DE102021133150A1

DE102021133150A1 - Vorrichtung

Info

Publication number: DE102021133150A1
Application number: DE102021133150.1A
Authority: DE
Inventors: Andreas Güttler; Helmut Zeislmeier; Ralf Schweigler
Original assignee: Endress and Hauser Flowtec AG; Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date: 2021-12-14
Filing date: 2021-12-14
Publication date: 2023-06-15
Also published as: WO2023110304A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Bestimmen einer Eigenschaft eines Flüssiganteils eines gasbeladenen Mediums umfassend:
Eine Rohrleitung (10) zum Führen des Mediums mit
- einem ersten Abschnitt (11), wobei der erste Abschnitt eine Inklination von weniger als 20° und insbesondere weniger als 10° aufweist.
- einem zweiten Abschnitt (12) in Form einer Steigleitung, wobei der der zweite Abschnitt bezüglich einer Horizontalen einen Winkel von mindestens 45° einschließt,
dadurch gekennzeichnet, dass in einer Verlängerung des ersten Abschnitts ein geschlossenes Ende (13) angeordnet ist,
wobei ein Anschluss (12.1) des zweiten Abschnitts an den ersten Abschnitt einen Beginn des geschlossenen Endes definiert,
wobei in einem Endbereich (13.1) des geschlossenen Endes zumindest ein Messgerät (20) zur Messung der Eigenschaft des Flüssiganteils angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Eigenschaft eines Flüssiganteils eines gasbeladenen Mediums wie beispielsweise eine Dichte.
Die Messung der Eigenschaft des Flüssiganteils eines gasbeladenen Mediums ist messtechnisch eine große Herausforderung. Beispielsweise wird dafür wie in der W02010129603A2 gezeigt ein Coriolis-Messgerät verwendet. Allerdings ist ein Rückschluss von vermessenen Messrohrschwingungen auf eine Eigenschaft des Flüssiganteils mit Schwierigkeiten behaftet.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung vorzuschlagen, mittels welcher eine Eigenschaft des Flüssiganteils eines gasbeladenen Mediums robust und einfach bestimmt werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bestimmen einer Eigenschaft eines Flüssiganteils eines gasbeladenen Mediums umfasst
eine Rohrleitung zum Führen des Mediums mit

- einem ersten Abschnitt, wobei der erste Abschnitt bezüglich einer Horizontalen einen Winkel von weniger als 20° und insbesondere weniger als 10° aufweist.
- einem zweiten Abschnitt in Form einer Steigleitung, wobei der der zweite Abschnitt bezüglich einer Horizontalen einen Winkel von mindestens 45° einschließt,

Lokal im Endbereich findet aufgrund einer Verlangsamung der Strömung eine Trennung von Flüssiganteil und Gasanteil statt, so dass eine Messung der Eigenschaft des Flüssiganteils ohne wesentliche Beeinflussung durch die Gasbeladung des Mediums durchgeführt werden kann.
In einer Ausgestaltung weist das geschlossene Ende eine Inklination in Richtung der Schwerkraft auf,
wobei die Inklination einen Winkel zur Horizontalen von mindestens 2° und insbesondere mindestens 4° und höchstens 15° und insbesondere höchstens 10° aufweist.
Auf diese Weise kann eine Ansammlung von Gas im Bereich des geschlossenen Endes unterbunden werden.
In einer Ausgestaltung ist eine Bypassleitung vorgesehen, welche dazu eingerichtet ist, den Endbereich des geschlossenen Endes mit dem zweiten Abschnitt zu verbinden.
Auf diese Weise kann eine Gasansammlung im Bereich des geschlossenen Endes über die Bypassleitung abgeführt werden.
In einer Ausgestaltung weist die Bypassleitung ein Ventil auf, welches dazu eingerichtet ist, eine Bypassströmung einzustellen.
Auf diese Weise kann die Strömung im geschlossenen Ende so eingestellt werden, dass einerseits die Gasbeladung des Mediums im geschlossenen Ende gering ist und andererseits ein ausreichender Austausch des Mediums stattfindet, so dass Messwerte der Eigenschaft einen aktuellen Zustand des Mediums repräsentieren.
In einer Ausgestaltung weist das geschlossene Ende eine Sperrvorrichtung auf, mittels welcher der Endbereich des geschlossenen Endes fluidisch trennbar ist.
Dadurch ist es möglich, den Endbereich zu reinigen, ohne eine Strömung des Mediums durch die Rohrleitung zu unterbrechen.
In einer Ausgestaltung weist der zweite Abschnitt eine Strömungsverengung auf, wobei die Bypassleitung im Bereich der Strömungsverengung an den zweiten Abschnitt anschließt.
Dadurch wirkt ein Unterdruck im Bereich eines Auslasses der Bypassleitung, wodurch eine Strömung des Mediums durch die Bypassleitung unterstützt wird.
In einer Ausgestaltung weist das geschlossene Ende eine Inklination in Gegenrichtung zur Schwerkraft auf,
wobei die Inklination einen Winkel zur Horizontalen von mindestens 2° und höchstens 10° aufweist.
Dadurch kann eine Gasansammlung durch Trennung von Flüssiganteil und Gasanteil durch die Bypassleitung besser aufgenommen und abgeführt werden.
In einer Ausgestaltung weist das geschlossene Ende einen bogenförmigen Abschnitt auf, welcher in einer Projektion auf eine horizontale Ebene bezüglich eines Bogenzentrums einen Bogenwinkel von 90° einschließt. Generell gilt, dass der eingeschlossene Winkel mindestens 45° und insbesondere mindestens von 60° und bevorzugt mindestens von 75° beträgt. Der bogenförmige Abschnitt ist dabei zwischen Anschluss und Bypassleitung angeordnet. Die Strömung des Mediums hin zur Bypassleitung erfährt im bogenförmigen Abschnitt eine Zentrifugalkraft, was zu einer Verbesserung der Trennung von Flüssiganteil und Gasanteil führt.
In einer Ausgestaltung weist das geschlossene Ende eine Reinigungsvorrichtung auf, mittels welcher ein Lumen des geschlossenen Endes reinigbar ist.
Dadurch kann ein dauerhafter Betrieb des Messgeräts zur Messung der Medieneigenschaft gewährleistet werden.
In einer Ausgestaltung weist die Reinigungsvorrichtung einen Ultraschallwandler zur Erzeugung von Ultraschall oder einen Spülring auf.
Mittels Ultraschallwellen können Ablagerungen und Schmutz von einer Innenwand gelöst werden. Mittels eines Spülrings können Ablagerungen und Schmutz fortgespült werden.
In beiden Fällen können die Ablagerungen und Schmutz dem zweiten Abschnitt der Rohrleitung zugeführt werden.
In einer Ausgestaltung ist in einem Anfangsbereich des geschlossenen Endes eine Schmutzfalle eingerichtet, welche Schmutzfalle beispielsweise eine Vertiefung aufweist.
Die Schmutzfalle vermindert eine Verunreinigung des Messgeräts.
In einer Ausgestaltung ist das Messgerät ein Dichtemessgerät und weist einen Vibrometer und/oder einen Mikrowellentransceiver und/oder einen Ultraschallwandler auf.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.

1 zeigt eine beispielhafte erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung.
2 zeigt eine beispielhafte erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung.
3 zeigt eine beispielhafte erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung.

1 zeigt eine Ausgestaltung der Vorrichtung 1 umfassend eine Rohrleitung 10 mit einem ersten Abschnitt 11 und einem zweiten Abschnitt 12 in Form einer Steigleitung. Der erste Abschnitt ist dazu eingerichtet ein mitunter gasbeladenes Medium aufzunehmen. In einer Verlängerung des ersten Abschnitts weist die Vorrichtung ein geschlossenes Ende 13 auf, in welchem erfindungsgemäß ein Messgerät 20 zum Erfassen einer Eigenschaft eines Flüssiganteils des Mediums angeordnet ist. Beispielsweise kann das Messgerät wie hier gezeigt ein Dichtemessgerät 21 sein. Beispielsweise kann das Dichtemessgerät wie hier gezeigt ein Vibrometer 21.1 aufweisen. Alternativ kann das Dichtemessgerät auch einen Mikrowellentransceiver oder einen Ultraschallwandler aufweisen.
Der zweiten Abschnitt 12 schließt mit einer Horizontalen einen Winkel von mindestens 45° ein, welcher wie hier beispielsweise gezeigt 90° betragen kann, so dass der zweite Abschnitt vertikal verläuft. Ein Anschluss 12.1 des zweiten Abschnitts an den ersten Abschnitt definiert einen Beginn des geschlossenen Endes 13.
Dadurch dass das geschlossene Ende strömungsberuhigt ist, findet eine Trennung zwischen Flüssiganteil und Gasanteil des Mediums statt, so dass eine Messung der Eigenschaft des Flüssiganteils ohne wesentliche Beeinflussung durch die Gasbeladung des Mediums durchgeführt werden kann.
2 zeigt eine Ausgestaltung der Vorrichtung wie in 1 gezeigt, wobei das geschlossene Ende 13 eine Inklination in Richtung der Schwerkraft aufweist,
wobei die Inklination einen Winkel zur Horizontalen von mindestens 2° und insbesondere mindestens 4° und höchstens 15° und insbesondere höchstens 10° aufweist. Auf diese Weise kann eine Ansammlung von Gas im Bereich des geschlossenen Endes unterbunden werden.
3 zeigt eine Ausgestaltung der in 1 gezeigten Vorrichtung, wobei eine Bypassleitung 30 vorgesehen ist, welche dazu eingerichtet ist, den Endbereich 13.1 des geschlossenen Endes 13 mit dem zweiten Abschnitt 12 zu verbinden. Auf diese Weise kann eine Gasansammlung im Bereich des geschlossenen Endes über die Bypassleitung abgeführt werden.
Die Bypassleitung kann wie hier gezeigt ein Ventil 31 aufweisen, mittels welchem eine Strömung durch die Bypassleitung einstellbar ist. Auf diese Weise kann die Strömung im geschlossenen Ende so eingestellt werden, dass einerseits die Gasbeladung des Mediums im geschlossenen Ende gering ist und andererseits ein ausreichender Austausch des Mediums stattfindet, so dass Messwerte der Eigenschaft einen aktuellen Zustand des Mediums repräsentieren.
Der zweite Abschnitt 12 der Rohrleitung kann wie hier gezeigt eine Strömungsverengung 12.2 aufweisen, wobei ein Anschluss der Bypassleitung 30 an den zweiten Abschnitt in den Bereich der Strömungsverengung fällt. Dadurch wirkt ein Unterdruck im Bereich eines Auslasses der Bypassleitung, wodurch eine Strömung des Mediums durch die Bypassleitung unterstützt wird.
In einer Ausgestaltung weist das geschlossene Ende eine Sperrvorrichtung auf, mittels welcher der Endbereich des geschlossenen Endes fluidisch trennbar ist. Dadurch ist es möglich, den Endbereich zumindest abschnittsweise zu reinigen, ohne eine Strömung des Mediums durch die Rohrleitung zu unterbrechen.
Anders als hier gezeigt, kann das geschlossene Ende eine Inklination in Gegenrichtung zur Schwerkraft auf, wobei die Inklination einen Winkel zur Horizontalen von mindestens 2° und höchstens 15° aufweist. Dadurch kann eine Gasansammlung durch Trennung von Flüssiganteil und Gasanteil durch die Bypassleitung besser aufgenommen und abgeführt werden.
In einer Ausgestaltung weist das geschlossene Ende eine Reinigungsvorrichtung auf, mittels welcher ein Lumen des geschlossenen Endes reinigbar ist. Dadurch kann ein dauerhafter Betrieb des Messgeräts zur Messung der Medieneigenschaft gewährleistet werden. Die Reinigungsvorrichtung 13.3 kann beispielsweise einen Ultraschallwandler 13.31 zur Erzeugung von Ultraschall oder einen Spülring aufweisen. Mittels Ultraschallwellen können Ablagerungen bzw. Verunreinigungen von einer Innenwandung gelöst und entfernt werden. Mittels einem Spülring kann das geschlossene Ende mit einer Spülflüssigkeit gespült werden.
In einer Ausgestaltung kann das geschlossene Ende einen Schmutzfänger aufweisen 13.4 aufweisen, welcher wie hier skizziert als eine Vertiefung ausgestaltet ist. Beispielsweise kann der Schmutzfänger durch einfache mechanische Befestigung wie beispielsweise durch Schrauben befestigt und entfernt werden. Auf diese Weise ist eine Verschmutzung des geschlossenen Endes leicht entfernbar.
4 skizziert eine Ausgestaltung der Vorrichtung nach 3, wobei das geschlossene Ende 13 einen bogenförmigen Abschnitt 13.5 aufweist, welcher in einer Projektion auf eine horizontale Ebene bezüglich eines Bogenzentrums einen Bogenwinkel von 90° einschließt. Generell gilt, dass der eingeschlossene Winkel mindestens 45° und insbesondere mindestens von 60° und bevorzugt mindestens von 75° beträgt. Der bogenförmige Abschnitt ist dabei zwischen Anschluss 12.1 des zweiten Abschnitts 12 und Bypassleitung 30 angeordnet. Die Strömung des Mediums hin zur Bypassleitung erfährt im bogenförmigen Abschnitt eine Zentrifugalkraft, was zu einer Verbesserung der Trennung von Flüssiganteil und Gasanteil führt.
Sämtliche in 1 bis 4 gezeigten Merkmale sind kombinierbar, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
10: Rohrleitung
11: erster Abschnitt
12: zweiter Abschnitt
12.1: Anschluss
12.2: Strömungsverengung
13: geschlossenes Ende
13.1: Endbereich
13.2: Sperrvorrichtung
13.3: Reinigungsvorrichtung
13.31: Ultraschallwandler
13.4: Anfangsbereich
13.41: Schmutzfalle
13.5: Bogenförmiger Abschnitt
20: Messgerät
21: Dichtemessgerät
21.1: Vibrometer
30: Bypassleitung
31: Ventil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2010129603 A2 [0002]

Claims

Vorrichtung (1) zum Bestimmen einer Eigenschaft eines Flüssiganteils eines gasbeladenen Mediums umfassend: Eine Rohrleitung (10) zum Führen des Mediums mit - einem ersten Abschnitt (11), wobei der erste Abschnitt bezüglich einer Horizontalen einen Winkel von weniger als 20° und insbesondere weniger als 10° aufweist. - einem zweiten Abschnitt (12) in Form einer Steigleitung, wobei der der zweite Abschnitt bezüglich einer Horizontalen einen Winkel von mindestens 45° aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Verlängerung des ersten Abschnitts ein geschlossenes Ende (13) angeordnet ist, wobei ein Anschluss (12.1) des zweiten Abschnitts an den ersten Abschnitt einen Beginn des geschlossenen Endes definiert, wobei in einem Endbereich (13.1) des geschlossenen Endes zumindest ein Messgerät (20) zur Messung der Eigenschaft des Flüssiganteils angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das geschlossene Ende (13) eine Inklination in Richtung der Schwerkraft aufweist, wobei die Inklination einen Winkel zur Horizontalen von mindestens 2° und insbesondere mindestens 4° und höchstens 15° und insbesondere höchstens 10° aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Bypassleitung (30) vorgesehen ist, welche dazu eingerichtet ist, den Endbereich (13.1) des geschlossenen Endes (13) mit dem zweiten Abschnitt (12) zu verbinden.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Bypassleitung (30) ein Ventil (31) aufweist, welches dazu eingerichtet ist, eine Bypassströmung einzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei das geschlossene Ende (13) eine Sperrvorrichtung (13.2) aufweist, mittels welcher der Endbereich (13.1) des geschlossenen Endes fluidisch trennbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der zweite Abschnitt (12) eine Strömungsverengung (12.2) aufweist, wobei die Bypassleitung (30) im Bereich der Strömungsverengung an den zweiten Abschnitt anschließt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei das geschlossene Ende (13) eine Inklination in Gegenrichtung zur Schwerkraft aufweist, wobei die Inklination einen Winkel zur Horizontalen von mindestens 2° und höchstens 10° aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei das geschlossene Ende einen bogenförmigen Abschnitt (13.5) aufweist, welcher in einer Projektion auf eine horizontale Ebene bezüglich eines Bogenzentrums einen Bogenwinkel von mindestens 45° und insbesondere mindestens von 60° und bevorzugt mindestens von 75° einschließt, wobei der bogenförmige Abschnitt zwischen Anschluss 12.1 und Bypassleitung 30 angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das geschlossene Ende (13) eine Reinigungsvorrichtung (13.3) aufweist, mittels welcher ein Lumen des geschlossenen Endes reinigbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Reinigungsvorrichtung (13.3) einen Ultraschallwandler (13.33) zur Erzeugung von Ultraschall oder einen Spülring aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei in einem Anfangsbereich (13.4) des geschlossenen Endes eine Schmutzfalle (13.41) eingerichtet ist, welche Schmutzfalle beispielsweise eine Vertiefung aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei ein Messgerät (20) ein Dichtemessgerät (21) ist und einen Vibrometer (21.1) und/oder einen Mikrowellentransceiver und/oder einen Ultraschallwandler aufweist.