WO2020035402A1 - Schutzrohr mit schwingungsreduzierung - Google Patents

Schutzrohr mit schwingungsreduzierung Download PDF

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WO2020035402A1
WO2020035402A1 PCT/EP2019/071397 EP2019071397W WO2020035402A1 WO 2020035402 A1 WO2020035402 A1 WO 2020035402A1 EP 2019071397 W EP2019071397 W EP 2019071397W WO 2020035402 A1 WO2020035402 A1 WO 2020035402A1
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WO
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hollow body
protective tube
outer contour
section
helical structure
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/071397
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kai GRABENAUER
Adam DELANCEY
Original Assignee
Wika Alexander Wiegand Se & Co. Kg
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Publication date
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Priority to DE112019004093.6T priority patent/DE112019004093A5/de
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/02—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2247—Sampling from a flowing stream of gas
    • G—PHYSICS
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    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N2001/2285—Details of probe structures

Definitions

  • the invention relates to a protective tube for sealed introduction into a process space with a flow according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a gas sampler for introduction into a process space with a flow according to the preamble of claim 22.
  • Protective tubes for temperature sensors and gas samplers are generally known from the prior art, the protective tube, together with a temperature sensor or the gas sampler, being sealed and introduced into a process space with a flow of a medium.
  • Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • a protective tube for in particular sealed introduction into a process space with a flow which is directed in one direction, comprises a hollow body which is closed at its lower end and has an opening at its upper end
  • an inner surface of the hollow body preferably has a cylindrical shape and / or preferably comprises a plurality of sections
  • Hollow body tapers towards the closed lower end. At least in sections at least one helix structure is arranged on the outer contour and / or at least in sections at least one helix structure is arranged in the outer contour.
  • the term protective tube is used as jacket protection for temperature sensors, however, the protective tube can also be provided with an opening or along an imaginary line with several openings, and can thus also be used as a protective tube for gas sampling or as a gas sampler.
  • the imaginary line runs from the lower end to the upper end of the gas sampler, so that the protective tube is designed like a recorder.
  • the protective tube has a tapered base tube, which has a thinner end at its tip than at its root. Furthermore, the base tube with a preferably cylindrical bore or
  • Stepped bore with several cylindrical sections of different diameters for the insertion of one or more temperature sensors advantageously brings about an irregular stall and reduces or reduces it
  • the protective tube is particularly inexpensive to manufacture.
  • the production takes place, for example, from solid material by milling, from tube material or by attaching the at least one helix structure to prefabricated protective tubes.
  • the helix structure can be both clockwise and counterclockwise. It is also possible to manufacture the protective tube using 3D printing.
  • the outer contour of the hollow body is conical or sectionally conical or a diameter of the
  • the outer contour decreases non-linearly at least in sections in the direction of the closed lower end.
  • Such a conical shape or non-linear decrease in the diameter of the outer contour of the hollow body enables on the one hand a particularly high resistance to vibrations and on the other hand a particularly simple and
  • an upper section of the outer contour of the hollow body is free of a structure, in particular the helical structure.
  • the upper section is conical or its diameter decreases non-linearly in the direction of the closed lower end.
  • a lower section of the outer contour of the The hollow body is cylindrical and comprises at least one helical structure arranged on the outer contour and / or at least one helical structure arranged in the outer contour.
  • the upper section can serve as a guide support for inserting the protective tube into a corresponding opening in the process space, damage to the process space and / or the protective tube due to the structural freedom, in particular also formation of chips due to material removal and an associated contamination of the process space with foreign bodies be avoided. Furthermore, the arrangement of the helical structure in sections results in less material and cost in the manufacture of the protective tube.
  • a catch ratio of the upper section to the lower cylindrical section of the outer contour is 1: 2.0 to 1: 3.5, in particular 1: 2.5 to 1: 3.0.
  • Such training has proven to be particularly resistant to vibrations.
  • the protective tube can be adapted to the size relationships between a flange connection and a process space.
  • the upper section and the lower cylindrical section of the outer contour merge into one another continuously and / or without forming an edge.
  • the upper section of the outer contour has a catch of 70 mm to 200 mm, in particular 95 mm to 120 mm, in particular 100 mm.
  • the protective tube is characterized by a particularly high mechanical stability. In particular, favorable stabilities can be achieved for certain vibration excitations and the failure of the protective tube can be ensured for the duration of its life.
  • the upper section of the outer contour has a cone angle of 1 ° to 7 ° with respect to a central axis, in particular 2 ° to 6 °, in particular 3 ° to 5 ° degrees.
  • a cone angle of 1 ° to 7 ° with respect to a central axis, in particular 2 ° to 6 °, in particular 3 ° to 5 ° degrees.
  • the hollow body has a diameter of 20 mm to 30 mm at its root formed at its upper end. This enables a wide range of applications with high mechanical stability.
  • the hollow body has a diameter of 16 mm to 25 mm, in particular 19 mm, at its tip formed at its lower end. Because of this relatively small diameter, a particularly rapid temperature measurement can be carried out.
  • the upper section of the hollow body is free of the at least one helix structure and has a length of 100 mm to 125 mm. Such lengths have been found to be particularly favorable technically and economically. Furthermore, the structural freedom of the upper section means that when this section is arranged in a flange connection of a process space, so-called dead spaces are avoided and consequently deposits of a guided medium on the section are minimized. Furthermore, the upper section can serve as a guide support for inserting the protective tube into a corresponding opening in the process space, the structural freedom causing damage to the
  • Process room and / or the protective tube in particular the formation of chips by material removal and the associated contamination of the process room with foreign bodies can be avoided. Furthermore, the arrangement of the helical structure only in sections results in a lower material and cost expenditure in the
  • a third section is arranged as a transition section between the upper section and the lower section with at least one helix structure, which section is conical or the diameter of which decreases non-linearly.
  • Helical structure interrupted on several stands. Such a design has proven to be particularly resistant to vibrations, since an improved swirling of the flow of the medium is achieved due to the interruption. Furthermore, due to its interruption, the helix structure can be produced more cheaply and with the use of a metal and / or die-casting process.
  • Helix structure designed as a triple helix or quadruple helix.
  • sections of a plurality of helices are arranged vertically offset on the outer contour of the hollow body.
  • the vertical displacement of the helices corresponds to a value of a pitch divided by a number of the helices.
  • Helix structure formed from round material and / or has a round cross section.
  • Helical structure has a cuboid cross section, edges of the at least one helical structure which are not connected to the hollow body being deburred or broken.
  • a radial transition is formed between edges of the at least one helical structure that abut the hollow body and the hollow body.
  • Helical structure has a trapezoidal cross section.
  • the configuration of the protective tube has the at least one helical structure with a triangular cross section.
  • Application-specific functions can be created using the different cross-sections of the helix structure.
  • the hollow body is connected at its upper end to a flange or has a flange adjoining the upper end.
  • the hollow body is reinforced towards the flange with a radius or a contour.
  • Upper plate-shaped sections are particularly designated as flanges, which are molded or welded to the upper end of the protective tube or are designed as a homogeneous component together and in one piece with the hollow body and serve to seal off the process space with the fluid.
  • connection and sealing geometries such as threads, welded surfaces or clamping collars are also possible.
  • the outer contour is radially reinforced in the upper third of the hollow body. A mechanically particularly stable construction of the protective tube can thus be realized.
  • the outer contour tapers logarithmically in a lower third of the hollow body. This logarithmic taper leads to a particularly high mechanical stability of the protective tube with a particularly low use of material.
  • a material thickness of the at least one helix structure corresponds to 0.1 times to 0.15 times that at the other
  • the slope of the at least one helical structure increases toward an upper end of the hollow body.
  • a material thickness of the at least one helical structure decreases toward the upper end of the hollow body.
  • the height of the at least one helix structure increases by half the taper of the hollow body.
  • a tip formed at a lower end of the hollow body has a flattened flat surface which can be produced particularly quickly and with little effort.
  • two helices run around the hollow body, one of the helices having a negative pitch and an amount of the pitch of the two helices preferably being the same. This results in a particularly good swirling of the flow of the medium, which results in a particularly high level
  • Vibration reduction and particularly long service life of the protective tube can be achieved.
  • the embodiments of the invention require high wear resistance and heat resistance of the protective tube.
  • the media into which the protective tube is inserted are often abrasive or corrosive.
  • the protective tube can be covered with a media-resistant coating.
  • the hollow body and the at least one helical structure are covered with a chemical-resistant plastic. This coating prevents chemical decomposition of the protective tube and the helical structure.
  • the plastic includes
  • CTFE CTFE
  • PTFE PTFE
  • PDE CFA
  • CFA / or PFA
  • the hollow body and the at least one helix structure are made with a metallic alloy and / or a special material, in particular a corrosion-resistant one
  • the nickel-based alloy can have different compositions, but includes nickel as
  • Main component and chromium as the most important secondary component. Additionally, the following elements can be included: iron, molybdenum, niobium, cobalt, manganese, copper, aluminum, titanium, silicon, carbon, sulfur, phosphorus or boron. Monel is a nickel-copper alloy and comprises approximately 65% nickel, 33 % Copper and 2% iron with high tensile strength.
  • helix structure can be made from such
  • Alloy are produced and attached to the protective tube by welding or another material connection. It is also possible that
  • Protective tube is produced together with the helical structure in a manufacturing process, for example a deep-drawing process or an extrusion process.
  • the protective tube is made of metal.
  • the metal can be an alloy comprising chromium, nickel, molybdenum and / or manganese.
  • a proportion of chromium is in a range of, for example
  • a proportion of nickel is, for example, in a range from 9% by weight to 15% by weight.
  • a proportion of molybdenum is, for example, in a range from 1% by weight to 4% by weight.
  • a starting material can be used, in which other media-resistant metals, such as. B. titanium or nickel are introduced.
  • other media-resistant metals such as. B. titanium or nickel are introduced.
  • Base material can also be alloys, such as
  • a gas sampler for introduction into a process space with a flow which is directed in one direction comprises a hollow body which is open at its lower end and has an opening for taking gas samples at its upper end.
  • an inner surface of the hollow body has a cylindrical shape and / or comprises a plurality of sections each with a preferably cylindrical shape, at least one section of an outer contour of the hollow body tapering towards the opened lower end. Furthermore, at least in sections at least one helix structure is arranged on the outer contour and / or at least in sections at least one helix structure is arranged in the outer contour.
  • the helical structure provided in addition to the tapering outer contour advantageously causes an irregular stall and reduces or reduces an oscillation or even an oscillation.
  • the gas sampler is particularly inexpensive to manufacture.
  • the production takes place, for example, from solid material by milling, from pipe material or by attaching the at least one helix structure to prefabricated gas samplers.
  • the helix structure can be both clockwise and counterclockwise.
  • the outer contour of the gas sampler in one possible embodiment, the outer contour of the gas sampler
  • Hollow body conically shaped or conically shaped in sections or a diameter of the outer contour decreases non-linearly at least in sections in the direction of the open lower end.
  • Such a conical shape of the outer contour of the hollow body or the non-linear decrease in the diameter of the outer contour enables, on the one hand, particularly high resistance to vibrations and, on the other hand, particularly simple and inexpensive manufacture.
  • the outer contour of the hollow body is concavely curved in an upper third of the hollow body and is distinguished thus through a particularly high mechanical stability and a low one
  • an upper section of the outer contour of the hollow body is free of a structure, in particular the helical structure.
  • the upper section of the outer contour is conical or the diameter of the
  • the outer contour decreases nonlinearly at least in sections in the direction of the open lower end.
  • a lower section of the outer contour of the hollow body is cylindrical and comprises at least one helical structure arranged on the outer contour and / or at least one helical structure arranged in the outer contour.
  • the hollow body apart from its lower opening and the temperature sensor, can have the same features and advantages as described above in the possible configurations for the protective tube.
  • FIG. 1 shows schematically an elongated body according to the prior art
  • FIG. 2 schematically shows a protective tube according to the prior art
  • FIG. 3A schematically shows a sectional view of a protective tube
  • FIG. 3B schematically shows an enlarged section of the sectional view according to FIG. 3A
  • FIG. 4A schematically shows a partially transparent representation of a protective tube
  • FIG. 4B schematically shows a partially transparent representation of a gas sampler
  • FIG. 4C schematically shows a partially transparent representation of a protective tube
  • FIG. 4D schematically shows a section of a cross section of a protective tube
  • Figures 4E to 4G schematically cross sections of protective tubes
  • Figures 5A to 5F schematically sections of longitudinal sections of a protective tube
  • Figures 6A to 6E schematically sections of longitudinal sections of a protective tube
  • Figures 6F to 6H schematically enlarged sections of longitudinal sections of a
  • Figure 7 schematically shows a sectional view of a system with a
  • FIG. 8 schematically shows a perspective view of a gas sampler
  • FIG. 9A to 9C schematically a protective tube
  • FIG. 9D schematically shows a partially transparent representation of a protective tube
  • FIG. 9E schematically shows a partial section of a protective tube
  • FIG. 9F schematically shows a cross section of the protective tube according to FIG. 9E
  • FIG. 10A schematically shows a perspective view of a section of a
  • FIG. 10B schematically shows a protective tube
  • FIG. 10C schematically shows a section of a protective tube
  • Figure 11 A schematically shows a perspective view of a section of a
  • FIGS 11B to 11D schematically cross sections of protective tubes
  • FIGS. 12A to 12D schematically a cross section of the protective tube
  • the body 1 shows an elongated body 1 according to the prior art according to "R. D. Blevins: Flow-Induced Vibration; Krieger, Florida, 2001 (Fig. (A) page 18)".
  • the body 1 comprises a cylindrical solid 1.1 and three helical structures 1.2 to 1.4, which surround the solid 1.1 and arranged on it, for example applied to it.
  • FIG. 2 shows a protective tube 2 for a temperature sensor according to the prior art according to US 4,991,976 A.
  • the protective tube 2 is designed for a sealed introduction into a process space P with a flow F shown in more detail in FIG. 7 and comprises one
  • Hollow body 2.1 which is closed at its lower end 2.2 and at its upper end 2.3 an opening, not shown, for introducing a
  • a contour 2.4 in the exemplary embodiment shown a flange, is formed at the upper end 2.3 for sealing off from the process space P.
  • the protective tube 2 comprises a helical structure 2.5, which is arranged, for example applied, on an outer contour of the hollow body 2.1.
  • FIG. 3A shows a sectional illustration of a possible exemplary embodiment of a protective tube 3 according to the invention.
  • Figure 3B shows an enlarged
  • the protective tube 3 is designed for sealed insertion into a process space P shown in FIG. 7 with a flow F and comprises a hollow body 3.1 which is closed at its lower end 3.2 and at its upper end End 3.3 has an opening O for introducing a temperature sensor, not shown.
  • a contour 3.4 in the illustrated embodiment a flange, is formed at the upper end 3.3 for sealing off from the process space P.
  • the contour 3.4 has a diameter Dp.
  • the protective tube 3 comprises a helical structure 3.5, which is connected to a
  • Outer contour AK of the hollow body 3.1 is applied or is designed to protrude from it together with the latter.
  • the helix structure 3.5 has one
  • the hollow body 3.1 is cylindrical on the inside.
  • An outer contour of the hollow body 3.1 is cylindrical on the inside.
  • Hollow body 3.1 tapers towards the closed lower end 3.2.
  • the taper is, for example, conical.
  • the tapering can also be realized by at least partially non-linear reduction of a diameter of the outer contour AK in the direction of the closed lower end 3.2.
  • the hollow body 3.1 has at its upper end 3.3, also referred to as the root of the protective tube 3, a diameter DQ of approximately 20 mm to 50 mm, in particular 25 mm, and at its tip, ie the lower end 3.2, a diameter D v from approx.
  • an upper section A of the protective tube 3 is provided.
  • Hollow body 3.1 also referred to as the upper neck section, without a structure, in particular free of the helical structure 3.5.
  • the upper section A has a length L1 of approximately 50 mm to 250 mm or 90 mm to 125 mm, in particular 100 mm to 125 mm.
  • a lower section B which is provided with the helix structure 3.5, has, for example, a length L2 of 200 mm to 300 mm or 500 mm or, when the protective tube 3 is used in gas pipelines with a large diameter of up to 1400 mm.
  • An aspect ratio of the length L1 to the length L2 is, for example, 1: 2 or 1: 3 or is smaller for special applications.
  • the helical structure which is square in cross section, has an edge length S of 2.5 mm, for example.
  • the edge length S decreases starting from the root of the protective tube 3 to the tip thereof.
  • the edge length S and thus a material thickness corresponds to the
  • Helix structure from 0.1 times to 0.15 times a diameter of the hollow body 3.1 present at the corresponding position of the helix structure 3.5
  • a conically tapering protective tube 3 is shown in FIG. 4A.
  • FIG. 4B shows a gas sampler 4 which comprises a hollow body 4.1, which is open at its lower end 4.2 for gas sampling and has an opening O for taking gas samples at its upper end 4.3.
  • a contour 4.4 in the exemplary embodiment shown a flange, is formed at the upper end 4.3 for sealing off from the process space P.
  • the gas sampler 4 comprises a helical structure 4.5, which is applied to an outer contour AK of the hollow body 4.1 or is designed to protrude therefrom together with the latter.
  • the hollow body 4.1 is cylindrical on the inside.
  • An outer contour of the hollow body 4.1 is cylindrical on the inside.
  • Hollow body 4.1 tapers towards the open lower end 4.2.
  • the taper is, for example, conical.
  • the tapering can also be implemented by at least partially non-linearly reducing a diameter of the outer contour AK in the direction of the open lower end 4.2.
  • the hollow body 4.1 can have several along an imaginary line
  • the imaginary line runs from the lower end 4.2 to the upper end 4.3 of the gas sampler 4, see above that the hollow body 4.1 is designed like a recorder, ie an outer one
  • Appearance resembles a recorder.
  • the other properties of the gas sampler 4 correspond to the description of FIGS. 3A and 3B.
  • FIG. 4C shows a tapered protective tube 3, the tapering starting from the root of the protective tube 3 taking place in a radius which
  • FIG. 4D shows a section of a cross section of a protective tube 3, the helical structure 3.5 merges with a radius on a base bordering the hollow body 3.1 and the upper edges facing away from the hollow body 3.1 are broken with a radius of 0.1 mm, for example.
  • sharp edges have proven to be advantageous in the flow test, but injuries during assembly are to be prevented, and these are therefore broken, for example, in the range of 0.1 mm.
  • the helix structure 3.5 is designed as a triple helix (FIG. 4E) or a quadruple helix (FIG. 4F).
  • FIG. 4G shows a cross section of a protective tube 3 with a helix structure 3.5 designed as a triple helix with strongly rounded upper edges.
  • a cylindrical inner section of the hollow body 3.1 has a diameter D1
  • the outer contour AK of the hollow body 3.1 has a diameter D2
  • an imaginary circle surrounding the helical structure 3.5 has a diameter D3.
  • This enveloping diameter D3 results, for example, according to
  • FIG. 5 shows a conically tapering protective tube 3 in a half sectional view with a helical structure 3.5, starting from the tip of the protective tube 3
  • FIG. 5B shows a conically tapering protective tube 3 in a half sectional view with a helical structure 3.5, in contrast to the protective tube 3 shown in FIG. 5A a diameter D3 of the helical structure 3.5 is constant over the entire length of its arrangement.
  • the tapering upper section A which arises, for example, from the fact that the protective tube 3 was produced on a lathe, has an outer diameter for clamping in a chuck and for
  • the section A has a maximum diameter D v of a blank, which simply remains unprocessed and thus a thicker one
  • FIG. 5C shows a conically tapering protective tube 3 in a half sectional view with a helical structure 3.5.
  • the edge length S i. H. a material thickness of the helical structure 3.5, d. H. radially starting from the outer contour AK of the hollow body 3.1, a height of the helical structure 3.5 is constant over the entire catches of its arrangement, but a distance d, d 'between individual helical coils of the helical structure 3.5 to the root of the protective tube 3 decreases.
  • the tapering upper section A which arises, for example, from the fact that the protective tube 3 was produced on a lathe, has an outer diameter for clamping in a chuck and for
  • FIG. 5D shows a conically tapering protective tube 3 in a half sectional view with a helical structure 3.5, which has a consistently round cross section and is welded onto the outer contour AK of the hollow body 3.1 as a round wire.
  • a tapered protective tube 3 is shown in a half sectional view, the outer contour AK of the hollow body 3.1 having an increasing curve with a smaller radius towards the root of the protective tube 3 and a
  • Section X is cylindrical or only slightly conical.
  • the tapering takes place at least in sections by a non-linear reduction in the diameter of the outer contour AK in the direction of the closed lower end 3.2.
  • FIG. 5F shows a tapered protective tube 3 in a half sectional view with a logarithmically increasing curve shape towards the root of the protective tube 3, the helical structure 3.5 having a semicircular cross section. This means that the tapering takes place by a non-linear reduction in the diameter of the outer contour AK in the direction of the closed lower end 3.2.
  • the protective tube 3 is formed from the solid by chip removal. It is also possible for at least the hollow body 3.1 to be produced together with the helical structure 3.5 in a deep-drawing process or an extrusion process.
  • the contour 3.4 can also be formed together as a homogeneous component with the hollow body 3.1 or can be attached to it later, for example by welding.
  • the hollow body 3.1 can also be formed from the solid by chip removal. It is possible that the respective helical structure 3.5 is preformed beforehand and then z. B. is applied by welding to the outer contour AK of the hollow body 3.1.
  • the contour 3.4 can also be formed together as a homogeneous component with the hollow body 3.1 or can be attached to it later, for example by welding.
  • FIGS. 6A to 6E each show a half longitudinal section of a protective tube 3 with different shapes of a helical structure 3.5.
  • the protective tube 3 in FIG. 6A has a helix structure 3.5 with a round cross section, in FIG. 6B a helix structure 3.5 with a square cross section, in FIG. 6C a helix structure 3.5 with a trapezoidal cross section, in FIG. 6D a helix structure 3.5 with a triangular cross section and in FIG. 6E a helix structure 3.5 with rounded
  • FIGS. 6F to 6H show enlarged sections of longitudinal sections
  • Helix structure 3.5 has a strongly rounded cross-section.
  • Figure 7 is a sectional view of a system 5 with a tubular
  • the protective tube 3 has a contour 3.4 designed as a flange, by means of which the protective tube 3 can be fastened in a media-tight manner to a flange connection 5.1 of the process space P.
  • the flange socket 5.1 also referred to as stand off or nozzle, has a height h of 4 "to 8", for example 6 "with a diameter Ds t of 1.5" or 2 ".
  • the protective tube 3 remains d. H. the outer contour AK of the hollow body 3.1, at least substantially or largely free of the helical structure 3.5 along the length L1 in the section A and projects with its lower section B, which is provided with the helical structure 3.5, with the length L2 into the middle third of the process space P, which has a diameter D, into it.
  • the protective tube 3 preferably extends into a middle or a middle third of the tubular process space P.
  • the diameter DQ at the root of the protective tube 3 is, for example, 1 ", the protective tube 3 having a diameter D v of 3/4" at its lower end 3.2, ie at the tip.
  • FIG. 8 shows a tapered gas sampler 4, also referred to as a quill style, in a perspective view, the helix structure 4.5 comprising a plurality of mutually overlapping helices. That is, sections of multiple helices are on the
  • Outer contour AK of the hollow body 4.1 is arranged vertically offset.
  • Various designs of a protective tube 3 are shown in FIGS. 9A to 9F.
  • the conical upper section A merges into the lower cylindrical section B with one step.
  • a cylindrical upper section A merges into the lower cylindrical section B by means of a conical section C designed as a transition section.
  • the upper cylindrical region A is in particular a maximum diameter D v of a section of a blank which remains unprocessed and thus produces an upper nozzle section.
  • the conical upper section A merges into the lower cylindrical section B by means of a conical further section C designed as a transition section.
  • a collar 3.6 is formed in particular on the upper flange-shaped contour 3.4, from which a radius transition takes place to the upper section A, the tapering of which is formed by a non-linear reduction in the diameter of the outer contour AK in the direction of the closed lower end 3.2.
  • a transition between the upper section A and the cylindrical lower section B is in particular stepless and without the formation of an edge as a smooth transition or in a manner not shown with a radius transition.
  • the upper section A is conical.
  • the inner bore for the temperature sensor is cylindrical or step-like cylindrical, which can also be designed with a step.
  • the tip located at the lower end 3.2 having a flattened flat surface can also be a ball tip according to FIGS. 9A to 9C or another tip.
  • FIG. 9E schematically shows a partial section of a possible exemplary embodiment of a protective tube 3.
  • Figure 9F schematically shows a cross section of this
  • the protective tube 3 comprises a hollow body 3.1, which is closed at its lower end 3.2, an opening O at its upper end for the introduction of a Has temperature sensor and at its upper end 3.3 has a contour 3.4 designed as a flange for sealing against a process space P.
  • the flange is
  • a closure element 3.7 is provided for closing the opening O.
  • the hollow body 3.1 is cylindrical inside and an outer contour AK of the hollow body 3.1 tapers to the closed lower end 3.2.
  • the hollow body 3.1 has a diameter of 20 mm to 30 mm at its root formed at its upper end 3.3 and a diameter of 16 mm to 25 mm, in particular 19 mm, at its tip formed at its lower end 3.2.
  • a collar 3.6 is formed on the upper flange-shaped contour 3.4, from which a radius transition takes place to an upper conical section A of the hollow body 3.1.
  • the radius transition has, for example, a radius of 2.5 mm.
  • the upper section A of the outer contour AK of the hollow body 3.1 is conical and free of a structure, in particular free of the helical structure 3.5.
  • the upper conical section A of the outer contour AK has a cone angle of 1 ° to 7 °, in particular 2 ° to 6 °, in particular 3 ° to 5 °, with respect to a central axis.
  • a lower section B of the protective tube 3 is cylindrical, a helical structure 3.5 being arranged on an outer contour AK of the hollow body 3.1 in the lower section B.
  • the helix structure 3.5 is designed as a so-called triple helix, with individual helices, ie individual helices 3.5.1 to 3.5.3 of the helix structure 3.5 being offset from one another by 120 °.
  • the helices 3.5.1 to 3.5.3 have a rectangular cross section with an edge length S H , which defines their height, and an edge length Sw, which defines their width.
  • the helices 3.5.1 to 3.5.3 pass into a base adjacent to the hollow body 3.1 with a radius, and upper edges facing away from the hollow body 3.1 are broken with a radius of 0.1 mm, for example.
  • a transition between the upper conical section A and the cylindrical lower section B is in particular stepless and without the formation of an edge as a smooth transition or in a manner not shown with a radius transition.
  • FIG. 10A shows a perspective view of a section of a gas sampler 4 with an interrupted helix structure 4.5.
  • the helix structure 4.5 is implemented, for example, by interrupting a continuous helix structure 3.5.
  • FIG. 10B shows a perspective view of a section of a protective tube 3 with an interrupted helix structure 3.5.
  • the helix structure 3.5 is implemented, for example, by forming or arranging a plurality of helix elements on the outer contour AK.
  • FIG. 10C shows a perspective view of a section of a protective tube 3 with an interrupted helix structure 3.5.
  • the helix structure 3.5 is implemented, for example, by interrupting a continuous helix structure 3.5.
  • FIG. 11A shows a section of a protective tube 3 with a helix structure 3.5 designed as a triple helix.
  • the helix structure 3.5 is not applied to the hollow body 3.1, 4.1 in the present case, or is formed as an integral part of the hollow body projecting outward from it, but rather into the outer contour AK of the hollow body 3.1 introduced.
  • the helix structure 3.1 has a triangular cross section, the angle a of which can be selected differently depending on a desired influencing of the flow F according to FIGS. 11B to 11C.
  • the protective tube 3 and gas sampler 4 for further stabilization or to increase the strength of the Protective tube 3 or gas sampler 4 introducing material stresses into the surface to improve the fatigue strength.
  • the surface is preferably compacted in the upper section A by fixed rollers or shot peening or by other smoothing or also by so-called laser peening. This demonstrably serves to increase the stability of the protective tube 3 or
  • Gas sampler 4 This compression can be demonstrated in an etched micrograph and on the surface can also be seen from a changed structure.
  • Temperature sensor analogously have the same features and advantages as previously described in the possible configurations for the gas sampler 4 or protective tube 3.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schutzrohr (3), zur insbesondere gedichteten Einbringung in einen Prozessraum (P) mit einer Strömung (F), welche in eine Richtung gerichtet ist, mit einem Hohlkörper (3.1), welcher an seinem unteren Ende (3.2) verschlossen ist, an seinem oberen Ende (3.3) eine Öffnung (O) zur Einbringung eines Temperatursensors hat und an seinem oberen Ende (3.3) eine Kontur (3.4) zur Abdichtung an einem Prozessraum (P) aufweist. Erfindungsgemäß ist der Hohlkörper (3.1) innen zylindrisch, verjüngt sich eine Außenkontur (AK) des Hohlkörpers (3.1) zum verschlossenen unteren Ende (3.2) hin und ist zumindest abschnittsweise zumindest eine Helixstruktur (3.5) auf der Außenkontur (AK) angeordnet und/oder ist zumindest abschnittweise zumindest eine Helixstruktur (3.5) in der Außenkontur (AK) angeordnet. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Gasprobennehmer (4) zur Einbringungen in einen Prozessraum (P).

Description

BESCHREIBUNG
TITEL DER ERFINDUNG
Schutzrohr mit Schwingungsreduzierung
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Schutzrohr zur gedichteten Einbringungen in einen Prozessraum mit einer Strömung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Gasprobennehmer zur Einbringungen in einen Prozessraum mit einer Strömung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 22.
STAND DER TECHNIK
Aus dem Stand der Technik sind allgemein Schutzrohre für Temperatursensoren und Gasprobennehmer bekannt, wobei das Schutzrohr gemeinsam mit einem Temperatursensor oder der Gasprobennehmer abgedichtet in einen Prozessraum mit einer Strömung eines Mediums eingebracht ist.
Zu einer Schwingungsreduzierung ist weiterhin allgemein bekannt, dass an eine Außen seite von Körpern so genannte Helix- Wendeln angeordnet sind. Dies ist beispielsweise in der US 3 076 533 A allgemein für Körper sowie in der US 4 991 976 A, der GB 2 442 488 A, der JP 3 126 141 U und der GB 2 433 122 A für Schutzrohre beschrieben.
Auch ist dies für unterschiedliche Strukturen in "R. D. Blevins: Flow-Induced Vibration; Krieger, Florida, 2001 (Abb. (a) Seite 18)", in "ASME STS-1-2011" und in der "DIN EN 1993-3-2:2006" beschrieben.
Weiterhin sind Schutzrohre und Anforderungen an diese in "Fluids and Thermal
Engineering, Japanisches Journal JSME Vol. 44, Ausgabe 4 von 2001 und in der "ASME für Schutzrohre, Thermowells PTC 19.3 TW-2016" beschrieben. AUFGABE DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Schutzrohr und einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten
Gasprobennehmer anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Schutzrohr gelöst, welches die im
Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Weiterhin wird die Aufgabe
erfindungsgemäß mit einem Gasprobennehmer gelöst, welcher die im Anspruch 22 angegebenen Merkmale aufweist.
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Schutzrohr, zur insbesondere gedichteten Einbringung in einen Prozessraum mit einer Strömung, welche in eine Richtung gerichtet ist, umfasst einen Hohlkörper, welcher an seinem unteren Ende verschlossen ist, an seinem oberen Ende eine Öffnung zur
Einbringung eines Temperatursensors hat und an seinem oberen Ende eine Kontur zur Abdichtung an einen Prozessraum aufweist.
Erfindungsgemäß weist eine Innenfläche des Hohlkörpers vorzugweise eine zylindrische Form auf und/oder umfasst mehrere Abschnitte jeweils mit einer vorzugsweise
zylindrischen Form, wobei sich zumindest ein Anschnitt einer Außenkontur des
Hohlkörpers zum verschlossenen unteren Ende hin verjüngt. Zumindest abschnittsweise ist zumindest eine Helixstruktur auf der Außenkontur angeordnet und/oder zumindest abschnittweise ist zumindest eine Helixstruktur in der Außenkontur angeordnet.
Im Folgenden wird der Begriff Schutzrohr als Mantelschutz für Temperaturfühler gebraucht, allerdings kann das Schutzrohr auch mit einer Öffnung oder entlang einer gedachten Linie mit mehreren Öffnungen versehen sein, und so auch als Schutzrohr für Gasprobenentnahmen bzw. als Gasprobennehmer eingesetzt werden. Die gedachte Linie verläuft dabei ausgehend vom unteren Ende zum oberen Ende des Gasprobennehmers, so dass das Schutzrohr blockflötenähnlich ausgestaltet ist, d. h. einem äußeren
Erscheinungsbild einer Blockflöte ähnelt. Mit anderen Worten: Das Schutzrohr weist ein sich verjüngendes Grundrohr auf, welches an seiner Spitze ein dünneres Ende aufweist als an seiner Wurzel. Weiterhin ist das Grundrohr mit einer vorzugsweise zylindrisch ausgebildeten Bohrung oder einer
Stufenbohrung mit mehreren zylindrischen Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers für die Einbringung eines oder mehrerer Temperaturfühler ausgeführt. Die zusätzlich zur verjüngenden Außenkontur vorgesehene helixförmige Struktur ruft in vorteilhafter Weise einen unregelmäßigen Strömungsabriss hervor und vermindert oder verringert ein
Schwingen oder gar ein Aufschwingen.
Es hat sich durch zahlreiche Erprobungen und Variationen des Schutzrohrs herausgestellt, dass erst die Kombination von einer sich verjüngenden Außenkontur und der Anordnung der zumindest einen Helixstruktur zu einer hervorragenden Stabilität des Schutzrohrs bei nahezu allen Fluiden und in fast allen Strömungssituationen führt.
Tritt dennoch eine Schwingung auf, ist diese signifikant abgeschwächt und kann aufgrund einer sehr geringen Amplitude nicht zu einem Abriss des Schutzrohrs führen.
Dabei ist das Schutzrohr besonders kostengünstig herstellbar.
Die Herstellung erfolgt beispielsweise aus Vollmaterial per Fräsen, aus Rohrmaterial oder durch Anbringung der zumindest einen Helixstruktur auf vorgefertigte Schutzrohre. Die Helixstruktur kann hierbei sowohl rechts- als auch linksdrehend sein. Es ist auch möglich, das Schutzrohr mittels 3D-Druck herzustellen.
In einer möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs ist die Außenkontur des Hohlkörpers konisch geformt oder abschnittsweise konisch geformt oder ein Durchmesser der
Außenkontur nimmt zumindest abschnittsweise in Richtung des verschlossenen unteren Endes nicht-linear ab. Eine solche konische Formung oder nicht-lineare Abnahme des Durchmessers der Außenkontur des Hohlkörpers ermöglicht einerseits eine besonders hohe Resistenz gegen Schwingungen und andererseits eine besonders einfache und
kostengünstige Herstellung.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs ist ein oberer Abschnitt der Außenkontur des Hohlkörpers frei von einer Struktur, insbesondere der Helixstruktur. Dabei ist der obere Abschnitt konisch oder dessen Durchmesser nimmt in Richtung des verschlossenen unteren Endes nicht- linear ab. Ein unterer Abschnitt der Außenkontur des Hohlkörpers ist zylindrisch und umfasst zumindest eine auf der Außenkontur angeordnete Helixstruktur und/oder zumindest eine in der Außenkontur angeordnete Helixstruktur. Eine derartige Ausbildung hat sich als besonders resistent gegen Schwingungen herausgestellt. Weiterhin bewirkt die Strukturfreiheit des oberen Abschnitts, dass bei einer Anordnung dieses Abschnitts in einem Flanschstutzen eines Prozessraums so genannte Toträume vermieden werden und daraus folgend Ablagerungen eines geführten Mediums an dem Abschnitt minimiert werden. Weiterhin kann der obere Abschnitt als Führungsunter stützung zum Einführen des Schutzrohrs in eine entsprechende Öffnung des Prozessraums dienen, wobei aufgrund der Strukturfreiheit Beschädigungen des Prozessraums und/oder des Schutzrohrs, insbesondere auch eine Bildung von Spänen durch Materialabtrag und eine damit verbundene Kontamination des Prozessraums mit Fremdkörpern vermieden werden. Weiterhin ergibt sich aus der nur abschnittweisen Anordnung der Helixstruktur ein geringerer Material- und Kostenaufwand bei der Herstellung des Schutzrohrs.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs beträgt ein Fängenverhältnis des oberen Abschnitts zum unteren zylindrischen Abschnitt der Außenkontur 1 : 2,0 bis 1 : 3,5, insbesondere 1 : 2,5 bis 1 : 3,0. Eine derartige Ausbildung hat sich als besonders resistent gegen Schwingungen herausgestellt. Weiterhin kann so eine Anpassung des Schutzrohrs an Größenverhältnisse zwischen einen Flanschstutzen und einem Prozessraum erfolgen.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs gehen der obere Abschnitt und der untere zylindrische Abschnitt der Außenkontur stufenlos und/oder ohne Ausbildung einer Kante ineinander über. Auch eine derartige Ausbildung hat sich als besonders resistent gegen Schwingungen herausgestellt und ermöglicht gleichzeitig, dass die
Strömung im Prozessraum nur in geringem Maß beeinflusst wird.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs weist der obere Abschnitt der Außenkontur eine Fänge von 70 mm bis 200 mm, insbesondere 95 mm bis 120 mm, insbesondere 100 mm auf. Bei derartigen Dimensionen zeichnet sich das Schutzrohr durch eine besonders hohe mechanische Stabilität aus. Insbesondere können günstige Stabilitäten für bestimmte Schwingungsanregungen realisiert werden und eine Versagensfreiheit des Schutzrohrs für dessen Febensdauer sichergestellt werden.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs weist der obere Abschnitt der Außenkontur gegenüber einer zentralen Achse einen Konuswinkel von 1 ° bis 7 °, insbesondere 2 ° bis 6 °, insbesondere 3 ° bis 5 ° Grad auf. Eine solche Ausbildung des Konuswinkels hat sich in Strömungsversuchen als besonders strömungsfest und mechanisch stabil ergeben. Gleichzeitig kann das Schutzrohr besonders materialsparend und damit besonders kostengünstig erzeugt werden.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs weist der Hohlkörper an seiner an seinem oberen Ende ausgebildeten Wurzel einen Durchmesser von 20 mm bis 30 mm auf. Hierdurch ist eine breite Anwendbarkeit bei gleichzeitig hoher mechanischer Stabilität realisierbar.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs weist der Hohlkörper an seiner an seinem unteren Ende ausgebildeten Spitze einen Durchmesser von 16 mm bis 25 mm, insbesondere 19 mm, auf. Aufgrund dieses relativ geringen Durchmessers kann eine besonders schnelle Temperaturmessung durchgeführt werden.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs ist der obere Abschnitt des Hohlkörpers frei von der zumindest einen Helixstruktur und weist eine Länge von 100 mm bis 125 mm auf. Derartige Längen haben sich als technisch und wirtschaftlich besonders günstig ergeben. Weiterhin bewirkt die Strukturfreiheit des oberen Abschnitts, dass bei einer Anordnung dieses Abschnitts in einem Flanschstutzen eines Prozessraums so genannte Toträume vermieden werden und daraus folgend Ablagerungen eines geführten Mediums an dem Abschnitt minimiert werden. Weiterhin kann der obere Abschnitt als Führungsunterstützung zum Einführen des Schutzrohrs in eine entsprechende Öffnung des Prozessraums dienen, wobei aufgrund der Strukturfreiheit Beschädigungen des
Prozessraums und/oder des Schutzrohrs, insbesondere auch eine Bildung von Spänen durch Materialabtrag und eine damit verbundene Kontamination des Prozessraums mit Fremdkörpern vermieden werden. Weiterhin ergibt sich aus der nur abschnittweisen Anordnung der Helixstruktur ein geringerer Material- und Kostenaufwand bei der
Herstellung des Schutzrohrs.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs ist zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt mit zumindest einer Helixstruktur ein dritter Abschnitt als Übergangsabschnitt angeordnet, welcher konisch ausgebildet ist oder dessen Durchmesser nicht-linear abnimmt. Hierdurch kann neben einer hohen Resistenz gegen Schwingungen auch eine besonders einfache, materialsparende und kostengünstige Herstellung realisiert werden. In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs ist die zumindest eine
Helixstruktur an mehreren Stehen unterbrochen. Eine derartige Ausbildung hat sich als besonders resistent gegen Schwingungen herausgesteht, da aufgrund der Unterbrechung eine verbesserte Verwirbelung der Strömung des Mediums erreicht wird. Weiterhin ist die Helixstruktur aufgrund ihrer Unterbrechung mit geringem Materialaufwand und bei Verwendung eines Metall- und/oder Druckgussprozesses günstiger erzeugbar.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs ist die zumindest eine
Helixstruktur als Dreifach-Helix oder Vierfach-Helix ausgebildet. Eine derartige
Ausbildung hat sich als besonders resistent gegen Schwingungen herausgesteht.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs sind Abschnitte mehrerer Helices an der Außenkontur des Hohlkörpers vertikal versetzt angeordnet. Eine derartige Ausbildung hat sich als besonders resistent gegen Schwingungen herausgesteht.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs entspricht die vertikale Versetzung der Helices einem Wert einer Ganghöhe geteilt durch eine Anzahl der Helices. Eine solche Anordnung hat sich besonders wirksam zur Verwirbelung der Strömung des Mediums erwiesen.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs ist die zumindest eine
Helixstruktur aus Rundmaterial geformt und/oder weist einen runden Querschnitt auf. In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs weist die zumindest eine
Helixstruktur einen quaderförmigen Querschnitt auf, wobei mit dem Hohlkörper unverbundene Kanten der zumindest einen Helixstruktur entgratet oder gebrochen sind. Alternativ oder zusätzlich ist zwischen an dem Hohlkörper anliegenden Kanten der zumindest einen Helixstruktur und dem Hohlkörper ein radialer Übergang ausgebildet. In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs weist die zumindest eine
Helixstruktur einen trapezförmigen Querschnitt auf. In einer weiteren möglichen
Ausgestaltung des Schutzrohrs weist die zumindest eine Helixstruktur einen dreieckigen Querschnitt auf. Mittels der unterschiedlichen Querschnitte der Helixstruktur können anwendungsspezifische Funktionen erzeugt werden. Da zur Herstellung der
unterschiedlichen Querschnitte unterschiedliche Werkzeuge verwendet werden, welche unterschiedlich hohe Kosten aufweisen, können durch anwendungsbezogene Anpassung der Querschnitte ein Kostenaufwand optimiert und ein Materialaufwand minimiert werden. In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs ist der Hohlkörper mit seinem oberen Ende mit einem Flansch verbunden oder weist einen sich an das obere Ende anschließenden Flansch auf. Dabei ist der Hohlkörper zum Flansch hin mit einem Radius oder einer Kontur verstärkt ist. Als Flansche werden insbesondere obere tellerförmige Abschnitte bezeichnet, die an das obere Ende des Schutzrohrs angeformt oder ange- schweißt sind oder als homogenes Bauteil gemeinsam und einstückig mit dem Hohlkörper ausgebildet sind und zur Abdichtung zum Prozessraum mit dem Fluid dienen. Es sind jedoch auch weitere Anschluss- und Abdichtungsgeometrien wie Gewinde, Einschweiß- flächen oder Klemmbünde möglich.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs verstärkt sich die Außenkontur im oberen Drittel des Hohlkörpers radial. Somit ist ein mechanisch besonders stabiler Aufbau des Schutzrohrs realisierbar.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs verjüngt sich die Außenkontur in einem unteren Drittel des Hohlkörpers logarithmisch. Diese logarithmische Verjüngung führt zu einer besonders hohen mechanischen Stabilität des Schutzrohrs bei gleichzeitig besonders geringem Materialeinsatz.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs entspricht eine Materialdicke der zumindest einen Helixstruktur einem 0,1 -fachen bis 0,l5-fachen des an der
entsprechenden Position der Helixstruktur vorhandenen Durchmessers des Hohlkörpers oder eines an einer anderen Position des Hohlkörpers vorhandenen Durchmessers. Diese Varianz der Materialdicke führt neben einer Optimierung der Strömungsbeeinflussung ebenso zu einer Material- und Kostenverringerung.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs nimmt eine Steigung der zumindest einen Helixstruktur zu einem oberen Ende des Hohlkörpers hin zu. Eine solche Ausbildung hat sich in Strömungsversuchen als besonders geeignet für spezielle
Anwendungen erwiesen und bewirkt eine hohe Resistenz des Schutzrohrs gegen
Schwingungen.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs nimmt eine Materialdicke der zumindest einen Helixstruktur zu dem oberen Ende des Hohlkörpers hin ab. Auch diese Ausbildung hat sich in Strömungsversuchen als besonders geeignet für spezielle Anwendungen erwiesen und bewirkt eine hohe Resistenz des Schutzrohrs gegen
Schwingungen.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs nimmt eine Höhe der zumindest einen Helixstruktur um die Hälfte der Verjüngung des Hohlkörpers zu.
Hierdurch wird eine Vergrößerung einer Oberfläche des Schutzrohrs erzielt, woraus ein verbesserter Wärmeübergang zwischen Medium und Temperatursensor resultiert. Somit ist eine besonders schnelle und genaue Temperaturmessung, auch bei dynamischen
Temperaturschwankungen, möglich. Weiterhin kann bei abrasiven Medien eine hohe Resistenz und lange Haltbarkeit der Helixstruktur bis zum Erreichen einer minimalen Höhe realisiert werden.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs weist eine an einem unteren Ende des Hohlkörpers ausgebildeten Spitze eine abflachte ebene Fläche auf, welche besonders schnell und mit geringem Aufwand herstellbar ist.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs umlaufen zwei Helices den Hohlkörper, wobei eine der Helices eine negative Ganghöhe aufweist und ein Betrag der Ganghöhe der beiden Helices vorzugsweise gleich ist. Hierdurch wird eine besonders gute Verwirbelung der Strömung des Mediums erreicht, wodurch eine besonders hohe
Schwingungsberuhigung und besonders hohe Standzeit des Schutzrohrs erzielt werden.
Prozesse, in denen die Ausführungen der Erfindung eingesetzt werden, bedingen eine hohe Verschleiß festigkeit und Hitzebeständigkeit des Schutzrohrs. So sind die Medien in welche das Schutzrohr eingebracht werden oft abrasiv oder korrosiv. Um die Lebensdauer des Schutzrohrs zu verlängern kann das Schutzrohr mit einem medienbeständigen Überzug ummantelt werden. Hier ist in einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs vorgesehen, dass der Hohlkörper und die zumindest eine Helixstruktur mit einem chemiebeständigem Kunststoff überzogen sind. Dieser Überzug verhindert chemische Zersetzungen des Schutzrohrs und der Helixstruktur. Der Kunststoff umfasst
beispielsweise CTFE, PTFE, PDE, CFA und/oder PFA.
Alternativ oder zusätzlich sind in einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs der Hohlkörper und die zumindest eine Helixstruktur mit einer metallischen Legierung und/oder einem Sondermaterial, insbesondere einer korrosionsbeständigen
Nickelbasislegierung oder Monel oder einer Hartlegierung auf Cobalt-Chrom-Basis, auch als Stellite bezeichnet, überzogen oder daraus gefertigt. Die Nickelbasislegierung kann dabei unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen, umfasst jedoch Nickel als
Hauptkomponente und Chrom als wichtigste Nebenkomponente. Zusätzlich können die folgenden Elemente enthalten sein: Eisen, Molybdän, Niob, Kobalt, Mangan, Kupfer, Aluminium, Titan, Silizium, Kohlenstoff, Schwefel, Phosphor oder Bor. Monel ist eine Nickel-Kupfer-Legierung und umfasst ungefähr 65 % Nickel, 33 % Kupfer und 2 % Eisen mit hoher Zugfestigkeit.
Beispielsweise erfolgt eine Ummantelung mit Legierungen aus Kobalt und Chrom oder mit Kobalt-Chrom-Molybdän Legierungen. Die Helixstruktur kann aus einer solchen
Legierung hergestellt werden und durch Schweißen oder eine andere stoffschlüssige Verbindung an das Schutzrohr angebracht werden. Auch ist es möglich, dass das
Schutzrohr gemeinsam mit der Helixstruktur in einem Herstellungsprozess, beispielsweise einen Tiefziehverfahren oder einem Fließpressverfahren, hergestellt wird.
In einer möglichen Ausgestaltung ist das Schutzrohr aus Metall gefertigt. Bei dem Metall kann es sich um eine Legierung handeln, die Chrom, Nickel, Molybdän und/oder Mangan umfasst. Dabei liegt ein Anteil von Chrom beispielsweise in einem Bereich von
13 Gewichtsprozent (kurz: Gew.-%) bis 20 Gew.-%. Ein Anteil von Nickel liegt beispielsweise in einem Bereich von 9 Gew.-% bis 15 Gew.-%. Ein Anteil von Molybdän liegt beispielsweise in einem Bereich von 1 Gew.-% bis 4 Gew.-%.
Um die Eigenschaften des Schutzrohrs weiter zu verbessern, insbesondere eine möglichst hohe Medienbeständigkeit zu erreichen, kann neben einem Standardwerkstoff, wie z. B. der Edelstahl SS316, auch ein Ausgangsmaterial genutzt werden, in welches weitere medienbeständige Metalle, wie z. B. Titan oder Nickel, eingebracht sind. Bei dem
Basismaterial kann es sich aber auch um Legierungen, wie beispielsweise
korrosionsbeständige Nickelbasislegierungen oder Monel oder eine Hartlegierung auf Cobalt-Chrom-Basis, handeln.
Ein Gasprobennehmer zur Einbringungen in einen Prozessraum mit einer Strömung, welche in eine Richtung gerichtet ist, umfasst einen Hohlkörper, welcher an seinem unteren Ende geöffnet ist und an seinem oberen Ende eine Öffnung zum Entnehmen von Gasproben umfasst. Erfindungsgemäß weist eine Innenfläche des Hohlkörpers eine zylindrische Form auf und/oder umfasst mehrere Abschnitte jeweils mit einer vorzugsweise zylindrischen Form, wobei sich zumindest ein Abschnitt einer Außenkontur des Hohlkörpers zum geöffneten unteren Ende hin verjüngt. Weiterhin ist zumindest abschnittsweise zumindest eine Helixstruktur auf der Außenkontur angeordnet und/oder zumindest abschnittsweise zumindest eine Helixstruktur in der Außenkontur angeordnet.
Die zusätzlich zur veijüngenden Außenkontur vorgesehene helixförmige Struktur ruft in vorteilhafter Weise einen unregelmäßigen Strömungsabriss hervor und vermindert oder verringert ein Schwingen oder gar ein Aufschwingen.
Es hat sich durch zahlreiche Erprobungen und Variationen des Gasprobennehmers herausgestellt, dass erst die Kombination von einer sich zumindest abschnittsweise verjüngenden Außenkontur und der Anordnung der zumindest einen Helixstruktur zu einer hervorragenden Stabilität des Gasprobennehmers bei nahezu allen Fluiden und in fast allen Strömungssituationen führt.
Tritt dennoch eine Schwingung auf, ist diese signifikant abgeschwächt und kann aufgrund einer sehr geringen Amplitude nicht zu einem Abriss des Gasprobennehmers führen.
Dabei ist der Gasprobennehmer besonders kostengünstig herstellbar.
Die Herstellung erfolgt beispielsweise aus Vollmaterial per Fräsen, aus Rohrmaterial oder durch Anbringung der zumindest einen Helixstruktur auf vorgefertigte Gasprobennehmer. Die Helixstruktur kann hierbei sowohl rechts- als auch linksdrehend sein.
In einer möglichen Ausgestaltung des Gasprobennehmers ist die Außenkontur des
Hohlkörpers konisch geformt oder abschnittsweise konisch geformt oder ein Durchmesser der Außenkontur nimmt zumindest abschnittsweise in Richtung des geöffneten unteren Endes nicht-linear ab. Eine solche konische Formung der Außenkontur des Hohlkörpers oder die nicht-lineare Abnahme des Durchmessers der Außenkontur ermöglicht einerseits eine besonders hohe Resistenz gegen Schwingungen und andererseits eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Gasprobennehmers ist die Außenkontur des Hohlkörpers in einem oberen Drittel des Hohlkörpers konkav gebogen und zeichnet sich somit durch eine besonders hohe mechanische Stabilität und einen geringen
Strömungswiderstand aus.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Gasprobennehmers ist ein oberer Abschnitt der Außenkontur des Hohlkörpers frei von einer Struktur, insbesondere der Helixstruktur. Dabei ist der obere Abschnitt der Außenkontur konisch oder der Durchmesser der
Außenkontur nimmt zumindest abschnittsweise in Richtung des geöffneten unteren Endes nicht- linear ab. Ein unterer Abschnitt der Außenkontur des Hohlkörpers ist zylindrisch und umfasst zumindest eine auf der Außenkontur angeordnete Helixstruktur und/oder zumindest eine in der Außenkontur angeordnete Helixstruktur. Eine derartige Ausbildung hat sich als besonders resistent gegen Schwingungen herausgestellt.
In weiteren möglichen Ausgestaltungen des Gasprobennehmers kann der Hohlkörper, abgesehen von seiner unteren Öffnung und dem Temperatursensor, analog die gleichen Merkmale und Vorteile aufweisen, wie zuvor in den möglichen Ausgestaltungen zum Schutzrohr beschrieben.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Figur 1 schematisch einen länglichen Körper gemäß dem Stand der Technik,
Figur 2 schematisch ein Schutzrohr gemäß dem Stand der Technik,
Figur 3A schematisch eine Schnittdarstellung eines Schutzrohrs, Figur 3B schematisch einen vergrößerten Ausschnitt der Schnittdarstellung gemäß Figur 3A,
Figur 4A schematisch eine teiltransparente Darstellung eines Schutzrohrs, Figur 4B schematisch eine teiltransparente Darstellung eines Gasprobennehmers,
Figur 4C schematisch eine teiltransparente Darstellung eines Schutzrohrs, Figur 4D schematisch einen Ausschnitt eines Querschnitts eines Schutzrohrs,
Figuren 4E bis 4G schematisch Querschnitte von Schutzrohren, Figuren 5A bis 5F schematisch Ausschnitte von Längsschnitten eines Schutzrohrs, Figuren 6A bis 6E schematisch Ausschnitte von Längsschnitten eines Schutzrohrs, Figuren 6F bis 6H schematisch vergrößerte Ausschnitte von Längsschnitten eines
Schutzrohrs im Bereich einer Helixstruktur,
Figur 7 schematisch eine Schnittdarstellung eines Systems mit einem
Prozessraum und einem in den Prozessraum ragenden Schutzrohr,
Figur 8 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Gasprobennehmers,
Figuren 9A bis 9C schematisch ein Schutzrohr, Figur 9D schematisch eine teiltransparente Darstellung eines Schutzrohrs, Figur 9E schematisch einen Teilschnitt eines Schutzrohrs, Figur 9F schematisch einen Querschnitt des Schutzrohrs gemäß Figur 9E, Figur 10A schematisch eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts eines
Gasprobennehmers,
Figur 10B schematisch ein Schutzrohr,
Figur 10C schematisch einen Ausschnitt eines Schutzrohrs, Figur 11 A schematisch eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts eines
Schutzrohrs,
Figuren 11B bis 11D schematisch Querschnitte von Schutzrohren und
Figuren 12A bis 12D schematisch einen Querschnitt Schutzrohrs,
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In Figur 1 ist ein länglicher Körper 1 gemäß dem Stand der Technik nach "R. D. Blevins: Flow-Induced Vibration; Krieger, Florida, 2001 (Abb. (a) Seite 18)" dargestellt. Der Körper 1 umfasst einen zylindrischen Vollkörper 1.1 und drei Helixstrukturen 1.2 bis 1.4, welche den Vollkörper 1.1 umgeben und auf diesem angeordnet, beispielsweise auf diesen aufgebracht sind.
Figur 2 zeigt ein Schutzrohr 2 für einen Temperatursensor gemäß dem Stand der Technik nach der US 4 991 976 A.
Das Schutzrohr 2 ist zu einer gedichteten Einbringung in einen in Figur 7 näher dargestellten Prozessraum P mit einer Strömung F ausgebildet und umfasst einen
Hohlkörper 2.1, welcher an seinem unteren Ende 2.2 verschlossen ist und an seinem oberen Ende 2.3 eine nicht näher dargestellte Öffnung zur Einbringung eines
Temperatursensors aufweist. Weiterhin ist an dem oberen Ende 2.3 eine Kontur 2.4, im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Flansch, zur Abdichtung zum Prozessraum P ausgebildet. Zusätzlich umfasst das Schutzrohr 2 eine Helixstruktur 2.5, welche auf einer Außenkontur des Hohlkörpers 2.1 angeordnet, beispielsweise aufgebracht, ist.
In Figur 3A ist eine Schnittdarstellung eines möglichen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schutzrohrs 3 dargestellt. Figur 3B zeigt einen vergrößerten
Ausschnitt der Schnittdarstellung gemäß Figur 3A.
Das Schutzrohr 3 ist zu einer gedichteten Einbringung in einen in Figur 7 näher dargestellten Prozessraum P mit einer Strömung F ausgebildet und umfasst einen Hohl körper 3.1, welcher an seinem unteren Ende 3.2 verschlossen ist und an seinem oberen Ende 3.3 eine Öffnung O zur Einbringung eines nicht gezeigten Temperatursensors aufweist.
Weiterhin ist an dem oberen Ende 3.3 eine Kontur 3.4, im dargestellten Ausführungs- beispiel ein Flansch, zur Abdichtung zum Prozessraum P ausgebildet. Die Kontur 3.4 weist dabei einen Durchmesser Dp auf.
Zusätzlich umfasst das Schutzrohr 3 eine Helixstruktur 3.5, welche auf eine
Außenkontur AK des Hohlkörpers 3.1 aufgebracht ist oder als von diesem hervorstehend gemeinsam mit diesem ausgebildet ist. Dabei weist die Helixstruktur 3.5 einen
quadratischen Querschnitt auf.
Der Hohlkörper 3.1 ist innen zylindrisch ausgebildet. Eine Außenkontur des
Hohlkörpers 3.1 verjüngt sich zum verschlossenen unteren Ende 3.2 hin. Die Verjüngung ist beispielsweise konisch ausgebildet. Auch kann die Verjüngung durch zumindest abschnittsweise nicht- lineare Verringerung eines Durchmessers der Außenkontur AK in Richtung des verschlossenen unteren Endes 3.2 realisiert sein.
Beispielsweise weist der Hohlkörper 3.1 an seinem oberen Ende 3.3, auch als Wurzel des Schutzrohrs 3 bezeichnet, einen Durchmesser DQ von ca. 20 mm bis 50 mm, insbesondere 25 mm, und an seiner Spitze, d. h. dem unteren Ende 3.2, einen Durchmesser Dv von ca.
12 mm bis 30 mm, insbesondere 16 - 19 mm, auf.
In einer möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs 3 ist ein oberer Abschnitt A des
Hohlkörpers 3.1, auch als oberer Halsabschnitt bezeichnet, ohne Struktur, insbesondere frei von der Helixstruktur 3.5, ausgebildet. Beispielsweise weist der obere Abschnitt A eine Länge Ll von ca. 50 mm bis 250 mm oder 90 mm bis 125 mm, insbesondere 100 mm bis 125 mm auf.
Ein unterer Abschnitt B, welcher mit der Helixstruktur 3.5 versehen ist, weist beispiels- weise eine Länge L2 von 200 mm bis 300 mm oder 500 mm oder bei einer Anwendung des Schutzrohrs 3 in Gaspipelines mit großem Durchmesser bis zu 1400 mm auf.
Ein Längenverhältnis der Länge Ll zur Länge L2 beträgt beispielsweise 1 :2 oder 1 :3 oder ist für spezielle Anwendungen kleiner. Die im Querschnitt quadratisch ausgebildete Helixstruktur weist beispielsweise eine Kantenlänge S von 2,5 mm auf.
In einer möglichen Ausgestaltung verringert sich die Kantenlänge S ausgehend von der Wurzel des Schutzrohrs 3 zu dessen Spitze.
Beispielsweise entspricht die Kantenlänge S und somit eine Materialdicke der
Helixstruktur einem 0,1 -fachen bis 0,l5-fachen eines an der entsprechenden Position der Helixstruktur 3.5 vorhandenen Durchmessers des Hohlkörpers 3.1 gemäß
S = 0,1 ... 0,15 * D (1) mit: D = Durchmesser des Hohlkörpers 3.1.
In Figur 4A ist ein sich konisch verjüngendes Schutzrohr 3 dargestellt.
In Figur 4B ist ein Gasprobennehmer 4 dargestellt, welcher einen Hohlkörper 4.1 umfasst, der an seinem unteren Ende 4.2 zu einer Gasprobenentnahme offen ist und an seinem oberen Ende 4.3 eine Öffnung O zum Entnehmen von Gasproben aufweist.
Weiterhin ist an dem oberen Ende 4.3 eine Kontur 4.4, im dargestellten Ausführungs- beispiel ein Flansch, zur Abdichtung zum Prozessraum P ausgebildet.
Zusätzlich umfasst der Gasprobennehmer 4 eine Helixstruktur 4.5, welche auf eine Außenkontur AK des Hohlkörpers 4.1 aufgebracht ist oder als von diesem hervorstehend gemeinsam mit diesem ausgebildet ist.
Der Hohlkörper 4.1 ist innen zylindrisch ausgebildet. Eine Außenkontur des
Hohlkörpers 4.1 verjüngt sich zum offenen unteren Ende 4.2 hin. Die Verjüngung ist beispielsweise konisch ausgebildet. Auch kann die Veijüngung durch zumindest abschnittsweise nicht- lineare Verringerung eines Durchmessers der Außenkontur AK in Richtung des offenen unteren Endes 4.2 realisiert sein.
Zusätzlich kann der Hohlkörper 4.1 entlang einer gedachten Linie mehreren
Öffnungen Ol bis On zu einer Gasprobenentnahme umfassen. Die gedachte Linie verläuft dabei ausgehend vom unteren Ende 4.2 zum oberen Ende 4.3 des Gasprobennehmers 4, so dass der Hohlkörper 4.1 blockflötenähnlich ausgestaltet ist, d. h. einem äußeren
Erscheinungsbild einer Blockflöte ähnelt.
Die weiteren Eigenschaften des Gasprobennehmers 4 entsprechen analog der Beschreibung zu den Figuren 3A und 3B.
In Figur 4C ist ein sich verjüngendes Schutzrohr 3 dargestellt, wobei die Verjüngung ausgehend von der Wurzel des Schutzrohrs 3 in einem Radius erfolgt, welcher
logarithmisch zur Spitze hin zunimmt. Das heißt, die Verjüngung ist durch eine nicht lineare Verringerung eines Durchmessers der Außenkontur AK in Richtung des verschlossenen unteren Endes 3.2 realisiert.
Figur 4D zeigt einen Ausschnitt eines Querschnitts eines Schutzrohrs 3, die Helix struktur 3.5 an einem an den Hohlkörper 3.1 grenzenden Grund mit einem Radius in diesen übergeht und von dem Hohlkörper 3.1 abgewandte obere Kanten mit einem Radius von beispielsweise 0,1 mm gebrochen sind.
Insbesondere haben sich scharfe Kanten im Strömungsversuch als vorteilhaft gezeigt, wobei aber Verletzungen bei der Montage verhindert werden sollen, und diese deswegen beispielsweise im Bereich 0,1 mm gebrochen sind.
In den Figuren 4E und 4F sind Querschnitte von Schutzrohren 3 dargestellt. Im
Unterschied zu dem in Figur 3A dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Helixstruktur 3.5 als Dreifach-Helix (Figur 4E) oder Vierfach-Helix (Figur 4F) ausgebildet.
Figur 4G zeigt einen Querschnitt eines Schutzrohrs 3 mit einer als Dreifach-Helix ausgebildeten Helixstruktur 3.5 mit stark abgerundeten oberen Kanten.
Dabei weist ein zylindrischer innerer Abschnitt des Hohlkörpers 3.1 einen Durch messer Dl, die Außenkontur AK des Hohlkörpers 3.1 einen Durchmesser D2 und ein gedachter, die Helixstruktur 3.5 umgebender Kreis einen Durchmesser D3 auf.
Dieser umhüllende Durchmesser D3 ergibt sich beispielsweise gemäß
D3 = (2 * 0,12 * D2) + D2. (2) In Figur 5 ist ein sich konisch verjüngendes Schutzrohr 3 in einer halben Schnittansicht mit einer Helixstruktur 3.5, wobei ausgehend von der Spitze des Schutzrohrs 3 die die
Kantenlänge S, d. h. eine Materialdicke der Helixstruktur 3.5, d. h. radial ausgehend von der Außenkontur AK des Hohlkörpers 3.1 eine Höhe der Helixstruktur 3.5, zur Wurzel des Schutzrohrs 3 hin abnimmt.
Figur 5B zeigt ein sich konisch verjüngendes Schutzrohr 3 in einer halben Schnittansicht mit einer Helixstruktur 3.5, wobei im Unterschied zu dem in Figur 5A dargestellten Schutzrohr 3 ein Durchmesser D3 der Helixstruktur 3.5 über die gesamte Länge ihrer Anordnung konstant ist.
In einer möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs 3 weist der auslaufende obere Abschnitt A, welcher beispielsweise dadurch entsteht, dass das Schutzrohr 3 an einer Drehbank hergestellt wurde, einen Außendurchmesser zum Einspannen in ein Futter und zum
Einschweißen in eine beispielsweise als Flansch ausgebildete Kontur 3.4 auf und ist frei von der Helixstruktur 3.5. Dabei weist der Abschnitt A einen maximalen Durchmesser Dv eines Rohlings auf, welcher einfach unbearbeitet bleibt und so einen dickeren
Stutzenabschnitt erzeugt.
In Figur 5C ist ein sich konisch verjüngendes Schutzrohr 3 in einer halben Schnittansicht mit einer Helixstruktur 3.5 dargestellt, wobei im Unterschied im Unterschied zu dem in Figur 5A dargestellten Schutzrohr 3 die Kantenlänge S, d. h. eine Materialdicke der Helixstruktur 3.5, d. h. radial ausgehend von der Außenkontur AK des Hohlkörpers 3.1 eine Höhe der Helixstruktur 3.5, über die gesamte Fänge ihrer Anordnung konstant ist, jedoch ein Abstand d, d' zwischen einzelnen Helixwendeln der Helixstruktur 3.5 zur Wurzel des Schutzrohrs 3 hin abnimmt.
In einer möglichen Ausgestaltung des Schutzrohrs 3 weist der auslaufende obere Abschnitt A, welcher beispielsweise dadurch entsteht, dass das Schutzrohr 3 an einer Drehbank hergestellt wurde, einen Außendurchmesser zum Einspannen in ein Futter und zum
Einschweißen in eine beispielsweise als Flansch ausgebildete Kontur 3.4 auf und ist frei von der Helixstruktur 3.5.
Figur 5D zeigt ein sich konisch verjüngendes Schutzrohr 3 in einer halben Schnittansicht mit einer Helixstruktur 3.5, welche einen gleichbleibend runden Querschnitt aufweist und als Runddraht auf die Außenkontur AK des Hohlkörpers 3.1 aufgeschweißt ist. In Figur 5E ist ein sich verjüngendes Schutzrohr 3 in einer halben Schnittansicht dar gestellt, wobei die Außenkontur AK des Hohlkörpers 3.1 einen steigenden Kurvenverlauf mit kleiner werdendem Radius zur Wurzel des Schutzrohrs 3 hin aufweist und ein
Abschnitt X zylindrisch oder nur gering konisch ausgeführt ist. Hierbei erfolgt die Ver jüngung zumindest abschnittsweise durch nicht-lineare Verringerung des Durchmessers der Außenkontur AK in Richtung des verschlossenen unteren Endes 3.2.
Figur 5F zeigt ein sich verjüngendes Schutzrohr 3 in einer halben Schnittansicht mit einem logarithmisch steigendem Kurvenverlauf zur Wurzel des Schutzrohrs 3 hin, wobei die Helixstruktur 3.5 einen halbrunden Querschnitt aufweist. Das heißt, die Verjüngung erfolgt durch nicht- lineare Verringerung des Durchmessers der Außenkontur AK in Richtung des verschlossenen unteren Endes 3.2.
Bei den zuvor genannten Ausführungen wird davon ausgegangen, dass das Schutzrohr 3 aus dem Vollen per Spanabhebung geformt wird. Auch ist es möglich, dass zumindest der Hohlkörper 3.1 gemeinsam mit der Helixstruktur 3.5 in einem Tiefziehverfahren oder Fließpressverfahren hergestellt wird. Auch die Kontur 3.4 kann gemeinsam als ein homogenes Bauteil mit dem Hohlkörper 3.1 ausgebildet sein oder nachträglich, beispielsweise per Schweißen, an diesem befestigt sein.
Auch bei den folgenden Ausführungen des Schutzrohrs 3 kann der Hohlkörper 3.1 ebenso aus dem Vollen per Spanabhebung geformt werden. Es ist möglich, dass die jeweilige Helixstruktur 3.5 vorher vorgeformt und dann z. B. per Schweißung auf die Außen kontur AK des Hohlkörpers 3.1 aufgebracht wird. Auch die Kontur 3.4 kann gemeinsam als ein homogenes Bauteil mit dem Hohlkörper 3.1 ausgebildet werden oder nachträglich, beispielsweise per Schweißen, an diesem befestigt sein.
In den Figuren 6A bis 6E zeigen jeweils einen halben Längsschnitt eines Schutzrohrs 3 mit unterschiedlichen Ausformungen einer Helixstruktur 3.5.
Dabei weist das Schutzrohr 3 in Figur 6A eine Helixstruktur 3.5 mit rundem Querschnitt, in Figur 6B eine Helixstruktur 3.5 mit quadratischem Querschnitt, in Figur 6C eine Helixstruktur 3.5 mit trapezförmigem Querschnitt, in Figur 6D eine Helixstruktur 3.5 mit dreieckigem Querschnitt und in Figur 6E eine Helixstruktur 3.5 mit abgerundetem
Querschnitt auf. In den Figuren 6F bis 6H sind vergrößerte Ausschnitte von Längsschnitten eines
Schutzrohrs 3 im Bereich einer Helixstruktur 3.5 dargestellt, wobei das Schutzrohr 3 gemäß Figur 6F eine Helixstruktur 3.5 mit halbrundem Querschnitt, gemäß Figur 6G eine Helixstruktur 3.5 mit stark abgerundetem Querschnitt und gemäß Figur 6H eine
Helixstruktur 3.5 mit stark abgerundetem Querschnitt aufweist.
In Figur 7 ist eine Schnittdarstellung eines Systems 5 mit einem rohrförmigen
Prozessraum P und einem in den Prozessraum P ragenden und sich konisch verjüngenden Schutzrohr 3 dargestellt.
Dabei weist das Schutzrohr 3 eine als Flansch ausgebildete Kontur 3.4 auf, mittels welcher das Schutzrohr 3 mediendicht an einem an Flanschstutzen 5.1 des Prozessraums P befestigbar ist.
Der Flanschstutzen 5.1, auch als stand off oder nozzle bezeichnet, weist eine Höhe h von 4" bis 8", beispielsweise 6" bei einem Durchmesser Dst von 1,5" oder 2" auf.
In diesem Bereich der Höhe h bleibt das Schutzrohr 3, d. h. die Außenkontur AK des Hohlkörpers 3.1, auf der Länge Ll im Abschnitt A zumindest im Wesentlichen oder größtenteils frei von der Helixstruktur 3.5 und ragt mit seinem unteren Abschnitt B, welcher mit der Helixstruktur 3.5 versehen ist, mit der Länge L2 bis in das mittlere Drittel Prozessraums P, welcher einen Durchmesser D, aufweist, hinein. Die Spitze des
Schutzrohrs 3 ragt hierbei vorzugsweise bis in eine Mitte oder eine mittleres Drittel des rohrförmigen Prozessraums P.
Der Durchmesser DQ an der Wurzel des Schutzrohrs 3 beträgt beispielsweise 1", wobei das Schutzrohr 3 an seinem unteren Ende 3.2, d. h. an der Spitze, einen Durchmesser Dv von 3/4" aufweist. Eine Innen-Bohrung zur Aufnahme des Temperatursensors hat
beispielsweise einen Durchmesser DB von 0,26".
Figur 8 zeigt einen sich verjüngenden Gasprobennehmer4, auch als Quill-Style bezeichnet, in perspektivischer Ansicht, wobei die Helixstruktur 4.5 mehrere sich gegenseitig überlappende Helices umfasst. Das heißt, Abschnitte mehrerer Helices sind an der
Außenkontur AK des Hohlkörpers 4.1 vertikal versetzt angeordnet. In den Figuren 9A bis 9F sind verschiedene Ausführungen eines Schutzrohrs 3 dargestellt.
Dabei geht gemäß Figur 9A der konische obere Abschnitt A mit einer Stufe in den unteren zylindrischen Abschnitt B über.
Gemäß Figur 9B geht ein zylindrischer oberer Abschnitt A mittels eines konischen und als Übergangsabschnitt ausgebildeten Abschnitts C in den unteren zylindrischen Abschnitt B über. Dabei ist der obere zylindrische Bereich A insbesondere einer maximaler Durch messer Dv eines Abschnitts eines Rohlings, welcher unbearbeitet bleibt und so einen oberen Stutzenabschnitt erzeugt.
Gemäß Figur 9C geht der konische obere Abschnitt A mittels eines konischen und als Übergangsabschnitt ausgebildeten weiteren Abschnitts C in den unteren zylindrischen Abschnitt B über.
Gemäß Figur 9D ist insbesondere an der oberen flanschförmigen Kontur 3.4 ein Bund 3.6 ausgebildet, von welchem ausgehend ein Radiusübergang auf den oberen Abschnitt A erfolgt, dessen Verjüngung durch nicht-lineare Verringerung des Durchmessers der Außenkontur AK in Richtung des verschlossenen unteren Endes 3.2 ausgebildet ist. Ein Übergang zwischen dem oberen Abschnitt A und dem zylindrischen unteren Abschnitt B ist insbesondere stufenlos und ohne Ausbildung einer Kante als glatter Übergang oder in nicht näher dargestellter Weise mit einem Radiusübergang ausgeführt. In einer möglichen alternativen Ausgestaltung ist der obere Abschnitt A konisch ausgebildet.
Die innere Bohrung für den Temperatursensor ist zylindrisch oder stufenartig zylindrisch ausgebildet, wobei diese auch mit einer Stufe ausgeführt sein kann. Es sind auch mehrere Stufen möglich, insbesondere im unteren Abschnitt, wobei die am unteren Ende 3.2 befindliche Spitze eine abflachte ebene Fläche aufweist. Alternativ kann die Spitze aber auch eine Kugelspitze gemäß den Figuren 9A bis 9C oder eine andere Spitze sein.
In Figur 9E ist schematisch ein Teilschnitt eines möglichen Ausführungsbeispiels eines Schutzrohrs 3 dargestellt. Figur 9F zeigt schematisch einen Querschnitt dieses
Schutzrohrs 3.
Das Schutzrohr 3 umfasst einen Hohlkörper 3.1, welcher an seinem unteren Ende 3.2 verschlossen ist, an seinem oberen Ende eine Öffnung O zur Einbringung eines Temperatursensors hat und an seinem oberen Ende 3.3 eine als Flansch ausgebildete Kontur 3.4 zur Abdichtung an einen Prozessraum P aufweist. Der Flansch ist
beispielsweise einstückig mit dem Schutzrohr 3 ausgebildet oder nachträglich an dem oberen Ende befestigt, beispielsweise verschweißt. In einer möglichen Ausgestaltung ist ein Verschlusselement 3.7 zum Verschluss der Öffnung O vorgesehen.
Dabei ist der Hohlkörper 3.1 innen zylindrisch und eine Außenkontur AK des Hohl körpers 3.1 verjüngt sich zum verschlossenen unteren Ende 3.2 hin. Der Hohlkörper 3.1 weist an seiner an seinem oberen Ende 3.3 ausgebildeten Wurzel einen Durchmesser von 20 mm bis 30 mm und an seiner an seinem unteren Ende 3.2 ausgebildeten Spitze einen Durchmesser von 16 mm bis 25 mm, insbesondere 19 mm, auf.
Weiterhin ist an der oberen flanschförmigen Kontur 3.4 ein Bund 3.6 ausgebildet, von welchem ausgehend ein Radiusübergang auf einen oberen konischen Abschnitt A des Hohlkörpers 3.1 erfolgt. Der Radiusübergang weist beispielsweise einen Radius von 2,5 mm auf.
Der obere Abschnitt A der Außenkontur AK des Hohlkörpers 3.1 ist konisch ausgebildet und frei von einer Struktur, insbesondere frei von der Helixstruktur 3.5. Dabei weist der obere konische Abschnitt A der Außenkontur AK gegenüber einer zentralen Achse einen Konuswinkel von 1 ° bis 7 °, insbesondere 2 ° bis 6 °, insbesondere 3 ° bis 5 °, auf.
Ein unterer Abschnitt B des Schutzrohrs 3 ist zylindrisch ausgebildet, wobei auf einer Außenkontur AK des Hohlkörpers 3.1 im unteren Abschnitt B eine Helixstruktur 3.5 angeordnet ist.
Die Helixstruktur 3.5 ist als so genannte Dreifach-Helix ausgebildet, wobei einzelne Wendeln, d. h. einzelne Helices 3.5.1 bis 3.5.3 der Helixstruktur 3.5 um 120 ° zueinander versetzt sind. Die Helices 3.5.1 bis 3.5.3 weisen dabei einen rechteckigen Querschnitt mit einer Kantenlänge SH, welche deren Höhe definiert, und einer Kantenlänge Sw, welche deren Breite definiert, auf.
Die Helices 3.5.1 bis 3.5.3 gehen an einem an den Hohlkörper 3.1 grenzenden Grund mit einem Radius in diesen über und von dem Hohlkörper 3.1 abgewandte obere Kanten sind mit einem Radius von beispielsweise 0,1 mm gebrochen. Ein Übergang zwischen dem oberen konischen Abschnitt A und dem zylindrischen unteren Abschnitt B ist insbesondere stufenlos und ohne Ausbildung einer Kante als glatter Übergang oder in nicht näher dargestellter Weise mit einem Radiusübergang ausgeführt.
Figur 10A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts eines Gasprobennehmers 4 mit einer unterbrochenen Helixstruktur 4.5. Die Helixstruktur 4.5 wird beispielsweise dadurch realisiert, dass eine fortlaufende Helixstruktur 3.5 unterbrochen wird.
Figur 10B zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts eines Schutzrohrs 3 mit einer unterbrochenen Helixstruktur 3.5. Die Helixstruktur 3.5 wird beispielsweise dadurch realisiert, dass mehrere Helixelemente an Außenkontur AK ausgebildet oder angeordnet werden.
Figur 10C zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts eines Schutzrohrs 3 mit einer unterbrochenen Helixstruktur 3.5. Die Helixstruktur 3.5 wird beispielsweise dadurch realisiert, dass eine fortlaufende Helixstruktur 3.5 unterbrochen wird.
In Figur 11 A ist ein Ausschnitt eines Schutzrohrs 3 mit einer als Dreifach-Helix ausgebildeten Helixstruktur 3.5 dargestellt. Im Unterschied zu den in vorherigen Figuren dargestellten Schutzrohren 3 oder Gasprobennehmem 4 mit den Helixstrukturen 3.5, 4.5 ist vorliegend die Helixstruktur 3.5 nicht auf den Hohlkörper 3.1, 4.1 aufgebracht bzw. nach außen von diesem abstehend als integraler Bestandteil mit diesem ausgebildet sondern in die Außenkontur AK des Hohlkörpers 3.1 eingebracht.
Dabei weist die Helixstruktur 3.1 einen dreieckigen Querschnitt auf, dessen Winkel a in Abhängigkeit einer gewünschten Beeinflussung der Strömung F gemäß den Figuren 11B bis 11C unterschiedlich gewählt werden kann.
Abweichend zu dem dargestellten dreieckigen Querschnitt der Helixstruktur 3.5 kann diese auch abweichend gemäß den Figuren 12A bis 12D andere Querschnitte, beispielsweise einen trapenzförmigen Querschnitt (Figur 12A), einen quadratischen Querschnitt
(Figur 12B), einen abgerundeten Querschnitt mit großer Öffnung (Figur 12C) oder einen abgerundeten Querschnitt mit kleinerer Öffnung (Figur 12D) aufweisen.
Weiterhin ist für alle dargestellten Ausführungsbeispiele des Schutzrohrs 3 und Gas- probennehmers 4 zur weiteren Stabilisierung oder zur Erhöhung der Festigkeit des Schutzrohrs 3 oder Gasprobennehmers 4 ein Einbringen von Materialspannungen in die Oberfläche zu einer Verbesserung der Schwingfestigkeit anwendbar. Hierzu wird vorzugsweise in dem oberen Abschnitt A durch Festrollen oder Kugelstrahlen oder durch sonstiges Glätten oder auch durch so genanntes Laser-Peening die Oberfläche verdichtet. Dies dient nachweislich einer Erhöhung der Standfestigkeit des Schutzrohrs 3 oder
Gasprobennehmers 4. Diese Verdichtung ist in einem geätzten Schliffbild nachweisbar und oberflächlich auch durch eine veränderte Struktur ersichtlich.
In weiteren möglichen Ausgestaltungen des Schutzrohrs 3 und Gasprobennehmers 4 kann der Hohlkörper, abgesehen vom Unterschied der unteren Öffnung und dem
Temperatursensor, analog die gleichen Merkmale und Vorteile aufweisen, wie zuvor in den möglichen Ausgestaltungen zum Gasprobennehmer 4 bzw. Schutzrohr 3 beschrieben.
Die Erfindung ist nicht auf die vorhergehenden ausführlichen Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie kann in dem Umfang der nachfolgenden Ansprüche modifiziert werden. Ebenfalls können einzelne Aspekte aus den Unteransprüchen miteinander kombiniert werden.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Körper
1.1 Vollkörper
1.2 Helixstruktur
1.3 Helixstruktur
1.4 Helixstruktur 2 Schutzrohr
2.1 Hohlkörper
2.2 unteres Ende
2.3 oberes Ende
2.4 Kontur
2.5 Helixstruktur
3 Schutzrohr
3.1 Hohlkörper
3.2 unteres Ende
3.3 oberes Ende
3.4 Kontur
3.5 Helixstruktur
3.5.1 Helix
3.5.2 Helix
3.5.3 Helix
3.6 Bund
3.7 V erschlusselement
4 Gasprobennehmer
4.1 Hohlkörper
4.2 unteres Ende
4.3 oberes Ende
4.4 Kontur
4.5 Helixstruktur
5 System
A Abschnitt
AK Außenkontur
B Abschnitt
C Abschnitt Dl Durchmesser
D2 Durchmesser
D3 Durchmesser
DB Durchmesser DF Durchmesser
DI Durchmesser
DQ Durchmesser
Dst Durchmesser
Dv Durchmesser d Abstand d' Abstand
F Strömung h Höhe
Ll Länge L2 Länge
O Öffnung
Ol bis On Öffnung P Prozessraum s Kantenlänge SH Kantenlänge Sw Kantenlänge
X Abschnitt a Winkel

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Schutzrohr (3), zur insbesondere gedichteten Einbringung in einen Prozessraum (P) mit einer Strömung (F), welche in eine Richtung gerichtet ist, mit
einem Hohlkörper (3.1), welcher
- an seinem unteren Ende (3.2) verschlossen ist,
- an seinem oberen Ende (3.3) eine Öffnung (O) zur Einbringung eines Temperatursensors hat und
- an seinem oberen Ende (3.3) eine Kontur (3.4) zur Abdichtung an einem Prozessraum (P) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
- eine Innenfläche des Hohlkörpers (3.1) vorzugsweise eine zylindrische Form aufweist und/oder mehrere Abschnitte jeweils mit einer vorzugsweise zylindrischen Form umfasst,
- sich zumindest ein Abschnitt einer Außenkontur (AK) des Hohlkörpers (3.1) zum verschlossenen unteren Ende (3.2) hin verjüngt und
- zumindest abschnittsweise zumindest eine Helixstruktur (3.5) auf der Außenkontur (AK) angeordnet ist und/oder zumindest abschnittweise zumindest eine Helixstruktur (3.5) in der Außenkontur (AK) angeordnet ist.
2. Schutzrohr (3) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Außenkontur (AK) des Hohlkörpers (3.1) konisch geformt ist oder abschnittsweise konisch geformt ist oder ein Durchmesser der Außenkontur (AK) zumindest
abschnittsweise in Richtung des verschlossenen unteren Endes (3.2) nicht-linear abnimmt.
3. Schutzrohr (3) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
- ein oberer Abschnitt (A) der Außenkontur (AK) des Hohlkörpers (3.1) frei von einer Helixstruktur (3.5) ist und konisch ist oder dessen Durchmesser in Richtung des verschlossenen unteren Endes (3.2) nicht- linear abnimmt und
- ein unterer Abschnitt (B) der Außenkontur (AK) des Hohlkörpers (3.1) zylindrisch ist und zumindest eine auf der Außenkontur (AK) angeordnete Helixstruktur (3.5) und/oder zumindest eine in der Außenkontur (AK) angeordnete Helixstruktur (3.5) umfasst.
4. Schutzrohr (3) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Längenverhältnis des oberen Abschnitts (A) zum unteren zylindrischen Abschnitt (B) der Außenkontur (AK) 1 : 2,0 bis 1 : 3,5, insbesondere 1 : 2,5 bis 1 : 3,0, beträgt.
5. Schutzrohr (3) nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der obere Abschnitt (A) und der untere zylindrische Abschnitt (B) der Außenkontur (AK) stufenlos und/oder ohne Ausbildung einer Kante ineinander übergehen.
6. Schutzrohr (3) nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der obere Abschnitt (A) der Außenkontur (AK) eine Länge von 70 mm bis 200 mm, insbesondere 95 mm bis 120 mm, insbesondere 100 mm aufweist.
7. Schutzrohr (3) nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der obere Abschnitt (A) der Außenkontur (AK) gegenüber einer zentralen Achse einen Konuswinkel von 1 ° bis 7 °, insbesondere 2 ° bis 6 °, insbesondere 3 ° bis 5 °, aufweist.
8. Schutzrohr (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Hohlkörper (3.1) an seiner an seinem oberen Ende (3.3) ausgebildeten Wurzel einen Durchmesser von 20 mm bis 30 mm aufweist und/oder
- der Hohlkörper (3.1) an seiner an seinem unteren Ende (3.2) ausgebildeten Spitze einen Durchmesser von 16 mm bis 25 mm, insbesondere 19 mm, aufweist.
9. Schutzrohr (3) nach einem der Ansprüche 3 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
der obere Abschnitt (A) des Hohlkörpers (3.1) frei von der zumindest einen Helixstruktur (3.5) ist und eine Länge von 100 mm bis 125 mm aufweist.
10. Schutzrohr (3) nach einem der Ansprüche 3 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem oberen Abschnitt (A) des Hohlkörpers (3.1) und dem unteren Abschnitt (B) des Hohlkörpers (3.1) mit zumindest einer Helixstruktur (3.5) ein weiterer als konischer Übergangsabschnitt oder Übergangsabschnitt mit nicht-linear abnehmendem Durchmesser ausgebildeter Abschnitt (C) angeordnet ist.
11. Schutzrohr (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zumindest eine Helixstruktur (3.5) an mehreren Stellen unterbrochen ist.
12. Schutzrohr (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zumindest eine Helixstruktur (3.5) als Dreifach-Helix oder Vierfach-Helix ausgebildet ist.
13. Schutzrohr (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
Abschnitte mehrerer Helices an der Außenkontur (AK) des Hohlkörpers (3.1) vertikal versetzt angeordnet sind.
14. Schutzrohr (3) nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die vertikale Versetzung der Helices einem Wert einer Ganghöhe geteilt durch eine Anzahl der Helices entspricht.
15. Schutzrohr (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zumindest eine Helixstruktur (3.5)
- aus Rundmaterial geformt ist und/oder einen runden Querschnitt aufweist oder
- einen quaderförmigen Querschnitt aufweist und mit dem Hohlkörper (3.1) unverbundene Kanten der zumindest einen Helixstruktur (3.5) entgratet oder gebrochen sind und/oder zwischen an dem Hohlkörper (3.1) anliegenden Kanten der zumindest einen Helixstruktur (3.5) und dem Hohlkörper (3.1) ein radialer Übergang ausgebildet ist oder
- einen trapezförmigen Querschnitt aufweist
- einen dreieckigen Querschnitt aufweist.
16. Schutzrohr (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Hohlkörper (3.1) mit seinem oberen Ende (3.3) mit einem Flansch verbunden ist oder sich anschließend an das obere Ende (3.3) einen Flansch aufweist und zum Flansch hin mit einem Radius oder einer Kontur verstärkt ist und/oder - sich die Außenkontur (AK) im oberen Drittel des Hohlkörpers (3.1) radial verstärkt und/oder
- sich die Außenkontur (AK) in einem unteren Drittel des Hohlkörpers (3.1) logarithmisch verjüngt.
17. Schutzrohr (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Materialdicke der zumindest einen Helixstruktur (3.5) einem 0,1 -fachen bis 0,15- fachen des an der entsprechenden Position der Helixstruktur (3.5) vorhandenen
Durchmessers des Hohlkörpers (3.1) oder eines an einer anderen Position des Hohlkörpers (3.1) vorhandenen Durchmessers entspricht.
18. Schutzrohr (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass
- eine Steigung der zumindest einen Helixstruktur (3.5) zu einem oberen Ende (3.3) des Hohlkörpers (3.1) hin zunimmt und/oder
- eine Materialdicke der zumindest einen Helixstruktur (3.5) zu dem oberen Ende (3.3) des Hohlkörpers (3.1) hin abnimmt und/oder
- eine Höhe der zumindest einen Helixstruktur (3.5) um die Hälfte der Verjüngung des Hohlkörpers (3.1) zum unteren Ende (3.2) des Hohlkörpers (3.1) hin zunimmt.
19. Schutzrohr (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine das untere Ende (3.2) des Hohlkörpers (3.1) bildende Spitze eine abflachte ebene Fläche aufweist.
20. Schutzrohr (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- zwei Helices den Hohlkörper (3.1) umlaufen,
- eine der Helices eine positive Ganghöhe aufweist,
- eine der Helices eine negative Ganghöhe aufweist und
- ein Betrag der Ganghöhe der beiden Helices insbesondere gleich ist.
21. Schutzrohr (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Hohlkörper (3.1) und die zumindest eine Helixstruktur (3.5) mit einem chemiebeständigem Kunststoff überzogen sind und/oder
- der Hohlkörper (3.1) und die zumindest eine Helixstruktur (3.5) mit einer metallischen Legierung und/oder einem Sondermaterial, insbesondere einer korrosionsbeständigen Nickelbasislegierung oder Monel oder einer Hartlegierung auf Cobalt-Chrom-Basis überzogen oder daraus gefertigt sind und/oder
- der Hohlkörper (3.1) und die zumindest eine Helixstruktur (3.5) aus einer Metalllegierung mit insbesondere 13 Gew.-% bis 20 Gew.-% Chrom und 9 Gew.-% bis 15 Gew.-% Nickel und 1 Gew.-% bis 4 Gew.-% Molybdän gebildet sind.
22. Gasprobennehmer (4) zur Einbringungen in einen Prozessraum (P) mit einer Strömung (F), welche in eine Richtung gerichtet ist, mit einem Hohlkörper (4.1), welcher
- an seinem unteren Ende (4.2) geöffnet ist und
- an seinem oberen Ende (4.3) eine Öffnung (O) zum Entnehmen von Gasproben umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass
- eine Innenfläche des Hohlkörpers (4.1) vorzugsweise eine zylindrische Form aufweist und/oder mehrere Abschnitte jeweils mit einer vorzugsweise zylindrischen Form umfasst,
- sich zumindest ein Abschnitt einer Außenkontur (AK) des Hohlkörpers (4.1) zum geöffneten unteren Ende (4.2) hin verjüngt und
- zumindest abschnittsweise zumindest eine Helixstruktur (4.5) auf der Außenkontur (AK) angeordnet ist und/oder zumindest abschnittsweise zumindest eine Helixstruktur (4.5) in der Außenkontur (AK) angeordnet ist.
23. Gasprobennehmer (4) nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet, dass
wobei die Außenkontur (AK) des Hohlkörpers (4.1) konisch geformt ist oder
abschnittsweise konisch geformt ist oder ein Durchmesser der Außenkontur (AK) zumindest abschnittsweise in Richtung des geöffneten unteren Endes (4.2) nicht linear abnimmt.
24. Gasprobennehmer (4) nach Anspruch 23
dadurch gekennzeichnet, dass
die Außenkontur (AK) des Hohlkörpers (4.1) in einem oberen Drittel des Hohlkörpers (4.1) konkav gebogen ist.
25. Gasprobennehmer (4) nach einem der Ansprüche 22 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, dass - ein oberer Abschnitt (A) der Außenkontur (AK) des Hohlkörpers (4.1) frei von einer Helixstruktur (4.5) ist und konisch ist oder dessen Durchmesser in Richtung des geöffneten unteren Endes (4.2) nicht- linear abnimmt und
- ein unterer Abschnitt (B) der Außenkontur (AK) des Hohlkörpers (4.1) zylindrisch ist und zumindest eine auf der Außenkontur (AK) angeordnete Helixstruktur (4.5) und/oder zumindest eine in der Außenkontur (AK) angeordnete Helixstruktur (4.5) umfasst.
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