WO2004092687A1 - Differenzdruckmittel für eine gaszähleranordnung mit verbesserter strömungsgeometrie - Google Patents

Differenzdruckmittel für eine gaszähleranordnung mit verbesserter strömungsgeometrie Download PDF

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WO2004092687A1
WO2004092687A1 PCT/CH2004/000222 CH2004000222W WO2004092687A1 WO 2004092687 A1 WO2004092687 A1 WO 2004092687A1 CH 2004000222 W CH2004000222 W CH 2004000222W WO 2004092687 A1 WO2004092687 A1 WO 2004092687A1
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flow channels
gas meter
bypass
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Daniel Matter
Thomas Kleiner
Beat Kramer
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    • G01F5/00—Measuring a proportion of the volume flow

Definitions

  • the present invention relates to the field of measurement of gas supply with flow sensors and in particular thermal flow sensors. It is based on a differential pressure medium and a gas meter arrangement for measuring gas consumption according to the preamble of the independent claims.
  • WO 01/96819 AI discloses a gas meter that is calibrated as an energy meter.
  • the calibration is based on the fact that sensor signal values are determined as a function of the flow rate of a calibration gas and are stored in the gas meter in the form of a sensor calibration curve.
  • the sensor calibration curve or the sensor signal values are multiplied by a signal conversion factor and a calorific value factor for the basic gas mixture, so that the product obtained indicates a gas consumption in one energy unit.
  • the actual calorific value of a gas mixture obtained can be at least approximately taken into account in the energy calibration.
  • a measured calorific value over a certain period of time can be used as the actual calorific value.
  • the object of the present invention is to specify a differential pressure medium for a gas meter arrangement and a gas meter arrangement with a differential pressure medium, the differential pressure medium and gas meter arrangement being distinguished by an improved measuring range. According to the invention, this object is achieved by the features of the independent claims.
  • the invention consists in a differential pressure medium for a gas meter arrangement, which comprises a gas meter in a bypass to a gas line for measuring a gas supply through the gas line, the differential pressure medium being designed for mounting in the gas line and having a plurality of flow channels which have a typical diameter, flow channels being present in different radial positions on the differential pressure medium, those flow channels which are arranged closer to a central radial position on the differential pressure medium have a larger diameter and those flow channels which are arranged closer to a circumferential radial position on the differential pressure medium , have a smaller diameter.
  • the inlet openings and / or outlet openings of the flow channels have countersink angles, in particular in the angle range 30 ° -90 °, preferably 45 ° -75 °, particularly preferably 55 ° -65 °. This causes a reduced differential pressure at high flow rates, so that the proportion of turbulent flow is reduced at high flow rates.
  • the invention consists in a gas meter arrangement for measuring a gas supply, in particular in the private, public or industrial sector, comprising a gas meter which is arranged in a bypass to a gas line, and a differential pressure medium which is arranged in the gas line and one Has a plurality of flow channels that have a typical diameter, flow channels being present in different radial positions on the differential pressure medium and those flow channels whose radial position is closer to an inlet opening of the bypass have a smaller diameter and those flow channels whose radial position is further away lie from an inlet opening of the bypass, have a larger diameter.
  • 1 shows in cross section a schematic illustration of the gas meter geometry
  • 2 shows a comparison of relative pressure profiles for different known differential pressure elements
  • 3a, 3b in elevation and in cross section a tube bundle differential pressure element according to the invention
  • the gas meter 1 shows a gas meter arrangement 1 comprising a gas meter 2, which is arranged in a measuring channel or bypass 3, and a differential pressure means 4, which is arranged in the main line 5.
  • the gas meter 2 typically has a thermal flow sensor (not shown) for determining a volume, standard volume or energy value of the gas flowing through.
  • the bypass 3 is arranged here by way of example and advantageously on a side wall 5a of the gas line 5 and has an inlet opening 3a and an outlet opening 3b on the side wall 5a in the region of the branches.
  • the bypass 3 is here in the extends substantially parallel to the gas line 5.
  • Other arrangements, branches and forms of the bypass 3, not shown, are also possible.
  • a main gas stream 6a flows from the gas line 5, from which a small bypass gas stream 6b is branched off.
  • the branch ratio ie the ratio of the volume 6b to 6a, is mainly determined by the differential pressure means 4.
  • Fig. 2 shows a comparison of the relative pressure drop Ap r ei as a function 'of the volume flow or flow rate dV / dt 4c for various known per se the differential pressure means 4, namely a thin-walled honeycomb structure 4a, a tube bundle 4b, or a venturi tube.
  • the honeycomb structure 4a shows a very linear pressure increase as a function of the main volume flow 6a. It is disadvantageous that the maximum achievable differential pressures are too low to generate enough flow 6b in the bypass 3.
  • the venturi tube 4c generally shows an area that is too small with laminar flow behavior and thus linear pressure rise and linear branching ratio of the volume flows 6b to 6a.
  • the tube bundle differential pressure means 4b has a plurality of flow channels 40, which are typically round, are elongated along the main line 5 and are arranged parallel to one another.
  • Conventional tube bundle differential pressure means 4b also suffer from the disadvantages mentioned. 2, the linearity is better than that of a Venturi tube 4c, but the pressure drop ⁇ p re ⁇ is too small for small volume flows 6a.
  • 3a, 3b show an exemplary embodiment of a tube bundle differential pressure means 4b according to the invention.
  • the flow channels 40 are in different radial positions Ri R 2 .
  • those flow channels 40 which are arranged closer to a radial position R x close to the differential pressure medium 4 have a larger diameter D lf D 2 and those flow channels 40 which are arranged closer to a radial position R 3 close to the peripheral pressure medium 4 have a smaller diameter D 3 , D 4 .
  • the variation of the hole diameter Di, ..., D according to the invention namely the enlargement of inflow openings Di, D 2 close to the center and / or the reduction of the inflow openings D 3 , D 4 near the center, the relative differential pressure ⁇ p re ⁇ for small ones Volume flows 6a increased and thus the entire measuring range is largely linearized.
  • a ratio of the total length L to the total diameter D 0 of the differential pressure medium 4 is advantageously chosen to be greater than 1, preferably 1.3 and particularly preferably 1.5.
  • the greater the factor total length to total diameter L / D D , the more linear is the relationship between the volume flow 6a through the gas line 6a and the differential pressure ⁇ p p ⁇ -p 2 generated by the differential pressure medium 4, which in turn is proportional to the volume flow 6b through the Bypass 3 and the gas meter 2 or its thermal flow sensor sor is.
  • the flow channels 40 preferably have a round cross section and the typical diameter Di,..., D m is given by the diameter Di,..., D m of inlet openings 41 of the flow channels 40 40 has a constant flow cross section over the total length L of the differential pressure medium 4.
  • the invention relates to a gas meter arrangement 1 for measuring a gas supply, in particular for households, comprising a gas meter 2 in the bypass 3 and the above-mentioned differential pressure medium 4 in the gas line 5.
  • a longitudinal extension L 1 of the bypass 3 should be greater than one or equal to an overall length L of the differential pressure means 4 can be selected and the differential pressure means 4 can be arranged in the gas line 5 between the inlet opening 3a and the outlet opening 3b of the bypass 3.
  • the gas meter 2 has a thermal flow sensor, in particular a CMOS anemometer, with a heating wire and at least one temperature sensor arranged upstream and / or downstream.
  • the gas meter can have 2 means for calibrating the gas supply in standard volume units, e.g. B.
  • Venturi tube 5 flow channel, tube, main line

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Differenzdruckmittel (4) und eine Gaszähleranordnung (1) zum genaueren Messen eines Gasbezugs (6a) mit einem Gaszähler (2). Ein Gaszähler (2) in einem Bypass (3) mit einem Differenzdruckmittel (4) in der Gasleitung (5) zum Messen eines Volumenstroms (dV/dt, 6a) durch die Gasleitung (5) ist bekannt. Das Differenz­druckmittel (4) umfasst Strömungskanäle (40), die nun erfindungsgemäss, ausgehend von einer Mittelachse (A) des Differenzdruckmittels (4), mit zunehmender Radialposition (R1<R2<R3) abnehmende Durchmesser (D1>D2>D3>D4) aufweisen. Ausführungsbeispiele betreffen u.a.: Eintrittsöffnungen (41) und/oder Austrittsöffnungen (42) der Strömungskanäle (40) mit Ansenkwinkel (α) und eine gleichabständige, kon­zentrische Anordnung von Strömungskanälen (40) auf der Querschnittsfläche (Q) des Differenzdruckmittels (4). Vor­teile sind u.a.: eine Erhöhung des Differenzdrucks (4) bei geringem Volumenstrom (dV/dt, 6a), eine Reduktion des Dif­ferenzdrucks (4) bei hohem Volumenstrom (dV/dt, 6a) und insgesamt eine verbesserte Linearität über den gesamten Messbereich zwischen Volumenstrom (6b) im Bypass 3 zu Vo­lumenstrom (dV/dt, 6a) in der Gasleitung (5).

Description

BESCHREIBUNG
DIFFERENZDRUCKMITTEL FÜR EINE GASZÄHLERANORDNUNG MIT VERBESSERTER STRÖMUNGSGEOMETRIE
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Messung von Gasbezug mit Durchflusssensoren und insbesondere thermischen Durchflusssensoren. Sie geht aus von einem Differenzdruckmittel und von einer Gaszähleranordnung zum Messen eines Gasverbrauchs gemäss Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
STAND DER TECHNIK
In der WO 01/96819 AI wird ein Gaszähler offenbart, der als Energiemessgerät geeicht ist. Die Eichung beruht darauf, dass Sensorsignalwerte in Abhängigkeit der Durchflussrate eines Eichgases bestimmt und in Form einer Sen- soreichkurve im Gaszähler gespeichert werden. Die Sensoreichkurve beziehungsweise die Sensorsignalwerte werden mit einem Signal-Umrechnungsfaktor und einem Brennwertfaktor für das Basis-Gasgemisch multipliziert, so dass das erhaltene Produkt einen Gasverbrauch in einer Energieeinheit angibt. Mit einem weiteren Korrekturfaktor kann wenigstens näherungsweise der tatsächliche Heizwert eines bezogenen Gasgemisches in der Energieeichung berücksichtigt werden. Als tatsächlicher Heizwert kann ein gemessener, über eine bestimmte Zeitspanne gemittelter Heizwert verwendet wer- den.
In dem U. S. Pat. No. 5' 750* 892 wird eine Anordnung zur Strömungsmessung mit einem Durchflusssensor in einem Bypass offenbart, bei der im Hauptstrom ein langgestrecktes laminares Strömungselement mit einer Vielzahl von Strö- mungskanalen vorhanden ist und die Anschlüsse des Bypasses innerhalb der Längserstreckung des Strömungselements lie- gen. Dadurch kann der Druckabfall über das Strömungs- element bzw. den Bypass als Funktion der Volumendurchflussrate weitgehend linear gehalten werden, da nichtlineare Anteile aufgrund turbulenter Strδmungsanteile im Eintritts- und Mündungsbereich des Bypasses und aufgrund eines nichtkonstanten Strömungsquβrschnitts minimiert werden.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Differenz- druckmittel für eine Gaszähleranordnung und eine Gas- zähleranordnung mit einem Differenzdruckmittel anzugeben, wobei sich Differenzdruckmittel und Gaszähleranordnung durch einen verbesserten Messbereich auszeichnen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemass durch die Merkmale der unab- hängigen Ansprüche gelöst.
In einem ersten Aspekt besteht die Erfindung in einem Differenzdruckmittel für eine Gaszähleranordnung, welche einen Gaszähler in einem Bypass zu einer Gasleitung zum Messen eines Gasbezugs durch die Gasleitung umfasst, wobei das Differenzdruckmittel zur Montage in der Gasleitung ausgelegt ist und eine Mehrzahl von Strömungskanälen aufweist, die einen typischen Durchmesser haben, wobei Strömungskanäle in verschiedenen Radialpositionen am Differenzdruckmittel vorhanden sind, wobei diejenigen Stromungskanale, die näher an einer zentrumsnahen Radial- Position am Differenzdruckmittel angeordnet sind, einen grösseren Durchmesser aufweisen und diejenigen Strömungskanäle, die näher an einer umfangsnahen Radialposition am Differenzdruckmittel angeordnet sind, einen kleineren Durchmesser aufweisen. Durch verkleinerte Durchmesser an der Peripherie des Differenzdruckmittels wird für Bypässe, die in diesem Bereich von der Gasleitung abzweigen, eine vorteilhafte Druckerhδhung und damit Erhöhung des Mess- effekts im Bypass für tiefe Durchflussraten in der Gas- leitung erzielt. Ein solches Differenzdruckmittel gewähr- leistet eine verbesserte Messempfindlichkeit bei kleinen Volumenflüssen und einen vergrδsserten Messbereich und ist daher für laminare Strömungsanordnungen besonders geeignet. In einem Ausführungsbeispiel weisen die Strömungskanäle ausgehend von einer Mittelachse des Differenzdruckmittels einen mit zunehmender Radialposition monoton abnehmenden Durchmesser auf . Dadurch wird eine besonders vorteilhafte Linearisierung und Ausdehnung des laminaren Messbereichs erzielt.
In einem anderen Ausführungsbeispiel weisen die Eintrittsöffnungen und/oder Austrittsöffnungen der Strömungskanäle Ansenkwinkel, insbesondere im Winkelbereich 30° -90°, vorzugsweise 45°-75°, besonders bevorzugt 55°-65°, auf. Dies bewirkt einen verminderten Differenzdruck bei hohen Durch- flussraten, so dass der Anteil der turbulenten Strömung bei hohen Durchflussraten gesenkt wird.
Durch die Ausführungsbeispiele gemäss Anspruch 4 und 5 wird der laminare Strömungsbereich in der Hauptleitung und damit die Linearität zwischen Volumenstrom in Hauptleitung und Bypass und der lineare Messbereich weiter verbessert.
In einem weiteren Aspekt besteht die Erfindung in einer Gaszähleranordnung zum Messen eines Gasbezugs, insbesondere im privaten, öffentlichen oder industriellen Bereich, umfassend einen Gaszähler, der in einem Bypass zu einer Gasleitung angeordnet ist, und ein Differenzdruckmittel, das in der Gasleitung angeordnet ist und eine Mehrzahl von Strδmungskanälen aufweist, die einen typischen Durchmesser haben, wobei Strömungskanäle in verschiedenen Radial- Positionen am Differenzdruckmittel vorhanden sind und diejenigen Strömungskanäle, deren radiale Position näher an einer Eintrittsöffnung des Bypasses liegen, einen kleineren Durchmesser aufweisen und diejenigen Strömungskanäle, deren radiale Position weiter entfernt von einer Ein- trittsδffnung des Bypasses liegen, einen grösseren Durchmesser aufweisen. Durch diese Gaszähleranordnung werden die oben genannten Vorteile auch dann erreicht, wenn die Abzweigungen des Bypasses, d. h. die Eintritts- und Aus- trittsöffnungen, beliebig im Rohrquerschnitt der Hauptgasleitung angeordnet sind.
Weitere Ausführungen, Vorteile und
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der Erfindung ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen sowie aus der nun folgenden Beschreibung und den Figuren.
KURSE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen: Fig. 1 im Querschnitt eine schematische Darstellung der Gaszählergeometrie; Fig. 2 einen Vergleich relativer Druckverläufe für unterschiedliche bekannte Differenzdruckelemente; Fig. 3a, 3b im Aufriss und im Querschnitt ein erfindungs- gemässes Rohrbündel-Differenzdruckelement; und
Fig. 4 Messkurven relativer Differenzdruckwerte für ein erfindungsgemässes und ein konventionelles Rohrbündel-Differenzdruckelement .
In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugs- zeichen versehen.
WEGE ZUR AUSFUHRUNG DER ERFINDUNG
Fig. 1 zeigt eine Gaszähleranordnung 1 umfassend einen Gaszähler 2, der in einem Messkanal oder Bypass 3 angeordnet ist, und ein Differenzdruckmittel 4, das in der Haupt- leitung 5 angeordnet ist. Typischerweise besitzt der Gaszähler 2 einen thermischen Durchflusssensor (nicht dargestellt) zur Bestimmung eines Volumens, Normvolumens oder Energiewertes des durchströmenden Gases. Der Bypass 3 ist hier beispielhaft und vorteilhaft an einer Seitenwand 5a der Gasleitung 5 angeordnet und weist im Bereich der Abzweigungen eine Eintrittsöffnung 3a und eine Austrittsöffnung 3b an der Seitenwand 5a auf. Der Bypass 3 ist hier im wesentlichen parallel zur Gasleitung 5 erstreckt. Andere, nicht dargestellte Anordnungen, Abzweigungen und Formen des Bypasses 3 sind ebenfalls möglich. In der Gasleitung 5 strömt ein Hauptgasstrom 6a, von dem ein kleiner Bypass- Gasstrom 6b abgezweigt wird. Das Abzweigungsverhältnis, d. h. das Verhältnis der Volumen lüsse 6b zu 6a, wird hauptsächlich durch das Differenzdruckmittel 4 vorgegeben.
Fig. 2 zeigt einen Vergleich des relativen Druckabfalls Δprei als Funktion' des Volumenflusses oder Volumenstroms dV/dt für verschiedene an sich bekannte Differenzdruckmittel 4, nämlich für eine dünnwandige Bienenwabenstruktur 4a, ein Rohrbündel 4b oder ein Venturirohr 4c. Die Bienenwabenstruktur 4a zeigt einen sehr linearen Druckanstieg als Funktion des Hauptvolumenstroms 6a. Nachteilig ist, dass die maximal erreichbaren Differenzdrücke zu klein sind, um genügend Durchfluss 6b im Bypass 3 zu erzeugen. Das Venturirohr 4c zeigt im allgemeinen einen zu geringen Bereich mit laminarem Strömungsverhalten und damit linearem Druckanstieg und linearem Abzweigungsverhältnis der Volumenströme 6b zu 6a. Das Rohrbündel-Differenzdruckmittel 4b weist eine Mehrzahl von Strδmungskanälen 40 auf, die typischerweise rund sind, entlang der Hauptleitung 5 längserstreckt und parallel zueinander angeordnet sind. Herkömmliche Rohrbündel-Differenzdruckmittel 4b lei- den auch an den genannten Nachteilen. Die Linearität ist zwar, wie aus Fig. 2 ersichtlich, besser als bei einem Venturirohr 4c, aber der Druckabfall Δpreι ist für kleine Volumenflüsse 6a zu gering.
Fig. 3a, 3b zeigen ein Ausführungsbeispiel eines erfin- dungsgemässen Rohrbündel-Differenzdruckmittels 4b. Die Strδmungskanäle 40 sind in verschiedenen Radialpositionen Ri R2. R3 oder allgemein Rl t ..., Rn mit n=ganzzahliger Index am Differenzdruckmittel 4 vorhanden und weisen einen typischen Durchmesser Dx, ..., D4 oder allgemein Di, ...,Dm mit m=ganzzahliger Index, insbesondere bei rundem Querschnitt den Durchmesser Di, ..., D4 oder allgemein Di, ..., Dm auf. Mit Vorteil liegt m zwischen 2 und 6 oder 3 und 5 oder m= . Erfindungsgemass haben diejenigen Strömungskanäle 40, die näher an einer zentrumsnahen Radialposition Rx am Differenzdruckmittel 4 angeordnet sind, einen grosseren Durchmesser Dlf D2 und diejenigen Strömungskanäle 40, die näher an einer umfangsnahen Radialposition R3 am Differenzdruckmittel 4 angeordnet sind, haben einen kleineren Durchmesser D3, D4. Mit Vorteil nehmen die Durchmesser Dι>D2>D3>D4 oder allgemein Dx> ...> Dm der Stromungskanale 40, ausgehend von der Mittelachse A des Differenzdruckmittels 4 bzw. der Gasleitung 5, mit zunehmender Radialkoordinate R!<R2<R3 oder allgemein R1<„.<Rn kontinuierlich ab. Im allgemeinen Fall, wenn die Abzweigungen 3a, 3b des Bypasses, d. h. die Eintritts- und Austrittsöffnungen 3a, 3b an beliebigen Radialpositionen R im Hauptrohr 5 positioniert sind, sollen erfindungsgemass diejenigen Stromungskanale 40, deren Radialposition Ri, ..., Rn näher an der Eintrittsöffnung 3a des Bypasses 3 liegen, einen kleineren Durchmesser Di, ..., Dm aufweisen, und diejenigen Stromungskanale 40, deren Radialposition Ri, ..., Rn weiter entfernt von einer Eintritts- Öffnung 3a des Bypasses 3 liegen, einen grosseren Durchmesser Di, ..., Dm aufweisen.
Fig. 4 zeigt einen Vergleich relativer Differenzdruckverläufe für ein konventionelles Rohrbündel-Differenz- druckmittel mit Dι=D2=D3=D4 (8b) und ein erfindungsge ässes Rohrbündel-Differenzdruckmittel mit Dι---D2>D3>D4 (8a) . Man erkennt, dass durch die erfindungsgemässe Variation der Lochdurchmesser Di, ..., D , nämlich die Vergrösserung zentrumsnaher Einströmöffnungen Di, D2 und/oder die Verkleinerung Zentrumsferner, umfangsseitiger Einströmöffnungen D3, D4, der relative Differenzdruck Δpreι für kleine Volumenströme 6a erhöht und damit der gesamte Messbereich weitgehend linearisiert wird. Der Grund für diesen vorteilhaften erfindungsgemässen Effekt liegt darin, dass bei der vorliegenden laminaren Strömung 6a die Lochdurchmesser D3, D4 der nahe beim Bypass 3 liegenden Löcher stärkeren Einfluss auf den Gesamtdruckabfall Δp haben als diejenigen Lochdurchmesser Di, D2 nahe beim Zentrum Z des Differenzdruck- mittels 4 bzw. der Gasleitung 5. In Experimenten wurde ein maximal erreichbarer Gesamtdruckabfall Δp=px-p2 des Differenzdruckmittels 4 von 2 mbar erreicht . Insgesamt ergibt sich ein grosser Bereich laminarer Strömung und ieitgehen- der Linearität des Abzweigungsverhältnisses der Volumenströme 6b zu 6a ohne Einschränkung der oberen Messgrense .
Mit Vorteil haben die Eintrittsδffnungen 41 und/oder Austrittsöffnungen 42 der Strömungskanäle 40 gemäss Fig. 3 Ansenkwinkel α zwischen 30°-90°, vorzugsweise 45°-75°, be- sonders bevorzugt 55° -65°. Dies bewirkt einen verminderten Differenzdruck für hohe Durchflussraten dV/dt und unterstützt damit eine Linearisierung des Messbereichs bei grossem Volumenstrom 6a. Die Ansenkung bewirkt nämlich, dass die bei hohen Durchflussraten dV/dt auftretenden teilturbulenten Strömungsverhältnisse (Übergangsbereich) zurückgedrängt werden. Da der Differenzdruck Δp über das Differenzdruckmittel 4 für den turbulenten Anteil der Strömung proportional zum Quadrat der Flussgeschwindigkeit oder des Volumenstroms dV/dt bzw. 6a ansteigt, resultiert ein verminderter Differenzdruck Δp oder Δpreι bei hohen Volumenströmen 6a. Mit den angesenkten Löchern 41 und/oder 42 wird also erreicht, dass bei hohen Durchflussraten der turbulente Strömungsanteil mit hoher Reynoldszahl gesenkt wird. Mit Vorteil ist zur weiteren Verbesserung der Laminarität des Volumenstroms 6a ein Verhältnis von Gesamtlänge L zu Gesamtdurchmesser D0 des Differenzdruckmittels 4 grösser als 1, vorzugsweise 1,3 und besonders bevorzugt 1,5 gewählt. Dadurch wird die Ausbildung einer laminaren Rohr- reibung in jedem Strömungskanal 40 verbessert und der relative Anteil turbulenter Strömung zurückgedrängt. Je grösser der Faktor Gesamtlänge zu Gesamtdurchmesser L/DD ist, umso linearer ist der Zusammenhang zwischen dem Volumenstrom 6a durch die Gasleitung 6a und dem vom Differenz- druckmittel 4 erzeugten Differenzdruck Δp=pι-p2, der wiederum proportional zum Volumenstrom 6b durch den Bypass 3 und den Gaszähler 2 oder dessen thermischen Durchflusssen- sor ist. Bevorzugt weisen die Strömungskanäle 40 einen runden Querschnitt auf und ist der typische Durchmesser Di, ..., Dm gegeben durch den Durchmesser Di, ..., Dm von Ein- trittsδffnungen 41 der Strömungskanäle 40. Ebenfalls be- vorzugt weisen die Stromungskanale 40 einen über die Gesamtlänge L des Differenzdruckmittels 4 konstanten Strδ- mungsquerschnitt auf.
In der Ausführungsform gemäss Fig. 3a und Fig. 3b sind die Stromungskanale 40 auf der Querschnittsfläche Q des Diffe- renzdruckmittels 4 gleichabständig auf konzentrischen Kreisen 7 angeordnet. Die Quersσhnittsflache Q des Differenzdruckmittels 4 kann ein Öffnungsverhältnis im Bereich 0,3...0,8, bevorzugt 0,3...0,6, insbesondere 0,4...0,5, haben.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Gas- zähleranordnung 1 zum Messen eines Gasbezugs, insbesondere für Haushalte, umfassend einen Gaszähler 2 im Bypass 3 und das oben genannte Differenzdruckmittel 4 in der Gasleitung 5. Hierbei sollen eine Längserstreckung L1 des Bypasses 3 grösser als eine oder gleich einer Gesamtlänge L des Differenzdruckmittels 4 gewählt sein und das Differenzdruckmittel 4 in der Gasleitung 5 zwischen der Eintrittsöffnung 3a und der Austrittsöffnung 3b des Bypasses 3 angeordnet sein. Günstig ist eine mittige Anordnung des Differenzdruckmittels 4 zwischen den Bypassöffnungen 3a, 3b. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass genau der durch das Differenzdruckmittel 4 definierte Differenzdruck Δp=px- p2 über dem Bypass 3 anliegt. Durch die erfindungsgemässe Ausbildung des Differenzdruckmittels 4, nämlich verringerte Durchmesser Di, ..., Dm der Strömungskanäle 40 in der Nähe von Eintritts- und Austrittsδffnungen 41 des Bypasses 3, wird das Strδmungsprofil über den Querschnitt Q des Differenzdruckmittels 4 bzw. der Gasleitung 5 so modifiziert, dass bei kleinen Volumenströmen 6a ein überproportional vergrösserter Differenzdruck Δp über dem Bypass 3 anliegt und den Bypass-Volumenstrom 6b antreibt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Gaszähler 2 einen thermischen Durchflusssensor, insbesondere ein CMOS-Anemometer, mit einem Heisdraht und mindestens einem stromaufwärts und/oder stromabwärts angeordneten Temperatursensor auf. Insbesondere kann der Gaszähler 2 Mittel zur Kalibration des Gasbezugs in Normvolumeneinheiten, z . B. Liter/Minute (1/min) , und/oder Energieeinheiten, z. B. Kilowatt/Stunde (kW/h), aufweisen. Dies ist detailliert in der WO 01/96819 beschrieben, die hier- mit durch Bezugnahme mit ihrem gesamten Offenbarungsgehalt in die Beschreibung aufgenommen wird.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Gaszähleranordnung
2 Gaszähler mit thermischem Durchflusssensor, CMOS-Sensorchip Gaszähler 3 Bypass
3a Bypass-Eintrittsδffnung
3b Bypass-Austrittsöffnung
4 Differenzdruckmittel
40 Stromungskanale, Rδhrchen 41 Eintrittsδffnungen
42 Austrittsöffnungen
4a Bienenwabenstruktur
4b Rohrbündel
4c Venturirohr 5 Strömungskanal, Rohr, Hauptleitung
5a Seitenwand der Hauptleitung
6a Volumenfluss in Hauptleitung
6b Volumenfluss in Bypassleitung
7 konzentrische Kreise 8a, 8b relative Differenzdruckkurven
α Ansenkwinkel
A Mittelachse
D0 Gesamtdurchmesser Di,..., D4 Röhrendurchmesser
L Länge des Differenzdruckmittels
L" Längserstreckung des Bypasses
_?xr P2 Druck vor, nach Differenzdruckmittel
Δprei relativer Differenzdruck Q Querschnittsfläche r Radius
Ri, ..., R3 radiale Positionen
U umfangsseitige Position dV/dt Volumenfluss Z Zentrum des Differenzdruckmittels, zentrale Radialposition

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Differenzdruckmittel (4) für eine Gaszähleranordnung (1) , welche einen Gaszähler (2) in einem Bypass (3) zu einer Gasleitung (5) zum Messen eines Gasbezugs durch die Gasleitung (5) umfasst, wobei das Differenzdruckmittel (4) zur Montage in der Gasleitung (5) ausgelegt ist und eine Mehrzahl von Strδmungskanälen (40) aufweist, die einen typischen Durchmesser (Dx, ..., D4) haben, wobei Stromungskanale (40) in verschiedenen Radi- alpositionen (Rl t R2, R3) am Differenzdruckmittel (4) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass a) diejenigen Stromungskan le (40) , die näher an einer zentrumsnahen Radialposition (Ri) am Differenz- druckmittel (4) angeordnet sind, .einen grosseren Durchmesser (Di, D2) aufweisen und b) diejenigen Strömungskanäle (40) , die näher an einer umfangsnahen Radialposition (R3) am Differenzdruckmittel (4) angeordnet sind, einen grosseren Durchmesser (D3, D4) aufweisen.
2. Differenzdruckmittel (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (40) ausgehend von einer Mittelachse (A) des Differenzdruckmittels (4) einen mit zunehmender Radialposition (Ri, R2, R3) monoton abnehmenden Durchmesser (Dι>D2>D3>D4) aufweisen.
3. Differenzdruckmittel (4) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) Eintrittsö fnungen (41) und/oder Austrittsöffnungen (42) der Stromungskanale (40) Ansenkwinkel (α) aufweisen und b) insbesondere dass die Ansenkwinkel (α) im Winkelbereich 30° -90°, vorzugsweise 45° -75°, besonders bevorzugt 55°-65° liegen.
4. Differenzdruckmittel (4) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) ein Verhältnis von Gesamtlänge (L) zu Gesamtdurchmesser (D0) des Differenadruekmittels (4) grösser als 1, vorzugsweise 1,3 und besonders bevorzugt 1,5 gewählt ist und/oder b) die Stromungskanale (40) einen runden Querschnitt aufweisen und der typische Durchmesser (Di, ..., D4) der Durchmesser (Di, ..., D4) von Eintrittsöffnungen (41) der Strömungskanäle (40) ist und/oder c) die Strömungskanäle (40) einen über die Gesamtlänge (L) des Differenzdruckmittels (4) konstanten Strömungsquerschnitt aufweisen.
5. Differenzdruckmittel (4) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Strömungskanäle (40) auf der Querschnittsfläche (Q) des Differenzdruckmittels (4) gleichabständig auf konzentrischen Kreisen (7) angeordnet sind und/oder b) die Querschnittsfläche (Q) des Differenzdruckmittels (4) ein Öffnungsverhältnis in einem Bereich 0,3...0,8, bevorzugt 0,3...0,6, insbesondere 0,4...0,5 hat.
6. Gaszähleranordnung (1) zum Messen eines Gasbezugs, insbesondere im privaten, öffentlichen oder indus- triellen Bereich, umfassend einen Gaszähler (2) , der in einem Bypass (3) zu einer Gasleitung (5) angeordnet ist, und ein Differenzdruckmittel (4) , das in der Gasleitung (5) angeordnet ist und eine Mehrzahl von Strömungskanälen (40) aufweist, die einen typischen Durchmesser (Di, ..., D4) haben, wobei Strömungskanäle (40) in verschiedenen Radialpositionen (Rα, R2, R3) am Differenzdruckmittel (4) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass a) diejenigen Stromungskanale (40) , deren Radialposi- tion (Ri, R, R3) näher an einer Eintrittsδffnung (3a) des Bypasses (3) liegen, einen kleineren Durchmesser (Dif ..., D4) aufweisen und b) diejenigen Strömungskanäle (40) , deren Radialposition (Ri, R, R3) weiter entfernt von einer Ein- trittsδffnung (3a) des Bypasses (3) liegen, einen grosseren Durchmesser (Di, ..., D4) aufweisen.
7. Gaszähleranordnung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine Eintrittsδffnung (3a) und eine Austritts- δffnung (3b) des Bypasses (3) an einer Seitenwand (5a) der Gasleitung (5) angeordnet sind und/oder b) eine Längserstreckung (L1) des Bypasses (3) grösser als eine oder gleich einer Gesamtlänge (L) des Differenzdruckmittels (4) gewählt ist und das Differenzdruckmittel (4) in der Gasleitung (5) zwischen der Eintrittsδffnung (3a) und der Austritts- Öffnung (3b) des Bypasses (3) angeordnet ist.
8. Gaszähleranordnung (1) nach Anspruch 7a, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromungskanale (40) ausgehend von einer Mittelachse (A) des Differenzdruckmittels
(4) mit zunehmender Radialposition (Rlf R2, R3) einen monoton abnehmenden Durchmesser (Dι>D2>D3>D4) aufweisen.
9. Gaszähleranordnung (1) nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, dass das Differenzdruckmittel (4) gemäss einem der Ansprüche 3-5 ausgestaltet ist.
10. Gaszähleranordnung (1) nach einem der Ansprüche 6-9, dadurch gekennzeichnet, dass a) der Gaszähler (2) einen thermischen Durchflusssensor, insbesondere ein CMOS-Anemometer, mit einem Heizdraht und mindestens einem stromaufwärts und/oder stromabwärts angeordneten Temperatursensor aufweist und/oder b) der Gaszähler (2) Mittel zur Kalibration des Gasbezugs in Normvolumeneinheiten (1/min) und/oder Energieeinheiten (kW/h) aufweist.
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