DE9218091U1 - Stromteiler zur Messung von Fluidströmungen - Google Patents

Description

Beschreibung

Drägerwerk Aktiengesellschaft Moislinger Allee 53-55, 2400 Lübeck, DE

Stromteiler zur Messung von Fluidströmungen

Die Erfindung betrifft einen Stromteiler zur Messung von Fluidströmungen, der sowohl am Strömungseinlaß als auch am Strömungsauslaß einen kegelförmigen Strömungsaufsatz aufweist, der mit einem konusartigen, der Außenkontur des Aufsatzes in räumlichem Abstand folgenden Strömungsdeckel abgedeckt ist, so daß an der Basis des Kegels ein ringspaltförmiger Strömungskanal gebildet ist, an den sich ein Verteiler anschließt, in welchen eine Vielzahl von Strömungsrohren münden.

Ein derartiger Stromteiler ist aus der EP-A 119 638 beschrieben, der zum Messen von

Strömungsgeschwindigkeiten von Fluiden dient, die durch ein Bündel dafür geeigneter Strömungsröhrchen geleitet wird. Von dem Einlaß für das Fluid geht ein konusförmig sich aufweitender Strömungsdeckel aus, in welchen ein kegelförmiger Strömungsaufsatz hineinragt und das heranströmende Fluid auf diese Weise zu einem Ringspalt führt, der in ein ringförmig angeordnetes Bündel von Strömungsröhrchen mündet. Die Strömungsröhrchen besitzen einen solchen Querschnitt und haben eine solche Länge, daß sich in ihnen eine laminare Strömung ausbildet. Das Röhrchenbündel ist zu einer Einheit zusammengefügt und kann zwischen Strömungsauslaß und Strömungseinlaß festgeschraubt werden. Die relativ große lichte Weite des Strömungseinlasses bzw. Strömungsauslasses und die nur mäßige Konizität des Strömungsdeckels im Vergleich zum Kegelwinkel des Aufsatzes (der Öffnungswinkel des Konus ist um ein Vielfaches kleiner als der Kegelwinkel des Aufsatzes) haben in bezug auf eine

beruhigte Strömungsführung wesentliche Nachteile zur Folge. Der Öffnungsquerschnitt des Einlasses bzw. Auslasses in den Konus hinein oder aus ihm heraus endet in einem Ringspalt von geringerem Öffnungsquerschnitt, so daß es zu einer Staubildung des einströmendes Fluides in Höhe des Ringspaltes kommt. Durch die Querschnittsverengung auf dem Wege vom Einlaß zum Ringspalt kommt es zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit an der Querschnittsverengung, was eine Verwirbelung zur Folge hat, wodurch ein erhebliches Abweichen von laminarem Strömungsverhalten am Eintritt in die Strömungsröhrchen feststellbar ist. Außerdem ist der Einsatz des bekannten Stromteilers zur Erfassung unterschiedlicher Strömungsgeschwindigkeiten nur umständlich herzurichten, da das vollständige Bündel von Strömungsröhrchen gegen ein anderes, mit unterschiedlicher Anzahl von Strömungsröhrchen versehenen Bündel ausgetauscht werden muß, um einen anderen Meßbereich erfassen zu können.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Stromteiler der genannten Art so zu verbessern, daß er für Messungen unterschiedlicher Strömungsgeschwindigkeiten leichter und ohne viel Aufwand angepaßt werden kann, und daß für eine gleichmäßige Strömungseinleitung in die Strömungsrohre gesorgt ist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt dadurch, daß der Öffnungswinkel des Konus im Deckel dem Kegelwinkel des Aufsatzes entspricht.

Mit der Erfindung ist der wesentliche Vorteil erzielt worden, daß nunmehr in jedem Falle die lichte Weite des Strömungseinlasses in den Konus kleiner ist als

die Fläche des ringspaltförmigen Strömungskanals, von dem aus die angeschlossenen Strömungsröhrchen abgehen. Dadurch erhält man in dem Zwischenraum zwischen Konus einerseits und Kegel andererseits ein gewisses Puffervolumen, welches während der Strömung zunächst gefüllt wird, wobei die Strömungsgeschwindigkeit zum ringspaltförmigen Strömungskanal hin abnimmt. Dadurch entsteht eine gleichmäßigere Verteilung des Gesamtmassenstromes auf die einzelnen angeschlossenen Strömungsröhrchen. Es findet eine Strömungsberuhigung bzw. -verzögerung innerhalb der durch Konus und Kegel gebildeten Strömungsvorkammer statt.

Es ist zweckmäßig, den als einen Zwischenadapter ausgebildeten Verteiler so auszugestalten, daß er selbst den Kegel trägt und mit dem Konusdeckel lösbar verbunden ist, und daß die Strömungsrohre mittels Rohrverbindern lösbar (entweder durch Stecken oder Verschrauben) an den Verteiler befestigt sind. Zur Messung eines geänderten Massenstromes braucht zur Veränderung des Meßbereichs der Stromteiler lediglich mit einer anderen Anzahl von Strömungsrohren versehen zu werden, um die entsprechende Meßqualität zu erreichen. Bei Bedarf kann auch ein anderer Kegel aufgesetzt werden, der bei gleichbleibendem Kegelwinkel jedoch eine breitere oder geringere Basisfläche besitzt, und so den Ringspaltkanal an die veränderten Meßbedingungen oder an die veränderte Anzahl der angeschlossenen Strömungsrohre angepaßt werden kann. Durch den gleichbleibend identischen Kegelwinkel wird dabei das Verhältnis der Flächen zwischen Strömungseinlaß und Ringspaltkanal im gleichen Größenverhältnis bleiben. Jedes Strömungsrohr kann einzeln aus dem Adapter genommen und der nicht besetzte Rohranschluß kann mit einem Blindstopfen verschlossen werden. Sollten höhere Massenströme gemessen werden, für die die vorgesehene Anzahl von

Strömungsrohren nicht ausreicht, kann ein anderer Adapter gewählt werden, welcher mehr Rohranschlüsse zur Verfügung stellt. Auf diese Weise ist ein einfaches Anpassen des Stromteilers für eine Messung des Massenstromes von Fluidströmungen möglich.

Je nach Erfordernis kann ein geeignetes Strömungsrohr mit solchen Rohrverbindern befestigt werden, welche eine Bypass-Anzapfung besitzen, von denen aus eine Bypass-Leitung zum Anschluß eines Drucksensors zur Ermittlung der Druckdifferenz zwischen den Anzapfungen und zur Berechnung des Massenstromes durch die Strömungsrohre an eine Auswerteeinheit angeschlossen ist. Der Drucksensor kann dabei auch aus einem Strömungsmeßgerät, z.B. einem Hitzdrahtanemometer bestehen. Die Rohrverbinder können geschraubt oder auch gesteckt werden und die Rohranschlüsse sind mit entsprechendem O-Ring bzw. Flachscheibendichtungen dichtgesetzt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer schematischen Zeichnung dargestellt und im folgenden nächer erläutert.

Die einzige Figur zeigt einen Stromteiler (1) in symmetrischer Anordnung zwischen Strömungseinlaß (2) und Strömungsauslaß (3). Die Strömungsrichtung des Fluides ist durch den Strömungspfeil (4) angegeben. Der Einlaß (2) und der Auslaß (3) sind stirnseitig an einen Strömungsdeckel (5) angebracht, wovon sich ein kegelförmiger Konus (6) ausweitet, in den ein Strömungsaufsatz (7) hineinragt. Der Strömungsaufsatz (7) seinerseits bildet seinerseits einen Kegel, wobei der Kegelwinkel (Alpha) dem Konuswinkel (Beta) entspricht. Durch den räumlichen Abstand von Konus (6) und Kegel (7) wird an der Basis des Kegels (7) ein

ringspaltförmiger Strömungskanal (8) gebildet. Von dem Strömungskanal (8) geht eine Anzahl von Strömungsrohren (9) ab, von denen lediglich zwei Rohre (9) dargestellt sind und die jeweils auf einen Durchbruch (10) stoßen, der in einem als Zwischenadapter (11) ausgebildeten Verteiler derart angeordnet ist, daß jedes Strömungsrohr (9) über seinen zugehörigen Durchbruch (10) eine Einmündung in den Strömungskanal (8) erhält. Die Durchbrüche (10) sind somit ringförmig in Höhe des Strömungskanals (8) angeordnet und legen die Anzahl der möglichen Strömungsrohre (9) fest, von denen jedes mittels eines Rohrverbinders (12) und eines zugehörigen Schraubdeckels (13) an die jeweiligen einlaßseitig und auslaßseitig vorgesehenen Verteiler (11) festgeschraubt werden können. Die Rohrverbinder (12) sind in zugehörige Sackgewinde (14) im Verteiler (11) eingeschraubt und mit einer Flachdichtung (15) abgedichtet. In Höhe der Schraubdeckel (13) sind die Strömungsrohre (9) innerhalb der Rohrverbinder (12) mittels zweier O-Ring-Dichtungen (16) festgehalten. Die Strömungsrohre (9) sind in ihrer Länge so abgemessen, daß eine laminare Strömung von gleichmäßiger Geschwindigkeit entsteht, die über eine in einem der Strömungsrohre (9) angeordnete Bypass-Anzapfung (17) abgegriffen werden kann. Das für die Strömungsmessung vorgesehene Strömungsrohr (9) besitzt in der Höhe der Bypass-Anzapfung (17) in den Rohrverbindern (12) einen entsprechenden Durchbruch, so daß eine strömungsmäßige Verbindung zwischen einem Drucksensor (18) über eine Bypass-Leitung (19) hergestellt ist. Der Drucksensor (18) ist in der Lage, den Differenzdruck (P../P ) aufzunehmen und den Meßwert einer Auswerteeinheit (20) zur Anzeige und Weiterverarbeitung zuzuführen.

Claims (4)

Schutzansprüche

1. Stromteiler zur Messung von Fluidströmungen, der zumindest am Strömungseinlaß einen kegelförmigen Strömungsaufsatz aufweist, der mit einem konusartigen, der Außenkontur des Aufsatzes in räumlichem Abstand folgenden Strömungsdeckel abgedeckt ist, so daß an der Basis des Kegels ein ringspaltförmiger Strömungskanal gebildet ist, an den sich ein Verteiler anschließt, in welchen eine Vielzahl von Strömungsrohren münden, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel (Beta) des Konus (6) im Strömungsdeckel (5) dem Kegelwinkel (Alpha) des Aufsatzes (7) entspricht.

2. Stromteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrohre (9) mittels Rohrverbindern (12) lösbar an den als Zwischenadapter (11) ausgebildeten Verteiler befestigt sind, der seinerseits den Kegel (7) trägt und mit dem Strömungsdeckel (5) lösbar verbunden ist.

3. Stromteiler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Zwischenadapter (11) zur Verfügung gestellten Rohranschlüsse (10) mit Blindstopfen verschließbar sind, sofern an den Anschlüssen (10) keine Strömungsrohre (9) befestigt sind.

4. Stromteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrverbinder (12) an mindestens einem der Rohre (9) eine Bypass-Anzapfung (17) besitzen, von denen aus eine Bypass-Leitung (19) zum Anschluß eines Drucksensors (18) zur Ermittlung des Druckabfalls über den Anzapfungen (17) und zur Berechnung des Massenstromes durch die Strömungsrohre (9) an eine Auswerteeinheit (20) angeschlossen ist.