DE112019000239T5

DE112019000239T5 - Rohrbaugruppe mit statischem mischer und strömungskonditionierer

Info

Publication number: DE112019000239T5
Application number: DE112019000239.2T
Authority: DE
Inventors: Reginald Selirio; Raphael Selirio; Daniel Sawchuk
Original assignee: Canada Pipeline Accessories Co Ltd
Current assignee: Canada Pipeline Accessories Co Ltd
Priority date: 2018-05-07
Filing date: 2019-05-02
Publication date: 2020-08-27
Also published as: GB202215972D0; MX2020005549A; US20210080062A1; CA3084028C; GB202007485D0; EP3714236A1; GB2581919B; GB2609153A; GB2581919A; EP3714236A4; WO2019213750A1; CA3084028A1; GB2609153B; US11746960B2

Abstract

Eine Rohrbaugruppe zur Durchflussmessung ist gekennzeichnet durch eine Rohrleitung für Flüssigkeitsströmung; mindestens einen Strömungskonditionierer; und mindestens einen statischen Mischer. Der mindestens eine Strömungskonditionierer und der mindestens eine statische Mischer sind in der Rohrleitung für Fluidströmung in einer Orientierung im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse der Rohrleitung für Fluidströmung angeordnet.

Description

Diese internationale PCT-Anmeldung beansprucht die Priorität der am 07. Mai 2018 beim U.S. Patent- und Markenamt eingereichten US-Seriennummer 62/667,693 .
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Mischvorrichtung, die in Pipelines verwendet wird, zum Beispiel in mindestens einer von Chemie-, Öl-, Gas- oder Wasserpipelines. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Rohrbaugruppe mit einem statischen Mischer, der eine Vielzahl von Schlitzen zum Mischen eines Fluidstroms innerhalb einer Fluidstrom-Pipeline aufweist und auch einen Strömungskonditionierer besitzt.
STAND DER TECHNIK
Pipelines werden zum Transport von Flüssigkeiten in verschiedenen Industrien eingesetzt, unter anderem in der Chemie-, Öl- und Gasindustrie sowie im verarbeitenden Gewerbe. In diesen Industrien werden Verfahren verwendet, bei denen die Strömungsparameter von Flüssigkeiten, wie Gaszusammensetzung, Druck, Temperatur, Viskosität und Ähnliches, genau gemessen werden müssen.
Darüber hinaus befördern Pipelines oft mehrere Flüssigkeiten oder mehrere Substanzen, zum Beispiel Ölmischungen mit schweren und leichten Komponenten. Oft ist es notwendig, dass mehrere Flüssigkeiten miteinander vermischt werden, damit genaue Messungen vorgenommen werden können.
Bekannte statische Mischer, zum Beispiel von KOMAX® und Statiflow, sind groß und können schwierig zu konstruieren und zu installieren sein. Statische Mischer von Westfall (z.B. Mischer Modell 3050) können Schaufeln enthalten, die an eine Rohrwand geschweißt werden müssen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung stellt in einer ersten Ausführungsform eine Rohrbaugruppe zur Durchflussmessung bereit, die durch eine Flüssigkeitsströmungspipeline, einen Strömungskonditionierer und mindestens einen statischen Mischer gekennzeichnet ist. Der Strömungskonditionierer und der mindestens eine statische Mischer sind in der Fluidströmungspipeline in einer Orientierung angeordnet, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse der Fluidströmungspipeline verläuft. Der mindestens eine statische Mischer ist gekennzeichnet durch einen Körper mit einer Vielzahl von Schlitzen durch den Körper, wobei die Schlitze eine oder mehrere Seiten aufweisen, die in Bezug auf eine durch eine Mitte des Körpers verlaufende Achse angewinkelt sind; und eine Vielzahl von Armen, die sich von einer Außenkante des Körpers zu einer Mitte des Körpers erstrecken. Die Mehrzahl von Schlitzen umfasst mindestens einen konzentrischen Ring von Schlitzen.
Die Erfindung stellt in einer zweiten Ausführungsform ferner zu einer der vorhergehenden Ausführungsformen eine Rohrbaugruppe bereit, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Arm eine flache Fläche auf einer ersten Seite des Körpers und abgewinkelte Seiten entlang mindestens eines Teils davon aufweist, die sich zu einer zweiten Seite des Körpers erstrecken.
Die Erfindung stellt in einer dritten Ausführungsform ferner zu einer der vorhergehenden Ausführungsformen eine Rohrbaugruppe bereit, die durch zwei oder mehr statische Mischer gekennzeichnet ist.
Die Erfindung stellt in einer vierten Ausführungsform ferner zu einer der vorhergehenden Ausführungsformen eine Rohrbaugruppe bereit, die durch mindestens einen Vormischer stromaufwärts von mindestens einem statischen Mischer gekennzeichnet ist.
Die Erfindung stellt in einer fünften Ausführungsform ferner zu einer der vorhergehenden Ausführungsformen eine Rohrbaugruppe bereit, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Schlitze des mindestens einen statischen Mischers mindestens eine Fase aufweisen, die sich von einer ersten Seite des Körpers zu einer zweiten Seite des Körpers erstreckt.
Die Erfindung stellt in einer sechsten Ausführungsform ferner zu einer der vorhergehenden Ausführungsformen eine Rohrbaugruppe bereit, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Schlitze des mindestens einen statischen Mischers mindestens eine Lippe oder Klappe umfassen, die sich von einer Seite des Körpers nach innen erstreckt oder krümmt.
Die Erfindung stellt in einer siebten Ausführungsform ferner zu einer der vorhergehenden Ausführungsformen eine Rohrbaugruppe bereit, die durch einen Vormischer gekennzeichnet ist, der durch einen Körper mit einer Ringstruktur gekennzeichnet ist, der mindestens einen ersten Arm, der sich über die Ringstruktur erstreckt, und eine Vielzahl von zweiten Armen umfasst, die sich von der Ringstruktur zu dem mindestens einen ersten Arm erstrecken, wodurch eine Vielzahl von Schlitzen gebildet wird, wobei jeder Schlitz in Bezug auf eine durch eine Mitte des Körpers verlaufende Achse abgewinkelt ist.
Die Erfindung stellt in einer achten Ausführungsform ferner zu einer der vorhergehenden Ausführungsformen eine Rohrbaugruppe bereit, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungskonditionierer eine Platte mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern umfasst, die in einem oder mehreren konzentrischen Ringen angeordnet sind.
Die Erfindung stellt in einer neunten Ausführungsform der vorhergehenden Ausführungsformen eine Rohranordnung vor, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungskonditionierer etwa 3D bis etwa 5D vor mindestens einem statischen Mischer angeordnet ist, wobei D ein Innendurchmesser der Fluidströmungsrohrleitung ist.
Die Erfindung sieht in einer zehnten Ausführungsform zusätzlich zu einer der vorhergehenden Ausführungsformen eine Rohrbaugruppe bereit, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Vormischer und mindestens ein statischer Mischer etwa 1D voneinander entfernt angeordnet sind, wobei D ein Innendurchmesser der Fluidstromleitung ist.
Die Erfindung stellt in einer elften Ausführungsform ferner zu einer der vorhergehenden Ausführungsformen eine Rohrbaugruppe bereit, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Vormischer und mindestens ein statischer Mischer in einer Hülse angeordnet sind.
Die Erfindung stellt in einer zwölften Ausführungsform ferner zu einer der vorhergehenden Ausführungsformen eine Vorrichtung zum Einbau in eine Rohrleitung bereit, die durch mindestens einen statischen Mischer und mindestens einen Vormischer gekennzeichnet ist, die in einer Hülse angeordnet sind. Der mindestens eine statische Mischer ist gekennzeichnet durch einen Körper mit einer Vielzahl von Schlitzen durch den Körper, wobei die Schlitze eine oder mehrere Seiten aufweisen, die in Bezug auf eine durch eine Mitte des Körpers verlaufende Achse abgewinkelt sind; und eine Vielzahl von Armen, die sich von einer Außenkante des Körpers zu einer Mitte des Körpers erstrecken. Die Mehrzahl von Schlitzen umfasst mindestens einen konzentrischen Ring von Schlitzen.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Gewährleistung einer gleichmäßigen Durchmischung des Flüssigkeitsstroms innerhalb einer Rohrleitung für den Flüssigkeitsstrom und somit die Erzielung einer ordnungsgemäßen Leistung eines Probenahmesystems.
Ein Vorteil des Mischers der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der statische Mischer leicht in eine Flüssigkeitsströmungsleitung eingebaut werden kann.
Ein weiterer Vorteil des Mischers der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass er innerhalb einer Rohrleitung weniger Platz einnimmt als bekannte Mischer.
Wie hier verwendet, sind „wesentlich“, „relativ“, „allgemein“, „ungefähr“ und „annähernd“ relative Modifikatoren, die die zulässige Abweichung von dem so modifizierten Merkmal angeben sollen (z. B. ± 0,1 %, ± 0,5 %, ± 1,0 %, ± 2 %, ± 5 %, ± 10 %, ± 20 %). Sie sollen nicht auf den absoluten Wert oder das Merkmal, das sie modifizieren, beschränkt sein, sondern sich vielmehr einem solchen physikalischen oder funktionellen Merkmal annähern oder sich ihm annähern.
In der ausführlichen Beschreibung bedeuten Bezugnahmen auf „eine Ausführungsform“, „eine Ausführungsform“ oder „in Ausführungsformen“, dass das Merkmal, auf das Bezug genommen wird, in mindestens einer Ausführungsform der Erfindung enthalten ist. Darüber hinaus beziehen sich getrennte Bezugnahmen auf „eine Ausführungsform“, „eine Ausführungsform“ oder „in Ausführungsformen“ nicht notwendigerweise auf dieselbe Ausführungsform; jedoch schließen sich solche Ausführungsformen auch nicht gegenseitig aus, es sei denn, es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, und es sei denn, dies ist für den Fachmann offensichtlich. Somit kann die Erfindung eine Vielzahl von Kombinationen und/oder Integrationen der hier beschriebenen Ausführungsformen umfassen.
Angesichts der folgenden, die Beschreibung der Zeichnungen ermöglichenden Angaben sollten die Vorrichtungen, die Baugruppen und die Verfahren für einen Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich werden.
Figurenliste

1A zeigt eine Vorderansicht eines Mischers nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 B zeigt eine perspektivische Ansicht und 1C eine Rückansicht des Mischers von 1A.
2A zeigt eine Vorderansicht eines Mischers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2B zeigt eine perspektivische Ansicht und 2C eine Rückansicht des Mischers von 2A.
3A zeigt eine Vorderansicht eines Mischers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3B zeigt eine perspektivische Ansicht und 3C eine Rückansicht des Mischers von 3A.
4A zeigt eine Vorderansicht eines Mischers gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4B zeigt eine perspektivische Ansicht und 4C eine Rückansicht des Mischers von 4A.
5A zeigt eine Vorderansicht eines Mischers gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 5B zeigt eine perspektivische Ansicht und 5C eine Rückansicht des Mischers von 5A.
6A zeigt eine Vorderansicht eines Mischers gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 6B zeigt eine perspektivische Ansicht und 6C eine Rückansicht des Mischers von 6A.
7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Mischers gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8A zeigt eine Rückansicht eines Mischers gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 8B zeigt eine perspektivische Ansicht des Mischers von 8A.
9A zeigt eine Vorderansicht eines Mischers gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 9B zeigt eine perspektivische Ansicht von vorne und 9C eine perspektivische Ansicht des Mischers von 9A von hinten. 9D zeigt eine Querschnittsansicht des Mischers von 9A.
10 zeigt eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Vormischers gemäß der vorliegenden Erfindung.
11 zeigt eine Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform eines Vormischers gemäß der vorliegenden Erfindung.
12A zeigt eine Vorderansicht einer dritten Ausführungsform eines Vormischers gemäß der vorliegenden Erfindung. 12B zeigt eine Vorderansicht und 12C eine Rückansicht des Vormischers nach 12A.
13 zeigt eine schematische Ansicht einer Hülse (Schnittansicht) einschließlich des Mischers von 9A und des Vormischers von 12A, die in eine Flüssigkeitsleitung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung installiert werden sollen.
14 zeigt eine schematische Ansicht einer Rohrbaugruppe einschließlich eines Flüssigkeitsstromrohrs mit einem Mischer gemäß der vorliegenden Erfindung.

Angesichts der folgenden, die Beschreibung der Zeichnungen ermöglichenden Angaben sollten die Methoden und Systeme für eine Person mit gewöhnlichen Fähigkeiten in der Kunst offensichtlich werden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ein statischer Mischer Gemäß der vorliegenden Erfindung kann zum Mischen von Flüssigkeitsströmen verwendet werden, z.B. in mindestens einer von Chemie-, Öl-, Gas- oder Wasserpipelines. Der statische Mischer kann nach typischen Herstellungsmethoden hergestellt werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Schweißen, Gewindeschneiden, Passungsübermaß oder unter Verwendung von Verbindungselementen wie Bolzen, Schrauben, Klebstoffen oder Ähnlichem. In einer bestimmten Ausführungsform kann der gesamte statische Mischer aus dem gleichen Material gefertigt werden, um eine einheitliche, integrale Struktur zu schaffen.
Ggemäß der vorliegenden Erfindung umfasst der statische Mischer einen Körper oder eine Scheibe mit einer Vielzahl von Schlitzen oder Ausschnitten zum Mischen des Fluidstroms innerhalb einer Rohrleitung. Der Körper oder die Scheibe mit der Vielzahl von Schlitzen kann die Form einer Kreis- oder Ringstruktur haben.
Die Schlitze können von jeder gewünschten Form sein, mit einer oder mehreren Seiten, die gerade, gekrümmt, gewellt oder eine Kombination davon sind. In einer bestimmten Ausführungsform kann die Mehrzahl der Schlitze eine Reihe von Schlitzen in unmittelbarer Nähe zueinander umfassen und dadurch eine Anordnung oder Kaskade bilden. Zum Beispiel kann die Mehrzahl von Schlitzen 1 bis 4 konzentrische Schlitzringe umfassen. Die Schlitze oder Ausschnitte werden manchmal auch als Schaufeln bezeichnet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist jeder Schlitz in einem Winkel zu einer Achse angeordnet, die durch einen Mittelpunkt des Körpers verläuft (d.h. eine Längsachse einer Rohrleitung, in der der statische Mischer installiert ist). Die Schlitze können eine oder mehrere Seiten haben, die in einem Winkel von 20-50°, z.B. 25-45°, in Bezug auf eine Achse, die durch die Mitte des Körpers verläuft, angeordnet sind. Die Schlitze im Körper können im gleichen Winkel oder in unterschiedlichen Winkeln zueinander ausgerichtet sein.
Der statische Mischer umfasst eine Vielzahl von Armen, die sich von einer Außenkante des Körpers zu einem Zentrum des Körpers erstrecken. Die Arme können an einer Körpermitte miteinander verbunden sein oder, in bestimmten Ausführungsformen, ein Loch in der zentralen Region des Körpers aufweisen.
In bestimmten Ausführungsformen können ein oder mehrere Arme auf einer ersten Seite (z.B. Vorder- oder Anströmseite) des Körpers eine ebene oder stumpfe Fläche und abgewinkelte Seiten aufweisen, die sich entlang mindestens eines Teils davon in Richtung einer zweiten Seite (z.B. Hinter- oder Abströmseite) des Körpers erstrecken. So können in bestimmten Ausführungsformen ein oder mehrere Arme die Form eines dreieckigen Keils haben. Die abgewinkelten Seiten können einen Teil oder eine Seite eines inneren konzentrischen Rings von Schlitzen und/oder eines äußeren konzentrischen Rings von Schlitzen bilden. In Ausführungsformen kann ein statischer Mischer 4 bis 8 Arme haben. In speziellen Ausführungen kann sich jeder Schlitz zwischen zwei Armen befinden.
Der statische Mischer kann in seiner Größe im Verhältnis zu einer Flüssigkeitsströmungsleitung, in der er installiert werden soll, skaliert werden. In Ausführungsformen kann der statische Mischer eine Dicke von weniger als 10-20% des inneren Rohrdurchmessers (D) haben, in dem der Mischer installiert wird, z.B. 12-15%D. Somit kann in Ausführungen mit einem Rohrinnendurchmesser von 2 bis 20 Zoll (5,1 bis 51 cm) die Dicke des Statikmischers etwa 0,24 bis 3 Zoll (0,6 bis 7,62 cm) betragen.
Der statische Mischer kann innerhalb einer Rohrleitung installiert werden, die einen Flüssigkeitsstrom führt. Der statische Mischer kann in einer Ausrichtung installiert werden, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse der Rohrleitung verläuft. Während die Flüssigkeitsströmung durch den statischen Mischer fließt, verleihen die Schlitze der Flüssigkeit(en) eine rotierende und turbulente Strömung, wodurch die Vermischung der Flüssigkeit(en) gefördert wird. Der statische Mischer bewirkt, dass die Fluidzusammensetzung in der Mitte der Rohrleitung zu einer genauen repräsentativen Probe des Fluids in der Rohrleitung als Ganzes wird. In bestimmten Ausführungsformen kann eine Fluidströmungspipeline zwei oder mehr Fluide transportieren, zum Beispiel leichte und schwere Gasfluide.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf einen Vormischer zum Mischen von Flüssigkeitsströmen in einer Rohrleitung. Der Vormischer kann aus einem Körper mit einer Kreis- oder Ringstruktur bestehen. Mindestens ein erster Arm erstreckt sich über die Ringstruktur. Eine Mehrzahl von zweiten Armen erstreckt sich von der Ringstruktur zu dem mindestens einen ersten Arm, wodurch eine Mehrzahl von Schlitzen gebildet wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist jeder Schlitz in Bezug auf eine Achse abgewinkelt, die durch eine Mitte des Körpers verläuft (d.h. eine Längsachse einer Rohrleitung, in der der Vormischer installiert ist).
Ein Vormischer kann in Verbindung mit jedem anderen Mischer verwendet werden, z.B. mit jedem der statischen Mischer gemäß der vorliegenden Erfindung. In einer bestimmten Ausführungsform kann ein Vormischer vor einem statischen Mischer installiert werden. Alternativ kann der Vormischer selbst zum Mischen des Fluidstroms in einer Rohrleitung verwendet werden. Aufgrund seiner Konfiguration kann der Vormischer beim Mischen von Fluiden nützlich sein, in denen sich Material zum Boden einer Fluidströmungsleitung hin abgesetzt hat, wodurch das abgesetzte Material nach oben abgelenkt wird.
STATISCHER MISCHER
1A zeigt eine Vorderansicht eines Mischers 100 zum Mischen von Flüssigkeitsströmen nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Mischer umfasst einen Körper 105 mit einer Kreis- oder Ringstruktur. Der Körper umfasst eine Vielzahl von Schlitzen 110, wobei jeder Schlitz in Bezug auf eine Achse, die durch einen Mittelpunkt des Körpers verläuft, abgewinkelt ist. Die Schlitze 110 umfassen einen inneren konzentrischen Ring von Schlitzen und einen äußeren konzentrischen Ring von Schlitzen. Eine Vielzahl von Armen 115 erstrecken sich von einer Außenkante oder einer Seite des Körpers in Richtung eines Zentrums des Körpers (in einem zentralen Bereich) und verbinden sich dort. Jeder der mehreren Arme 115 hat eine flache Fläche auf einer ersten Seite des Körpers 105 und abgewinkelte Seiten 120, die sich entlang mindestens eines Teils davon zu einer zweiten Seite des Körpers 105 erstrecken (1B-1C). Die abgewinkelten Seiten 120 bilden Seiten oder einen Teil des inneren konzentrischen Schlitzringes. Die jeweiligen Schlitze 110 befinden sich zwischen zwei Armen 115 auf mindestens einer ersten Seite des Körpers. 1B illustriert eine perspektivische Ansicht des Mischers von 1A. 1C zeigt eine Rückansicht des Mischers von 1A.
2A zeigt eine Vorderansicht des Mixers 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Mischer umfasst einen Körper 205 mit einer Kreis- oder Ringstruktur. Der Körper umfasst eine Vielzahl von Schlitzen 210, die drei konzentrische Schlitzringe in Form eines Arrays oder einer Kaskade bilden. Jeder Schlitz 210 ist in Bezug auf eine Achse, die durch einen Mittelpunkt des Körpers verläuft, abgewinkelt. Eine Vielzahl von Armen 215 erstrecken sich von einer Außenkante oder einer Seite des Körpers in Richtung eines Zentrums des Körpers und verbinden sich dort. Jeder der mehreren Arme 215 hat eine flache Fläche auf einer ersten Seite des Körpers 205 und abgewinkelte Seiten 220, die sich entlang mindestens eines Teils davon zu einer zweiten Seite des Körpers 205 erstrecken (2B-2C). Die abgewinkelten Seiten 220 bilden Seiten oder einen Teil des inneren konzentrischen Schlitzringes. Die jeweiligen Schlitze 210 befinden sich zwischen zwei Armen 215 auf mindestens einer ersten Seite des Körpers. 2B illustriert eine perspektivische Ansicht des Mischers von 2A. 2C zeigt eine Rückansicht des Mischers von 2A.
3A zeigt eine Vorderansicht eines Mixers 300 nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Mischer umfasst einen Körper 305 mit einer Kreis- oder Ringstruktur. Der Körper umfasst eine Vielzahl von Schlitzen 310, die einen inneren konzentrischen Ring von Schlitzen und einen äußeren konzentrischen Ring von Schlitzen umfassen. Die Schlitze 310 sind in Bezug auf eine Achse durch eine Mitte des Körpers abgewinkelt. Die Schlitze 310, die den äußeren konzentrischen Kreis bilden, haben eine erste gekrümmte Seite 311 und eine zweite gewellte Seite 312 (3B-3C); die inneren Schlitze 310 haben eine gekrümmte Seite 313. Eine Vielzahl von Armen 315 erstrecken sich von einer Außenkante oder einer Seite des Körpers zu einem Zentrum des Körpers und verbinden sich dort. Jeder der mehreren Arme 315 hat eine flache Fläche auf einer ersten Seite des Körpers und abgewinkelte Seiten 320 entlang mindestens eines Teils davon, die sich zu einer zweiten Seite des Körpers erstrecken (3C). Die abgewinkelten Seiten 320 bilden Seiten oder einen Teil des inneren konzentrischen Schlitzringes. Entsprechende Schlitze 310 befinden sich zwischen zwei Armen 315 auf mindestens einer ersten Seite des Körpers. 3B zeigt eine perspektivische Ansicht des Mischers von 3A. 3C zeigt eine Rückansicht des Mischers von 3A.
4A zeigt eine Vorderansicht einer ersten Seite eines Mixers 400 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Mischer umfasst einen Körper 405 mit einer Kreis- oder Ringstruktur. Der Körper umfasst eine Vielzahl von Schlitzen 410, die einen inneren konzentrischen Ring von Schlitzen und einen äußeren konzentrischen Ring von Schlitzen bilden. Die Schlitze sind in Bezug auf eine Achse durch eine Mitte des Körpers abgewinkelt. Die Schlitze 410, die den äußeren konzentrischen Kreis bilden, haben eine erste gekrümmte Seite 411 und eine zweite gewellte Seite 412 (4B-4C); der innere konzentrische Ring der Schlitze 410 hat eine gekrümmte Seite 413. Eine Vielzahl von Armen 415 erstrecken sich von einer äußeren Kante oder Seite des Körpers in Richtung eines Zentrums des Körpers und verbinden sich dort. Jeder der mehreren Arme 415 hat eine flache Fläche auf einer ersten Seite des Körpers 405 und abgewinkelte Seiten 420 entlang mindestens eines Teils davon, der sich zu einer zweiten Seite des Körpers erstreckt (4C). Die abgewinkelten Seiten 420 bilden Seiten oder einen Teil des inneren konzentrischen Schlitzringes (4C). Entsprechende Schlitze 410 befinden sich zwischen zwei Armen 415 auf mindestens einer ersten Seite des Körpers. 4B zeigt eine perspektivische Ansicht des Mischers von 4A. 4C zeigt eine Rückansicht des Mischers von 4A.
5A zeigt eine Vorderansicht eines Mixers 500 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Mischer umfasst einen Körper 505 mit einer Kreis- oder Ringstruktur. Der Körper umfasst eine Vielzahl von Schlitzen 510, die einen inneren konzentrischen Ring von Schlitzen und einen äußeren konzentrischen Ring von Schlitzen bilden. Die Schlitze sind in Bezug auf eine Achse durch eine Mitte des Körpers abgewinkelt. Die Schlitze, die den äußeren konzentrischen Ring bilden, haben eine erste konkav geformte Seite 511 und eine zweite wellenförmige Seite 512; der innere konzentrische Ring von Schlitzen hat eine konkave Seite 513 (5B-5C). Eine Vielzahl von Armen 515 erstrecken sich von einer äußeren Kante oder Seite des Körpers zu einem Zentrum des Körpers hin und schließen sich dort an. Jeder der mehreren Arme 515 hat eine flache Fläche auf einer ersten Seite des Körpers und abgewinkelte Seiten 520 entlang mindestens eines Teils davon, die sich zu einer zweiten Seite des Körpers erstrecken (5C). Die abgewinkelten Seiten 520 bilden Seiten oder einen Teil des inneren konzentrischen Schlitzringes (5C). Entsprechende Schlitze 510 befinden sich zwischen zwei Armen 515 auf mindestens einer ersten Seite des Körpers. 5B zeigt eine perspektivische Ansicht des Mischers von 5A. 5C zeigt eine Rückansicht des Mischers von 5A.
6A zeigt eine Vorderansicht eines Mixers 600 gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Mischer umfasst einen Körper 605 mit einer Kreis- oder Ringstruktur. Eine Vielzahl von Armen 615 erstrecken sich von einer Außenkante oder einer Seite des Körpers zu einem Zentrum des Körpers hin und verbinden sich dort miteinander. Jeder der mehreren Arme 615 hat eine flache Fläche auf einer ersten Seite des Körpers und abgewinkelte Seiten 620 entlang mindestens eines Teils davon, die sich zu einer zweiten Seite des Körpers erstrecken (6C). Der Mischer umfasst eine Vielzahl von Schlitzen 610, die einen konzentrischen Ring bilden, wobei jeder Schlitz teilweise durch einen Abschnitt der Ringstruktur definiert ist, der in Bezug auf eine Achse durch eine Mitte des Körpers abgewinkelt ist. 6B zeigt eine perspektivische Ansicht des Mischers von 6A. 6C zeigt eine Rückansicht des Mischers von 6A.
7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Mixers 700 gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Mischer umfasst einen Körper 705 mit einer Kreis- oder Ringstruktur. Der Körper umfasst eine Vielzahl von Schlitzen, die einen inneren konzentrischen Ring mit Schlitzen 711 und einen äußeren konzentrischen Ring mit Schlitzen 710 bilden. Jeder Schlitz ist in Bezug auf eine durch eine Mitte des Körpers verlaufende Achse abgewinkelt. Eine Vielzahl von Armen 715 erstrecken sich von einer Außenkante oder einer Seite des Körpers in Richtung eines Zentrums des Körpers und verbinden sich dort. Die Schlitze 710 haben eine gekrümmte Seite und eine gegenüberliegende wellenförmige Seite. Die Schlitze 711 haben eine im Wesentlichen dreieckige Form mit einem Vorsprung 717 von einem der Arme 715, der sich in den Schlitz erstreckt. Jeder der mehreren Arme 715 hat eine flache Fläche auf einer ersten Seite des Körpers und kann abgewinkelte Seiten haben, die sich entlang mindestens eines Teils davon zu einer zweiten Seite des Körpers erstrecken. Die Schlitze 710, 711 befinden sich zwischen zwei Armen 715 auf mindestens einer ersten Seite des Körpers.
8A zeigt eine Rückansicht eines Mixers 800 gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Mischer umfasst einen Körper 805 mit einer Kreis- oder Ringstruktur. Der Körper umfasst eine Vielzahl von Schlitzen, die einen inneren konzentrischen Ring aus Schlitzen 811 und einen äußeren konzentrischen Ring aus Schlitzen 810 bilden. Jeder Schlitz ist in Bezug auf eine durch eine Mitte des Körpers verlaufende Achse abgewinkelt. Mehrere Arme 815 erstrecken sich von einer Außenkante oder einer Seite des Körpers zu einem Zentrum des Körpers, verbinden oder schneiden sich jedoch nicht in der Mitte. Die Schlitze 810 haben gekrümmte Seiten. Die Schlitze 811 haben eine im Wesentlichen dreieckige Form mit einem Vorsprung 817 von einem der Arme 815, der sich in den Schlitz erstreckt. Jeder der mehreren Arme 815 hat eine flache Fläche auf einer ersten Seite des Körpers und kann abgewinkelte Seiten haben, die sich entlang mindestens eines Teils davon zu einer zweiten Seite des Körpers erstrecken. Entsprechende Schlitze 810, 811 befinden sich zwischen zwei Armen 815 auf mindestens einer ersten Seite des Körpers. 8B ist eine hintere perspektivische Ansicht des Mischers von 8A.
9A zeigt eine Vorderansicht eines Mixers 900 gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Mischer umfasst einen Körper 905 mit einer Kreis- oder Ringstruktur. Der Körper umfasst eine Vielzahl von Schlitzen, die einen inneren konzentrischen Ring aus Schlitzen 911 und einen äußeren konzentrischen Ring aus Schlitzen 910 bilden. Jeder Schlitz ist in Bezug auf eine durch eine Mitte des Körpers verlaufende Achse abgewinkelt. Eine Vielzahl von Armen 915 erstreckt sich von einer Außenkante oder Seite des Körpers zu einem Zentrum des Körpers, wo sich ein zentrales Loch 916 befindet. Die Schlitze 910, 911 haben mindestens eine gekrümmte Seite. Jeder innere Schlitz 911 hat einen Vorsprung 917, der sich von einem Arm teilweise in den Schlitz erstreckt. Jeder der mehreren Arme 915 hat eine flache Fläche auf einer ersten Seite des Körpers und abgewinkelte Seiten, die sich entlang mindestens eines Teils davon zu einer zweiten Seite des Körpers erstrecken. Die äußeren Schlitze 910 und die inneren Schlitze 911 befinden sich jeweils zwischen zwei Armen 915 auf mindestens einer ersten Seite des Körpers.
Die inneren Schlitze 911 und/oder äußeren Schlitze 910 haben mindestens eine Fase 920, die sich von einer ersten Seite des Körpers zu einer zweiten Seite des Körpers erstreckt. Die mindestens eine Fase 920 trägt dazu bei, den Flüssigkeitsstrom durch den Mischer zu leiten. In bestimmten Ausführungen kann eine Fase eine Länge oder Tiefe von etwa 0,2 % bis 0,7 %, z.B. 0,3 %, des inneren Rohrdurchmessers haben, in den der Mischer eingebaut ist. Ein Schlitz kann zwei Fasen 920 haben, eine Fase an einem ersten Ende des Schlitzes und eine weitere Fase an einem gegenüberliegenden zweiten Ende des Schlitzes.
Die inneren Schlitze 911 und/oder die äußeren Schlitze 910 haben eine Klappe oder Lippe 925, die sich von einer Seite des Körpers (z.B. einer stromabwärtigen Seite des Mischers, wenn er in einer Rohrleitung installiert ist) nach innen erstreckt oder wölbt. In bestimmten Ausführungen kann die Klappe oder Lippe 925 eine Länge haben, die etwa 0,5 bis 5% der Länge eines Schlitzes, gemessen von einer ersten Seite des Körpers zu einer zweiten Seite des Körpers, beträgt. 9B zeigt eine perspektivische Vorderansicht des Mischers von 9A. 9C zeigt eine perspektivische Rückansicht des Mischers von 9A. 9D zeigt eine Querschnittsansicht des Mischers von 9A entlang der gezeigten Linie.
VOR-MISCHER
10 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Vormischers 1000 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Vormischer umfasst einen Körper 1005 mit einer Kreis- oder Ringstruktur. Ein erster Arm 1015 erstreckt sich über den Körper und bildet dabei einen oberen Teil 1020 und einen unteren Teil 1025. Der obere Teil 1020 umfasst einen halbkreisförmigen Schlitz. Zwei oder mehr zweite Arme 1018 erstrecken sich vom ersten Arm 1015 in Richtung des Bodens der Ringstruktur und bilden eine Vielzahl von Schlitzen 1010, wobei jeder Schlitz in Bezug auf eine durch einen Mittelpunkt des Körpers verlaufende Achse abgewinkelt ist. Jeder der Arme 1015, 1018 hat eine flache Fläche auf einer ersten Seite des Körpers. Die Schlitze können unter dem gleichen Winkel oder unter verschiedenen Winkeln ausgerichtet sein.
11 zeigt eine perspektivische Ansicht der zweiten Ausführungsform eines Vormischers 1100 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Vormischer umfasst einen Körper 1105 mit einer Kreis- oder Ringstruktur. Zwei oder mehr Arme 1115a erstrecken sich über die Ringstruktur. Zwei oder mehr Arme 1115b kreuzen die Arme 1115a jeweils im rechten Winkel und bilden so eine Vielzahl von Schlitzen 1130. Die Arme 1115b weiten sich in der Nähe eines Endes aus und bilden einen unteren Schlitz 1140, der die Form eines Schlitzes mit gewellter Oberseite hat. Die Arme 1115a, 1115b haben auf einer ersten Seite des Körpers eine flache Fläche. Einer oder mehrere der Schlitze 1130, 1140 sind in Bezug auf eine Achse, die durch eine Mitte des Körpers verläuft, abgewinkelt. Die Schlitze können im gleichen Winkel oder in verschiedenen Winkeln ausgerichtet sein.
12A zeigt eine Vorderansicht der dritten Ausführungsform eines Vormischers 1200 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Vormischer umfasst einen Körper 1205 mit einer Kreis- oder Ringstruktur. Zwei oder mehr Arme 1210 erstrecken sich über die Ringstruktur. Zwei oder mehr Arme 1215 erstrecken sich zwischen den Armen 1210 und zwischen den Armen 1210 und der Ringstruktur, wodurch eine Vielzahl von Schlitzen 1220 gebildet wird. Die Schlitze sind in Bezug auf eine Achse, die durch einen Mittelpunkt des Körpers verläuft, abgewinkelt. Die Schlitze können im gleichen Winkel oder in verschiedenen Winkeln ausgerichtet sein. Die Schlitze in den äußeren Abschnitten können in einem anderen Winkel als die Schlitze in einem mittleren Abschnitt oder in einem entgegengesetzten Winkel zu diesen ausgerichtet sein.
Die Schlitze 1220 haben mindestens eine Fase 1250, die sich von einer ersten Seite des Körpers zu einer zweiten Seite des Körpers erstreckt. Die Schlitze 1220 haben auch eine Klappe oder Lippe 1240, die sich von einer Seite des Körpers (z.B. einer stromabwärtigen Seite des Mischers, wenn dieser in einer Rohrleitung installiert ist) nach innen erstreckt oder wölbt. 12B zeigt eine frontale Perspektivansicht des Vormischers von 12A. 12C zeigt eine rückseitige Perspektivansicht des Vormischers von 12A.
ROHRBAUGRUPPE
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Rohrbaugruppe mindestens einen statischen Mischer (z.B. zwei oder mehr statische Mischer), mindestens einen Vormischer, mindestens einen Strömungskonditionierer oder eine beliebige Kombination davon enthalten, die in einer Flüssigkeitsströmungsleitung installiert sind.
In einer bestimmten Ausführungsform können der mindestens ein statischer Mischer und der mindestens eine Vormischer kombiniert werden, z.B. in einer Hülse oder einem anderen Behälter, der in einer Flüssigkeitsstromleitung installiert wird. Es ist jedoch auch möglich, den mindestens einen statischen Mischer und/oder den mindestens einen Vormischer in einer Rohrleitung ohne Hülse zu installieren, z.B. mit Hilfe eines Rohrschiebers, Flansches oder einer anderen Armatur. In einer bestimmten Ausführung können der mindestens eine statische Mischer und der mindestens eine Vormischer etwa 1D (ein Rohrdurchmesser) voneinander beabstandet sein. Größere Abstände sind jedoch möglich.
13 zeigt eine schematische Ansicht einer spezifischen Ausführungsform, bei der eine Hülse 1300 den Mischer 900 von 9A und den Vormischer 1200 von 12A enthält, die in eine Flüssigkeitsstromleitung eingebaut werden sollen. Die Hülse wird so installiert, dass sich der Mischer und der Vormischer in einer Ausrichtung befinden, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse der Flüssigkeitsströmungsleitung verläuft. In Ausführungsformen kann der mindestens eine statische Mischer und/oder der mindestens eine Vormischer an eine Fluidströmungsleitung angeschweißt oder in Flansche montiert werden.
14 zeigt eine schematische Darstellung einer Rohrbaugruppe 1400 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine Fluidströmungsleitung 1405 und mindestens einen statischen Mischer 1410 umfasst, der in der Fluidströmungsleitung in einer im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse der Fluidströmungsleitung verlaufenden Ausrichtung installiert ist. Der mindestens eine statische Mischer 1410 ist vor einem Probenehmer 1415 installiert. Der mindestens eine statische Mischer kann sich in beliebiger Entfernung stromaufwärts des Probenehmers 1415 befinden, z.B. 1D bis 10D oder 2D bis 5D, wobei D der Rohrinnendurchmesser ist.
In Ausführungsformen kann die Fluidströmungsleitung auch mindestens einen Strömungskonditionierer 1420 enthalten, der stromaufwärts und/oder stromabwärts von mindestens einem statischen Mischer 1410 und optional mindestens einem Vormischer 1412 angeordnet ist.
In einer bestimmten Ausführungsform kann der Strömungskonditionierer eine Platte mit Durchgangslöchern umfassen, die in einem oder mehreren konzentrischen Ringen angeordnet sind. Der Strömungskonditionierer kann ein integraler, einheitlicher Körper sein, der aus dem gleichen Material gefertigt ist. Daher enthält der Strömungskonditionierer keine Rohrbündel oder Kombinationen aus geschweißten Rohren. In einer speziellen Ausführungsform enthalten geeignete Strömungskonditionierer unter anderem die Strömungskonditionierer CPA TBR®, CPA 50E®, CPA 55E®, CPA 65E®, die bei Canada Pipeline Accessories, Inc. in Calgary, Kanada, erhältlich sind.
In Ausführungsformen kann der Strömungskonditionierer in einer Hülse mit mindestens einem statischen Mischer und/oder mindestens einem Vormischer enthalten sein, der in einer Flüssigkeitsströmungsleitung installiert werden sollte. Es ist jedoch möglich, den mindestens einen Strömungskonditionierer separat in einer Rohrleitung ohne Hülse zu installieren, z.B. mit einem Rohrschieber, Flansch oder einer anderen Armatur. In einer bestimmten Ausführung kann der mindestens eine Strömungskonditionierer etwa 3D bis etwa 5D, wobei D ein Rohrinnendurchmesser ist, vor dem mindestens einen statischen Mischer und/oder mindestens einem Vormischer installiert werden.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen statischen Mischer mit einer Vielzahl von Schlitzen zum Mischen eines Fluidstroms innerhalb einer Rohrleitung und auf ein Verfahren zum Mischen des Fluidstroms unter Verwendung des statischen Mischers. Der statische Mischer trägt dazu bei, eine gleichmäßige Mischung des Fluidstroms in einer Fluidstrom-Pipeline zu gewährleisten und somit eine ordnungsgemäße Leistung eines Probenahmesystems zu erreichen.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Form von besonderen und alternativen Ausführungsformen beschrieben wurde, ist sie nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Alternative Ausführungsformen, Beispiele und Modifikationen, die immer noch von der Erfindung umfasst wären, können von Fachleuten auf diesem Gebiet vorgenommen werden, insbesondere im Lichte der vorstehenden Lehren.
Diejenigen, die sich in diesem Gebiet auskennen, werden es zu schätzen wissen, dass verschiedene Anpassungen und Modifikationen der oben beschriebenen beispielhaften und alternativen Ausführungsformen konfiguriert werden können, ohne vom Umfang und Geist der Erfindung abzuweichen. Es ist daher zu verstehen, dass die Erfindung im Rahmen der beigefügten Ansprüche auch anders als hierin spezifisch beschrieben ausgeführt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62/667693 [0001]

Claims

Eine Rohrbaugruppe zur Durchflussmessung, gekennzeichnet durch: - eine Rohrleitung für den Flüssigkeitsstrom; - mindestens einen Strömungskonditionierer; und - mindestens einen statischen Mischer, - wobei der mindestens eine Strömungskonditionierer und der mindestens eine statische Mischer in der Fluidströmungspipeline in einer Orientierung im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse der Rohrleitung für den Flüssigkeitsstrom angeordnet sind, - wobei der mindestens eine statische Mischer gekennzeichnet ist durch: - einen Körper mit einer Vielzahl von Schlitzen durch den Körper, wobei die Schlitze eine oder mehrere Seiten aufweisen, die in Bezug auf eine durch eine Mitte des Körpers verlaufende Achse abgewinkelt sind; - eine Vielzahl von Armen, die sich von einer Außenkante des Körpers zu einer Mitte des Körpers erstrecken, - wobei die Mehrzahl von Schlitzen mindestens einen konzentrischen Ring von Schlitzen umfasst.
Rohrbaugruppe nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass jeder Arm eine flache Fläche auf einer ersten Seite des Körpers und abgewinkelte Seiten entlang mindestens eines Abschnitts davon aufweist, der sich zu einer zweiten Seite des Körpers erstreckt.
Rohrbaugruppe nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch zwei oder mehr statische Mischer.
Rohrbaugruppe nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch mindestens einen Vormischer stromaufwärts von dem mindestens einen statischen Mischer.
Rohrbaugruppe nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch mindestens einen Vormischer vor zwei oder mehr statischen Mischern.
Rohrbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Schlitze mindestens eine Fase aufweisen, die sich von einer ersten Seite des Körpers zu einer zweiten Seite des Körpers erstreckt.
Rohrbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Schlitze mindestens eine Lippe oder Klappe umfassen, die sich von einer Seite des Körpers nach innen erstreckt oder krümmt.
Rohrbaugruppe nach einem der Ansprüche 4-5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vormischer gekennzeichnet ist durch: - einen Körper mit einer Ringstruktur und mit mindestens einem ersten Arm, der sich über die Ringstruktur erstreckt, - eine Vielzahl von zweiten Armen, die sich von der Ringstruktur zu dem mindestens einen ersten Arm erstrecken und dadurch eine Vielzahl von Schlitzen bilden, wobei jeder Schlitz in Bezug auf eine durch eine Mitte des Körpers verlaufende Achse abgewinkelt ist.
Rohrbaugruppe nach Anspruch 8, wobei der Vormischer gekennzeichnet ist durch einen oder mehrere Schlitze mit einer Fase, die sich von einer ersten Seite des Körpers zu einer zweiten Seite des Körpers erstreckt.
Rohrbaugruppe nach Anspruch 8, wobei der Vormischer durch einen oder mehrere Schlitze mit einer Lippe oder Klappe gekennzeichnet ist, die sich von einer Seite des Körpers nach innen wölbt.
Rohrbaugruppe nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Strömungskonditionierer eine Platte mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern umfasst, die in einem oder mehreren konzentrischen Ringen angeordnet sind.
Rohrbaugruppe nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskonditionierer etwa 3D bis etwa 5D vor dem mindestens einen statischen Mischer angeordnet ist, wobei D ein Innendurchmesser der Rohrleitung für Fluidströmung ist.
Rohrbaugruppe nach einem der Ansprüche 4-5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Vormischer und der mindestens eine statische Mischer etwa 1D voneinander entfernt angeordnet sind, wobei D ein Innendurchmesser der Rohrleitung für Fluidtrömung ist.
Rohrbaugruppe nach einem der Ansprüche 4-5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Vormischer und der mindestens eine statische Mischer in einer Hülse angeordnet sind.
Eine in einer Rohrleitung zu installierende Vorrichtung, gekennzeichnet durch: mindestens einen statischen Mischer und mindestens einen Vormischer, die in einer Hülse angeordnet sind, wobei der mindestens eine statische Mischer gekennzeichnet ist durch - einen Körper mit einer Vielzahl von Schlitzen durch den Körper, wobei die Schlitze eine oder mehrere Seiten aufweisen, die in Bezug auf eine durch eine Mitte des Körpers verlaufende Achse abgewinkelt sind; - eine Vielzahl von Armen, die sich von einer Außenkante des Körpers zu einer Mitte des Körpers erstrecken, - wobei die Mehrzahl von Schlitzen mindestens einen konzentrischen Ring von Schlitzen umfasst.