DE202018006278U1 - Feldgerät und Durchflussmesser für ein Feldgerät - Google Patents

Feldgerät und Durchflussmesser für ein Feldgerät Download PDF

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Abstract

Feldgerät (200; 300; 400; 500, 600), welches dafür ausgelegt ist, von einem fluiden Prozessmedium durchströmt zu werden;1.1 wobei das Feldgerät ein Bauteil (210; 310; 410; 510) mit einer Hauptfunktion aufweist;1.1.1 wobei das Bauteil derart geformt ist, dass sich im fluiden Prozessmedium in einer Nebenfunktion des Bauteils eine Mehrzahl von Wirbeln (240; 340; 440; 540) ablösen, wenn das Bauteil vom Prozessmedium umströmt wird und seine Hauptfunktion ausübt;1.2 wobei das Feldgerät mindestens einen Drucksensor (130; 220; 230; 420, 620, 630) aufweist;1.3 wobei der Drucksensor derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass er von den Wirbeln verursachte Druckschwankungen im fluiden Prozessmedium registrieren kann; und1.4 wobei das Feldgerät Mittel aufweist, die aus den registrierten Druckschwankungen den Durchfluss des fluiden Prozessmediums ermitteln können.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Feldgerät und einen Durchflussmesser für ein Feldgerät. Derartige Vorrichtungen dienen vorwiegend dazu, den Durchfluss von Fluiden durch Teile einer Anlage bzw. eines Prozesses festzustellen und ggf. zu regulieren. Dabei kommen häufig Vortex-Durchflussmesser zum Einsatz.
  • Stand der Technik
  • Vortex-Durchflussmesser, auch Wirbelfrequenz-Durchflussmesser genannt, gehören heute zu den Standard-Messgeräten für die Ermittlung des Volumen-Durchflusses bzw. Volumenstroms von Fluiden, insbesondere bei höherer Fließgeschwindigkeit.
  • Umströmt ein Fluid einen Störkörper, so bilden sich stromabwärts sich wiederholende Wirbel aus, teilweise auf beiden Seiten des Störkörpers abwechselnd und gegenläufig. Man spricht in einem solchen Fall von einer Wirbelstraße. Bei Vortex-Durchflussmessern erfolgt die Bestimmung des Volumen- oder Massenstroms durch Zählen der Wirbel bzw. Ermitteln der Frequenz des Auftretens dieser Wirbel. Das Zählen erfolgt mittels eines Drucksensor und geeigneter Elektronik, da sich charakteristische Druckschwankungen zeigen, wenn ein Wirbel einen Drucksensor passiert.
  • Zur genaueren Ermittlung von Massenströmen ist eine temperatur- und druckabhängige Korrektur notwendig, wobei viele Gerätetypen eine integrierte Temperaturmessung mitbringen.
  • Typische Applikationen sind z.B. der Einsatz in Sattdampf, überhitztem Dampf, flüssigen und gasförmigen Kohlenwasserstoffen, demineralisiertem Wasser, flüssigem und gasförmigem Ammoniak und in Gasen wie z.B. Stickstoff, Sauerstoff, Chlor, Luft. Sie weisen gegenüber anderen Durchflussmessern unter anderem folgende Vorteile auf:
    • • Universell einsetzbar zur Messung von Flüssigkeiten, Gasen und Dämpfen.
    • • Weitgehend unabhängig gegenüber Druck-, Temperatur- und Viskositätsänderungen.
    • • Hohe Langzeitstabilität, da keine Nullpunktdrift.
    • • Große Messdynamik von typischerweise 10:1 bis 30:1 bei Gas/Dampf bzw. bis 40:1 bei Flüssigkeiten.
    • • Großer Temperaturbereich möglich: -200 bis +400 °C oder sogar +450 °C.
    • • Relativ niedrige Installationskosten.
    • • Geringer Druckverlust.
    • • Sehr schnelle Messwertwiedergabe (typischerweise nach weniger als einer halben Sekunde)
    • • Hohe Genauigkeit (typische Fehler 0,75 %o für Flüssigkeiten und 1,00 %o für Gase)
    • • Mediums-Eigenschaften wie Dichte oder Viskosität haben bei Reynoldzahlen Re > 20 000 keinerlei Einfluss auf die Messgenauigkeit.
  • Seit 1970 sind industriell einsetzbare Wirbelzähler als Messaufnehmer verfügbar. Diese erfordern jedoch Einlaufstrecken mit einer typischen Länge von 5 bis 10 Rohrdurchmessern, um eine brauchbare Genauigkeit zu erreichen. Daraus resultiert ein ungünstiger Platzbedarf. Zudem kommen vielfach Sensorbauarten und -anordnungen zum Einsatz, die gegen Stöße und/oder Vibrationen, insbesondere des Störkörpers, sehr empfindlich sind.
  • Ein Wirbelfrequenz-Durchflussmesser, der nach dem genannten Prinzip arbeitet, ist z.B. in EP 327 103 A2 oder DE 10 2013 102 327 B3 dargestellt. Ein dafür geeigneter Membran-Drucksensor ist in EP 2 546 616 B1 beschrieben. Oft wird der Drucksensor in den Störkörper integriert. Eine solche Bauart ist z.B. in EP 809 880 B1 oder EP 262 436 A1 offenbart. Hierbei ist jedoch die besonders hohe Vibrationsanfälligkeit von Nachteil.
  • Die Verwendung von zwei separaten Drucksensoren, welche die entstandenen Wirbel im Wechsel detektieren sollen, um durch anschließende Subtraktion die Messgenauigkeit zu erhöhen, ist in EP 2 584 320 A1 beschrieben. Alternativ dazu wird in EP 48 588 A1 vorgeschlagen, zwei hintereinander angeordnete Störkörper einzusetzen, was allerdings die Baulänge und den Platzbedarf noch weiter erhöht.
  • Aufgabe
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Feldgerät mit Durchflussmesser und einen Durchflussmesser für ein Feldgerät anzugeben, welche gegenüber dem Stand der Technik vereinfacht sind und eine reduzierte Baulänge aufweisen.
  • Lösung
  • Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
  • Die Verwendung der Einzahl soll die Mehrzahl nicht ausschließen, was auch im umgekehrten Sinn zu gelten hat, soweit nichts Gegenteiliges offenbart ist.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird ein Feldgerät vorgeschlagen, welches dafür ausgelegt ist, von einem fluiden Prozessmedium durchströmt zu werden. Das Feldgerät weist ein Bauteil mit einer Hauptfunktion auf, beispielsweise einen Ventilkegel oder eine Drosselscheibe. Dieses Bauteil ist derart geformt, dass sich im fluiden Prozessmedium in einer Nebenfunktion des Bauteils eine Mehrzahl von Wirbeln ablösen, wenn das Bauteil vom Prozessmedium umströmt wird und seine Hauptfunktion ausübt, also z.B. den Durchfluss durch das Feldgerät einschränkt oder freigibt. Das Feldgerät weist mindestens einen Drucksensor auf, der derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass er von den Wirbeln verursachte Druckschwankungen im fluiden Prozessmedium registrieren kann. Das Feldgerät weist zudem Mittel auf, die aus den registrierten Druckschwankungen den Durchfluss des fluiden Prozessmediums ermitteln können. Derartige Mittel, etwa ein Rechner, können auch räumlich vom Feldgerät getrennt sein.
  • Das Feldgerät erlaubt also eine Durchflussmessung nach dem Vortex-Prinzip, kommt aber ohne gesonderten Störkörper aus, da das Bauteil mit einer Hauptfunktion dessen Rolle mit übernimmt. Dadurch wird die Baulänge deutlich kürzer, da nicht nur der Störkörper entfällt, sondern auch die Einlaufstrecke davor, die üblicherweise den Störkörper von vorgeschalteten Feldgeräten oder anderen Elementen trennt. Dadurch fällt der Platzbedarf in einer Anlage geringer aus, und auch die Kosten des Feldgerätes können aufgrund des Verzichts auf ein Bauteil reduziert werden.
  • Die Wirbelfrequenz, aus der sich der Volumendurchfluss berechnet, ergibt sich daraus, dass die Mittel, die aus den registrierten Druckschwankungen den Durchfluss des fluiden Prozessmediums ermitteln können, die pro Zeiteinheit abgelösten Wirbel zählen.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Feldgerät um eine Stellklappe, auch Regel- oder Absperrklappe genannt, und das Bauteil ist in seiner Hauptfunktion die Drosselscheibe der Stellklappe. Bei einem solchen Feldgerät, das üblicherweise den Durchfluss eines Prozessmediums regeln soll, ist eine integrierte Durchflussmessung besonders vorteilhaft.
  • Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Feldgerät um ein Winkel- oder Umlenkelement, und das Bauteil ist in seiner Hauptfunktion eine Rohrbiegung, die an ihrer Innenseite einen Knick oder eine Kante aufweist.
  • Vorzugsweise beträgt der Winkel der Rohrbiegung innerhalb einer vorgegebenen Toleranz 90°.
  • Hier zeigen sich die Vorteile der Erfindung besonders deutlich. Es bedarf keines Einbaus eines speziellen Störkörpers. Ein Knick in einer Rohrleitung findet sich in vielen Anlagen.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei dem Feldgerät um ein Stellventil, und das Bauteil ist in seiner Hauptfunktion der Ventilkegel und/oder der Käfig des Stellventils. Auch dieser Typ eines Feldgerätes soll üblicherweise den Durchfluss eines Prozessmediums regeln, so dass eine integrierte Durchflussmessung auch hierbei besonders vorteilhaft ist.
  • Eine zusätzliche Ausführungsform sieht vor, dass es sich bei dem Feldgerät um ein Axialregelventil handelt. Das Bauteil lenkt in diesem Fall in seiner Hauptfunktion den Volumenstrom des fluiden Prozessmediums durch Öffnungen tangential zur Hauptströmungsrichtung um. Auch hierbei ist eine integrierte Durchflussmessung besonders vorteilhaft.
  • Vorzugsweise ist der mindestens eine Drucksensor entweder ein Piezo-Element oder ein kapazitiver Sensor oder ein Membran-Sensor.
  • Eine besonders einfache und daher kostengünstige Ausführung ergibt sich, wenn bei dem Feldgerät der mindestens eine Drucksensor in einem vorgegebenen Mindestabstand in Strömungsrichtung hinter dem Bauteil mit einer Hauptfunktion in der Mitte der Durchströmleitung angeordnet ist. Bei dieser Ausführung genügt ein Drucksensor, der mittig in dem Bereich platziert ist, wo die abgelösten Wirbel zu erwarten sind. Allerdings ist dafür der genannte Mindestabstand zu dem Bauteil, an dem die Wirbel entstehen, einzuhalten.
  • Das Feldgerät lässt sich kompakter gestalten, wenn der mindestens eine Drucksensor hinter dem Bauteil mit einer Hauptfunktion an der Rohrwand der Durchströmleitung angeordnet ist. Dann kann der Sensor unmittelbar in dem Bereich angeordnet sein, in dem die an einer Seite von dem Bauteil abgelösten Wirbel auftreten. Der Mindestabstand zu dem Bauteil in Strömungsrichtung kann sehr viel kleiner ausfallen, so dass die benötigte Baulänge für das gesamte Feldgerät kürzer ausfällt.
  • Eine höhere Messgenauigkeit lässt sich erreichen, wenn das Feldgerät zwei Drucksensoren aufweist, die an der Rohrwand der Durchströmleitung gegenüberliegend angeordnet sind. Hierbei wird die Länge des Feldgeräts gegenüber der vorgenannten Ausführungsform nicht erhöht, das Feldgerät ist also trotz integrierter Vortex-Durchflussmessung sehr kompakt.
  • Besonders günstig ist es, wenn der oder die Drucksensoren in der Rohrwand der Durchströmleitung des Feldgeräts derart angeordnet sind, dass sie nicht in das Innere der Durchströmleitung hineinragen, also mit der Rohrwand fluchten. Dann erzeugen die Drucksensoren selbst keine Wirbel, die das Messergebnis verfälschen könnten, und sind außerdem besser vor Beschädigungen geschützt.
  • Die Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Durchflussmesser für ein Feldgerät, welches von einem fluiden Prozessmedium durchströmt werden kann. Das Feldgerät muss dabei ein Bauteil mit einer Hauptfunktion aufweisen, z.B. eine Klappe, ein Ventilkegel, Knick, Verschluss oder eine Strebe. Jedenfalls handelt es sich dabei um ein Bauteil und eine Funktion, die an dem Feldgerät auch ohne den Durchflussmesser zwingend benötigt werden. Dieses Bauteil muss derart geformt sein, dass sich in einer Nebenfunktion des Bauteils im fluiden Prozessmedium eine Mehrzahl von Wirbeln ablösen, wenn das Bauteil vom Prozessmedium umströmt wird und seine Hauptfunktion ausübt, also z.B. den Durchfluss durch das Feldgerät einschränkt oder freigibt. Dieser Durchflussmesser weist mindestens einen Drucksensor auf, der derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass er von den Wirbeln verursachte Druckschwankungen im fluiden Prozessmedium registrieren kann. Zudem weist der Durchflussmesser Mittel auf, die aus den registrierten Druckschwankungen den Durchfluss des fluiden Prozessmediums ermitteln können. Insbesondere hat der Durchflussmesser aber keinen eigenen Störkörper.
  • In Verbindung mit einem geeigneten Feldgerät ergibt sich auf diese Weise ein Vortex-Durchflussmesser. Durch den Verzicht auf einen gesonderten Störkörper im Durchflussmesser kann dieser deutlich platzsparender, weil kürzer, und auch kostengünstiger ausfallen. Es ist lediglich ein Rohrabschnitt erforderlich, der gerade so lang sein muss, dass der oder die Drucksensoren untergebracht werden können und ggf. ein Mindestabstand zum Bauteil des Feldgerätes eingehalten wird. Da kein zusätzlicher Störkörper verwendet wird, ist auch die Vibrationsanfälligkeit des Durchflussmessers etwas reduziert.
  • Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Möglichkeiten, die Aufgabe zu lösen, sind nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. So umfassen beispielsweise Bereichsangaben stets alle - nicht genannten - Zwischenwerte und alle denkbaren Teilintervalle.
  • Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente. Im Einzelnen zeigt:
    • 1A die Funktionsweise eines Vortex-Durchflussmessers nach dem Stand der Technik;
    • 1B das Prinzip bekannter kapazitiver Drucksensoren, wie sie beispielsweise in Vortex-Durchflussmessern Verwendung finden;
    • 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Stellklappe;
    • 3 eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Stellklappe mit einer zentralen Öffnung, bei der die Drehachse der Drosselscheibe die Wirbel erzeugt;
    • 4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen 90°-Umlenkrohrs;
    • 5 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Stellventils; und
    • 6 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß ausgestalteten Axialregelventils.
  • 1A zeigt einen bekannten Vortex-Durchflussmesser 100 in einer Rohrleitung 110 mit dem Durchmesser D, mit einem Störköper 120 der Breite d und einem stromabwärts davon mittig in der Rohrleitung 110 montierten Drucksensor 130. Die Rohrleitung 110 wird von einem fluiden Medium mit der Geschwindigkeit v durchströmt. Am Störkörper entstehen versetzt zueinander gegenläufig rotierende Wirbel 140. Diese verursachen lokale Druckdifferenzen und Druckschwankungen, die vom Sensor 130 detektiert werden können. Durch Zählen der Druckimpulse pro Zeiteinheit wird die Wirbelfrequenz f = S r v / d
    Figure DE202018006278U1_0001
    bestimmt. Sr ist dabei die Strouhal-Zahl, die u.a. von der Geometrie des Störkörpers 120 und von der Reynoldszahl des strömenden Fluids abhängt. Sie kann ggf. über eine Kalibrierung ermittelt werden. Damit ergibt sich als Volumenstrom d V / d t = π D 2 f d / ( 4   S r ) .
    Figure DE202018006278U1_0002
  • Unter Zusammenfassung aller Konstanten zu einer Proportionalitätskonstante K ergibt sich der lineare Zusammenhang d V / d t =   K f .
    Figure DE202018006278U1_0003
  • Mit einer geeigneten Kalibrierung lässt sich also der Volumenstrom des Fluids durch die Rohrleitung 110 durch Bestimmen der Wirbelfrequenz messen.
  • Die Funktionsweise eines bekannten, für die Wirbelfrequenz-Bestimmung geeigneten Drucksensors ist in 1B zu sehen: Druck auf die Platte 160 des kapazitiven Sensors 150 lenkt diese aus, wodurch die Kapazität zwischen Elektrode 170 und Gegenelektrode 180 verändert wird.
  • Bei einer erfindungsgemäßen Stellklappe 200, wie sie in 2 zu sehen ist, strömt ebenfalls ein fluides Medium durch eine Rohrleitung 110. Die Drosselscheibe 210, die die Hauptfunktion hat, das Rohr 110 ggf. zu verschließen oder den Durchfluss zu regulieren, erzeugt in einer Nebenfunktion Wirbel 240, die sich an ihren gegenüberliegenden Seiten ablösen, wenn die Drosselscheibe 210 nicht völlig geschlossen ist. Diese Wirbel 240 können von einem stromabwärts mittig montierten Drucksensor 130 detektiert werden. Der Volumenstrom wird aus den Sensordaten errechnet. Allerdings muss dieser Sensor in einem gewissen Mindestabstand L1 von der Stellklappe montiert sein, um die Wirbel effektiv detektieren zu können. Direkt hinter der Drosselscheibe 210 würden die Wirbel 240 an dem Sensor vorbei laufen, ohne am Sensor ausreichende Druckschwankungen auszulösen. Alternativ dazu können Drucksensoren 220 und/oder 230 vorzugsweise an der Rohrinnenwand montiert werden. Diese können sehr viel dichter an der Stellklappe liegen - im Prinzip genügt es, wenn sie unmittelbar hinter dem Schwenkbereich der Drosselscheibe 210 angebracht sind, z.B. im Abstand L2. Besonders bevorzugt würden diese Sensoren versenkt bzw. fluchtend montiert, so dass sie nicht über die innere Oberfläche der Rohrwand hinausragen (nicht dargestellt).
  • Eine weitere Ausführungsform 300 einer erfindungsgemäßen Stellklappe ist in 3 dargestellt. Dabei wird die Drehachse 310 der Drosselscheibe 320 durch eine Öffnung bzw. Bohrung 330 in der Drosselscheibe 320 vom Fluidstrom umströmt und erzeugt Wirbel 340, wirkt also wie ein Störkörper. Bei dieser Ausführung ist ein zentraler Drucksensor 130 vorteilhaft.
  • Optional kann vorgesehen sein, die Öffnung 330 zu verschließen, wenn sich die Drosselscheibe 320 in der Schließstellung befindet.
  • Ein erfindungsgemäßes 90°-Winkelrohr 400 ist in 4 zu sehen. An der scharf ausgebildeten Kante 410 an der Innenseite der Rohrbiegung lösen sich Wirbel 440 ab, die von dem Drucksensor 420 detektiert und so gezählt werden können.
  • Auch Stell- oder Regelventile 500 lassen sich gemäß der Erfindung ausführen, wie in 5 dargestellt. Der Ventilkegel 510 muss dabei so geformt sein, dass beim Vorbeiströmen des Fluids, wenn das Ventil 500 nicht vollständig geschlossen ist, Wirbel 540 entstehen und sich ablösen. Der Ventilkegel 510 übernimmt hier also in einer Nebenfunktion die Rolle des Störkörpers. Die Wirbel 540 können von den an der Rohrwand angeordneten Drucksensoren 220 und/oder 230 detektiert und somit gezählt werden. Alternativ könnte auch bei dieser Ausführungsform ein Drucksensor in der Mitte der Rohrleitung montiert werden (nicht dargestellt) oder nur ein Drucksensor an der Rohrwand stromabwärts, also nur Drucksensor 220 oder Drucksensor 230.
  • Axialregelventile 600, wie sie z.B. in EP 2 252 814 B1 beschrieben werden, können ebenso gemäß der Erfindung ausgeführt und erweitert werden, wie in 6 dargestellt. In dem gekennzeichneten Volumen 610 rufen die Durchlassöffnungen 650 im Käfig eine tangentiale Strömung hervor. Die tangentiale Strömung setzt sich auf Grund ihrer Entstehung in mehreren Durchlassöffnungen, entsprechend der Anzahl der Öffnungen, aus mehreren Wirbeln 640 mit Drehachse in Strömungsrichtung des Fluids zusammen. Die „Dichte der Windungen“ dieses Wirbels ist proportional der Durchflussgeschwindigkeit im Gesamtquerschnitt und damit proportional dem Volumenstrom.
  • Werden die Durchlassöffnungen 650 im Endbereich scharfkantig ausgeführt (wie in EP 2 252 814 B1 gezeigt) entstehen walzenförmige Wirbel (nicht dargestellt) mit einer Drehachse quer zur Strömungsrichtung des Fluids, die sich nacheinander ablösen und gezählt werden können. Diese Wirbel bilden jeweils eine Wirbelfolge, die proportional zum Volumenstrom ist. Mit mindestens einem an oder in der Rohrwandung installierten Druckmesser 620, 630 werden diese walzenförmigen Wirbel detektiert. Durch Zählen dieser Wirbel kann eine erfindungsgemäße Durchflussmessung erfolgen.
  • Glossar
  • Drosselscheibe
  • Siehe unter Stellklappe.
  • Feldgerät
  • Ein Feldgerät ist eine technische Einrichtung im Bereich der Automatisierungstechnik, die mit einem Produktionsprozess in direkter Beziehung steht. „Feld“ bezeichnet in der Automatisierungstechnik den Bereich außerhalb von Schaltschränken bzw. Leitwarten. Feldgeräte können somit sowohl Aktoren (Stellglieder, Ventile etc.) als auch Sensoren (z.B. Messumformer) in der Fabrik- und Prozessautomation sein.
  • Fluid
  • Fluid ist eine gemeinsame Bezeichnung für Gase und Flüssigkeiten.
  • Hauptfunktion
  • Das ist eine Funktion, die die zentrale Aufgabe eines Teils betrifft und für die das Teil zwingend erforderlich ist. Im Rahmen eines Feldgeräts könnte das Teil z.B. eine Klappe, ein Ventilkegel, Knick, Verschluss, eine Strebe oder Ähnliches sein. Bei einem Ventilkegel wäre z.B. das Verschließen der Durchflussöffnung des Ventils die Hauptfunktion.
  • Stellklappe
  • Eine Stellklappe oder auch Regel- oder Absperrklappe ist eine Armatur zur Steuerung des Durchflusses eines Fluids in einer Rohrleitung. Zum Verändern des Durchflusses weist die Stellklappe eine drehbare Scheibe im Strömungsquerschnitt auf, die sogenannte Drosselscheibe. Bei voll geöffneter Stellklappeist die Drosselscheibe parallel zur Strömungsrichtung ausgerichtet. Zur Drehung der Drosselscheibe hat die Stellklappe einen von Hand zu betätigenden Hebel, eine Handkurbel mit Getriebe, einen Antriebsmotor oder einen hydraulischen oder pneumatischen Antrieb. Stellklappen eignen sich gut zum Drosseln eines Fluidstromes (Drosselventil), haben allerdings auch im voll geöffneten Zustand einen gewissen Strömungswiderstand. Ihr Platzbedarf innerhalb der Rohrleitung ist sehr gering. Die Zwischenflanschbauart, die sich zwischen zwei Flansche einklemmen lässt, hat nur eine geringe Baulänge. (Nach https://de.wikipedia.org/wiki/Absperrklappe.)
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Vortex-Durchflussmesser (Stand der Technik)
    110
    Rohrleitung
    120
    Störkörper
    130
    Drucksensor mittig im Rohr
    140
    Wirbel
    150
    kapazitiver Sensor
    160
    Platte
    170
    Elektrode
    180
    Gegenelektrode
    200
    Stellklappe
    210
    Drosselscheibe
    220
    Drucksensor an Rohrwand
    230
    Drucksensor an Rohrwand
    240
    Wirbel
    300
    Stellklappe, alternative Ausführung
    310
    Drehachse
    320
    Drosselscheibe
    330
    Bohrung in Drosselscheibe
    340
    Wirbel
    400
    Winkel- bzw. Umlenkrohr
    410
    Kante
    420
    Drucksensor an Rohrwand
    440
    Wirbel
    500
    Stellventil
    510
    Ventilkegel
    540
    Wirbel
    600
    Axialregelventil
    610
    gekennzeichnetes Volumen
    620
    Drucksensor an Rohrwand
    630
    Drucksensor an Rohrwand
    640
    Wirbel mit Drehachse in Strömungsrichtung
    650
    Durchlassöffnungen
  • zitierte Literatur
  • zitierte Patentliteratur
  • 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
    • EP 327103 A2 [0007, 0046]
    • DE 102013102327 B3 [0007, 0046]
    • EP 2546616 B1 [0007, 0046]
    • EP 809880 B1 [0007, 0046]
    • EP 262436 A1 [0007, 0046]
    • EP 2584320 A1 [0008, 0046]
    • EP 48588 A1 [0008, 0046]
    • EP 2252814 B1 [0039, 0040, 0046]

Claims (13)

  1. Feldgerät (200; 300; 400; 500, 600), welches dafür ausgelegt ist, von einem fluiden Prozessmedium durchströmt zu werden; 1.1 wobei das Feldgerät ein Bauteil (210; 310; 410; 510) mit einer Hauptfunktion aufweist; 1.1.1 wobei das Bauteil derart geformt ist, dass sich im fluiden Prozessmedium in einer Nebenfunktion des Bauteils eine Mehrzahl von Wirbeln (240; 340; 440; 540) ablösen, wenn das Bauteil vom Prozessmedium umströmt wird und seine Hauptfunktion ausübt; 1.2 wobei das Feldgerät mindestens einen Drucksensor (130; 220; 230; 420, 620, 630) aufweist; 1.3 wobei der Drucksensor derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass er von den Wirbeln verursachte Druckschwankungen im fluiden Prozessmedium registrieren kann; und 1.4 wobei das Feldgerät Mittel aufweist, die aus den registrierten Druckschwankungen den Durchfluss des fluiden Prozessmediums ermitteln können.
  2. Feldgerät (200; 300; 400; 500, 600) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel, die aus den registrierten Druckschwankungen den Durchfluss des fluiden Prozessmediums ermitteln können, die pro Zeiteinheit abgelösten Wirbel (240; 340; 440; 540) zählen.
  3. Feldgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Feldgerät um eine Stellklappe (200) handelt; und dass das Bauteil mit einer Hauptfunktion die Drosselscheibe (210) der Stellklappe ist.
  4. Feldgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, 4.1 dass es sich bei dem Feldgerät um ein Winkel- oder Umlenkelement (400) handelt; und 4.2 dass das Bauteil mit einer Hauptfunktion eine Rohrbiegung ist, 4.3 wobei die Rohrbiegung an ihrer Innenseite einen Knick oder eine Kante (410) aufweist.
  5. Feldgerät (400) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel der Rohrbiegung innerhalb einer vorgegebenen Toleranz 90° beträgt.
  6. Feldgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Feldgerät um ein Stellventil (500) handelt; und dass das Bauteil in seiner Hauptfunktion der Ventilkegel (510) und/oder der Käfig des Stellventils ist.
  7. Feldgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Feldgerät um ein Axialregelventil (600) handelt; und dass das Bauteil in seiner Hauptfunktion den Volumenstrom des fluiden Prozessmediums durch Öffnungen (650) tangential zur Hauptströmungsrichtung umlenkt.
  8. Feldgerät (200; 300; 400; 500, 600) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Drucksensor (130; 220; 230; 420, 620, 630) ein Piezo-Element oder ein kapazitiver Sensor (150) oder ein Membran-Sensor ist.
  9. Feldgerät (200; 300; 500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Drucksensor (130) in einem vorgegebenen Mindestabstand stromabwärts des Bauteils mit einer Hauptfunktion (210; 310; 510) in der Mitte der Durchströmleitung angeordnet ist.
  10. Feldgerät (200; 300; 400; 500, 600) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Drucksensor (220, 230; 420, 620, 630) hinter dem Bauteil mit einer Hauptfunktion an der Rohrwand der Durchströmleitung angeordnet ist.
  11. Feldgerät (200; 300; 500)nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Drucksensoren (220, 230) an der Rohrwand der Durchströmleitung gegenüberliegend angeordnet sind.
  12. Feldgerät (200; 300; 400; 500, 600) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Drucksensoren (220, 230; 420, 620, 630) in der Rohrwand der Durchströmleitung derart angeordnet sind, dass sie nicht in das Innere der Durchströmleitung hineinragen.
  13. Durchflussmesser für ein Feldgerät, welches von einem fluiden Prozessmedium durchströmt werden kann und ein Bauteil mit einer Hauptfunktion aufweist, wobei das Bauteil derart geformt ist, dass sich in einer Nebenfunktion des Bauteils im fluiden Prozessmedium eine Mehrzahl von Wirbeln ablösen, wenn das Bauteil vom Prozessmedium umströmt wird und seine Hauptfunktion ausübt; 13.1 wobei der Durchflussmesser mindestens einen Drucksensor aufweist; 13.2 wobei der Drucksensor derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass er von den Wirbeln verursachte Druckschwankungen im fluiden Prozessmedium registrieren kann; 13.3 wobei der Durchflussmesser Mittel aufweist, die aus den registrierten Druckschwankungen den Durchfluss des fluiden Prozessmediums ermitteln können; und 13.4 wobei der Durchflussmesser keinen Störkörper aufweist.
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