DE3908401A1 - Verfahren und einrichtung zum gleichrichten einer gestoerten stroemung - Google Patents
Verfahren und einrichtung zum gleichrichten einer gestoerten stroemungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gleichrichten einer
gestörten Rohrströmung eines Mediums durch Aufteilen der ge
störten Rohrströmung in eine Mehrzahl von gradlinigen, langge
streckten, im wesentlichen parallelen Stromfäden, wobei die
Geschwindigkeit des Mediums in den Stromfäden größer als die
in der Rohrströmung ist.
Derartige Verfahren werden dazu verwendet, die gestörte Rohr
strömung eines strömungsfähigen Mediums, beispielsweise einer
Flüssigkeit oder eines Gases, vor dem Eintritt in ein Drossel
gerät gleichzurichten. Bei dem Drosselgerät handelt es sich in
der Regel um ein Durchflußmeßgerät, beispielsweise eine Blen
de, einen Turbinenradzähler, einen Wirbelzähler o. dgl. Die
Genauigkeit der Durchflußmessung wird wesentlich von der Qua
lität der Gleichrichtung bestimmt, wobei man bestrebt ist, das
Meßgerät möglichst dicht hinter der letzten Störungsstelle der
Strömung, beispielsweise hinter dem letzten Rohrkrümmer anzu
ordnen. Das Gleichrichten der Strömung soll also auf möglichst
kurzer Strecke erfolgen.
Es wurde gefunden, daß die bisher eingesetzten Verfahren unter
der Voraussetzung praktikabler Längenverhältnisse hinsichtlich
ihrer Gleichrichterwirkung zu wünschen übrig lassen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
der eingangs genannten Art zu schaffen, welches über einer
kurzen Strecke einen gesteigerten Gleichrichtereffekt zu er
zeugen vermag.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren nach der Erfindung
dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Mediums in
den Stromfäden um mindestens das 1,2-fache, vorzugsweise mehr
als das 1,8-fache größer als die in der Rohrströmung ist.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine be
trächtliche Geschwindigkeitserhöhung in den Stromfäden dazu
geeignet ist, das naturgemäß inhomogene Geschwindigkeitsprofil
der gestörten Rohrströmung wesentlich zu vergleichmäßigen. Im
Gegensatz dazu war man bei den bisher bekannten Verfahren
bestrebt, den summierten Strömungsquerschnitt der Stromfäden
gegenüber dem Strömungsquerschnitt der gestörten Rohrströmung
so wenig wie möglich zu vermindern. Überraschenderweise hat es
sich gezeigt, daß die erfindungsgemäße Strömungsbeschleunigung
den gewünschten Effekt erzielt, ohne daß unzulässige Druckver
luste in Kauf genommen werden müßten. Die langgestreckten
Stromfäden sorgen gleichzeitig dafür, daß in der Strömung ein
gleichmäßiger Turbulenzgrad erzeugt wird. Das Verfahren nach
der Erfindung ist in der Lage, eine gestörte Strömung auf
kürzester Strecke optimal gleichzurichten.
Das Verfahren nach der Erfindung bietet die Möglichkeit, die
gestörte Rohrströmung in eine vergleichsweise große Anzahl von
Stromfäden mit entsprechend engem Einzelquerschnitt aufzutei
len. Vorteilhafter ist es hingegen, die Anzahl der Stromfäden
nur so groß zu wählen, wie es für die Erzielung des gewünsch
ten gleichmäßigen Turbulenzgrades erforderlich ist, und dabei
mit vergleichsweise großen Einzelquerschnitten zu arbeiten, da
sich auf diese Weise sehr günstige Verhältnisse bezüglich des
Druckverlustes ergeben.
In jedem Falle werden besonders günstige Ergebnisse dadurch
erzielt, daß die Stromfäden durch einen Gleichrichterquer
schnitt hindurchgeführt werden, der kleiner ist als ein von
der gestörten Rohrströmung definierter Querschnitt. Die Strom
fäden verlaufen also sehr dicht nebeneinander, wodurch der
Druckverlust minimiert wird.
Die Form des Gleichrichterquerschnitts ist beliebig. Bevorzugt
wählt man eine Außenkontur, die derjenigen des Querschnitts
der gestörten Rohrströmung ähnlich, in aller Regel kreisförmig
ist. Der Gleichrichterquerschnitt kann dabei die von der
Außenkontur begrenzte Fläche vollständig ausfüllen; es kann
sich aber auch lediglich um eine Ringfläche handeln, wobei
deren Außenkontur kleiner oder größer sein kann also die des
Querschnitts der gestörten Rohrströmung.
Das Verfahren nach der Erfindung bietet die Möglichkeit, das
Meßgerät direkt mit den Stromfäden zu beaufschlagen. Häufig
hingegen ist es vorteilhafter, daß das Medium aus den Stromfä
den in einen von einer Rohrströmung definierten Querschnitt
hineingeführt wird der größer ist als der Gleichrichterquer
schnitt. Überraschenderweise wurde gefunden, daß diese Strö
mungsverzögerung die erzielte Gleichrichterwirkung nicht we
sentlich beeinträchtigt und zwar auch dann nicht, wenn von
einem ringförmigen Querschnitt auf einen kreisförmigen Quer
schnitt übergegangen wird. Damit sind optimale Verhältnisse
für die Anwendung der Erfindung auf eine Meßblende gegeben.
Vorteilhafterweise wird das Medium vor dem Eintritt in die
Stromfäden beschleunigt. Auch dieses Merkmal ist geeignet, den
unvermeidbaren Druckverlust zu minimieren. Dies gilt insbeson
dere dann, wenn dabei die Beschleunigung des Mediums höchstens
bis auf die in den Stromfäden vorgesehene Geschwindigkeit
erfolgt, wenn also am Eintritt in die Stromfäden keine an
schließende Verzögerung stattfindet.
Die Erfindung richtet sich ferner auf eine Einrichtung zum
Gleichrichten einer gestörten Rohrströmung eines Mediums mit
einem Kanal, der einen Querschnitt für die gestörte Rohrströ
mung begrenzt, und mit einem im Anschluß an den Kanal von dem
Medium durchströmten Gleichrichter, der einen Gleichrichter
querschnitt begrenzt, welcher durch im wesentlichen parallele,
langgestreckte Wände in eine Mehrzahl von Querschnitten für
gradlinige Stromfäden unterteilt ist, insbesondere zur Durch
führung des vorstehend erläuterten Verfahrens.
Zur Optimierung der Gleichrichterwirkung bei günstigen Druck
verlustverhältnissen auf kurzer Strecke ist diese Einrichtung
erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter
querschnitt kleiner ist als der Querschnitt für die gestörte
Rohrströmung, und zwar vorzugsweise um mindestens das 1,2-fa
che, insbesondere um mehr als das 1,8-fache. Dies führt zu
einer das Geschwindigkeitsprofil homogenisierenden Strömungs
beschleunigung unter Einsatz von Wänden mit minimaler Wand
stärke, wodurch der Druckverlust gering gehalten wird.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist ferner gekennzeichnet
durch einen im Anschluß an den Gleichrichter von dem Medium
durchströmten Kanal, der einen Querschnitt für eine Rohrströ
mung begrenzt, welcher größer ist als der Gleichrichterquer
schnitt. Dadurch wird die Strömung hinter dem Gleichrichter
wieder verzögert, und zwar überraschenderweise ohne wesentli
che Beeinträchtigung des erzielten Gleichrichtereffektes. Der
Querschnitt der gleichgerichteten Strömung kann also schwie
rigkeitslos an das jeweils einzusetzende Meßgerät angepaßt
werden, sofern letzteres nicht direkt mit den Stromfäden be
aufschlagt werden soll.
Der Gleichrichterquerschnitt kann grundsätzlich bliebig ge
wählt werden. Besonders vorteilhaft ist eine ringförmige, in
der Regel kreisringförmige Ausbildung, bei der der Kern der
gestörten Strömung auf den Außenbereich verteilt wird. Hierzu
weist der Gleichrichter erfindungsgemäß einen in den Kanal für
die gestörte Rohrströmung hineinragenden Zentralkörper auf.
Dieser sorgt in vorteilhafter Weise dafür, daß die Strömungs
beschleunigung bereits vor dem eigentlichen Eintritt in die
Stromfäden stattfindet, und zwar unter Erzielung optimaler
strömungstechnischer Verhältnisse, letzteres insbesondere
dann, wenn der Zentralkörper anströmseitig eine gerundete
Spitze aufweist.
Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal weist der Gleich
richter eine gegenüber dem Kanal für die gestörte Strömung
verjüngte Außenwand auf, und zwar unabhängig davon, ob der
Gleichrichterquerschnitt kreisförmig oder ringförmig ausgebil
det ist.
Schließlich betrifft die Erfindung einen Gleichrichter für
eine gestörte Rohrströmung, der sich insbesondere zur Verwen
dung im Zusammenhang mit der vorstehend diskutierten Einrich
tung eignet. Dieser Gleichrichter ist erfindungsgemäß gekenn
zeichnet durch einen mindestens an seinem stromauf gelegenen
Ende geschlossenen Zentralkörper, der, verteilt über seinem
Umfang, mit einer Mehrzahl von radialen, langgestreckten, im
wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung verlaufenden Wän
den besetzt ist und an seinem stromab gelegenen einen Flansch
trägt. Ein derartiger Gleichrichter kann als Einsatz in das
Rohr der gestörten Rohrströmung eingefügt und mit letzterem
verbunden werden, und zwar unter Erzielung der oben dargeleg
ten Vorteile.
Dabei ist es aus strömungstechnischen Gründen vorteilhaft, daß
der Zentralkörper stromaufwärts über die Wände vorsteht und
anströmseitig eine gerundete Spitze aufweist. Das stromab
gerichtete Ende kann offen sein, ist vorzugsweise jedoch ge
schlossen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausfüh
rungsbeispiele im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung
näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 einen Längsschnitt entlang der Linie I-I in Fig.
2 durch eine erste Ausführungsform einer erfin
dungsgemäßen Einrichtung;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3 einen Längsschnitt entlang der Linie III-III in
Fig. 4 durch eine zweite Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Einrichtung;
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3.
Die Einrichtung nach den Fig. 1 und 2 weist einen Kanal 1
auf, der eine gestörte Rohrströmung führt. An den Kanal 1
schließt sich ein Gleichrichter 2 an, der mit seinem stromab
gelegenen Ende an einen Kanal 3 angeschlossen ist. Der Kanal 3
führt zu einer nicht dargestellten Drosseleinrichtung in Form
eines Durchflußmeßgerätes.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Gleichrichter 2 im Durch
messer gegenüber den Kanälen 1 und 3 eingezogen. Sein Gleich
richterquerschnitt ist entsprechend vermindert.
Gemäß Fig. 2 ist der Gleichrichterquerschnitt in eine Mehrzahl
von Querschnitten 4 für geradlinige, langgestreckte Strömungs
fäden unterteilt, welche parallel zueinander verlaufen. Hierzu
dient ein Gitter von rechtwinklig zueinander angeordneten
Wänden 5 dünner Wandstärke.
Die Strömungsgeschwindigkeit der durch die Querschnitte 4
hindurchgehenden Stromfäden ist größer als die in den Kanälen
1 und 3. Dadurch ergibt sich neben der durch die Stromauftei
lung bewirkte Vergleichmäßigung des Turbulenzgrades auf kurzer
Strecke eine Homogenisierung des Geschwindigkeitsprofils, und
zwar bei minimalem Druckverlust. Die Strömungsbeschleunigung
erfolgt vor Eintritt in die Querschnitte 4.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 besitzt der
Gleichrichter 2 dieselbe Außenkontur wie der die gestörte
Rohrströmung begrenzende Kanal 1. Der Gleichrichter 2 weist
einen Zentralkörper 6 auf, welcher mit einer Mehrzahl von
radialen, langgetreckten Wänden 7 besetzt ist. Letztere bilden
zusammen mit der Wand des Kanals und dem Zentralkörper 6 die
Querschnitte 4 für die parallelen Strömungsfäden. Der Gleich
richterquerschnitt ist im vorliegenden Fall ringförmig ausge
bildet.
Der Zentralkörper 6 steht stromaufwärts über die Wände 7 vor,
und zwar mit einer gerundeten Spitze 8. An seinem stromab
gelegenen Ende trägt er zu seiner Befestigung unter Zwischen
schaltung der Wände 7 einen Flansch 9.
Die Stromfäden vereinigen sich hinter dem Gleichrichter 2,
wobei sich die Strömungsgeschwindigkeit wieder vermindert,
ohne daß die erzielte Gleichrichtung verlorenginge. Damit sind
optimale Voraussetzungen dafür gegeben, eine Durchflußmeßblen
de im Kanal 3 anzuordnen.
Abweichend von den dargestellten Ausführungsformen können die
Querschnitte 4 für die Stromfäden auch von nebeneinanderlie
genden Rohren gebildet werden, die den Gleichrichterquer
schnitt durchsetzen. Ferner besteht die Möglichkeit, den ring
förmigen Gleichrichterquerschnitt mit einer Außenkontur zu
versehen, die gegenüber dem Kanal für die gestörte Strömung
aufgeweitet oder eingezogen ist. Der Zentralkörper kann an
seinem stromab gelegenen Ende offen sein. Gegebenenfalls wird
das Durchflußmeßgerät nicht an den Kanal 3, sondern direkt an
den Gleichrichter 2 angeschlossen.
Als erfindungswesentlich offenbart gelten auch solche Kombina
tionen der beanspruchten Merkmale, die von der beiliegenden
Anspruchsfassung abweichen.
Claims (15)
1. Verfahren zum Gleichrichten einer gestörten Rohrströmung
eines Mediums durch Aufteilen der gestörten Rohrströmung in
eine Mehrzahl von gradlinigen, langgestreckten, im wesentli
chen parallelen Stromfäden, wobei die Geschwindigkeit des
Mediums in den Stromfäden größer als die in der Rohrströmung
ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Geschwindigkeit des Mediums in den Stromfäden um min
destens das 1,2-fache, vorzugsweise mehr als das 1,8-fache
größer als die in der Rohrströmung ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stromfäden durch einen Gleichrichterquerschnitt hindurch
geführt werden, der kleiner ist als ein von der gestörten
Rohrströmung definierter Querschnitt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Medium aus den Stromfäden in einen von einer Rohrströmung
definierten Querschnitt hineingeführt wird, der größer ist als
der Gleichrichterquerschnitt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Medium vor dem Eintritt in die Stromfä
den beschleunigt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Beschleunigung des Mediums höchstens bis auf die in den
Stromfäden vorgesehene Geschwindigkeit erfolgt.
6. Einrichtung zum Gleichrichten einer gestörten Rohrströ
mung eines Mediums mit einem Kanal (1), der einen Querschnitt
für die gestörte Rohrströmung begrenzt, und mit einem im An
schluß an den Kanal von dem Medium durchströmten Gleichrichter
(2) der einen Gleichrichterquerschnitt begrenzt, welcher
durch im wesentlichen parallele, langgestreckte Wände (5; 7)
in eine Mehrzahl von Querschnitten (4) für gradlinige Stromfä
den unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleich
richterquerschnitt kleiner ist als der Querschnitt für die
gestörte Rohrströmung.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der Gleichrichterquerschnitt um mindestens das 1,2-fache,
vorzugsweise um mehr als das 1,8-fache kleiner ist als der
Querschnitt für die gestörte Rohrströmung.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch
einen im Anschluß an den Gleichrichter (2) von dem Medium
durchströmten Kanal (3), der einen Querschnitt für eine Rohr
strömung begrenzt, welcher größer ist als der Gleichrichter
querschnitt.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Gleichrichterquerschnitt ringförmig
ausgebildet ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
der Gleichrichter (2) einen in den Kanal (1) für die gestörte
Rohrströmung hineinragenden Zentralkörper (6) aufweist.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
der Zentralkörper (6) anströmseitig eine gerundete Spitze (8)
aufweist.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß der Gleichrichter (2) eine gegenüber dem
Kanal (1) für die gestörte Strömung verjüngte Außenwand auf
weist.
13. Gleichrichter (2) für eine gestörte Rohrströmung, gekenn
zeichnet durch einen mindestens an seinem stromauf gelegenen
Ende geschlossenen Zentralkörper (6), der, verteilt über sei
nem Umfang, mit einer Mehrzahl von radialen, langgestreckten,
im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung verlaufenden
Wänden (7) besetzt ist und an seinem stromab gelegenen Ende
einen Flansch (9) trägt.
14. Gleichrichter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zentralkörper (6) stromaufwärts über die Wände (7)
vorsteht.
15. Gleichrichter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zentralkörper (6) stirnseitig eine gerundete Spitze
(8) aufweist.
Priority Applications (2)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3908401A1 true DE3908401A1 (de) | 1990-09-20 |
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ID=6376376
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