DE10393177T5

DE10393177T5 - Strömungsrichtvorrichtung

Info

Publication number: DE10393177T5
Application number: DE10393177T
Authority: DE
Inventors: Takashi Yao; Hiroshi Tamura; Kazumitsu Nukui; Mitsunori Komaki; Takashi Tashiro; Eiichi Ichikawa Oshima; Satoshi Ichikawa Ishitani
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2005-10-20
Anticipated expiration: 2023-08-30
Also published as: AU2003257601A8; AU2003257601A1; WO2004025226A1; CN100356142C; JP2004093170A; CN1688871A; DE10393177B4

Abstract

Eine Strömungsrichtvorrichtung, die folgendes umfasst:
ein erstes Richtelement, das in einem Strömungsdurchlass an einer Stelle angeordnet wird, die sich stromaufwärts von einem Erfassungselement eines Durchflussmessers befindet, und
ein zweites Richtelement, das in einem Strömungsdurchlass an einer Stelle zwischen dem ersten Richtelement und dem Erfassungselement angeordnet ist,
worin das erste Richtelement mit einer Vielzahl an durchgehenden Durchlässen ausgebildet ist, von denen jeder in der Strömungsdurchlassfläche kleiner ist als jeder einer Vielzahl an zweiten durchgehenden Durchlässen, die im zweiten Richtelement ausgebildet sind.

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft eine Strömungsrichtvorrichtung und insbesondere eine Strömungsrichtvorrichtung, um konstant einen Gasstrom in einem Strömungsdurchlass in Richtung eines Erfassungselements eines im Strömungsdurchlass angeordneten Strömungsmessers zu richten.
Hintergrundtechnik
Ein Massen-Durchflussmesser, der die Strömungsrate eines Gases oder anderen Fluids misst, das durch einen von einem Rohr oder dergleichen gebildeten Strömungsdurchlass fließt, umfasst allgemein ein Erfassungselement, wie beispielsweise einen Strömungsgeschwindigkeitssensor und einen Konvertierungsabschnitt zum Durchführen der Signalverarbeitung am Ausgabesignal vom Strömungsgeschwindigkeitssensor, um die Strömungsrate zu erhalten. Der Konvertierungsabschnitt multipliziert die vom Sensorausgabesignal dargestellte Strömungsgeschwindigkeit mit der bekannten Querschnittsfläche des Rohrs, um eine momentane Strömungsrate zu erhalten und summiert die momentanen Strömungsraten, um eine integrierte Strömungsrate zu erhalten.
In diesem Durchflussmessertyp sinkt, wenn das durch das Rohr fließende Gas abgelenkt oder gestört wird, die Genauigkeit der Messung durch den Strömungsgeschwindigkeitssensor, was zu Fehlern in der Strömungsratenmessung führt. Um dies zu vermeiden, ist es bekannt, ein Strömungsrichtelement, wie beispielsweise eine Richtplatte oder ein Richtnetz, an einer stromaufwärts vom Strömungsgeschwindigkeitssensor befindlichen Stelle anzuordnen, um den in Richtung des Strömungsgeschwindigkeitssensors strömenden Gasstrom zu richten und dadurch eine Verringerung der Meßgenauigkeit infolge der abgelenkten oder gestörten Strömung zu verhindern.
Gemäß dem mit dem Richtelement bereitgestellten Durchflussmesser kann der Gasstrom um den Strömungsgeschwindigkeitssensor herum stabilisiert werden, so dass eine Verringerung der Meßgenauigkeit infolge des abgelenkten oder gestörten Gasstroms verhindert werden kann. Jedoch können einige der Durchlässe (Löcher oder Maschen) des Richtelements mit im Gas enthaltenen Fremdstoffen verstopft werden. Selbst wenn stromaufwärts vom Richtelement ein Netz bereitgestellt wird, um zu verhindern, dass ein Fremdstoff da durch geht, kann ein relativ kleiner Fremdstoff durch das den Fremdstoff verhindernde Netz dringen und das Richtelement verstopfen. Wenn ein Teil des Richtelements verstopft ist, wird die Strömungsrichttätigkeit des Richtelements in seiner Gesamtheit nicht gleichmäßig, so dass im Gasstrom, der durch das Richtelement in Richtung des Erfassungselements, wie beispielsweise einen Strömungsgeschwindigkeitssensor, fließt, Wirbel entstehen können, die die Genauigkeit der Messung durch den Strömungsgeschwindigkeitssensor senken.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Strömungsrichtvorrichtung bereitzustellen, die verhindern kann, dass ein Richtelement mit einem Fremdstoff verstopft wird, das in einem Fluid enthalten ist, das durch einen Strömungsdurchlass fließt, in dem ein Erfassungselement eines Durchflussmessers angeordnet wird, um sicherzustellen, dass das Richtelement seine Strömungsrichttätigkeit in seiner Gesamtheit gleichmäßig durchführt, um dadurch den Fluidfluss konstant zu halten und eine zufriedenstellende Genauigkeit der Messung durch das Erfassungselement beizubehalten.
Um die obige Aufgabe zu erfüllen, umfasst eine Strömungsrichtvorrichtung gemäß der Erfindung ein erstes Richtelement, das in einem Strömungsdurchlass an einer stromaufwärts von einem Erfassungselement eines Durchflussmessers befindlichen Stelle angeordnet wird, und ein zweites Richtelement, das im Strömungs durchlass an einer Stelle zwischen dem ersten Richtelement und dem Erfassungselement angeordnet wird, wobei das erste Richtelement mit einer Vielzahl an ersten durchgehenden Durchlässen ausgebildet ist, von denen jeder in der Strömungsdurchlassfläche jeweils kleiner als eine Vielzahl an im zweiten Richtelement ausgebildeten zweiten durchgehenden Durchlässen ist.
Der Fluidstrom durch den Strömungsdurchlass wird als erstes vom ersten Richtelement der Strömungsrichtvorrichtung und dann vom zweiten Richtelement gerichtet und gelangt um das Erfassungselement des Durchflussmessers herum. Auf diese Weise führt die Strömungsrichtvorrichtung dieser Erfindung ihre Strömungsrichttätigkeit in mindestens zwei Stufen durch, um ein zufriedenstellendes Richten zu schaffen, wodurch der Fuidfluss um das Erfassungselement herum stabilisiert wird, um eine Verringerung der Meßgenauigkeit durch das Erfassungselement infolge eines turbulenten Fluidstroms zu verhindern.
Wenn im durch den Strömungsdurchlass fließenden Fluid Fremdstoffe enthalten sind, kann das Richtelement mit dem Fremdstoff verstopft werden; daher kann um das stromabwärts vom Richtelement befindliche Erfassungselement herum ein turbulenter Fluidstrom auftreten. In der Strömungsrichtvorrichtung dieser Erfindung schließt das erste Richtelement im Fluid enthaltene Fremdstoffe aus, um zu verhindern, dass das zweite Richtelement verstopft wird, wodurch wiederum das Auftreten des turbulenten Fluidstroms verhindert wird.
Genauer erläutert, werden Fremdstoffe, die größer sind als die Strömungsdurchlassfläche der ersten durchgehenden Durchlässe vom ersten Richtelement abgefangen und fließen nicht zum zweiten Richtelement. Fremdstoffe, deren Größe kleiner ist als die Strömungsdurchlassfläche der ersten durchgehenden Durchlässe fließen mit dem Fluid durch das erste Richtelement in Richtung zweites Richtelement. Da die zweiten durchgehenden Durchlässe des zweiten Richtelements in der Strömungsdurchlassfläche etwas größer sind als die ersten durchgehenden Durchlässe des ersten Richtelements, werden die Fremdstoffe, die durch das erste Richtelement dringen, auch durch das zweite Richtelement dringen.
Wie oben erwähnt, kann das erste Richtelement, das sowohl die Strömungsricht- als auch die Fremdstoffverhinderungsfunktionen hat und das stromaufwärts vom zweiten Richtelement in Richtung des Fluidstroms angeordnet wird, verhindern, dass das zweite Richtelement verstopft wird. Das erste Richtelement, das verhindert, dass Fremdstoffe da durch dringen, wird bestimmt mit den Fremdstoffen verstopft, weshalb seine Strömungsrichttätigkeit nicht gleichmäßig sein kann. Selbst in diesem Fall enthält das Fluid, das in das zweite stromabwärts vom ersten Richtelement befindliche Richtelement fließt, keine Fremdstoffe, die so groß sind, dass sie das zweite Richtelement verstopfen können, und daher wird das Risiko der Verstopfung des zweiten Richtelements sehr gering. Entsprechend wird vom stromaufwärts vom Erfassungselement befindlichen zweiten Richtelement eine gleichmäßige Strömungsrichttätigkeit durchgeführt, wodurch der Fluidfluss um das Erfassungselement herum stabilisiert und eine Verringerung der Meßgenauigkeit durch das Erfassungselement mit Sicherheit verhindert wird. Solchermaßen kann sogar in einer Meßumgebung, wo ein großer Anteil an Fremdstoffen, wie beispielsweise Staub, vorliegt, die Strömungsratenmessung zuverlässig und konstant durchgeführt werden.
In der vorliegenden Erfindung können das erste und das zweite Richtelement in verschiedenen Arten ausgebildet werden. Sie können z.B. als erstes und zweites Richtnetz gebildet sein. Das erste und das zweite Richtelement haben jeweils eine Mehrzahl an ersten Maschen, die die ersten durchgehenden Durchlässe bilden, und eine Mehrzahl an zweiten Maschen, die die zweiten durchgehenden Durchlässe bilden. Die ersten Maschen sind etwas kleiner als die zweiten Maschen. Das erste und das zweite Richtnetz können aus verschiedenen Materialien unterschiedlicher Form hergestellt sein. Sie können z.B. aus einem Metallmaterial oder einem synthetischen Harzmaterial in Form eines Vierecks oder Sechsecks hergestellt sein.
In der vorliegenden Erfindung können ein oder mehrere Zwischen-Richtelemente (z.B. Richtnetze) zwischen dem ersten Richtelement und dem zweiten Richtelement angeordnet sein. Das Zwischen-Richtelement wird mit einer Vielzahl an durchgehenden Durchlässen bereitgestellt, von denen jeder in der Strömungsdurchlassfläche größer als die jeweiligen ersten durchgehenden Durchlässe des ersten Richtelements und vorzugsweise in der Strömungsdurchlassfläche kleiner als die jeweiligen zweiten durchgehenden Durchlässe des zweiten Richtelements ist. In diesem bevorzugten Modus führt das Zwischen-Richtelement nicht nur eine Strömungsrichttätigkeit durch, sondern verhindert auch mit größerer Sicherheit, dass das zweite Richtelement, das sich in der Nähe des Erfassungselements befindet, verstopft wird. Daher kann die Meßgenauigkeit weiter verbessert werden.
Die Strömungsrichtvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist auch auf einen Durchflussmesser anwendbar, der über ein Erfassungselement verfügt, das so in einer Umgebung angeordnet wird, dass ein Fluid durch einen Strömungsdurchlass in beide Richtungen fließen kann. In diesem Fall umfasst die Strömungsrichtvorrichtung gemäß der Erfindung weiterhin ein drittes und ein viertes Richtelement, die im Strömungsdurchlass an der Seite angeordnet sind, die gegenüber vom ersten und zweiten Richtelement in Bezug auf das Erfassungselement liegt, worin das vierte Richtelement näher als das dritte Richtelement am Erfassungselement angeordnet ist und das dritte Richtelement mit einer Vielzahl an dritten durchgehenden Durchlässen ausgebildet ist, von denen jeder in der Strömungsdurchlassfläche kleiner als jeder einer Vielzahl an vierten durchgehenden Durchlässen ist, die im vierten Richtelement ausgebildet sind.
In diesem bevorzugten Modus werden, wenn ein Fluid durch das erste und das zweite Richtelement in Richtung des Erfassungselements fließt, relativ große Fremdstoffe vom ersten Richtelement abgefangen, während kleine Fremdstoffe, die durch das erste Richtelement dringen, wie bereits festgestellt, auch durch das zweite Richtelement dringen. Solchermaßen wird das zweite Richtelement davor geschützt, verstopft zu werden. Wenn ein Fluid in die entgegengesetzte Richtung fließt, werden relativ große Fremdstoffe vom dritten Richtelement abgefangen, während kleinere Fremdstoffe, die durch das dritte Richtelement gehen, auch durch das vierte Richtelement dringen, da die dritten durchgehenden Durchlässe des dritten Richtelements in der Strömungsdurchlassfläche kleiner sind als die vierten durchgehenden Durchlässe des vierten Richtelements. Solchermaßen ist die Gefahr, dass das vierte Richtelement verstopft wird, gering. Da sich das zweite und das vierte Richtelement, die an beiden Seiten des Erfassungselements nahe daran befindlich sind, auf diese Art und Weise verhindert werden, zu verstopfen, führen das zweite und das vierte Richtelement eine gleichmäßige Strömungsrichttätigkeit durch. Solchermaßen ist der Fluidstrom um das Erfassungselement ungeachtet der Fluidstromrichtung konstant, wodurch die Genauigkeit der Messung durch das Erfassungselement zufriedenstellend aufrechterhalten bleibt.
Der in Zusammenhang mit der Strömungsrichtvorrichtung dieser Erfindung verwendete Durchflussmesser kann als ein Massen-Durchflussmesser ausgebildet sein, das einen das Erfassungselement bildenden Strömungsgeschwindigkeitssensor und einen Konvertierungsabschnitt zum Durchführen der Signalverarbeitung an einem Ausgabesignal vom Strömungsgeschwindigkeitssensor und zum Erhalten einer Strömungsrate eines Fluids hat. Die Strömungsrichtvorrichtung der Erfindung kann den Fluidstrom um das Erfassungselement herum stabilisieren und eine Verringerung der Meßgenauigkeit durch den Strömungsgeschwindigkeitssensor infolge eines gestörten Fluidstroms verhindern. Solchermaßen ist die Strömungsrichtvorrichtung gemäß der Erfindung für den Massen-Durchflussmesser besonders geeignet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Schnittansicht eines Durchflussmessers, der mit einer Strömungsrichtvorrichtung einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung bereitgestellt wird;
2A ist eine schematische Vorderansicht eines ersten Richtnetzes, das in der in 1 gezeigten Strömungsrichtvorrichtung bereitgestellt wird;
2B ist eine schematische Vorderansicht eines Zwischen-Richtnetzes, das in der Strömungsrichtvorrichtung bereitgestellt wird;
2C ist eine schematische Vorderansicht eines zweiten Zwischen-Richtnetzes, das in der Strömungsrichtvorrichtung be reitgestellt wird, und
3 ist ein schematisches Diagramm, das eine Strömungsrichtvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Bester Ausführungsmodus der Erfindung
Nimmt man jetzt auf die 1 und 2 Bezug, wird eine Strömungsrichtvorrichtung einer ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, hat ein Erfassungsabschnitt 1 eines Massen-Durchflussmessers ein dickwandiges Rohr 2a, das ein Gehäuse 2 bildet und das im Querschnitt kreisförmig ist, und ein Erfassungselement, wie beispielsweise einen Strömungsgeschwindigkeitssensor 3, der am Rohr 2a befestigt ist. Das Rohr 2a umfasst eine Rohrhälfte 2c an einer stromaufwärts befindlichen Seite und eine Rohrhälfte 2d an einer stromabwärts befindlichen Seite, die im Innendurchmesser etwas kleiner ist als die Rohrhälfte an der stromaufwärts befindlichen Seite. Diese beiden Rohrhälften 2c und 2d sind integral ausgebildet, und die Innenfläche des Rohrs hat eine Stufe 2e. Rohre (nicht gezeigt) werden mit beiden Enden des Rohrs 2a verbunden. Bezugsziffer 2b bezeichnet einen Flansch für diese Rohrverbindung.
Der Strömungsgeschwindigkeitssensor 2 erstreckt sich diametral durch die Wand der Rohrhälfte 2d an der stromabwärts befindlichen Seite nahe an der Stufe 2e des Rohrs 2a und hat ein Erfassungsende 3a, das angeordnet ist, um einem Strömungsdurchlass 10 gegenüber zu liegen, der durch die Innenfläche des Rohrs 2a bestimmt wird, wodurch er ausgebildet ist, um die Strömungsgeschwindigkeit eines Fluids, wie beispielsweise eines durch den Strömungsdurchlass 10 fließenden Gases, zu messen. Zusätzlich zum Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 umfasst der Massen-Durchflussmesser einen Konvertierungsabschnitt 11 zum Durchführen einer Signalverarbeitung an einem Ausgabesignal vom Strömungsgeschwindigkeitssensor 3, um eine momentane Strömungsrate des Fluids zu berechnen und die momentanen Strömungsraten zu summieren, damit man eine integrierte Strömungsrate erhält, und einen Anzeige-Abschnitt 12 zum Anzeigen der solchermaßen berechneten momen tanen Strömungsrate und integrierten Strömungsrate.
Die Strömungsrichtvorrichtung 4 wird innerhalb der Rohrhälfte 2c an der stromaufwärts befindlichen Seite angeordnet und durch ein Befestigungsmittel 5 am Rohr 2a befestigt. Solchermaßen wird die Strömungsrichtvorrichtung 4 unbeweglich an einer Stelle stromaufwärts vom Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 in Richtung des Fluidstroms angeordnet.
Genauer erläutert, umfasst die Strömungsrichtvorrichtung 4 drei Richtnetze 6–8 und drei Abstandshalter 9, wobei die Richtnetze 6–8 z.B. aus einem Metallmaterial gemacht sind. Das Rohr 2a ist im Querschnitt kreisförmig. Die Richtnetze 6–8 werden kreisförmig ausgebildet und die Abstandshalter 9 zylindrisch ausgebildet. Für das Befestigungsmittel 5 wird z.B. eine zylindrische Schraube verwendet.
Die Richtnetze 6–8 werden von Abstandshaltern 9 gestützt und von der Stufe 2e des Rohrs 2a und so im Rohr 2a angeordnet, dass sie in Richtung des Fluidstroms voneinander beabstandet liegen. Die Richtnetze 6–8 und die Abstandshalter 9 haben ihre Außendurchmesser annähernd wie den Innendurchmesser der Rohrhälfte 2c an der stromaufwärts befindlichen Seite, und die Abstandshalter 9 haben ihre Innendurchmesser annähernd wie den Innendurchmesser der Rohrhälfte 2d an der stromabwärts befindlichen Seite, so dass infolge der Bereitstellung der innerhalb des Rohrs 2a angeordneten Strömungsrichtvorrichtung 4 im Fluidstrom im Rohr 2a kein Wirbel entstehen kann.
Das Richtnetz 6 hat eine große Anzahl an viereckigen Maschen, und jede Masche bestimmt einen viereckigen durchgehenden Durchlass, durch den das Fluid fließt (einer der durchgehenden Durchlässe wird mit der Bezugsziffer 6a versehen). Ähnlich haben die Richtnetze 7 und 8 jeweils eine große Anzahl an Maschen, die durchgehende Durchlässe 7a oder 8a bestimmen. Wie in den 2A–2C gezeigt, unterscheidet sich die Maschengröße des Richtnetzes 6 (mit anderen Worten die Strömungsdurchlassfläche der durchgehenden Durchlässe 6a, die von jeder Masche bestimmt werden) von den Maschengrößen der Richtnetze 7 und 8.
Genauer erläutert, hat das Richtnetz an der stromaufwärts befindlichen Seite (erstes Richtnetz) 8, das, wenn längs zum Rohr 2a betrachtet, weit weg vom Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 liegt, die kleinste Maschengröße, z.B. Maschenweite 10 (anzeigend, dass die Zahl der Abschnitte je Zoll gleich 100 ist). Das Richtnetz an der stromabwärts befindlichen Seite (zweites Richtnetz) 6, das sich in der Nähe des Strömungsgeschwindigkeitssensors 3 befindet, hat die größte Maschengröße, z.B. Maschenweite 40. Das Zwischen-Richtnetz 7, das sich zwischen dem ersten und dem zweiten Richtnetz 8 und 6 befindet, hat z.B. eine Maschengröße der Maschenweite 60, was größer ist als das des ersten Richtnetzes 8 und kleiner ist als das des zweiten Richtnetzes 6.
Die Richtnetze 6–8 wirken, um den Fluidstrom zu richten, wenn das Fluid durch ihre große Anzahl an Maschen dringt. Wenn die Maschengröße kleiner ist, ist die Strömungsrichtwirkung allgemein größer aber auch der Druckverlust größer. Daher wird die Maschengröße richtig bestimmt, indem die Strömungsrichtwirkung und der Druckverlust in Erwägung gezogen werden.
Die zylindrische Schraube 5 hat ihre Außenumfangsfläche mit einem Außengewinde 5c gebildet und ist ausgebildet, um am Rohr 2a schraubend montiert zu werden, dessen Innenumfangsfläche mit einem Innengewinde 2f ausgebildet ist. Die zylindrische Schraube 5 hat seine ringförmigen Endflächen 5a beispielsweise mit zwei Stiftlöchern 5d ausgebildet, so dass die zylindrische Schraube 5, wie später beschrieben, mittels Verwendung der Stiftlöcher 5d an das Rohr 2a schraubend montiert werden kann. Der Innendurchmesser der zylindrischen Schraube 5 ist etwa mit dem Innendurchmesser der Rohrhälfte 2d an der stromabwärts befindlichen Seite und mit dem Innendurchmesser der Abstandshalter 9 gleich.
Als nächstes wird beschrieben, wie die Strömungsrichtvorrichtung 4 zusammengesetzt wird.
Bei der Montage der Strömungsrichtvorrichtung 4 werden zunächst das zweite Richtnetz 6, der erste Abstandshalter 9, das Zwischen-Richtnetz 7, der zweite Abstandshalter 9, das erste Richtnetz 8 und der dritte Abstandshalter 9 in dieser Reihenfolge in die Rohrhälfte 2c an der stromaufwärts befindlichen Seite gesetzt. Als nächstes wird die zylindrische Schraube 5 mittels Verwendung eines Werkzeugs (nicht gezeigt), das Stifte hat, die in die Stiftlöcher 5d der zylindrischen Schraube 5 passen, gedreht. Mit der Drehung der zylindrischen Schraube 5 geht diese in das Rohr 2a, so dass seine innere Endfläche 5b mit dem dritten Abstandshalter 9 in Kontakt gebracht wird und das zweite Richtnetz 6 mit der Stufe 2e in Druck-Kontakt gebracht wird. Das zweite Richtnetz 6 wird befestigt, wobei sein Umfangsteil zwischen der Stufe 2e des Rohrs und dem ersten Abstandshalter 9 gehalten wird. Auch die Richtnetze 7 und 8 werden befestigt, indem ihre Umfangsteile zwischen den Abstandshaltern 9 gehalten werden. Die Richtnetze 6–8 und die Abstandshalter 9 der Strömungsrichtvorrichtung 4 werden solchermaßen so innerhalb der Rohrhälfte 2c an der stromaufwärts befindlichen Seite befestigt, dass sie axial nicht bewegt werden können. Solchermaßen wird die Strömungsrichtvorrichtung 4 im Rohr 2a stromaufwärts vom Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 angeordnet. Da der Innendurchmesser der Abstandshalter 9 etwa gleich mit dem Innendurchmesser der Rohrhälften 2c und 2d ist, gibt es keinen großen Stufenunterschied zwischen den Innenflächen der Abstandshalter und der Innenfläche des Rohrs, womit erlaubt wird, dass das Fluid ungehindert durch das Rohr 2a fließt.
Eine ringförmige Federscheibe (Wellenring), die über Innen- und Außendurchmesser verfügt, die etwa gleich denen der zylindrischen Schraube 5 sind, können zwischen der Strömungsrichtvorrichtung 4 und der zylindrischen Schraube 5 angeordnet werden. Die Federscheibe ist eine im Umfang gewellte, elastische dünne Platte und zeigt, wenn axial zusammengedrückt, eine gleichmäßige Elastizität. Durch Verwendung der Federscheibe kann verhindert werden, dass sich die zylindrische Schraube 5 infolge von Vibrationen, Stößen oder dergleichen lockert.
Als nächstes wird die Wirkungsweise der Strömungsrichtvorrichtung 4 beschrieben.
In 1 zeigt das Bezugszeichen A die Strömungsrichtung eines Fluids, z.B. eines Gases, im vom Rohr 2a bestimmten Strömungsdurchlass 10. Ein Gas, das über ein Rohr (nicht gezeigt) an das Rohr 2a gespeist wird, wird einer anschließenden Strömungsrichttätigkeit durch das erste Richtnetz 8, das Zwi schen-Richtnetz 7 und das zweite Richtnetz 6 unterzogen und reicht danach um den Strömungsgeschwindigkeitssensor 3. Da die Strömungsrichttätigkeit in drei Stufen wie diesen durchgeführt wird, wird der Gasstrom um den Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 herum stabilisiert, wodurch eine Verringerung der Meßgenauigkeit durch den Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 infolge eines Wirbelstroms verhindert wird.
Wenn im durch den Strömungsdurchlass 10 fließenden Gas Fremdstoffe, z.B. Staub, enthalten sind, wird Staub, der größer ist als die Maschengröße des ersten Richtnetzes 8, vom Netz 8 daran gehindert, da durch zu dringen und an die stromabwärts befindliche Seite des ersten Richtnetzes 8 zu fließen. Andererseits fließt Staub, der kleiner als die Maschengröße des ersten Richtnetzes 8 ist, mit dem Gas durch das Netz 8 in Richtung des Zwischen-Richtnetzes 7. Da die Maschengröße des Zwischen-Richtnetzes 7 größer ist als die des ersten Richtnetzes 8, dringt der Staub, der durch das erste Richtnetz 8 geht, auch durch das Zwischen-Richtnetz 7. Aus demselben Grund dringt der Staub, der durch das Zwischen-Richtnetz 7 geht, auch durch das zweite Richtnetz 6.
Da der relativ große Staub vom ersten Richtnetz 8 auf diese Weise aus dem Gas genommen wird, enthält das Gas, das in die Richtnetze 7 und 6 strömt, die sich stromabwärts vom ersten Richtnetz 8 befinden, keinen Staub, der so groß ist, dass er die Richtnetze 7 und 6 verstopfen kann. Entsprechend ist das Risiko, dass die Richtnetze 7 und 6 verstopfen, sehr gering. Daher wird von den Richtnetzen 7 und 6 eine gleichmäßige Strömungsrichttätigkeit durchgeführt, so dass der Gasstrom um den Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 herum stabilisiert wird, wodurch eine momentane Strömungsgeschwindigkeit des durch den Strömungsdurchlass 10 fließenden Gases mit hoher Genauigkeit vom Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 gemessen wird. Ein Ausgabesignal vom Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 wird dem Konvertierungsabschnitt 11 zugeführt. Der Konvertierungsabschnitt 11 multipliziert die vom Sensorausgabesignal dargestellte momentane Strömungsgeschwindigkeit mit der Querschnittsfläche des Strömungsdurchlasses 10, um eine momentane Strömungsrate des durch den Strömungsdurchlass 10 strömenden Gases zu erhalten, und addiert die momentane Strömungsrate zu einer integrierten Strömungsrate, um eine integrierte Strömungsrate bis zu diesem Zeitpunkt zu erhalten. Der Anzeige-Abschnitt 12 zeigt die momentane Strömungsrate und die integrierte Strömungsrate an.
In der Strömungsrichtvorrichtung 4 werden die Richtnetze 6–8 und die Abstandshalter 9 mithilfe der kreisförmigen Schraube 5 gegen die Innenfläche des Rohrs 2a gepresst und daran befestigt. Selbst wenn das Gehäuse 2 von außen eine Vibration oder einen Stoß erfährt, wird daher mit Sicherheit verhindert, dass die Richtnetze 6–8 und die Abstandshalter 9 verformt oder verschoben werden, so dass verhindert wird, dass das durch den Strömungsdurchlass 10 strömende Gas abgelenkt oder gestört wird. Auch aus diesem Grund trägt die Strömungsrichtvorrichtung 4 dazu bei, die Abnahme der Meßgenauigkeit durch den Durchflussmesser zu verhindern.
Nimmt man als nächstes auf 3 Bezug, wird eine Strömungsrichtvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Die Strömungsrichtvorrichtung 4' gemäß der zweiten Ausführungsform wird an einen Massen-Durchflussmesser angelegt, der einen Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 so in einer Umgebung aufgestellt hat, dass ein Fluid in beide Richtungen durch einen Strömungsdurchlass fließen kann. Im Grundaufbau ähnelt sie der Strömungsrichtvorrichtung 4 gemäß der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform, wenn man davon absieht, dass die Richtnetze auf beiden Seiten des Strömungsgeschwindigkeitssensors 3 bereitgestellt werden. Daher zeigt 3 nur das Stellungsverhältnis zwischen dem Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 und den Richtnetzen 6, 8, 6' und 8'.
Wie in 3 gezeigt, verfügt die Strömungsrichtvorrichtung 4' über ein erstes und ein zweites Richtnetz 8 und 6 zum Richten des Fluidstroms, z.B. eines Gases, der durch einen Strömungsdurchlass, der dem Strömungsdurchlass 10 in 1 entspricht, in Richtung des Pfeils A. In dieser Hinsicht ähnelt die Strömungsrichtvorrichtung 4' der Strömungsrichtvorrichtung 4 in 1, obwohl die Strömungsrichtvorrichtung 4' nicht wie die Strömungsrichtvorrichtung 4 über ein Zwischen-Richtnetz 7 verfügt. Das erste und das zweite Richtnetz 8 und 6 sind elliptisch ausgebildet und haben Maschengrößen von jeweils einer Maschenweite von 100 und 60.
Die Strömungsrichtvorrichtung 4' umfasst weiterhin ein drittes und viertes Richtnetz 8' und 6', um den durch den Strömungsdurchlass in Richtung des Pfeils B fließenden Fluidstrom zu richten. Das dritte Richtnetz 8' wird im Strömungsdurchlass an der Seite angeordnet, die in Bezug auf den Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 dem ersten Richtnetz 8 gegenüberliegt, und wird wünschenswerterweise an einer Stelle angeordnet, die mit der Anbringungsstelle des Richtnetzes 8 in Bezug auf den Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 symmetrisch ist. Das vierte Richtnetz 6' wird im Strömungsdurchlass an der Seite angeordnet, die in Bezug auf den Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 dem zweiten Richtnetz 6 gegenüberliegt, und wird erwünschtermaßen an einer Stelle angeordnet, die mit der Installationsstelle des Richtnetzes 6 symmetrisch ist. Das dritte Richtnetz 8' hat eine Maschengröße, die kleiner ist als die des vierten Richtnetzes 6'. In der zweiten Ausführungsform sind die Maschengrößen des dritten und vierten Richtnetzes 8' und 6' mit den Maschengrößen des ersten und zweiten Richtnetzes 8 und 6 gleich. Zum Beispiel betragen ihre Maschengrößen jeweils die Maschenweiten 100 und 60.
Die Wirkungsweise der Strömungsrichtvorrichtung 4' ähnelt der der Strömungsrichtvorrichtung 4. Spezifisch: wenn ein Fluid, z.B. ein Gas, durch das erste und das zweite Richtnetz 8 und 6 in Richtung des Pfeils A hin zum Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 fließt, werden Fremdstoffe, z.B. Staub, die relativ groß sind, vom ersten Richtnetz 8 abgefangen, während relativ kleiner Staub, der durch das erste Richtnetz 8 dringt, auch durch das zweite Richtnetz 6 dringt. Daher wird das zweite Richtnetz 6 vor einer Verstopfung geschützt. Wenn ein Gas in Richtung des Pfeils B strömt, wird Staub, der relativ groß ist, vom dritten Richtnetz 8' abgefangen, während kleiner Staub, der durch das dritte Richtnetz 8' geht, auch durch das vierte Richtnetz 6' geht, da die Maschengröße des dritten Richtnetzes 8' kleiner ist als die des vierten Richtnetzes 6'. Daher sinkt die Gefahr, dass das vierte Richtnetz 6' verstopft. Da das zweite und das vierte Richtnetz 6 und 6', die an beiden Seiten des Strömungsgeschwindigkeitssensors 3 angeordnet sind, eine gleichmäßige Strömungsrichttätigkeit durchführen, wird der Gasstrom um den Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 herum, ungeachtet der Gasströmungsrichtung, stabilisiert. Solchermaßen wird die Meßgenauigkeit vom Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 zufriedenstellend aufrechterhalten, und eine zufriedenstellende Strömungsratenmessung kann durch den Durchflussmesser durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene erste und zweite Ausführungsform beschränkt und kann verschiedenartig modifiziert werden.
Während z.B. die erste und die zweite Ausführungsform Richtnetze verwenden, die kreisförmig oder elliptisch sind, können die Richtnetze abhängig von der Querschnittsform des Strömungsdurchlasses verschiedene Formen annehmen. Während die beschriebenen Ausführungsformen weiterhin Richtnetze verwenden, die aus einem Metallmaterial gemacht sind und viereckige Maschen haben, sind das Material für die Richtnetze und die Form der Masche nicht auf diese beschränkt. Zum Beispiel können die Richtnetze aus einem synthetischen Harzmaterial hergestellt sein. Weiterhin werden die Maschengrößen in den beiden Ausführungsformen nur als Beispiel erwähnt. Die Maschengrößen sind nicht auf diese erwähnten beschränkt.
In der ersten Ausführungsform wird zwischen dem ersten Richtnetz an der stromaufwärts befindlichen Seite und dem zweiten Richtnetz an der stromabwärts befindlichen Seite ein Zwischen-Richtnetz angeordnet. Jedoch können zwei oder mehrere Zwischen-Richtnetze angeordnet werden, oder das Zwischen-Richtnetz kann ganz weg weggelassen werden. Weiterhin braucht die Maschengröße des Zwischen-Richtnetzes nicht kleiner zu sein als die des zweiten Richtnetzes. Ein Zwischen-Richtnetz, das eine Maschengröße hat, die gleich oder größer als die des zweiten Richtnetzes ist, kann verwendet werden.
In der zweiten Ausführungsform werden das dritte und das vierte Richtnetz an Stellen angeordnet, die mit den Anbringungsstellen des ersten und des zweiten Richtnetzes in Bezug auf den Strömungsgeschwindigkeitssensor symmetrisch sind. Jedoch müssen das dritte und das vierte Richtnetz nicht an Stellen angeordnet werden, die mit dem ersten und dem zweiten Richtnetz symmetrisch sind. In der zweiten Ausführungsform können ein oder mehrere Zwischen-Richtnetze zwischen dem ersten und dem zweiten Richtnetz oder zwischen dem dritten und dem vierten Richtnetz angeordnet werden.
Während die erste und die zweite Ausführungsform Richtnetze als Richtelemente verwenden, können stattdessen auch andere Richtelementarten, wie beispielsweise Richtplatten, die mit einer großen Anzahl von durchgehenden Löchern kleinen Durchmessers ausgebildet werden, die als durchgehende Durchlässe dienen, durch die ein Fluid dringt, verwendet werden.
In anderer Hinsicht kann die vorliegende Erfindung verschiedenartig modifiziert werden. Es ist z.B. nicht nötig, die zylindrische Schraube und die Abstandshalter zu verwenden, um die Strömungsrichtvorrichtung im Rohr zu befestigen.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Strömungsrichtvorrichtung (4), die in einem Strömungsdurchlass (10) angeordnet ist, der durch ein Rohr (2a) an einer Stelle stromaufwärts von einem Strömungsgeschwindigkeitssensor (3) eines Durchflussmessers bestimmt wird, und die ein erstes und ein zweites Richtnetz (8, 6) hat, die jeweils weit weg vom und nahe am Strömungsgeschwindigkeitssensor angeordnet werden. Das erste Richtnetz, das Maschen hat, die kleiner sind als jene des zweiten Richtnetzes, schließt Fremdstoffe aus, die in einem Fluid enthalten sind, um zu verhindern, dass das zweite Richtnetz mit den Fremdstoffen verstopft wird. Der Fluidstrom um den Strömungsgeschwindigkeitssensor herum wird durch eine Strömungsrichttätigkeit des zweiten Richtnetzes stabilisiert, womit die Abnahme der Meßgenauigkeit des Strömungsgeschwindigkeitssensors infolge eines Wirbels im Fluidstrom verhindert wird.
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Claims

Eine Strömungsrichtvorrichtung, die folgendes umfasst: ein erstes Richtelement, das in einem Strömungsdurchlass an einer Stelle angeordnet wird, die sich stromaufwärts von einem Erfassungselement eines Durchflussmessers befindet, und ein zweites Richtelement, das in einem Strömungsdurchlass an einer Stelle zwischen dem ersten Richtelement und dem Erfassungselement angeordnet ist, worin das erste Richtelement mit einer Vielzahl an durchgehenden Durchlässen ausgebildet ist, von denen jeder in der Strömungsdurchlassfläche kleiner ist als jeder einer Vielzahl an zweiten durchgehenden Durchlässen, die im zweiten Richtelement ausgebildet sind.
Die Strömungsrichtvorrichtung nach Anspruch 1, worin das erste und das zweite Richtelement jeweils als ein erstes und ein zweites Richtnetz ausgebildet sind, wobei das erste Richtnetz eine Vielzahl an ersten Maschen hat, die die ersten durchgehenden Durchlässe bilden, und das zweite Richtnetz eine Vielzahl an zweiten Maschen hat, die die zweiten durchgehenden Durchlässe bilden, und die ersten Maschen kleiner sind als die zweiten Maschen.
Die Strömungsrichtvorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin folgendes umfasst: ein oder mehrere Zwischen-Richtelemente, die zwischen dem ersten Richtelement und dem zweiten Richtelement angeordnet werden, worin das Zwischen-Richtelement mit einer Vielzahl an durchgehenden Durchlässen bereitgestellt wird, wobei jeder dieser durchgehenden Durchlässe in der Strömungsdurchlassfläche größer ist als jeder der ersten Durchlässe des ersten Richtelements.
Die Strömungsrichtvorrichtung nach Anspruch 3, worin jede einzelne Strömungsdurchlassfläche der durchgehenden Durchlässe des Zwischen-Richtelements kleiner ist als die der zweiten Durchlässe des zweiten Richtelements.
Die Strömungsrichtvorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin folgendes umfasst: ein drittes und ein viertes Richtelement, die im Strömungsdurchlass an einer Seite angeordnet sind, die dem ersten und dem zweiten Richtelement in Bezug auf das Erfassungselement gegenüberliegt, worin das vierte Richtelement näher am Erfassungselement angeordnet wird als das dritte Richtelement, und das dritte Richtelement mit einer Vielzahl an dritten durchgehenden Durchlässen ausgebildet wird, von denen jeder in der Strömungsdurchlassfläche kleiner ist als jeder einer Vielzahl an vierten durchgehenden Durchlässen, die im vierten Richtelement ausgebildet sind.
Die Strömungsrichtvorrichtung nach Anspruch 1, worin die Strömungsrichtvorrichtung an einen Massen-Durchflussmesser angelegt wird, der über einen Strömungsgeschwindigkeitssensor verfügt, der das Erfassungselement bildet, und über einen Konvertierungsabschnitt verfügt, um die Signalverarbeitung an einem Ausgabesignal vom Strömungsgeschwindigkeitssensor durchzuführen und eine Strömungsrate eines Fluids zu erhalten.