Strömungsquerschnittsfläche zweckmäßigerweise gleichmäßig über die gesamte Messabschnittslänge LM der Durchgänge 140A, 140B. Zum Beispiel erstreckt sich die nicht kreisförmige Strömungsquerschnittsfläche zweckmäßigerweise gleichmäßig über die gesamte Durchgangslänge L. Ebenso kann die nicht kreisförmige Strömungsquerschnittsfläche 158A, 158B durch einen nicht kreisförmigen inneren Querschnittsumfang 160A, 160B des jeweiligen Strömungsrohres 124A, 124B begrenzt sein.
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Es wird auf 7 Bezug genommen. Jede der nicht kreisförmigen Strömungsquerschnittsflächen 158A, 158B hat eine Hauptachse AM und eine Nebenachse Am, wobei die Hauptachse länger als die Nebenachse ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist jeder Störkörper 154A, 154B im Großen und Ganzen senkrecht zu den jeweiligen Nebenachsen Am ausgerichtet. Die Störkörper 154A, 154B sind im Großen und Ganzen parallel zu den Hauptachsen AM ausgerichtet. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Fluidfördersystem 120 konfiguriert, so dass es nur zwei Durchgänge 140A, 140B gibt, und die Durchgänge im Großen und Ganzen Seite an Seite zueinander angeordnet und so ausgerichtet sind, dass ihre Hauptachsen AM im Großen und Ganzen parallel sind. Außerdem sind die Hauptachsen AM der beiden Durchgänge 140A, 140B um eine im Großen und Ganzen gleichbleibende Strecke über die gesamten jeweiligen Messabschnittslängen LM voneinander entfernt. Die Messabschnittslängen LM der mehreren Durchgänge 140A, 140B sind zweckmäßigerweise im Wesentlichen identisch, wie im Fall der Ausführungsform in den 6 und 7. Die Durchgänge können jedoch verschiedene Größen und/oder Formen stattdessen haben. Obwohl die Durchgänge 140A, 140B der dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen gerade sind, können die Durchgänge auch gekrümmt oder sonst wie nicht gerade sein. Ferner können die Messabschnittslängen LM von jedem Durchgang verschieden von einem oder mehreren anderen Durchgängen innerhalb des Umfanges der Erfindung sein.
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Es wird auf 7 Bezug genommen. Der stromaufwärts liegende Prozessanschluss 112 hat einen Umfang P1, der das äußere geometrische Ausmaß des Prozessanschlusses bestimmt. Die mehreren Durchgänge 140A, 140B sind gemeinsam in einen geometrischen Raum eingeschlossen, der sich zwischen dem stromaufwärts und dem stromabwärts liegenden Prozessanschluss 112, 114 erstreckt und eine Querschnittsfläche hat, die von dem Umfang P1 des stromaufwärts liegenden Prozessanschlusses eingekreist wird. Außerdem ist jeder der mehreren Durchgänge zweckmäßigerweise in eine Querschnittsfläche eingeschlossen, die nicht über die Fläche hinausgeht, die von dem Umfang des Prozessanschlusses 112 umfasst ist. Die mehreren Strömungsrohre 124A, 124B sind zweckmäßigerweise genügend kompakt, dass das gesamte Fluidfördersystem 120 durch das Innere einer geschlossenen Schnurschleife hindurch geführt werden kann, die eine feste Länge hat, die gleich dem Umfang des Prozessanschlusses 112 ist.
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Der Durchflussmesser 110 arbeitet ähnlich wie der oben beschriebene Durchflussmesser 10, außer dass er das Fluid beschleunigt, während es durch die Reduzierabschnitte 134A, 134B strömt. Somit hat das Fluid eine höhere Geschwindigkeit an den Störkörpern 134A, 134B als sie ohne die Reduzierabschnitte 134A, 134B wäre. Die höhere Geschwindigkeit des Fluids erleichtert das genaue Messen des Fluiddurchsatzes, wenn der Durchsatz durch die Rohrleitung P gering ist.
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Eine andere Ausführungsform eines Vortex-Durchflussmessers für geteilte Strömungen ist global mit 210 in den 8–9 gezeigt. Der Durchflussmesser 210 ist im Wesentlichen identisch zu dem in den 6–7 dargestellten Durchflussmesser 110, außer es ist vermerkt. Die sich entsprechenden Merkmale haben sich entsprechende Bezugsziffern plus 100 erhalten. 9 zeigt die Strömungsquerschnittsflächen der Durchgänge 240A, 240B. In 9 hat jeder der Durchgänge 240A und 240B eine nicht kreisförmige Querschnittsform 259A, 259B auf einem ersten Teilstück des Durchganges, insbesondere in dem Reduzierabschnitt 242A, 242B eines jeden Durchganges. Ferner hat jeder der Durchgänge 240A, 240B eine kreisförmige Querschnittsform 258A, 258B auf einem zweiten Teilstück des Durchganges, das dem Messabschnitt 244A, 244B des Durchganges entspricht. Wie in 8 gezeigt, hat somit jeder der Durchgänge 240A, 240B ein erstes Teilstück 242A, 242B und ein zweites Teilstück 244a, 244B. Jedes erste Teilstück 242A, 242B hat ein erstes, an den ersten Prozessanschluss angrenzendes Ende 270A, 270B und ein zweites, mit dem jeweiligen zweiten Teilstück 244A, 244B verbundenes Ende 272A, 272B. Das erste Teilstück 242A, 242B verjüngt sich von seinem ersten Ende zu seinem zweiten Ende hin, um die Querschnittsfläche der Fluidströmung in dem Durchgang 240A, 240B auf die Querschnittsfläche des zweiten Teilstückes 244A, 244B zu verringern. Die Störkörper 254A, 254B sind in dem zweiten Teilstück 244A, 244B eines jeden der Durchgänge 240A, 240B angebracht, und das zweite Teilstück hat zweckmäßigerweise eine im Wesentlichen gleichförmige Querschnittsfläche 258A, 258B über seine Länge. Wie in 9 dargestellt, hat beispielsweise jeder der Durchgänge 240A, 240B eine Querschnittsfläche 258A, 258B, die im Wesentlichen kreisförmig über die Länge des zweiten Teilstückes 244A, 244B ist. Die dargestellte Ausführungsform ist ein Beispiel für einen geeigneten trichterförmigen reduzierenden Übergang für einen Reduzierabschnitt. Jedoch können Reduzierabschnitte mit anderen Formen verwendet werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
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Es wird nun auf die 10–11 Bezug genommen. Eine andere Ausführungsform eines Vortex-Durchflussmessers ist global mit 310 bezeichnet. Der Durchflussmesser 310 ist im Wesentlichen identisch zu dem in den 6–7 dargestellten Durchflussmesser 110, außer es ist vermerkt. Die sich entsprechenden Merkmale haben sich entsprechende Bezugsziffern, plus 200. Bei der in den 10–11 schematisch dargestellten Ausführungsform verbindet der stromaufwärts liegende Prozessanschluss 312 eine erste, zweite und dritte Wirbelmesseinheit 350A, 350B, 350C mit dem Ende des stromaufwärts liegenden Teilstückes der Fluidrohrleitung P. Ebenso verbindet der stromabwärts liegende Prozessanschluss 314 die erste, zweite und dritte Wirbelmesseinheit 350A, 350B, 350C mit dem Ende des stromabwärts liegenden Teilstückes der Fluidrohrleitung P. Jede der drei Wirbelmesseinheiten 350A, 350B, 350C enthält ein entsprechendes Strömungsrohr 324A, 324B, 324C mit einem Fluiddurchgang 340A, 340B, 340C, um einen von drei getrennten Fluidströmen von dem ersten Prozessanschluss 312 zu dem zweiten Prozessanschluss 314 zu führen. Es versteht sich, dass, wenn erwünscht, noch mehr als drei Strömungsrohre und mehr als drei Wirbelmesseinheiten in einem einzelnen Durchflussmesser enthalten sein können. Für jedes zusätzliche Strömungsrohr kann die Strömungsquerschnittsfläche des einzelnen Fluiddurchganges, der der entsprechenden Wirbelmesseinheit zugeordnet ist, kleiner sein, während der gleiche oder ein größerer Gesamtquerschnitt über alle der mehreren Durchgänge aufrechterhalten wird. Bei der dargestellten Ausführungsform hat jeder der mehreren Durchgänge 340A, 340C, 340B eine kreisförmige Strömungsquerschnittsfläche 358A, 358B, 358C, die sich gleichförmig über die gesamte Messabschnittslänge der Durchgänge 340A, 340B, 340C erstreckt. Jedoch kann jeder der drei oder mehr als drei Durchgänge Strömungsquerschnittsflächen haben, die sich in Größe und Form von der dargestellten Ausführungsform unterscheiden.
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Eine weitere Ausführungsform ist in den 12–13 dargestellt und global mit 410 bezeichnet. Der Durchflussmesser 410 ist im Wesentlichen identisch zu dem in den 6–7 dargestellten Durchflussmesser 110, außer es ist vermerkt. Die sich entsprechenden Merkmale haben sich entsprechende Bezugsziffern, plus 300. Das Fluidfördersystem 420 des Durchflussmessers 410 ist konfiguriert, so dass mindestens einer der mehreren Fluidströme eine wesentlich verschiedene Fluidmenge mit sich führt als mindestens einer der anderen Fluidströme. Wie oben beschrieben, kann ein Durchflussmesser 410 einen ersten Fluiddurchgang 440A mit einer anderen Querschnittsfläche als ein zweiter Fluiddurchgang 440B haben. Ebenso kann der Durchflussmesser 410 ein erstes Strömungsrohr 424A mit einer anderen Querschnittsform als ein zweites Strömungsrohr 424B haben. Ebenfalls können Durchflussmesser mit mehr als drei oder noch mehr Fluiddurchgängen zwei oder mehr als zwei verschiedene Strömungsquerschnittsflächen haben, und jene mit drei oder mehr als drei Strömungsrohren können zwei oder mehr als zwei verschiedene Querschnittsformen haben.
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Beim Vorstellen von Elementen von Aspekten der Erfindung oder deren Ausführungsformen sollen die Artikel ein” eine” einer” und der” die” und das” bedeuten, dass es ein oder mehrere Elemente gibt. Die Begriffe „umfassen”, „einschließen”, „aufweisen” und „haben” sollen offen sein und bedeuten, dass es noch andere als die genannten Elemente geben kann.
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Nicht alle der genannten Komponenten, die dargestellt oder beschrieben wurden, können erforderlich sein. Außerdem können einige Anwendungen und Ausführungsformen zusätzliche Komponenten enthalten. Abänderungen in der Anordnung und im Typ der Komponenten können gemacht werden, ohne vom Sinn oder Umfang der Ansprüche, wie hier dargelegt, abzuweichen. Zusätzliche, andere oder weniger Komponenten können bereitgestellt werden, oder Komponenten können kombiniert werden. Als Alternative dazu oder zusätzlich kann eine Komponente durch mehrere Komponenten verwirklicht werden.
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Die obige Beschreibung erläutert die Aspekte der Erfindung anhand eines Beispiels und nicht durch Beschränkung. Diese Beschreibung ermöglicht es einem Fachmann, die Aspekte der Erfindung zu machen und zu verwenden, und beschreibt einige Ausführungsformen, Anpassungen, Varianten, Alternativen und Verwendungen der Aspekte der Erfindung, einschließlich dessen, von dem angenommen wird, die beste Möglichkeit der Umsetzung der Aspekte der Erfindung zu sein. Außerdem versteht sich, dass die Aspekte der Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Einzelheiten der Konstruktion und der Anordnung von Komponenten, die in der folgenden Beschreibung dargelegt oder in den Zeichnungen dargestellt sind, beschränkt sind. Die Aspekte der Erfindung können andere Ausführungsformen haben und auf verschiedenen Wegen praktiziert oder umgesetzt werden. Auch versteht sich, dass die hier verwendete Ausdrucksweise und Terminologie für den Zweck der Beschreibung ist und nicht als beschränkend verstanden werden soll.
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Nachdem verschiedene Aspekte der Erfindung im Detail beschrieben wurden, ist ersichtlich, dass Modifikationen und Änderungen möglich sind, ohne vom Umfang der Aspekte der Erfindung wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen. Es wird in Erwägung gezogen, dass verschiedene Änderungen bei den obigen Konstruktionen, Produkten und Verfahren gemacht werden können, ohne vom Umfang der Aspekte der Erfindung abzuweichen. In der vorausgegangenen Beschreibung wurden verschiedene bevorzugte Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es ist jedoch offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen an ihnen gemacht werden können, ohne von dem allgemeineren Umfang der Aspekte der Erfindung wie sie in den Ansprüchen, die folgen, dargelegt sind, abzuweichen. Die Beschreibung und Zeichnungen sind daher vielmehr in einem erläuternden als in einem beschränkenden Sinn zu betrachten.
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Demgemäß betrifft die Erfindung auch einen Vortex-Durchflussmesser, der einen ersten und einen zweiten Prozessanschluss mit einem Messgerät-Einlass bzw. -Auslass darin hat. Der erste und der zweite Prozessanschluss können konfiguriert sein, um mit einem stromaufwärts liegenden bzw. einem stromabwärts liegenden Teilstück einer Fluidleitung in Verbindung zu treten. Ein Fluidfördersystem fördert Fluid von dem Einlass zu dem Auslass und teilt das Fluid in getrennte Fluidströme auf, die durch getrennte Durchgänge fließen. Jeder der Durchgänge hat seine eigene Wirbelmesseinheit, die konfiguriert ist, um Wirbel in dem jeweiligen Fluidstrom zu erzeugen und wahrzunehmen. Ein Verarbeitungssystem ist konfiguriert, um eine Summe der Durchsätze durch alle Fluidströme zu berechnen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 7533579 [0004]
- US 75336579 [0046]
