WO2021018471A1 - Strömungsteiler sowie damit gebildetes fluidleitungssystem - Google Patents

Strömungsteiler sowie damit gebildetes fluidleitungssystem Download PDF

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WO2021018471A1
WO2021018471A1 PCT/EP2020/066995 EP2020066995W WO2021018471A1 WO 2021018471 A1 WO2021018471 A1 WO 2021018471A1 EP 2020066995 W EP2020066995 W EP 2020066995W WO 2021018471 A1 WO2021018471 A1 WO 2021018471A1
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WO
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cross
flow divider
sectional area
lumen
distance
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/066995
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English (en)
French (fr)
Inventor
Mattia Alioli
Vivek Kumar
Marc Werner
Natalie SCHLACHTER
Original Assignee
Endress+Hauser Flowtec Ag
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Publication date
Application filed by Endress+Hauser Flowtec Ag filed Critical Endress+Hauser Flowtec Ag
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
    • F15D1/00—Influencing flow of fluids
    • F15D1/02—Influencing flow of fluids in pipes or conduits
    • F15D1/04—Arrangements of guide vanes in pipe elbows or duct bends; Construction of pipe conduit elements for elbows with respect to flow, e.g. for reducing losses of flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
    • F15D1/00—Influencing flow of fluids
    • F15D1/14—Diverting flow into alternative channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L41/00—Branching pipes; Joining pipes to walls
    • F16L41/02—Branch units, e.g. made in one piece, welded, riveted
    • F16L41/023—Y- pieces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78—Direct mass flowmeters
    • G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/845—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits
    • G01F1/8468—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits
    • G01F1/8472—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits having curved measuring conduits, i.e. whereby the measuring conduits' curved center line lies within a plane
    • G01F1/8477—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits having curved measuring conduits, i.e. whereby the measuring conduits' curved center line lies within a plane with multiple measuring conduits

Definitions

  • the invention relates to a flow divider for connecting fluid lines which are used to guide a flowing fluid.
  • the invention also relates to a fluid line system formed with such a flow divider.
  • US-A 2017/0219398, US-A 2018/0313487, WO-A 2006/107297, WO-A 2006/1 18557, WO-A 2009/078880, WO-A 2009/123632, WO -A 2015/162617, WO-A 2015/085025 of WO-A 2017/048235, WO-A 2017/105493 or WO-A 2017/198440 is each one - sometimes also referred to as a distributor, collector or trouser piece -
  • Flow divider for connecting pipes useful for guiding a flowing fluid is known, as is the use of such a flow divider as a line branch or as a line union of a fluid line system.
  • Each of the flow dividers has a lumen enveloped by a wall, which extends both from a first flow divider opening obliterated in a first flow divider and from one of the same first flow divider opening laterally spaced in that first flow divider end up to a second flow divider opening obliterated in one, esp.
  • second flow divider end obliterated circular third flow divider opening extends, such that the lumen has a main axis of inertia imaginarily connecting the two flow divider ends as well as a first plane of symmetry and a second plane of symmetry perpendicular thereto, and that the two planes of symmetry imaginary intersect in the main axis of inertia and that the lumen is perpendicular to the main axis of inertia, flat cross-sectional areas, each with a deserted in the first plane of symmetry
  • the walls of the flow divider can for example consist of a metal such as a stainless steel.
  • Cross-sectional areas correspond to one in the first end of the flow divider, with their
  • Main axis of inertia of the lumen as well as the second cross-sectional area of the second flow splitter opening of the flow divider, which is remote from the geometric center of gravity of the aforementioned first cross-sectional area, and a third cross-sectional area of the third flow splitter opening of the flow splitter which is deserted in the second flow splitter end and whose geometric focus lies on the main axis of inertia of the lumen.
  • the third cross-sectional area is such a flow divider, not least for the purpose of simple connection to the medium supply and further pipeline, each of which is circular, while the first and second cross-sectional areas are both circular and, for example, in FIG.
  • WO-A 2017/048235 or WO-A 2017/198440 oval-shaped or, as shown for example in -WO-A 2017/105493, can be semicircular.
  • each of the cross-sectional areas naturally has a distance from the aforementioned first
  • Cross-sectional area measured as a distance of a projection of the geometric center of gravity of the respective one of the cross-sectional areas from the geometric center of gravity of the first
  • Cross-sectional area, the distance between the first and second cross-sectional areas and the first cross-sectional area each corresponding to a (total) length of the lumen.
  • Flow divider can also be an integral part of a fluid line system, in particular for measuring at least one physical measured variable of a fluid flowing through a pipeline, for example as a line union of a Coriolis mass flow meter with two measuring tubes vibrating during operation.
  • a fluid line system accordingly has apart from that
  • Flow dividers each have at least two fluid lines, each of which is a first
  • the walls of the fluid lines can, for example, also consist of a metal such as a stainless steel.
  • Fluid line system can be used, inter alia, so that its flow divider as
  • Line union serves, for example to - as also shown in US-A 2017/0219398, US-A 2018/0313487 or WO-A 2008/0241 12 - separate ones, namely through the first fluid line or the second fluid line to the flow divider guided fluid flows, possibly also independently of one another and / or with compositions that differ from one another, by means of the
  • a fluid line system of the aforementioned type can also have the same construction as a (first) flow divider, here serving as a line branch,
  • the second flow divider is - analogous to the first flow divider - each with its first line end both with one of the with the The second line end of the first fluid line, which is connected to the first line end, is connected to the first line end, and to a second line end of the second fluid line, which is also remote from the first line end of the first line end, which is also connected to the first flow divider, such that both the lumen of the first fluid line and the lumen of the second fluid line communicates both with the lumen of the first flow divider and with the lumen of the second flow divider or that the second flow divider opening of the second fluid line opens into the first flow divider opening of the second flow divider and the second flow divider opening of the second fluid line opens into the second flow divider opening of the second flow divider, so that
  • two flow paths connected in parallel namely through the first fluid line or the second fluid line, are provided.
  • the aforementioned fluid line systems can, as already mentioned, also each be designed as an integral component of a, for example, vibronic, measuring transducer which is used or set up for at least one with at least one measured variable - for example one
  • Mass flow (mass flow rate), a density or a viscosity - of the fluid flowing through the corresponding, namely at least one dependent on the same measured variable
  • Signal parameters - for example a signal level dependent on the same measured variable and / or a signal frequency dependent on the same measured variable and / or a phase angle dependent on the same measured variable - to generate a measurement signal.
  • a measuring transducer in turn, can be connected to corresponding measuring and operating electronics to form a (vibronic) measuring system, for example namely a Coriolis mass flow meter, a vibronic density measuring device and / or a vibronic viscosity measuring device.
  • the first and second fluid lines are in particular each also set up so that the fluid to be measured flows through them and during which they are allowed to vibrate for the purpose of generating the at least one measurement signal Measurement signal typically at least one oscillatory movement of the first and / or second fluid lines
  • each of the aforementioned fluid line systems or the transducers formed therewith further comprises at least one electromechanical, for example the same electrodynamic, vibration exciter.
  • such a fluid line system has at least one, for example at least one attached to the first fluid line and / or at least placed in its vicinity, Vibration sensor for generating the at least one measurement signal corresponding to the measured variable.
  • Vibration sensor for generating the at least one measurement signal corresponding to the measured variable.
  • the transducer or the measuring system formed with it is intended to measure a mass flow or a mass flow rate of the fluid flowing through
  • such a fluid line system can also be attached at least two apart from one another on the first and / or second fluid line and / or at least include vibration sensors placed near them, possibly also structurally identical, which are set up to generate a measurement signal corresponding to the measured variable, in particular such that a phase difference dependent on the mass flow rate is established between the two measurement signals.
  • the two fluid lines of such vibronic transducers are typically converted into opposing bending vibrations in one
  • Vibration exciter as well as the at least one vibration sensor electrically coupled electronic driver circuit, optionally configured as a phase locked loop (PLL).
  • PLL phase locked loop
  • the afore-mentioned fluid line systems serving as measuring transducers are also specifically intended or set up to be used in the course of a pipeline in such a way that a fluid flow brought to the measuring transducer by means of one of the two
  • Flow divider therefore divided into two separate fluid flows within the transducer, and that the same fluid flows by means of the other of the flow dividers, therefore also within the transducer, are brought together again to form a single fluid flow, so that the respective transducer is flow-technically or externally as one a single pipe acts and can also be connected to the corresponding segments of the pipeline very easily and without further technical effort using standard flange connections.
  • Fluid line systems or vibronic transducers formed therewith for example, namely the generation of Coriolis forces dependent on a mass flow of the flowing fluid, are also manufactured by the applicant himself or in conjunction with suitably assembled measuring electronics as a Coriolis mass flow meter or as
  • an object of the invention is to provide an improved
  • the invention consists in one, for example as well
  • Flow divider end obliterated, for example circular, second flow divider opening up to a second in a, for example, captured by a connecting flange
  • Flow divider end obliterated, for example circular, third flow divider opening comprises extending lumen.
  • the lumen of the flow divider according to the invention has a main axis of inertia imaginarily connecting the first and second flow divider ends as well as a first plane of symmetry and a second plane of symmetry perpendicular thereto, which first and second planes of symmetry imaginarily intersect in the main axis of inertia.
  • the lumen of the flow divider according to the invention has flat cross-sectional areas perpendicular to the main axis of inertia, each with a geometric center of gravity that is deserted in the first plane of symmetry.
  • a first cross-sectional area which is deserted in the first flow divider end and whose geometric center of gravity is remote from the main axis of inertia of the lumen, corresponds to the first flow divider opening of the flow divider, and a likewise deserted in the first flow divider end, with its geometric center of gravity both from the main axis of inertia of the lumen and from the geometric center of gravity of the first cross-sectional area of the second cross-sectional area of the second flow splitter opening of the flow divider and a deserted in the second flow divider end, with its geometric focus on the main axis of inertia of the lumen of the third cross-sectional area of the third flow splitter opening of the flow divider.
  • Each of the cross-sectional areas of the lumen in turn has a distance z from the third cross-sectional area, measured as a distance from a projection of the geometric center of gravity of the respective cross-sectional areas
  • geometric center of gravity of the third cross-sectional area as well as each extending from the respective geometric center of gravity to the wall and each in one
  • Angle f (-180 ° ⁇ cp ⁇ 180 °) to a respective reference axis, namely an imaginary radius lying both in the respective cross-sectional area and in the first plane of symmetry of the lumen and also perpendicular to its main axis of inertia.
  • the invention consists in a fluid line system formed by means of such a flow divider, which, in addition to the flow divider according to the invention, has a first fluid line formed, for example, as a rigid and / or at least partially circular cylindrical tube with a wall, for example made of a metal, enveloped by a first line end of the first fluid line to a second line end of the same second
  • Fluid line extending lumen, as well as at least one, for example designed as a rigid and / or at least partially circular cylindrical tube and / or structurally identical to the first fluid line, second fluid line with a wall, for example made of a metal, encased from a first line end of the second fluid line to to a second fluid line extending in a second line end, such that both the first fluid line with its first line end and the second fluid line with its first line end are each connected to the first flow divider end of the first flow divider, such that the lumen of the first fluid line to form a first flow path extending through the first flow divider opening of the first flow divider, and the lumen of the second fluid line to form one through the second
  • the fifth cross-sectional area is also designed so that its second expansion coefficient bs, depending on the distance zs, a calculation rule:
  • Shape coefficient P 35 to the second expansion coefficient bs is more than 2 and / or less than 6. According to a second embodiment of the invention it is also provided that none of the
  • Cross-sectional area is formed so that a ratio P34 / b4 of their third
  • the radii Rifo one with its geometric center of gravity distant from the main axis of inertia (z) of the lumen and at a distance Z7 to the third cross-sectional area that is more than 60% of the distance zi (zg> 0 , 6 zi) and less than 95% of the distance zi (zg ⁇ 0.95 zi)
  • the plane of symmetry and the geometric center of gravity of the eighth cross-sectional area of the lumen is at a distance xs from the second plane of symmetry and that each of the distances X7, xs of the seventh and eighth cross-sectional areas is at least equal to the respective first
  • Expansion coefficients a7 or as of the seventh and eighth cross-sectional areas and / or in each case corresponds to a maximum of 1.2 times the respective first expansion coefficient ai or as of the seventh or eighth cross-sectional area.
  • the respective first expansion coefficient a is not less than 0.9 and / or not more than 1.
  • the respective second expansion coefficient b of each of the cross-sectional areas of the lumen is not less than 0.4 and / or not more than 1.
  • Cross-sectional areas of the lumen, the respective first shape coefficient, is not less than 2 and / or not more than 3.
  • the respective second shape coefficient n2i is not less than 2 and / or not more than 3.
  • the geometric center of gravity of the first cross-sectional area of the lumen is a distance xi from the second
  • the plane of symmetry and the geometric center of gravity of the second cross-sectional area of the lumen has a distance X2 from the second plane of symmetry, and that each of the distances xi, X2 of the first and second cross-sectional areas is at least 1.05 times, for example at least 1.2 times, des respective first expansion coefficient ⁇ or a2 of the first or second cross-sectional area and / or each at most 1.5 times, for example at most 1.3 times, of the respective first expansion coefficient ⁇ or a2 of the first or second cross-sectional area.
  • Expansion coefficient a one of the coefficient sets P, is greater than the first
  • Expansion coefficient ai of the first coefficient set Pi Expansion coefficient ai of the first coefficient set Pi.
  • none of the second expansion coefficients b, one of the coefficient sets P, is greater than the second
  • Expansion coefficient bi of the first coefficient set Pi is further provided that no cross-sectional area has an area which is greater than an area of the third cross-sectional area.
  • Cross-sectional area has an area which is smaller than an area of the first cross-sectional area or the second cross-sectional area.
  • a ratio of an area of the third cross-sectional area to an area of the first cross-sectional area or the second cross-sectional area is in each case greater than 1 and / or less than 1.5.
  • Flow divider opening is set up for it, with a, for example hollow cylindrical,
  • End portion of a first fluid line for example cohesively, to be connected in such a way that a lumen of the first fluid line communicates with the lumen of the flow divider to form a first flow path passing through the first flow divider opening, so that the second flow divider opening is set up, for example
  • hollow-cylindrical, end section of a second fluid line for example cohesively, to be connected in such a way that a lumen of the second fluid line communicates with the lumen of the flow divider to form a second flow path that passes through the second flow divider opening and is connected fluidically parallel to the first flow path.
  • the fluid line system of the invention further comprises a second flow divider corresponding to a flow divider according to the invention, for example also structurally identical to the first flow divider, and both the first fluid line with its second line end and the fluid line with its second line end are each connected to the first flow divider end of the second flow divider connected, such that the lumen of the first fluid line to form a through both the first flow divider opening of the first flow divider and through the first flow divider opening of the second
  • Flow divider passing through the first flow path and the lumen of the second Fluid line to communicate with the lumen of the first flow divider as well as with the lumen of the second flow divider to form a second flow path which leads through both the second flow splitter opening of the first flow splitter and through the second flow splitter opening of the second flow splitter and is connected fluidically parallel to the first flow path.
  • this further comprises an electro-mechanical exciter arrangement which is set up to convert electrical power into mechanical power causing mechanical vibrations of the first and second fluid lines.
  • this further comprises a sensor arrangement which is set up to detect mechanical vibrations of the first and second fluid lines and to provide at least one vibration signal representing at least one of the first and second fluid lines, for example electrical, for example.
  • a basic idea of the invention is to minimize the specific pressure loss of flow dividers in that a fourth cross-sectional area, which is deserted in the vicinity of the aforementioned first cross-sectional area, yet distant from the aforementioned second and third cross-sectional areas, corresponds to a rectangular shape of approaching superellipse or that a corresponding transition region, namely only having superelliptical cross-sectional areas, between the aforementioned first cross-sectional area and the
  • An advantage of the invention is, inter alia, that especially when using the flow divider as
  • Cross-sectional area through the flow divider fluid allowed to flow is significant compared to conventional flow dividers or fluid line systems formed therewith
  • FIG. 1 schematically shows a flow divider in a perspective side view
  • FIG. 2a, 2b schematically show a flow divider according to FIG. 2 in further different side views
  • FIG. 3a, 3b schematically show uses of a flow divider according to FIG. 1 or fluid line systems each formed by means of a flow divider according to FIG. 1;
  • 5a, 5b schematically show different cross-sectional areas of a lumen according to FIG. 4;
  • 6a, 6b schematically illustrate further cross-sectional areas of the lumen according to FIG. 4, namely between the cross-sectional area according to FIG. 5b and each of the cross-sectional areas according to FIG. 5a;
  • FIG. 7a schematically shows a further cross-sectional area of the lumen according to FIG. 4 which is obliterated between the cross-sectional area according to FIG. 6a or 6b and each of the cross-sectional areas according to FIG. 5a;
  • FIG. 7b schematically illustrates further ones, namely in each case between the cross-sectional area according to FIG.
  • FIG. 8 schematically, in a first side view, a further exemplary embodiment of a fluid line system formed by means of a flow divider according to FIG. 1;
  • Fig. 9 schematically shows in a perspective second side view
  • FIG. 10 schematically shows, in a side view, one by means of the fluid line system according to FIG.
  • 1, 2a and 2b schematically show, in various side views, an exemplary embodiment of a flow divider according to the invention, for example namely a flow divider for connecting fluid lines useful for guiding a flowing fluid.
  • Flow divider has a wall, for example made of a metal, enclosed
  • Lumen 10 * which - as also shown in FIGS. 2a and 2b, or from a
  • 1, 2a and 2b are readily apparent - both from a first flow divider opening 10a that is deserted in a first flow divider end 10+ and from a second flow divider opening 10b that is deserted in the flow divider end 10+ but is spaced apart from the flow divider opening 10a up to one in one second flow divider end 10 # obliterated circular third flow divider opening 10c extends.
  • Flow divider end 10 # can be held, for example, by a, possibly also standardized, connecting flange or open into a connecting piece, possibly also held by such a connecting flange.
  • the flow divider according to the invention can also be produced, for example, by an additive or generative manufacturing process (3D printing process).
  • the flow divider according to the invention can, for example, also be an, possibly also an integral, component of a fluid line system for guiding a flowing fluid, for example namely in such a fluid line system - as also shown schematically in Fig. 3a - as a line branching or - as also in Fig. 3b shown schematically - can be used as a line union.
  • the flow divider opening 10a of the flow divider 10 is also set up to have a - for example
  • hollow cylindrical - end section of a first fluid line 100 possibly also cohesively, to be connected in such a way that - as also shown in FIG. 3a - a lumen 100 * of the fluid line 100 forming a first through the same flow divider opening 10a
  • Flow path communicates with the lumen 10 *
  • the second flow divider opening 10b is set up to be connected to an - for example hollow cylindrical - end section of a second fluid line 200, in particular cohesively, in such a way that - as in Fig. 3a and 3b shown - a lumen 200 of the fluid line 200 communicating with the formation of a second flow path leading through the same flow divider opening 10b, for example connected in parallel to the first flow path, also communicates with the lumen 10 * .
  • the aforementioned fluid line system can also be part of a measuring transducer, for example namely a vibronic measuring transducer, for example according to one of the patent applications or patents EP-A 816 807, US-A 2001/0037690,
  • Coriolis mass flow meter or a density meter.
  • the fluid line system can, for example, also be part of a transfer point for goods traffic subject to custody transfer, such as a fuel dispenser or a transfer point.
  • the at least one measured variable can accordingly be, for example, a density, a viscosity or a temperature of the fluid.
  • this measured variable can also be, for example, a flow parameter of the fluid, for example namely a mass flow or a volume flow.
  • Fluid line system is part of a vibronic measuring transducer or a vibronic measuring system formed therewith, according to a further embodiment of the invention at least the fluid line 100 is also set up for fluid to flow through it and for it to vibrate during it.
  • the fluid line 200 can also be set up to allow fluid to flow through it and to let it vibrate during this; this, for example, also in such a way that fluid flows through the two fluid lines 100, 200 simultaneously and / or during this time is allowed to vibrate simultaneously, in particular in opposite directions.
  • the lumen 10 * of the flow divider 10 has the first and second flow divider ends 10+, 10 # imaginary main axis of inertia z on.
  • the lumen 10 * is mirror-symmetrical, such that the lumen 10 * is a first
  • a first cross-sectional area xyi which is deserted in the flow divider end 10+, but with its geometric center of gravity distant from the main axis of inertia z, and therefore at a distance xi from the plane of symmetry yz, corresponds to
  • connection is mirror-symmetrical in the aforementioned manner, the aforementioned distances x1, x2 are the same and the two, for example also circular, cross-sectional areas xyi, xy2 are correspondingly congruent to one another.
  • the connection is the Flow divider 10 or its lumen 10 * also designed so that a ratio of an area of the cross-sectional area xy $ to an area of the cross-sectional area xyi or the cross-sectional area xy2 is greater than 1 and / or less than 1.5.
  • the flow divider 10 or its lumen 10 * can also be designed so that no cross-sectional area xy has an area that is greater than the aforementioned area of the cross-sectional area xy $ , and / or that no cross-sectional area xy has an area which is smaller than an area of the cross-sectional area xyi or the cross-sectional area xy2.
  • each of the aforementioned cross-sectional areas xy, of the lumen 10 * - as also shown schematically in FIG. 4 or from a synopsis of FIGS. 4, 5a, 5b, 6a, 6b, 7a and 7b are readily apparent - furthermore, in each case a plurality of radii R which differ from one another and / or which are the same, as well as a distance z to the cross-sectional area xyz, measured as a distance of a projection of the geometric center of gravity of the respective cross-sectional areas xy, to the geometric center of gravity of the cross-sectional area xyz.
  • the lumen 10 * also has a bifurcation (bifurcation point) or a bifurcation area xy B , namely a cross-sectional area that forms the bifurcation with its geometric center of gravity - which ultimately initiates the splitting of partial flows or completes the recombining of partial flows.
  • a distance ZB the
  • Bifurcation area xy B is more than 55% of the distance zi (ZB> 0.55 zi) and / or less than 65% of the distance zi (ZB ⁇ 0.65 zi).
  • each of the aforementioned radii R, of each cross-sectional area xy, each from the respective geometric center of gravity of the same cross-sectional area xy, extends to the wall and is in each case in one
  • each radius R, (cp) of each cross-sectional area xy fulfills a coefficient assigned by one of the respective cross-sectional areas xy, and by a respective seven coefficient, namely a first one
  • first symmetry coefficient mi a second symmetry coefficient ma
  • first Shape coefficients defined a second shape coefficient nz
  • a third shape coefficient n 3i containing coefficient set (or parameter vector) P, (P, [a, b, mi, rri 2i , n 2i n 3i ]), thus with only a few Variables parameterized and each scaled with the largest radius Ro of the third cross-sectional area xy $ (R, (cp) / Ro -> n (cp))
  • Coefficient set P2 [a2 b2 mi2 m22 ni2 P22 P32] defined second calculation rule ⁇ 2 (f, RS) and the radii R 3 (cp) of the cross-sectional area xy 3 correspondingly one through a third
  • Cross-sectional areas xyi, xy 2 are designed to be congruent, so are both of them
  • the expansion coefficient bi of the coefficient set is also Pi, hence is
  • Expansion coefficient b 2 of the coefficient set P 2 each equal to the
  • the respective first expansion coefficient ai or a 2 corresponds to at least one, two times the respective first expansion coefficient ai or a 2 and / or each at most 1.5 times, in particular at most one, three times, the respective first expansion coefficient ai or a 2 .
  • the flow divider 10 or its lumen 10 is designed such that of each of the aforementioned cross-sectional areas xy, of the lumen 100 or of each of the aforementioned coefficient sets P, the respective first expansion coefficient a. is not less than 0.9 and / or not more than 1, and / or that of each of the cross-sectional areas xy, or of each of the aforementioned coefficient sets P, the respective second expansion coefficient b is not less than 0.4 and / or not is more than 1.
  • the flow divider 10 is also designed so that of each of the
  • the respective first shape coefficient is not less than 2 and / or not more than 3, and / or that of each of the aforementioned cross-sectional areas xy, or of each of the aforementioned coefficient sets P , the respective second shape coefficient nz is not less than 2 and / or not more than 3.
  • none of the cross-sectional area xy should have an area that is greater than the area of the cross-sectional area xy $ , it is also provided that none of the first expansion coefficients a, one of the
  • Coefficient sets P is greater than the expansion coefficient ai of the coefficient set Pi or the associated cross-sectional area xyi and / or none of the second expansion coefficients b, one of the coefficient sets P, is greater than the expansion coefficient bi des
  • the lumen 10 * of the flow divider 10 also has at least one fourth cross-sectional area xy 4 , which, with its geometric focus, is likewise on the
  • Main axis of inertia z of the lumen 10 * lies. Namely cross-sectional area xy 4 is in one
  • Distance Z 4 to cross-sectional area xy $ which is more than 20% of the distance zi (Z 4 > 0.2 zi) and less than 30% of the distance zi (Z 4 ⁇ 0.3 zi), is deserted in the flow divider and according to the invention designed so that their radii R 4 (cp) one through a fourth
  • a ratio P 34 / b 4 of the aforementioned shape coefficient P 34 to the aforementioned expansion coefficient b 4 is not less than 5.5 and / or not more than 7 and / or that the radii R 4 (cp) des
  • the aforementioned flow cross-section xy 4 depending on the respective distance Z 4 from the cross-sectional area xyz, correspond to one or more of the following sets of coefficients P 4 :
  • none of the cross-sectional areas xy, of the lumen 10 * , which are located between the aforementioned superelliptical cross-sectional area xy 4 and the cross-sectional areas xyi , xy 2 , or their distance z from the cross-sectional area xy $ is greater than the distance Z 4 and smaller than the distance zi or Z 2 , esp.
  • the respective third shape coefficient n 3i of no further cross-sectional areas xy is greater than the aforementioned shape coefficient P 34 .
  • Transition area effectively effective, namely causing as few disturbances as possible in the flow profile or only provoking the lowest possible pressure loss, nevertheless - seen in the direction of the main axis of inertia z - to be able to form as short as possible, according to a further embodiment of the invention, it is also provided that the aforementioned
  • a further embodiment of the invention provides that the radii Rs (cp) of the aforementioned cross-sectional area xys, depending on the respective distance zs from the cross-sectional area xyz, correspond to one or more of the following sets of coefficients P 5 :
  • a further embodiment of the invention provides that the radii Re (cp) of the aforementioned cross-sectional area xy 6 , depending on the respective distance Z 6 from the cross-sectional area xyz, correspond to one or more of the following sets of coefficients P & :
  • Cross-sectional area xy2 in each case mediating transition area has the lumen 10 * of a further embodiment of the invention and, as also indicated in Fig. 7b, furthermore a distance with its geometric center of gravity from the main axis of inertia z, at a distance Z7 to the third cross-sectional area xyz, which is more than 60% of the distance zi (Z 7 > 0.6 zi) and less than 95% of the distance zi (Z 7 ⁇ 0.91 zi), the deserted seventh cross-sectional area xy7 as well as one with its geometric center of gravity from both the main axis of inertia z and the geometric one Center of gravity of the aforementioned cross-sectional area xy7 distant, at a distance zs to the third cross-sectional area xyz, which is equal to the aforementioned distance Z7,
  • the flow divider 10 is, as already mentioned, designed as a component of a fluid line system useful for guiding or transferring a flowing fluid, for example namely a liquid, a gas or a dispersion, or used in such a fluid line system.
  • a fluid line system useful for guiding or transferring a flowing fluid, for example namely a liquid, a gas or a dispersion, or used in such a fluid line system.
  • the fluid line system can
  • the fluid line system has, in addition to the flow divider 10, a first fluid line 100 with a wall, for example designed as a rigid and / or at least partially circular cylindrical tube of a metal, encased, from a first fluid line 100 with a wall, for example designed as a rigid and / or at least partially circular cylindrical tube of a metal, encased, from a first fluid line 100 with a wall, for example designed as a rigid and / or at least partially circular cylindrical tube of a metal, encased, from a first
  • a second fluid line 200 for example designed as a rigid and / or at least partially circular cylindrical tube and / or structurally identical to the fluid line 100, with a fluid line 200 encased by a wall, for example made of metal, extending from a first line end 200+ to a in a second line end 200 # the same
  • Fluid line 200 extending lumen 200 * . As shown in Fig. 3b or from a
  • FIGS. 3b and 3a readily apparent, can be seen in the aforementioned
  • Fluid line system both the fluid line 100 with its line end 100+ and the
  • Fluid line 200 with its line end 200+ each be connected to the flow divider end 10+ of the flow divider 10 in such a way that the lumen 100 * of the fluid line 100 leads through the flow divider opening 10a of the flow divider 10 to form a
  • the aforementioned fluid line system further comprises a flow divider 10 corresponding to the (first) flow divider 10, namely one encased by a wall and obliterated by a first flow divider end 20+ first flow splitter opening 20a as well as from a second flow splitter opening 20b, which is obliterated in flow splitter end 20+ and spaced apart from flow splitter opening 20a, up to a further (second) flow splitter 20 * which extends in a second flow splitter end 20 # and which extends circular third flow splitter opening 10c and which also has the two aforementioned
  • Fluid lines 100, 200 are connected; this in particular in such a way that, as is also readily apparent from FIGS. 8 and 9, both the fluid line 100 and its
  • Line end 100 # and the fluid line 200 with the line end 200 # each connected to the first flow divider end 20+ of the flow divider 20, such that the
  • Lumen 100 * of the fluid line 100 forming a first flow path leading through both the flow divider opening 10a of the flow divider 10 and through a first flow divider opening of the flow divider 20, and the lumen 200 * of the fluid line 200 forming a first flow path both through the flow divider opening 10b of the flow divider 10 and through a second flow divider opening of the flow divider 20, the second flow path connected in flow technology parallel to the aforementioned first flow path, both with the lumen 10 * of the flow divider 10 and with the lumen 20 * of the second
  • the flow divider 20 is constructed identically or identically to the flow divider 10.
  • the fluid line system is part of a transducer or a measuring system formed therewith
  • the fluid line system according to a further embodiment of the invention also has a sensor arrangement which is set up to include at least one, for example, electrical and / or or to provide an analog measurement signal s1; this in particular in such a way that the measurement signal s1 has at least one signal parameter which is dependent on the measured variable, namely follows changes in the measured variable with a corresponding change.
  • a signal parameter dependent on the measured variable for example, a signal level dependent on the at least one measured variable, a signal frequency dependent on the same measured variable and / or a phase angle of the measurement signal dependent on the same measured variable.
  • a signal parameter dependent on the measured variable for example, a signal level dependent on the at least one measured variable, a signal frequency dependent on the same measured variable and / or a phase angle of the measurement signal dependent on the same measured variable.
  • the sensor arrangement can be placed outside of the fluid lines 100, 200 nevertheless in their vicinity, for example also in such a way that the sensor arrangement is attached to at least one of the fluid lines 100, 200.
  • the sensor arrangement is also set up to absorb mechanical vibrations of at least one of the two aforementioned fluid lines 100, 200, for example namely bending vibrations of the fluid line 100 and / or the fluid line 200 on one or more of the fluid line system To detect resonance frequencies and to provide at least one oscillation signal which represents or serves as a measurement signal at least one of the fluid lines.
  • the sensor arrangement can for example be an electrodynamic and / or
  • Vibration movements of the two fluid lines 100, 200 differentially detecting
  • the fluid line system also has a
  • electro-mechanical exciter arrangement which is set up to convert electrical power into mechanical vibrations of the fluid lines, for example namely the aforementioned bending vibrations of the fluid line 100 and / or the fluid line 200, causing mechanical power.
  • This exciter arrangement can be formed, for example, by means of at least one electrodynamic and / or differentially acting vibration exciter 41 on the two fluid lines 100, 200.
  • the sensor arrangement or the fluid line system formed therewith, as also indicated in FIG. 10 can also be used in addition to the vibration sensor 51 at least a second
  • Vibration sensor 52 for generating at least one with the measured variable
  • vibration sensor 52 can be structurally identical to vibration sensor 51 and / or and at the same distance as vibration sensor 51 from fluid line 100 or fluid lines 100, 200.
  • the vibration sensors 51, 52 can be positioned symmetrically with respect to the aforementioned vibration exciter 41, for example also in such a way that, as indicated in FIG.
  • the vibration sensor 52 is further away from the flow divider 10 than the Vibration sensor 51 or, conversely, vibration sensor 51 is further away from flow divider 20 than vibration sensor 52 and / or such that vibration sensor 51 is at the same distance from flow divider 10 as vibration sensor 52 is from flow divider 20.
  • Measurement signals s1, s2 can be generated by means of the aforementioned fluid line system
  • the measuring system also includes measuring and operating electronics which are electrically coupled to the sensor arrangement, for example formed by means of at least one microprocessor and / or a digital signal processor (DSP), which in turn are advantageously sufficiently dust- and watertight or impact-proof explosion-proof protective housing 5000 can be accommodated.
  • DSP digital signal processor
  • such measuring and operating electronics can also be set up to process the at least one measuring signal s1 or the measuring signals s1, s2, for example to determine measured values for the at least one measured variable using the measuring signal s1 and / or the measuring signal s2.
  • the fluid line system is equipped with at least one vibration exciter 41, the measuring and
  • Operating electronics 500 are also electrically coupled to the vibration exciter 41 and also be set up to send an electrical excitation signal e1 to the aforementioned
  • Vibration exciter 41, and the vibration exciter 41 can also be set up to convert electrical power fed in by means of the excitation signal e1 into mechanical vibrations of at least the fluid line 100 or into mechanical vibrations of both the fluid line 100 and the fluid line 200.
  • the fluid line system can furthermore comprise a protective housing 1000 for the fluid lines 100, 200.
  • the protective housing 1000 shown in FIG. 10 has a cavity enclosed by a wall, within which the fluid line 100 and at least the fluid line 200 are placed. Not least for the purpose of forming a sufficiently torsion and flexure-resistant or impact and pressure-resistant protective housing, its wall can be made from a metal, such as stainless steel, and / or, as is quite common and indicated in FIG. 10, at least partially hollow-cylindrical his. As also indicated in FIG. 10, a first
  • Housing end 1000+ of the protective housing 1000 can be formed by means of the flow divider 10, for example such that the flow divider 10 is an integral part of the protective housing and / or that the protective housing 1000 has a side wall laterally delimiting the aforementioned cavity, which is fixed to the side of the flow divider 10 or cohesively is connected to this.
  • a second housing end 1000 # the same protective housing 1000 can be formed by means of the flow divider 20, for example also so that both the flow divider 10 and the flow divider 20 are each an integral part of the protective housing or that the protective housing 1000 laterally delimits the cavity Has side wall which is laterally fixed both on the flow divider 10 and on the flow divider 20 or is firmly connected to the first fluid line.

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Abstract

Der Strömungsteiler umfaßt ein von einer Wandung umhülltes, sich sowohl von einer in einem Strömungsteilerende (10+) verödeten Strömungsteileröffnung (10a) als auch von einer von nämlicher Strömungsteileröffnung (10a) beabstandet im Strömungsteilerende (10+) verödeten zweiten Strömungsteileröffnung (10b) bis zu einer in einem zweiten Strömungsteilerende (10#) verödeten Strömungsteileröffnung (10c) erstreckendes Lumen (10*). Das Lumen (10*) weist zwei zueinander senkrechte Symmetrieebenen (xz, yz), die einander in einer die Strömungsteilerenden (10+, 10#) verbindenden Hauptträgheitsachse (z) schneiden, sowie dazu senkrechte, ebene Querschnittsflächen (xy,) mit jeweils einem in der Symmetrieebene (xz) verödeten geometrischen Schwerpunkt auf. Jede der Querschnittsflächen (xy,) weist sich jeweils vom jeweiligen geometrischen Schwerpunkt bis zur Wandung erstreckende und jeweils in einem Winkel φ (-180°< cp < 180°) zu einer jeweiligen Bezugsachse (x,), nämlich einer sowohl in der jeweiligen Querschnittsfläche (xy,) als auch in der ersten Symmetrieebene des Lumens (10*) liegenden und zudem senkrecht auf dessen Hauptträgheitsachse (z) stehenden gedachten Achse stehende Radien (R,) auf, von denen jeder in einem Winkel φ = 0° zur jeweiligen Bezugsachse (xi) stehende Radius R,(0°) von der Symmetrieebene (yz) wegweist, und erfüllt zudem jeweils eine durch einen der jeweiligen Querschnittsfläche (xy,) zugewiesenen und durch einen jeweils sieben Koeffizienten, nämlich jeweils Ausdehnungskoeffizienten ai, bi, Symmetriekoeffizienten m1i,, m2i, sowie Formkoeffizienten n1i, n2i, n3i enthaltenden Koeffizientensatz Pi (Pi = [ai bi m1i, m2i m, n2i n3i]) definierte und jeweils mit einem größten Radius Ro einer der Strömungsteileröffnung (10c) entsprechenden Querschnittsfläche (xys) skalierte Berechnungsvorschrift fί,(φ, Pi): Formul : I derart, daß die Radien R4(cp) einer mit deren geometrischen Schwerpunkt auf der Hauptträgheitsachse (z) des Lumens (10*), nämlich bei 20%...30% einer Länge des Strömungsteilers liegende Querschnittsfläche (xy4) des Lumens (10*) eine durch einen Koeffizientensatz P4 = [a4 b4 m14 m24 n14 n24 n34] entsprechend definierte Berechnungsvorschrift f4(φ, P4), mit a4 =(0,95...0,99), b4 = (0,45...0,7), mn = 4, rri24 = 4, ΠΜ = 3.0, n24 = n14 und n34 = (3...4), erfüllen.

Description

Strömungsteiler sowie damit gebildetes Fluidleitungssystem
Die Erfindung betrifft einen Strömungsteiler zum Verbinden von dem Führen eines strömenden Fluids dienlichen Fluidleitungen. Darüberhinaus betrifft die Erfindung ein mit einem solchen Strömungsteiler gebildetes Fluidleitungssystem.
Aus der US-A 48 01 897, der US-A 2008/0184816, der US-A 201 1/0154912, der
US-A 2017/0219398, der US-A 2018/0313487, der WO-A 2006/107297, der WO-A 2006/1 18557, der WO-A 2009/078880, der WO-A 2009/123632, der WO-A 2015/162617, WO-A 2015/085025 der WO-A 2017/048235, der WO-A 2017/105493 oder der WO-A 2017/198440 ist jeweils ein - gelegentlich auch als Verteiler-, Sammel- oder Hosenstück bezeichneter - Strömungsteiler zum Verbinden von dem Führen eines strömenden Fluids dienlichen Rohren bekannt wie auch die Verwendung eines solchen Strömungsteilers als Leitungsverzweigung oder als Leitungsvereinung eines Fluidleitungsystems.
Jeder der Strömungsteiler weist jeweils ein von einer Wandung umhülltes Lumen auf, das sich sowohl von einer in einem ersten Strömungsteiler verödeten ersten Strömungsteileröffnung als auch von einer von nämlicher ersten Strömungsteileröffnung seitlich beabstandet in nämlichem ersten Strömungsteilerende verödeten zweiten Strömungsteileröffnung bis zu einer in einem, insb. von einem Anschlußflansch gefaßten, zweiten Strömungsteilerende verödeten kreisförmigen dritten Strömungsteileröffnung erstreckt, derad, daß das Lumen eine die beiden Strömungsteilerenden imaginär verbindende Hauptträgheitsachse sowie eine erste Symmetrieebene und eine dazu senkrechte zweite Symmetrieebene aufweist, und daß die beiden Symmetrieebenen einander in der Hauptträgheitsachse imaginär schneiden und daß das Lumen zur Hauptträgheitsachse senkrechte, ebene Querschnittsflächen mit jeweils einem in der ersten Symmetrieebene verödeten
geometrischen Schwerpunkt aufweist. Die Wandungen des Strömungsteilers kann beispielsweise aus einem Metall, wie z.B. einem Edelstahl, bestehen. Von den vorbezeichneten
Querschnittsflächen entspricht eine im ersten Strömungsteilerende verödete, mit deren
geometrischen Schwerpunkt von der Hauptträgheitsachse des Lumens entfernte erste
Querschnittsfläche der ersten Strömungsteileröffnung des Strömungsteilers, eine ebenfalls im ersten Strömungsteilerende verödete, mit deren geometrischen Schwerpunkt sowohl von der
Hauptträgheitsachse des Lumens als auch vom geometrischen Schwerpunkt der vorbezeichneten ersten Querschnittsfläche entfernte zweite Querschnittsfläche der zweiten Strömungsteileröffnung des Strömungsteilers und eine im zweiten Strömungsteilerende verödete, mit deren geometrischen Schwerpunkt auf der Hauptträgheitsachse des Lumens liegende dritte Querschnittsfläche der dritten Strömungsteileröffnung des Strömungsteilers. Typischerweise ist die dritte Querschnittsfläche eines solchen Strömungsteilers, nicht zuletzt zwecks einer einfachen Anbindung an eine das Medium zu- bzw. weiterführende Rohrleitung, jeweils kreisförmig ausgebildet, während die ersten und zweiten Querschnittsflächen sowohl kreisförmig als auch, wie beispielsweise in der
WO-A 2017/048235 oder der WO-A 2017/198440 gezeigt, ovalförmig oder auch, wie beispielsweise in der -WO-A 2017/105493 gezeigt, halbkreisförmig ausgebildet sein können. Zudem weist jede der Querschnittsflächen naturgemäß jeweils einen Abstand zur vorbezeichneten ersten
Querschnittsfläche, gemessen als ein Abstand einer Projektion des geometrischen Schwerpunkts der jeweiligen der Querschnittsflächen zum geometrischen Schwerpunkt der ersten
Querschnittsfläche auf, wobei der Abstand der ersten und zweiten Querschnittsflächen zur ersten Querschnittsfläche jeweils einer (Gesamt-)Länge des Lumens entspricht.
Wie ferner in der US-A 2008/0184816, der US-A 201 1/0154912, der US-A 2017/0219398, der US-A 2018/0313487, der WO-A 2006/107297, der WO-A 2006/1 18557, der WO-A 2009/078880, der WO-A 2009/123632, der WO-A 2015/162617, der WO-A 2017/048235, der WO-A 2017/105493, der WO-A 2017/198440 oder auch der WO-A 2008/0241 12 jeweils gezeigt, kann jeder der
Strömungsteiler zudem beispielsweise ein integraler Bestandteil eines, insb. dem Messen wenigstens einer physikalischen Meßgröße eines ein einer Rohrleitung strömenden Fluids dienlichen, Fluidleitungssystems sein, beispielsweise nämlich als Leitungsvereinigung eines zwei im Betrieb vibrierende Meßrohre aufweisenden Coriolis-Massendurchfluß-Meßgeräts ausgebildet sein. Jedes der vorbezeichneten Fluidleitungssysteme weist dementsprechend außer dem
Strömungsteiler jeweils wenigstens zwei Fluidleitungen auf, von denen jeweils eine erste
Fluidleitung mit einem jeweiligen Endabschnitt stoffschlüssig mit der ersten Strömungsteileröffnung und eine zweite Fluidleitung mit einem jeweiligen Endabschnitt stoffschlüssig mit der zweiten Strömungsteileröffnung verbunden ist, derart, daß ein jeweiliges Lumen der ersten Fluidleitung unter Bildung eines ersten Strömungspfades und ein jeweiliges Lumen der zweiten Fluidleitung unter Bildung eines zum ersten Strömungspfad parallelen zweiten Strömungspfades in das Lumen des Strömungsteilers kommunizieren. Die Wandungen der Fluidleitungen können beispielsweise ebenfalls aus einem Metall, wie z.B. einem Edelstahl, bestehen. Das vorbezeichnete
Fluidleitungssystem kann u.a. so verwendete werden, daß dessen Strömungsteiler als
Leitungsvereinigung dient, etwa um - wie auch in der US-A 2017/0219398, der US-A 2018/0313487 oder der WO-A 2008/0241 12 gezeigt - separate, nämlich durch die erste Fluidleitung bzw. die zweite Fluidleitung an den Strömungsteiler geführte Fluidströme, ggf. auch voneinander unabhängig und/oder mit voneinander abweichenden Zusammensetzungen, mittels des
Strömungsteilers (wieder) zusammenzuführen bzw. miteinander zu vermischen.
Darüberhinaus kann ein Fluidleitungssystem der vorgenannten Art, nicht zuletzt bei Verwendung in einem Coriolis-Massendurchfluß-Meßgerät, ferner auch einen, hier als Leitungsverzweigung dienlichen, zum vorbezeichneten (ersten) Strömungsteiler beispielsweise baugleichen,
weiteren (zweiten) Strömungsteiler aufweisen. Nämlicher zweiter Strömungsteiler ist - analog zum ersten Strömungsteiler - jeweils mit dessen ersten Leitungsende sowohl mit einem vom mit dem ersten Strömungsteiler verbundenen ersten Leitungsende entfernten zweiten Leitungsende der ersten Fluidleitung als auch mit einem vom ersten Leitungsende der ebenfalls mit dem ersten Strömungsteiler verbundene ersten Leitungsende entfernten zweiten Leitungsende der zweiten Fluidleitung verbunden, derart das sowohl das Lumen der ersten Fluidleitung als auch das Lumen der zweiten Fluidleitung sowohl mit dem Lumen des ersten Strömungsteilers als auch mit dem Lumen des zweiten Strömungsteilers kommuniziert bzw. daß die zweite Strömungsteileröffnung der zweiten Fluidleitung in die erste Strömungsteileröffnung des zweiten Strömungsteilers und die zweite Strömungsteileröffnung der zweiten Fluidleitung in die zweite Strömungsteileröffnung des zweiten Strömungsteilers münden, so daß im Ergebnis mittels des jeweiligen Fluidleitungssystems zwei strömungstechnisch parallel geschaltete, nämlich durch die erste Fluidleitung bzw. die zweite Fluidleitung führende Strömungspfade bereitgestellt sind.
Die vorbezeichneten Fluidleitungssysteme können, wie bereits erwähnt, zudem jeweils als integraler Bestandteil eines, beispielsweise vibronischen, Meßwandlers ausgebildet sein, der dazu dient bzw. eingerichtet ist, wenigstens ein mit wenigstens einer Meßgröße - beispielsweise einem
Massenstrom (Massendurchflußrate), einer Dichte oder einer Viskosität - des hindurchströmenden Fluids korrespondierenden, nämlich wenigsten einen von nämlicher Meßgröße abhängigen
Signalparameter - beispielsweise einen von nämlicher Meßgröße abhängigen Signalpegel und/oder eine von nämlicher Meßgröße abhängige Signalfrequenz und/oder einen von nämlicher Meßgröße abhängigen Phasenwinkel - aufweisenden Meßsignals zu generieren. Nämlicher Meßwandler wiederum kann unter Bildung eines (vibronischen) Meßsystems, beispielsweise nämlich eines Coriolis-Massendurchfluß-Meßgeräts, eines vibronischen Dichte-Meßgeräts und/oder eines vibronischen Viskosität-Meßgeräts, mit einer entsprechenden Meß- und Betriebselektronik verbunden sein.
Für den erwähnten Fall, daß es sich bei dem Meßwandler um einen vibronischen Meßwandler handelt, sind die erste und zweiten Fluidleitungen im besonderen jeweils auch dafür eingerichtet, von dem auszumessenden Fluid durchströmt und währenddessen zwecks Generierung des wenigstens einen Meßsignals vibrieren gelassen zu werden, wobei als Meßsignal typischerweise wenigstens ein Schwingungsbewegungen der ersten und/oder zweiten Fluidleitungen
repräsentierendes Schwingungsmeßsignal mit wenigstens einer von einer Dichte des in den Fluidleitungen geführten Fluids abhängigen Signalfrequenz und/oder einer von einer
Massendurchflußrate abhängigen Phasenwinkel dient. Zum Anregen bzw. Aufrechterhalten mechanischer Schwingungen der Fluidleitungen, beispielsweise nämlich von gegengleichen Biegeschwingungen der ersten und zweiten Fluidleitungen, umfaßt jedes der vorbezeichneten Fluidleitungssysteme bzw. der damit gebildeter Meßwandler ferner jeweils wenigstens einen elektromechanischen, beispielsweise nämliche elektrodynamischen, Schwingungserreger.
Darüberhinaus weist ein solches Fluidleitungssystem wenigstens einen, beispielsweise zumindest an der ersten Fluidleitung angebrachten und/oder zumindest in deren Nähe plazierten, Schwingungssensor zum Erzeugen des wenigstens einen mit der Meßgröße korrespondierenden Meßsignals auf. Nicht zuletzt für den vorbezeichneten Fall, daß der Meßwandler bzw. das damit gebildet Meßsystem dafür vorgesehen ist, einen Massenstrom bzw. einen Massendurchfluß des hindurchströmenden Fluids zu messen, kann ein solches Fluidleitungssystem auch wenigstens zwei voneinander entfernt an der ersten und/oder zweiten Fluidleitung angebrachte und/oder zumindest in deren Nähe plazierte, ggf. auch baugleiche Schwingungssensoren umfassen, die eingerichtet sind, jeweils ein mit der Meßgröße korrespondierendes Meßsignal zu erzeugen, insb. derart, daß zwischen den beiden Meßsignalen eine von der Massendurchflußrate abhängige Phasendifferenz etabliert ist. Zwecks Ermittlung der Meßgröße werden die beiden Fluidleitungen von solchen vibronischen Meßwandler typischerweise zu gegengleichen Biegeschwingungen in einem
Antriebs- oder auch Nutzmode, nämlich zu Schwingungen auf wenigstens einer als Nutzfrequenz für die Messung dienlichen Schwingungsfrequenz aktiv angeregt, beispielsweise auf einer oder mehren momentanen Resonanzfrequenzen von dem Fluidleitungssystem innwohnenden natürlichen Schwingungsmoden und/oder - wie u.a. auch in der eingangs erwähnten US-A 48 01 897 gezeigt - mittels einer in der Meßgerät-Elektronik vorgesehenen, an den wenigstens einen
Schwingungserreger als auch den wenigstens einen Schwingungssensor elektrisch gekoppelten, ggf. als Phasen verriegelte Regelschleife ( PLL - phase locked loop) ausgebildeten elektronischen Treiberschaltung.
Die vorbezeichneten, als Meßwandler dienlichen Fluidleitungssysteme sind zudem im besonderen dafür vorgesehen bzw. dafür eingerichtet, in den Verlauf einer Rohrleitung eingesetzt zu werden, derart, daß ein an den Meßwandler herangeführter Fluidstrom mittels eines der beiden
Strömungsteiler, mithin innerhalb des Meßwandlers in zwei separate Fluidströme aufgeteilt wird, und daß nämliche Fluidströme mittels des anderen der Strömungsteiler, mithin ebenfalls innerhalb des Meßwandlers, wieder zu einem einzigen Fluidstrom zusammengeführt werden, so daß der jeweilige Meßwandler strömungstechnisch bzw. nach außen quasi als ein einziges Rohr wirkt und zudem mittels Standardflanschverbindungen sehr einfach und ohne weiteren technischen Aufwand an die korrespondierenden Segmente der Rohrleitung angeschlossen werden kann. Derartige
Fluidleitungssysteme bzw. damit gebildete, beispielsweise nämlich dem Generieren von von einem Massenstrom des strömenden Fluids abhängigen Corioliskräften dienliche, vibronische Meßwandler werden u.a. auch von der Anmelderin selbst hergestellt bzw. im Verbund mit einer jeweils passend konfektionierten Meßelektronik als Coriolis-Massendurchfluß-Meßgerät bzw. als
Coriolis-Massendurchfluß-/Dichte-Meßgerät, beispielsweise unter der
Warenbezeichnung„PROMASS F 200“ ,„PROMASS G 100“,„PROMASS O 10(T,„PROMASS 83E‘, „PROMASS 84F‘,„CNGmass“,„LPGmass“ oder„Dosimass“, angeboten.
Es ist bekannt, daß in Fluidleitungssystemen der vorgenannten Art ein im hindurchströmenden Fluid provozierter Druckverlust (Druckabfall) in erheblichem Maße auch durch den oder die darin verbauten Strömungsteiler bzw. die geometrische Form von deren jeweiligen Lumen bestimmt ist; dies im besonderen auch in der Weise, daß eine Abhängigkeit des Druckverlustes von der jeweiligen Reynoldszahl des Fluids nicht linear ist und zudem auch erheblich durch ggf. auftretende Störeinflüssen, wie etwa Turbulenzen oder Temperaturschwankungen im Fluids bzw. variierenden Partikelfrachten und/oder Blasenbildungen, beeinflussbar sein kann. Bei Verwendung eines solchen Fluidleitungssystems in einem Meßsystem kann wiederum dessen jeweilige Meßgenauigkeit vom vorbezeichneten Druckverlust mitbestimmt sein, mithin kann eine entsprechender Meßfehler nicht linear von der Reynoldszahl des zu jeweils messenden Fluids abhängig sein bzw. trotz nominell stationärer Strömung eine erhebliche, gleichwohl nicht erwünschte Varianz aufweisen.
Dem Rechnung tragend besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, einen verbesserten
Strömungsteiler der vorbezeichneten Art bereitzustellen, der in einem hindurchströmenden Fluid im Vergleich zu konventionellen Strömungsteilern bei gleicher Reynoldszahl einen geringeren spezifischen, nämlich auf eine Einbaulänge normierten Druckverlust provoziert und/oder bei dem der Druckverlust im Vergleich zu konventionellen Strömungsteilern stabiler ist, nämlich bei
gleichbleibender Reynoldszahl weniger variiert, und/oder ein entsprechend verbessertes
Fluidleitungsystem bereitzustellen; dies im besonderen auch dafür, um eine Meßgenauigkeit bzw. Reproduzierbarkeit von mittels eines solchen Fluidleitungssystems gebildeten Meßsystemen generierten Meßwerten weiter zu erhöhen.
Zur Lösung der Aufgabe besteht die Erfindung in einem, beispielsweise auch als
Leitungsverzweigung oder als Leitungsvereinigung dienlichen, Strömungsteiler zum Verbinden von dem Führen eines strömenden Fluids dienlichen Fluidleitungen, welcher Strömungsteiler ein von einer Wandung, beispielsweise aus einem Metall, umhülltes, sich sowohl von einer in einem ersten Strömungsteilerende verödeten, beispielsweise kreisförmigen, ersten Strömungsteileröffnung als auch von einer von nämlicher ersten Strömungsteileröffnung beabstandet im ersten
Strömungsteilerende verödeten, beispielsweise kreisförmigen, zweiten Strömungsteileröffnung bis zu einer in einem, beispielsweise von einem Anschlußflansch gefaßten, zweiten
Strömungsteilerende verödeten, beispielsweise kreisförmigen, dritten Strömungsteileröffnung erstreckendes Lumen umfaßt. Das Lumen des edindungsgemäßen Strömungsteilers weist eine die ersten und zweiten Strömungsteilerenden imaginär verbindende Hauptträgheitsachse sowie eine erste Symmetrieebene und eine dazu senkrechte zweite Symmetrieebene auf, welche ersten und zweiten Symmetrieebenen einander in der Hauptträgheitsachse imaginär schneiden. Zudem weist das Lumen des edindungsgemäßen Strömungsteilers zur Hauptträgheitsachsesenkrechte, ebene Querschnittsflächen mit jeweils einem in der ersten Symmetrieebene verödeten geometrischen Schwerpunkt auf. Von den Querschnittsflächen entspricht eine im ersten Strömungsteilerende verödete, mit deren geometrischen Schwerpunkt von der Hauptträgheitsachse des Lumens entfernte erste Querschnittsfläche der ersten Strömungsteileröffnung des Strömungsteilers, eine ebenfalls im ersten Strömungsteilerende verödete, mit deren geometrischen Schwerpunkt sowohl von der Hauptträgheitsachse des Lumens als auch vom geometrischen Schwerpunkt der ersten Querschnittsfläche entfernte zweite Querschnittsfläche der zweiten Strömungsteileröffnung des Strömungsteilers und eine im zweiten Strömungsteilerende verödete, mit deren geometrischen Schwerpunkt auf der Hauptträgheitsachse des Lumens liegende dritte Querschnittsfläche der dritten Strömungsteileröffnung des Strömungsteilers. Jede der Querschnittsflächen des Lumens weist wiederum jeweils einen Abstand z, zur dritten Querschnittsfläche, gemessen als ein Abstand einer Projektion des geometrischen Schwerpunkts der jeweiligen der Querschnittsflächen zum
geometrischen Schwerpunkt der dritten Querschnittsfläche, sowie sich jeweils vom jeweiligen geometrischen Schwerpunkt bis zur Wandung erstreckende und jeweils in einem
Winkel f (-180°< cp < 180°) zu einer jeweiligen Bezugsachse, nämlich einer sowohl in der jeweiligen Querschnittsfläche als auch in der ersten Symmetrieebene des Lumens liegenden und zudem senkrecht auf dessen Hauptträgheitsachse stehenden gedachten Achse stehende Radien auf.
Jeder in einem Winkel f = 0° zur jeweiligen Bezugsachse stehende, von der zweite
Symmetrieebene weg weisende Radius Ri(0°) einer jeden Querschnittsfläche erfüllt jeweils eine durch einen der jeweiligen Querschnittsfläche zugewiesenen und durch einen jeweils sieben Koeffizienten, nämlich jeweils erste und zweite Ausdehnungskoeffizienten a,, bj, erste und zweite Symmetriekoeffizienten mi,, rri2i sowie erste, zweite und dritte Formkoeffizienten ,, n2i und n3i enthaltenden Koeffizientensatz P, (P, = [a, b, mi, rri2i , n2i n3i]) definierte und jeweils mit dem größten Radius Ro der dritten Querschnittsfläche skalierte Berechnungsvorschrift ί,(f, P,):
Figure imgf000008_0001
dies im besonderen in der Weise, daß die Radien Ri(cp) der ersten Querschnittsfläche des Lumens eine durch einen ersten Koeffizientensatz Pi = [ai bi mu rri2i nu n2i n3i] definierte erste
Berechnungsvorschrift ίi(f, Pi) mit ai = (0,4...0,5), bi = (0,4...0,5), beispielsweise bi = ai , mu = 4, rri2i = 4, nu = 2, n2i = 2 und n3i = 2 erfüllen, daß die Radien R2(cp) der zweiten Querschnittsfläche des Lumens eine durch einen zweiten Koeffizientensatz P2 = [a2 b2 mi2 m22 ni2 P22 P32] definierte zweite Berechnungsvorschrift ί2(f, P2) mit a2 = ai, b2 = bi , mi2 = mu , 0122 = m2i , ni2 = nu , P22 = n2i und P32 = n3i erfüllen, daß die Radien Rsfo) der dritten Querschnittsfläche des Lumens eine durch einen dritten Koeffizientensatz P3 = [a3 b3 mi3 0123 ni3 P23 P33] definierte dritte
Berechnungsvorschrift f3(cp, P3) mit a3 = 1 , b3 = a3, m = 4, 0123 = m , ni3 = 2.0, P23 = ni3 und P33 = ni3 erfüllen, und daß die Radien Rtfo) einer mit deren geometrischen Schwerpunkt auf der Hauptträgheitsachse des Lumens liegende, in einem Abstand Z4 zur dritten Querschnittsfläche, der mehr als 20% des Abstands zi (Z4 > 0,2 zi) und nicht mehr als 30% des Abstands zi (Z4 < 0,3 zi) beträgt, verödeten vierten Querschnittsfläche des Lumens eine durch einen vierten
Koeffizientensatz P4 = [a4 b4 mn rri24 nn P24 P34] definierte vierte Berechnungsvorschrift ί4(f, P4) mit a4 =(0,95...0,99), b4 = (0,45...0,7), mn = 4, rri24 = 4, nn = 3.0, P24 = hp und P34 = (3...4) erfüllen. Darüberhinaus besteht die Erfindung in einem mittels eines solchen Strömungsteiler gebildeten Fluidleitungssystem, das außer dem erfindungsgemäßen Strömungsteiler eine, beispielsweise als starres und/oder zumindest abschnittsweise kreiszylindrisches Rohr ausgebildete, erste Fluidleitung mit einem von einer Wandung, beispielsweise aus einem Metall, umhüllten, sich von einem ersten Leitungsende der ersten Fluidleitung bis zu einem zweiten Leitungsende nämlicher zweiten
Fluidleitung erstreckenden Lumen sowie wenigstens eine, beispielsweise als starres und/oder zumindest abschnittsweise kreiszylindrisches Rohr ausgebildete und/oder zur ersten Fluidleitung baugleiche, zweite Fluidleitung mit einem von einer Wandung, beispielsweise aus einem Metall, umhüllten, sich von einem ersten Leitungsende der zweiten Fluidleitung bis zu einer in einem zweiten Leitungsende nämlicher zweiten Fluidleitung erstreckenden Lumen umfaßt, derart, daß sowohl die erste Fluidleitung mit deren ersten Leitungsende als auch die zweite Fluidleitung mit deren ersten Leitungsende jeweils mit dem ersten Strömungsteilerende des ersten Strömungsteilers verbunden sind, derart, daß das Lumen der ersten Fluidleitung unter Bildung eines durch die erste Strömungsteileröffnung des ersten Strömungsteilers hindurchführenden ersten Strömungspfades und das Lumen der zweiten Fluidleitung unter Bildung eines durch die zweite
Strömungsteileröffnung des ersten Strömungsteilers hindurchführenden zweiten Strömungspfades jeweils mit dem Lumen des ersten Strömungsteilers kommunizieren.
Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Radien Rs(cp) einer mit deren geometrischen Schwerpunkt auf der Hauptträgheitsachse des Lumens liegende, in einem Abstand Zs zur dritten Querschnittsfläche, der nicht weniger als 10% des Abstands zi (zs > 0,1 zi) und nicht mehr als 20% des Abstands zi (zs < 0,2 zi) beträgt, verödeten fünften Querschnittsfläche des Lumens eine durch einen fünften Koeffizientensatz P5 = [as bs mi5 0125 s P25 n3s] definierte fünften Berechnungsvorschrift fs(cp, Ps) mit as = (0,97...1), bs = (0,65...1), mis = 4, 0125 = 4, nis = 3, P25 = 3 und P35 = (2...3,5) erfüllt. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist die fünfte Querschnittsfläche ferner so ausgebildet, daß deren zweiter Ausdehnungskoeffizienten bs in Abhängigkeit vom Abstand zs eine Berechnungsvorschrift:
b5 = (47, 2...47, 8) · z\— (l7,5...18)- z5 + (2, 2...2, 4) , beispielsweise nämlich
b5 = 47,51 · Z5 - 17,88 · z5 + 2,31 , erfüllt. Alternativ oder in Ergänzung kann die fünfte
Querschnittsfläche auch so ausgebildet sein, daß deren dritter Formkoeffizienten P35 in Abhängigkeit vom Abstand zs eine Berechnungsvorschrift: n35 = (2, 4...2, 6) · z5 + (7,7...8) , beispielsweise nämlich n35 = 2,55 · z5 + 7,87 , erfüllt, und/oder daß ein Verhältnis P35 / bs von deren dritten
Formkoeffizienten P35 zu deren zweiten Ausdehnungskoeffizienten bs mehr als 2 und/oder weniger als 6 beträgt. Nach einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß von keiner der
Querschnittsflächen des Lumens der jeweilige dritte Formkoeffizient n3i größer als der dritte
Formkoeffizient P34 der vierten Querschnittsfläche ist.
Nach einer dritten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die vierte
Querschnittsfläche so ausgebildet ist, daß ein Verhältnis P34 / b4 von deren dritten
Formkoeffizienten P34 zu deren zweiten Ausdehnungskoeffizienten b4 nicht weniger als 5,5 und/oder nicht mehr als 7 beträgt.
Nach einer vierten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Radien Re(cp) einer mit deren geometrischen Schwerpunkt auf der Hauptträgheitsachse des Lumens liegende, in einem Abstand Z6 zur dritten Querschnittsfläche, der mehr als 45% des Abstands zi (Z6 > 0,45 zi) und weniger als 60% des Abstands zi (Z6 < 0,6 zi) beträgt, verödeten sechsten Querschnittsfläche des Lumens eine durch einen sechsten Koeffizientensatz P& = [a6 b6 mi6 rri26 nie P26 h3d] definierte sechsten Berechnungsvorschrift fe(cp, Rb) mit a6 = (0,98...1), b6 = (0,7...0,8), mie = 4, rri26 = 4, nie = 1 , P25 = (2...2,5) und P35 = (2,1 ...2, 8) erfüllt. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist die sechste Querschnittsfläche ferner so ausgebildet, daß deren dritter Formkoeffizienten P36 in Abhängigkeit vom Abstand Z6 eine Berechnungsvorschrift: n36 = (3, 4...3, 6)· z6 + (0,5...0,7) , beispielsweise nämlich n36 = 3,57 · z6 + 0,64 , erfüllt.
Nach einer fünften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Radien Rifo) einer mit deren geometrischen Schwerpunkt von der Hauptträgheitsachse (z) des Lumens entfernten und in einem Abstand Z7 zur dritten Querschnittsfläche, der mehr als 60% des Abstands zi (zg > 0,6 zi) und weniger als 95% des Abstands zi (zg < 0,95 zi) beträgt, verödeten siebten Querschnittsfläche des Lumens eine durch einen siebten Koeffizientensatz P7 = [a7 b7 mi7 m27 ni7 P2 P3 ] definierte siebte Berechnungsvorschrift ί7(f, P7) mit a7 = (0,40...0,55), b7 = a7, mi7 = 3 m27 = 3 ni7 = (2,3...2,5) P2 = (2, 7...2, 8) und P3 = P2 erfüllen und daß die Radien Rs(cp) einer mit deren geometrischen Schwerpunkt von der Hauptträgheitsachse des Lumens entfernten und in einem Abstand zs zur dritten Querschnittsfläche, der gleich dem Abstand Z7 der siebten Querschnittsfläche ist, verödeten achten Querschnittsfläche des Lumens eine durch einen achten
Koeffizientensatz Ps = [as bs mis rri28 nie P28 P38 ] definiede achte Berechnungsvorschrift fs(cp, Ps) mit as = a7, bs = b7, mis = mi7, m28 = m27, nie = ni7, P28 = P2 und P38 = P3 edüllen. Diese
Ausgestaltung der Edindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, daß der geometrische
Schwerpunkt der siebten Querschnittsfläche des Lumens einen Abstand X7 zur zweiten
Symmetrieebene und der geometrische Schwerpunkt der achten Querschnittsfläche des Lumens einen Abstand xs zur zweiten Symmetrieebene aufweist und daß jeder der Abstände X7, xs der siebten und achten Querschnittsflächen jeweils wenigstens gleich dem jeweiligen ersten
Ausdehnungskoeffizienten a7 bzw. as der siebten bzw. achten Querschnittsfläche ist und/oder jeweils höchstens einem 1 ,2-fachen des jeweiligen ersten Ausdehnungskoeffizienten ai bzw. as der siebten bzw. achten Querschnittsfläche entspricht.
Nach einer sechsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß von jeder der
Querschnittsflächen des Lumens der jeweilige erste Ausdehnungskoeffizient a, nicht weniger als 0,9 und/oder nicht mehr als 1 beträgt.
Nach einer siebenten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß von jeder der Querschnittsflächen des Lumens der jeweilige zweite Ausdehnungskoeffizient b, nicht weniger als 0,4 und/oder nicht mehr als 1 beträgt.
Nach einer achten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß von jeder der
Querschnittsflächen des Lumens der jeweilige erste Formkoeffizienten , nicht weniger als 2 und/oder nicht mehr als 3 beträgt.
Nach einer neunten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß von jeder der
Querschnittsflächen des Lumens der jeweilige zweite Formkoeffizienten n2i nicht weniger als 2 und/oder nicht mehr als 3 beträgt.
Nach einer zehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der geometrische Schwerpunkt der ersten Querschnittsfläche des Lumens einen Abstand xi zur zweiten
Symmetrieebene und der geometrische Schwerpunkt der zweiten Querschnittsfläche des Lumens einen Abstand X2 zur zweiten Symmetrieebene aufweist, und daß jeder der Abstände xi , X2 der ersten und zweiten Querschnittsflächen jeweils wenigstens einem 1 ,05-fachen, beispielsweise wenigstens einem 1 ,2-fachen, des jeweiligen ersten Ausdehnungskoeffizienten ^ bzw. a2 der ersten bzw. zweiten Querschnittsfläche und/oder jeweils höchstens einem 1 ,5-fachen, beispielsweise höchstens einem 1 ,3-fachen, des jeweiligen ersten Ausdehnungskoeffizienten ^ bzw. a2 der ersten bzw. zweiten Querschnittsfläche entspricht.
Nach einer elften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß keiner der ersten
Ausdehnungskoeffizienten a, eines der Koeffizientensätze P, größer ist als der erste
Ausdehnungskoeffizient ai des ersten Koeffizientensatzes Pi.
Nach einer zwölften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß keiner der zweiten Ausdehnungskoeffizienten b, eines der Koeffizientensätze P, größer ist als der zweite
Ausdehnungskoeffizient bi des ersten Koeffizientensatzes Pi. Nach einer dreizehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß keine Querschnittsfläche einen Flächeninhalt aufweist, der größer als ein Flächeninhalt der dritten Querschnittsfläche ist.
Nach einer vierzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß keine
Querschnittsfläche einen Flächeninhalt aufweist, der kleiner als ein Flächeninhalt der ersten Querschnittsfläche oder der zweiten Querschnittsfläche ist.
Nach einer fünfzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß ein Verhältnis eines Flächeninhalts der dritten Querschnittsfläche zu einem Flächeninhalt der ersten Querschnittsfläche oder der zweiten Querschnittsfläche jeweils größer als 1 und/oder kleiner als 1 ,5 ist.
Nach einer sechzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Abstand zi der ersten Querschnittsfläche zur dritten Querschnittsfläche gleich dem Abstand Z2 (Z2 = zi) der zweiten Querschnittsfläche zur dritten Querschnittsfläche ist.
Nach einer siebzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Abstand zi der ersten Querschnittsfläche zur dritten Querschnittsfläche und/oder der Abstand Z2 (Z2 = zi) der zweiten Querschnittsfläche zur dritten Querschnittsfläche einer Länge L des Lumens entspricht.
Nach einer achtzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die erste
Strömungsteileröffnung dafür eingerichtet ist, mit einem, beispielsweise hohlzylindrischen,
Endabschnitt einer ersten Fluidleitung, beispielsweise stoffschlüssig, verbunden zu werden, derart, daß ein Lumen der ersten Fluidleitung unter Bildung eines durch die erste Strömungsteileröffnung hindurchführenden ersten Strömungspfades mit dem Lumen des Strömungsteilers kommuniziert, daß die zweite Strömungsteileröffnung dafür eingerichtet ist, mit einem, beispielsweise
hohlzylindrischen, Endabschnitt einer zweiten Fluidleitung, beispielsweise stoffschlüssig, verbunden zu werden, derart, daß ein Lumen der zweiten Fluidleitung unter Bildung eines durch die zweite Strömungsteileröffnung hindurchführenden, zum ersten Strömungspfad strömungstechnisch parallel geschalteten zweiten Strömungspfades mit dem Lumen des Strömungsteilers kommuniziert.
Nach einer ersten Weiterbildung des Fluidleitungssystems der Erfindung umfaßt dieses weiters einen einem erfindungsgemäßen Strömungsteiler entsprechenden, beispielsweise auch zum ersten Strömungsteiler baugleichen, zweiten Strömungsteiler und sind sowohl die erste Fluidleitung mit deren zweiten Leitungsende als auch die Fluidleitung mit deren zweiten Leitungsende jeweils mit dem ersten Strömungsteilerende des zweiten Strömungsteilers verbunden, derart, daß das Lumen der ersten Fluidleitung unter Bildung eines sowohl durch die erste Strömungsteileröffnung des ersten Strömungsteilers als auch durch die erste Strömungsteileröffnung des zweiten
Strömungsteilers hindurchführenden ersten Strömungspfades und das Lumen der zweiten Fluidleitung unter Bildung eines sowohl durch die zweite Strömungsteileröffnung des ersten Strömungsteilers als auch durch die zweite Strömungsteileröffnung des zweiten Strömungsteilers hindurchführenden, zum ersten Strömungspfad strömungstechnisch parallel geschalteten zweiten Strömungspfades sowohl mit dem Lumen des ersten Strömungsteilers als auch mit dem Lumen des zweiten Strömungsteilers kommunizieren.
Nach einer zweiten Weiterbildung des Fluidleitungssystems der Erfindung umfaßt dieses weiters eine elektro-mechanische Erregeranordnung, die eingerichtet ist, elektrische Leistung in mechanische Schwingungen der ersten und zweiten Fluidleitungen bewirkende mechanische Leistung zu wandeln.
Nach einer dritten Weiterbildung des Fluidleitungssystems der Erfindung umfaßt dieses weiters eine Sensoranordnung, die eingerichtet ist, mechanische Schwingungen der ersten und zweiten Fluidleitungen zu erfassen und wenigstens ein Schwingungen wenigstens einer der ersten und zweiten Fluidleitungen repräsentierendes, beispielsweise elektrisches, Schwingungssignal bereitzustellen.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, den spezifischen Druckverlust von Strömungsteilern dadurch zu minimieren, daß eine in der Nähe der vorbezeichneten ersten Querschnittsfläche verödete, gleichwohl von den vorbezeichneten zweiten und dritten Querschnittsflächen entfernte vierte Querschnittsfläche einer sich einer Rechteckform an nährenden Superellipse entspricht bzw. daß ein entsprechender, nämlich lediglich superelliptische Querschnittsflächen aufweisender Übergangsbereich zwischen der vorbezeichneten ersten Querschnittsfläche und den
vorbezeichneten zweiten und dritten Querschnittsflächen gebildet ist. Ein Vorteil der Erfindung besteht u.a. darin, daß insbesondere auch bei Verwendung des Strömungsteilers als
Leitungsvereinigung eines Fluidleitungssystems, mithin bei in Richtung der ersten
Querschnittsfläche durch den Strömungsteiler strömen gelassenem Fluid eine im Vergleich zu herkömmlichen Strömungsteilern bzw. damit gebildeten Fluidleitungssystemen signifikante
Verbesserung des spezifischen Druckverlusts wie auch dessen Stabilität erzielt werden kann
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen davon werden nachfolgend anhand von
Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Gleiche bzw. gleichwirkende oder gleichartig fungierende Teile sind in allen Figuren mit denselben
Bezugszeichen versehen; wenn es die Übersichtlichkeit erfordert oder es anderweitig sinnvoll erscheint, wird auf bereits erwähnte Bezugszeichen in nachfolgenden Figuren verzichtet. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen oder Weiterbildungen, insb. auch Kombinationen zunächst nur einzeln erläuterter Teilaspekte der Erfindung, ergeben sich ferner aus den Figuren der Zeichnung und/oder aus den Ansprüchen an sich. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 schematisiert in einer perspektivischen Seitenansicht ein Strömungsteiler;
Fig. 2a, 2b schematisiert in weiteren verschiedene Seitenansichten ein Strömungsteiler gemäß
Fig. 1 ;
Fig. 3a, 3b schematisiert Verwendungen eines Strömungsteilers gemäß Fig. 1 bzw. jeweils mittels eines Strömungsteilers gemäß Fig. 1 gebildete Fluidleitungssysteme;
Fig. 4 in einem dreidimensionalen Diagramm verschiedene Querschnittsflächen eines
Lumens eines Strömungsteilers gemäß Fig. 1 bzw. dementsprechende Strömungsquerschnitte nämlichen Strömungsteilers;
Fig. 5a, 5b schematisiert verschiedene Querschnittsflächen eines Lumens gemäß Fig. 4;
Fig. 6a, 6b schematisiert weitere, nämlich zwischen der Querschnittsfläche gemäß Fig. 5b und jeder der Querschnittsflächen gemäß Fig. 5a verödete, Querschnittsflächen des Lumens gemäß Fig. 4;
Fig. 7a, schematisiert eine weitere, nämlich zwischen der Querschnittsfläche gemäß Fig. 6a bzw. 6b und jeder der Querschnittsflächen gemäß Fig. 5a verödete, Querschnittsfläche des Lumens gemäß Fig. 4;
Fig. 7b schematisiert weitere, nämlich jeweils zwischen der Querschnittsfläche gemäß
Fig. 7a und jeder der Querschnittsflächen gemäß Fig. 5a verödete, Querschnittsflächen des Lumens gemäß Fig. 4;
Fig. 8 schematisiert in einer ersten Seitenansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines mittels eines Strömungsteilers gemäß Fig. 1 gebildete Fluidleitungssystems;
Fig. 9 schematisiert in einer perspektivischen zweiten Seitenansicht das
Fluidleitungssystem gemäß Fig. 8; und
Fig. 10 schematisiert in einer Seitenansicht einen mittels des Fluidleitungssystems gemäß
Fig. 8 bzw. 9 gebildeten, dem Messen wenigstens einer physikalischen Meßgröße eines in einer Rohrleitung strömenden Fluids dienlichen Meßwandler. In den Fig. 1 , 2a bzw. 2b schematisiert in verschiedenen Seitenansichten ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Strömungsteilers gezeigt, beispielsweise nämlich eines Strömungsteilers zum Verbinden von dem Führen eines strömenden Fluids dienlichen Fluidleitungen. Der
Strömungsteiler weist ein von einer Wandung, beispielsweise aus einem Metall, umhülltes
Lumen 10* auf, das sich - wie auch in Fig 2a und 2b jeweils dargestellt bzw. aus einer
Zusammenschau der Fig. 1 , 2a und 2b ohne weiteres ersichtlich - sowohl von einer in einem ersten Strömungsteilerende 10+ verödeten ersten Strömungsteileröffnung 10a als auch von einer im Strömungsteilerende 10+ verödeten, gleichwohl von der Strömungsteileröffnung 10a beabstandeten zweiten Strömungsteileröffnung 10b bis zu einer in einem zweiten Strömungsteilerende 10# verödeten kreisförmigen dritten Strömungsteileröffnung 10c erstreckt. Zum einfachen, gleichwohl Leckage freien Verbinden des Strömungsteilers 10 mit einer Rohrleitung kann das
Strömungsteilerende 10# beispielsweise von einem, ggf. auch standardisierten Anschlußflansch gefaßt sein bzw. in einen, ggf. auch von einem solchen Anschlußflansch gefaßten Anschlußstutzen münden. Alternativ oder in Ergänzung kann der erfindungsgemäße Strömungsteiler beispielsweise auch durch ein additives bzw. generatives Fertigungsverfahren (3D-Druckverfahren) hergestellt werden. Der erfindungsgemäße Strömungsteilers kann beispielsweise zudem auch ein, ggf. auch integraler, Bestandteil eines Fluidleitungssystems zum Führen eines strömenden Fluids sein, beispielsweise nämlich in einem solchen Fluidleitungssystem - wie auch in Fig. 3a schematisiert dargestellt - als eine Leitungsverzweigung oder - wie auch in Fig. 3b schematisiert dargestellt - als eine Leitungsvereinigung verwendet werden.
Dementsprechend ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung die Strömungsteileröffnung 10a des Strömungsteilers 10 ferner dafür eingerichtet, mit einem - beispielsweise
hohlzylindrischen - Endabschnitt einer ersten Fluidleitung 100, ggf. auch stoffschlüssig, verbunden zu werden, derart, daß - wie auch in Fig. 3a dargestellt - ein Lumen 100* der Fluidleitung 100 unter Bildung eines durch nämliche Strömungsteileröffnung 10a hindurchführenden ersten
Strömungspfades mit dem Lumen 10* kommuniziert, und ist die zweite Strömungsteileröffnung 10b dafür eingerichtet, mit einem - beispielsweise hohlzylindrischen - Endabschnitt einer zweiten Fluidleitung 200, insb. stoffschlüssig, verbunden zu werden, derart, daß - wie auch in Fig. 3a bzw. 3b dargestellt - ein Lumen 200 der Fluidleitung 200 unter Bildung eines durch nämliche Strömungsteileröffnung 10b hindurchführenden, beispielsweise zum ersten Strömungspfad strömungstechnisch parallel geschalteten, zweiten Strömungspfades ebenfalls mit dem Lumen 10* kommuniziert. Das vorbezeichnete Fluidleitungssystem wiederum kann auch Bestandteil eines Meßwandlers, beispielsweise nämlich eines vibronischen Meßwandlers, etwa gemäß einer der eingangs erwähnten Patentanmeldungen bzw. Patente EP-A 816 807, US-A 2001/0037690,
US-A 2008/0184816, US-A 2017/0219398, US-A 48 23 613, US-A 56 02 345, US-A 57 96 01 1 , WO-A 90/15310, WO-A 00/08423, WO-A 2006/107297, WO-A 2006/1 18557, WO-A 2008/059262, WO-A 2008/013545, WO-A 2009/048457, WO-A 2009/078880, WO-A 2009/120223, WO-A 2009/123632, WO-A 2010/059157, WO-A 2013/006171 , WO-A 2013/070191 ,
WO-A 2015/162617, WO-A 2015085025 oder WO-A 2017/198440, bzw. eines mittels eines solchen Meßwandlers gebildeten, ggf. vibronischen Meßsystems, beispielsweise nämlich eines
Coriolis-Massenduchfluß-Meßgeräts oder eines Dichte-Meßgeräts, sein. Alternativ oder in
Ergänzung kann das Fluidleitungssystem beispielsweise auch Bestandteil einer Übergabestelle für eichpflichtigen Güterverkehr, wie z.B. eine Zapfanlage für Kraftstoffe bzw. eine Übergabestelle, sein. Bei der wenigstens einen Meßgröße kann es sich dementsprechend beispielsweise um eine Dichte, eine Viskosität oder eine Temperatur des Fluids handeln. Nämliche Meßgröße kann aber beispielsweise auch ein Strömungsparameter des Fluids, beispielsweise nämlich ein Massenstrom oder einer Volumenstrom, sein. Nicht zuletzt für den vorbezeichneten Fall, daß das
Fluidleitungssystem Bestandteil eines vibronischen Meßwandlers bzw. eines damit gebildeten vibronischen Meßsystems ist, ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zumindest die Fluidleitung 100 zudem dafür eingerichtet, von Fluid durchströmt und währenddessen vibrieren gelassen zu werden. Darüberhinaus kann auch die Fluidleitung 200 dafür eingerichtet sein von Fluid durchströmt und währenddessen vibrieren gelassen zu werden; dies beispielsweise auch in der Weise, daß die beiden Fluidleitungen 100, 200 simultan von Fluid durchströmt und/oder währenddessen simultan, insb. nämlich gegengleich, vibrieren gelassen werden.
Wie in Fig. 4 schematisch dargestellt bzw. aus einer Zusammenschau der Fig. 1 , 2a, 2b und 4 ohne weiteres ersichtlich, weist das Lumen 10* des erfindungsgemäßen Strömungsteilers 10 eine die ersten und zweiten Strömungsteilerenden 10+, 10# imaginär verbindende Hauptträgheitsachse z auf. Zudem ist das Lumen 10* spiegelsymmetrisch, derart, daß das Lumen 10* eine erste
Symmetrieebene xz und eine dazu senkrechte zweite Symmetrieebene yz aufweist, welche ersten und zweiten Symmetrieebenen yz, xz einander in der Hauptträgheitsachse z imaginär schneiden, und weist das Lumen 10* zur Hauptträgheitsachse z senkrechte, ebene Querschnittsflächen xy, mit jeweils einem in der ersten Symmetrieebene xz verödeten geometrischen Schwerpunkt auf. Von den vorbezeichneten Querschnittsflächen xy, entspricht eine im Strömungsteilerende 10+ verödete, gleichwohl mit deren geometrischen Schwerpunkt von der Hauptträgheitsachse z entfernte, mithin einen Abstand xi zur Symmetrieebene yz aufweisende erste Querschnittsfläche xyi der
Strömungsteileröffnung 10a, eine ebenfalls im Strömungsteilerende 10+ verödete, gleichwohl mit deren geometrischen Schwerpunkt sowohl vom geometrischen Schwerpunkt der
Querschnittsfläche xyi als auch von der Hauptträgheitsachse z des Lumens 10* entfernte, mithin einen Abstand X2 zur Symmetrieebene yz aufweisende zweite Querschnittsfläche xy2 der
Strömungsteileröffnung 10b und eine im zweiten Strömungsteilerende 10# verödete, mit deren geometrischen Schwerpunkt auf der Hauptträgheitsachse z liegende kreisförmige dritte
Querschnittsfläche xyz der Strömungsteileröffnung 10c. Indem das Lumen 10* in der
vorbezeichneten Weise spiegelsymmetrisch ist, sind die vorbezeichneten Abstände x1 , x2 gleich und sind die beiden, beispielsweise jeweils auch kreisförmigen, Querschnittsfläche xyi , xy2 entsprechend kongruent zueinander. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Edindung ist der Strömungsteiler 10 bzw. dessen Lumen 10* zudem so ausgebildet, daß ein Verhältnis eines Flächeninhalts der Querschnittsfläche xy$ zu einem Flächeninhalt der Querschnittsfläche xyi bzw. der Querschnittsfläche xy2 jeweils größer als 1 und/oder kleiner als 1 ,5 ist. Alternativ oder in Ergänzung kann der Strömungsteiler 10 bzw. dessen Lumen 10* ferner so ausgebildet sein, daß keine Querschnittsfläche xy, einen Flächeninhalt aufweist, der größer als der vorbezeichnete Flächeninhalt der Querschnittsfläche xy$ ist, und/oder daß keine Querschnittsfläche xy, einen Flächeninhalt aufweist, der kleiner als ein Flächeninhalt der Querschnittsfläche xyi oder der Querschnittsfläche xy2 ist.
Naturgemäß weist jede der vorbezeichneten Querschnittsflächen xy, des Lumens 10* - wie auch in Fig. 4 schematisch dargestellt bzw. aus einer Zusammenschau der Fign. 4, 5a, 5b, 6a, 6b, 7a bzw. 7b ohne weiteres ersichtlich - ferner jeweils eine Vielzahl von voneinander abweichenden und/oder einander gleichen Radien R, sowie jeweils einen Abstand z, zur Querschnittsfläche xyz, gemessen als ein Abstand einer Projektion des geometrischen Schwerpunkts der jeweiligen der Querschnittsflächen xy, zum geometrischen Schwerpunkt der Querschnittsfläche xyz, auf. Der Abstand zi der Querschnittsfläche xyi zur Querschnittsfläche xyz ist dabei gleich dem Abstand Z2 (Z2 = zi) der Querschnittsfläche xy2 zur Querschnittsfläche xyz. Zudem kann der vorbezeichnete Abstand zi bzw. der Abstand Z2 (Z2 = zi) einer (Gesamt-) Länge L des Lumens 10* bzw. einer Baulänge des Strömungsteilers 10 entsprechen. Darüberhinaus weist das Lumen 10* ferner eine - letztlich das Aufteilen von Teilströmen initiierende bzw. Wiederzusammenführen von Teilströmen vollendende - Bifurkation (Gabelungspunk) bzw. eine Bifurkationsfläche xyB, nämlich eine mit ihrem geometrischen Schwerpunkt die Bifurkation bildende Querschnittsfläche auf. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, ist vorgesehen, daß ein Abstand ZB der
Bifurkationfläche xyB mehr als 55% des Abstands zi (ZB > 0,55 zi) und/oder weniger als 65% des Abstands zi (ZB < 0,65 zi) beträgt.
Wie auch in den Fign. 5a, 5b, 6a, 6b, 7a bzw. 7b jeweils dargestellt erstreckt sich jeder der vorbezeichneten Radien R, einer jeden Querschnittsfläche xy, jeweils vom jeweiligen geometrischen Schwerpunkt nämlicher Querschnittsfläche xy, bis zur Wandung und steht jeweils in einem
Winkel f (-180°< cp < 180°) zu einer jeweiligen Bezugsachse x,, nämlich einer sowohl in der jeweiligen Querschnittsfläche xy, als auch in der ersten Symmetrieebene xz des Lumens 10* liegenden und zudem senkrecht auf dessen Hauptträgheitsachse z stehenden gedachten Achse, wobei jeder in einem Winkel f = 0° zur jeweiligen Bezugsachse x, stehende Radius R,(0o) jeweils von der Symmetrieebene yz des Lumens 10*weg weist. Zudem erfüllt jeder Radius R,(cp) einer jeden Querschnittsfläche xy, jeweils eine durch einen der jeweiligen Querschnittsfläche xy, zugewiesenen und durch einen jeweils sieben Koeffizienten, nämlich jeweils einen ersten
Ausdehnungskoeffizienten a, , einen zweiten Ausdehnungskoeffizienten bj, einen
ersten Symmetriekoeffizienten mi,, einen zweiten Symmetriekoeffizienten ma, einen ersten Formkoeffizienten ,, einen zweiten Formkoeffizienten nz, und einen dritten Formkoeffizienten n3i enthaltenden Koeffizientensatz (bzw. Parametervektor) P, (P, = [a, b, mi, rri2i , n2i n3i]) definierte, mithin mit nur einigen wenigen Variablen parametrisierte, und jeweils mit dem größten Radius Ro der dritten Querschnittsfläche xy$ ( R,(cp) / Ro -> n(cp)) skalierte
Berechnungsvorschrift ί,(f, R,):
Figure imgf000018_0001
Dementsprechend erfüllen die Radien Ri(cp) der Querschnittsfläche xyi eine durch einen ersten Koeffizientensatz Pi = [ai bi mn m2i nn n2i n3i] definierte erste Berechnungsvorschrift fi (f, Pi), die Radien R2(cp) der Querschnittsfläche xy2 dementsprechend eine durch einen zweiten
Koeffizientensatz P2 = [a2 b2 mi2 m22 ni2 P22 P32] definierte zweite Berechnungsvorschrift ί2(f, RS) und die Radien R3(cp) der Querschnittsfläche xy3 entsprechend eine durch einen dritten
Koeffizientensatz P3 = [a3 b3 m rri23 ni3 P23 P33] definierte dritte Berechnungsvorschrift f3(cp, P3), wobei der Koeffizientensatz Pi für die Radien Ri(cp) mit ai = (0,4...0,5), bi = (0,4...0,5), mn = 4, rri2i = 4, ni 1 = 2, n2i = 2 und n3i = 2 festgelegt ist. Da - wie bereits angedeutet - die beiden
Querschnittsfläche xyi , xy2 kongruent ausgebildet sind, sind auch deren beider
Berechnungsvorschriften fi(cp, Pi), ί2(f, P2) gleich bzw. gilt entsprechend auch für die
Koeffizientensätze Pi, P2: P2 = Pi, mithin a2 = ai, b2 = bi , mi2 = mn , m22 = rri2i , ni2 = nn , P22 = n2i und P32 = P31. Für den erwähnten Fall, daß die beiden Querschnittsfläche xyi , xy2 kreisförmig sind, ist zudem der Ausdehnungskoeffizienten bi des Koeffizientensatzes Pi, mithin ist der
Ausdehnungskoeffizienten b2 des Koeffizientensatzes P2 jeweils gleich dem
Ausdehnungskoeffizienten ai gewählt, so daß also gilt: bi = b2 = ai -> Ri(cp) = R2(cp) = an Ro = const. Für den Koeffizientensatz P3 zur Bestimmung der Radien R3(cp) der kreisförmigen
Querschnittsfläche xyz gilt dementsprechend gleichermaßen b3 = a3, m = 4, rri23 = m , ni3 = 2,
P23 = ni3 und P33 = n 13, wobei wiederum dessen Ausdehnungskoeffizient a3 gleich Eins gesetzt ist (a3 = 1 ). Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Strömungsteiler 10 bzw.
dessen Lumen 10* so ausgebildet, daß jeder der vorbezeichneten Abstände ci , X2 der geometrische Schwerpunkte der Querschnittsflächen xyi , xy2 jeweils wenigstens einem 1 ,05-fachen, insb.
wenigstens einem 1 ,2-fachen, des jeweiligen ersten Ausdehnungskoeffizienten ai bzw. a2 und/oder jeweils höchstens einem 1 ,5-fachen, insb. höchstens einem 1 ,3-fachen, des jeweiligen ersten Ausdehnungskoeffizienten ai bzw. a2 entspricht.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Strömungsteiler 10 bzw. dessen Lumen 10 so ausgebildet, daß von jeder der vorbezeichneten Querschnittsflächen xy, des Lumens 100 bzw. von jedem der vorbezeichneten Koeffizientensätze P, der jeweilige erste Ausdehnungskoeffizient a. nicht weniger als 0,9 und/oder nicht mehr als 1 beträgt, und/oder daß von jeder der Querschnittsflächen xy, bzw. von jedem der vorbezeichneten Koeffizientensätze P, der jeweilige zweite Ausdehnungskoeffizient b, nicht weniger als 0,4 und/oder nicht mehr als 1 beträgt. Alternativ oder in Ergänzung ist der Strömungsteiler 10 ferner so ausgebildet, daß von jeder der
vorbezeichneten Querschnittsflächen xy, bzw. von jedem der vorbezeichneten Koeffizientensätze P, der jeweilige erste Formkoeffizient , nicht weniger als 2 und/oder nicht mehr als 3 beträgt, und/oder daß von jeder der vorbezeichneten Querschnittsflächen xy, bzw. von jedem der vorbezeichneten Koeffizientensätze P, der jeweilige zweite Formkoeffizient nz, nicht weniger als 2 und/oder nicht mehr als 3 beträgt. Nicht zuletzt für den vorbeschriebenen Fall, daß keine der Querschnittsfläche xy, einen Flächeninhalt aufweisen soll, der größer als der Flächeninhalt der Querschnittsfläche xy$ ist, ist ferner vorgesehen, daß keiner der ersten Ausdehnungskoeffizienten a, eines der
Koeffizientensätze P, größer ist als der Ausdehnungskoeffizient ai des Koeffizientensatzes Pi bzw. der zugehörigen Querschnittsfläche xyi und/oder keiner der zweiten Ausdehnungskoeffizienten b, eines der Koeffizientensätze P, größer ist als der Ausdehnungskoeffizient bi des
Koeffizientensatzes Pi bzw. der zugehörigen Querschnittsfläche xyi .
Das Lumen 10* des Strömungsteilers 10 weist erfindungsgemäß ferner wenigstens eine vierte Querschnittsfläche xy4 auf, die mit deren geometrischen Schwerpunkt ebenfalls auf der
Hauptträgheitsachse z des Lumens 10* liegt. Nämliche Querschnittsfläche xy4 ist in einem
Abstand Z4 zur Querschnittsfläche xy$, der mehr als 20% des Abstands zi (Z4 > 0,2 zi) und weniger als 30% des Abstands zi (Z4 < 0,3 zi) beträgt, im Strömungsteiler verödet und erfindungsgemäß zudem so ausgebildet, daß deren Radien R4(cp) eine durch einen vierten
Koeffizientensatz P4 = [a4 b4 GTIM rri24 nn P24 P34] definierte vierte Berechnungsvorschrift f4(cp, P4) mit a4 =(0,95...0,99), b4 = (0,45...0,7), rrin = 4, 0124 = 4, ni3 = 3.0, P24 = nn und P34 = (3...4) erfüllen, mithin daß - wie auch in Fig. 6a und 6b jeweils dargestellt - die Querschnittsfläche xy4 einer sich einer Rechteckform an nährenden Superellipse entspricht.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß ein Verhältnis P34 / b4 des vorbezeichneten Formkoeffizienten P34 zum vorbezeichneten Ausdehnungskoeffizienten b4 nicht weniger als 5,5 und/oder nicht mehr als 7 beträgt und/oder daß die Radien R4(cp) des
vorbezeichneten Strömungsquerschnittes xy4 in Abhängigkeit vom jeweiligen Abstand Z4 zur Querschnittsfläche xyz, einem oder mehreren der folgenden Koeffizientensätze P4 entsprechen:
Figure imgf000019_0001
Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß auch keine der Querschnittsflächen xy, des Lumens 10*, die zwischen der vorbezeichneten superelliptischen Querschnittsfläche xy4 und den Querschnittsfläche xyi, xy2 verortet sind bzw. deren Abstand z, zur Querschnittsfläche xy$ größer als der Abstand Z4 und kleiner als der Abstand zi bzw. Z2, insb.
nämlich zumindest kleiner als 95% des ist der Abstand zi bzw. Z2, kreisförmig ausgebildet ist, und/oder daß auch keine der Querschnittsflächen xy, des Lumens 10*, deren Abstand z, zur Querschnittsfläche xyz kleiner als der vorbezeichnete Abstand Z4 und zumindest größer als 0,1 ist, kreisförmig ausgebildet ist. Alternativ oder in Ergänzung dazu ist ferner vorgesehen, daß von keiner weiteren der Querschnittsflächen xy, der jeweilige dritte Formkoeffizient n3i größer als der vorbezeichnete Formkoeffizient P34 ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Lumen 10* dementsprechend - nicht zuletzt auch zwecks Bildung eines zwischen der kreisförmigen Querschnittsfläche xyz und der superelliptischen Querschnittsfläche xy4 des Lumens 10* mit möglichst geringem Druckverlust vermittelnden (ersten) Übergangsbereichs - ferner eine fünfte Querschnittsfläche xys auf, die mit ihrem geometrischen Schwerpunkt ebenfalls auf der Hauptträgheitsachse z liegt, und zwar in einem Abstand zs zur Querschnittsfläche xyz, der nicht weniger als 10% des Abstands zi (zs > 0,1 zi) und nicht mehr als 20% des Abstands zi (zs < 0,2 zi) beträgt, und deren Radien Rs(cp) eine durch einen fünften Koeffizientensatz P5 = [as bs mis 0125 s P25 n3s] definierte fünfte
Berechnungsvorschrift fs(cp, Ps) erfüllen, der wiederum mit as = (0,97...1), bs = (0,65...1), mis = 4, rri25 = 4, nis = 3, P25 = 3 und P35 = (2...3,5) festgelegt ist. Um den vorbezeichneten
Übergangsbereich effektiv wirksam, nämlich möglichst wenig Störungen im Strömungsprofil bewirkend bzw. nur einen möglichst niedrigen Druckverlust provozierend, gleichwohl - in Richtung der Hauptträgheitsachse z gesehen - möglichst kurz ausbilden zu können, ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ferner vorgesehen, daß der vorbezeichnete
Ausdehnungskoeffizienten bs in Abhängigkeit vom Abstand zs eine Berechnungsvorschrift:
b5 = (47, 2...47, 8) · z — (l7,5...18)- z5 + (2, 2...2, 4) , beispielsweise nämlich
b5 = 47,51 - Zj - 17,88 z5 + 2,31 , erfüllt und/oder daß der vorbezeichnete Formkoeffizienten P35 in
Abhängigkeit vom Abstand zs eine Berechnungsvorschrift: n35 = (2, 4...2, 6) · z5 + (7,7...8) , beispielsweise nämlich n35 = 2,55 · z5 + 7,87 , erfüllt. Alternativ oder in Ergänzung ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Radien Rs(cp) der vorbezeichneten Querschnitts fläche xys in Abhängigkeit vom jeweiligen Abstand zs zur Querschnittsfläche xyz, einem oder mehreren der folgenden Koeffizientensätze P5 entsprechen:
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000021_0002
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Lumen 10* - nicht zuletzt auch zwecks Bildung eines zwischen der superelliptischen Querschnittsfläche xy4 des Lumens 10* und der vorbezeichneten Bifurkationsfläche mit möglichst geringem Druckverlust vermittelnden (zweiten) Übergangsbereichs - ferner eine sechste Querschnittsfläche xy6 auf, die - wie auch in Fig. 7a gezeigt - mit ihrem geometrischen Schwerpunkt auf der Hauptträgheitsachse z liegt, nämlich in einem Abstand
Figure imgf000021_0001
zur Querschnittsfläche xy$, der mehr als 45% des Abstands zi (zb > 0,45 zi) und weniger als 60% des Abstands zi (zb < 0,6 zi) beträgt, und deren Radien Re(cp) eine durch einen sechsten Koeffizientensatz P& = [a6 b6 mi6 rri26 nie P26 h3d] definierte sechste
Berechnungsvorschrift fe(cp, Rb) erfüllen, der mit a6 = (0,98...1), b6 = (0,7...0,8), mie = 4, m26 = 4, nie = 1 , P26 = (2...2,5) und P36 = (2,1 ...2, 8) definiert ist; dies im besonderen in der Weise, daß deren dritter Formkoeffizient P36 in Abhängigkeit vom Abstand Z6 eine Berechnungsvorschrift:
n36 = (3, 4...3, ό)· z6 + (q, 5...0,7) , beispielsweise nämlich n36 = 3,57 · z6 + 0,64 , erfüllt. Alternativ oder in Ergänzung ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Radien Re(cp) der vorbezeichneten Querschnittsfläche xy6 in Abhängigkeit vom jeweiligen Abstand Z6 zur Querschnittsfläche xyz, einem oder mehreren der folgenden Koeffizientensätze P& entsprechen:
Figure imgf000021_0003
Nicht zuletzt auch zwecks Bildung eines zwischen der vorbezeichneten Bifurkationsfläche und der, ggf. kreisförmigen Querschnittsfläche xyi bzw. der, ggf. ebenfalls kreisförmigen
Querschnittsfläche xy2 jeweils vermittelnden Übergangsbereichs weist das Lumen 10* einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung und wie auch in Fig. 7b angedeutet, ferner eine mit ihrem geometrischen Schwerpunkt von der Hauptträgheitsachse z entfernte, in einem Abstand Z7 zur dritten Querschnittsfläche xyz, der mehr als 60% des Abstands zi (Z7>0,6 zi) und weniger als 95% des Abstands zi (Z7<0,91 zi) beträgt, verödete siebte Querschnittsfläche xy7 sowie eine mit ihrem geometrischen Schwerpunkt sowohl von der Hauptträgheitsachse z als auch dem geometrischen Schwerpunkt der vorbezeichneten Querschnittsfläche xy7 entfernte, in einem Abstand zs zur dritten Querschnittsfläche xyz, der gleich dem vorbezeichneten Abstand Z7 ist,
verödete achte Querschnittsfläche xys auf. Die Radien R7(cp) der Querschnittsfläche xy7 edüllen eine durch einen siebten Koeffizientensatz P7 = [a7 b7 mi7 0127 ni7 P27 P37] definiede siebte Berechnungsvorschrift fs(cp, P7) mit a7 = (0,40...0,55), b7 = a7, mi7 = 3 0127 = 3 ni7 = (2, 3...2, 5)
P27 = (2, 7...2, 8) und P37 = P27. Darüberhinaus ist vorgesehen, daß die Querschnittsfläche xys - wie auch aus Fig. 7b ohne weiteres ersichtlich - kongruent zur Querschnittsfläche xy7 ist, mithin daß die Radien Rs(cp) eine durch einen achten Koeffizientensatz Ps = [as bs mis rri28 nis P28 P38 ] definierte achte Berechnungsvorschrift fs(cp, Pe) mit as = a7, bs = b7, mis = mi7, 28 = 0127, nie = ni7, P28 = P2 und P38 = P3 erfüllen; dies im besonderen auch in der Weise, daß der geometrische Schwerpunkt der Querschnittsfläche xy7 einen Abstand X7 zur zweiten Symmetrieebene yz und der geometrische Schwerpunkt der Querschnittsfläche xys einen Abstand xs zu nämlicher zweiten Symmetrieebene yz aufweist, und daß jeder der Abstände X7, xs der Querschnittsflächen xy7, xys jeweils wenigstens gleich dem jeweiligen ersten Ausdehnungskoeffizienten a7 bzw. as der siebten bzw. achten Querschnittsfläche xy7, xys ist und/oder jeweils höchstens einem 1 ,2-fachen des jeweiligen ersten Ausdehnungskoeffizienten a7 bzw. as der Querschnittsfläche xy7, xys entspricht.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Strömungsteiler 10, wie bereits erwähnt, als Bestandteil eines dem Führen bzw. Transferieren eines strömenden Fluids, beispielsweise nämlich einer Flüssigkeit, einem Gas oder einer Dispersion, dienlichen Fluidleitungssystems ausgebildet bzw. in einem solchen Fluidleitungssystem verwendet. Das Fluidleitungssystem kann
beispielsweise dafür vorgesehen bzw. eingerichtet sein, das - beispielsweise über ein
angeschlossenes Zuleitungssegment einer Rohrleitung - herangeführte Fluid in zwei Teilströme aufzuteilen und diese in einer Durchströmungsrichtung des Fluidleitungssystem weiter entlang zweier paralleler Strömungspfade zu führen. Alternativ oder in Ergänzung kann das vorbezeichnete Fluidleitungssystem auch dafür eingerichtet sein, zwei entlang zweier paralleler Strömungspfade geführte Teilströme zu einem gemeinsamen Fluidstrom zusammenzuführen und diesen- beispielsweise an ein angeschlossenes Ableitungssegment einer Rohrleitung - abzugeben. Dafür weist das Fluidleitungssystem gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, wie auch in Fig. 3a bzw. 3b dargestellt, außer dem Strömungsteiler 10 eine - beispielsweise als starres und/oder zumindest abschnittsweise kreiszylindrisches Rohr ausgebildete - erste Fluidleitung 100 mit einem von einer Wandung, beispielsweise aus einem Metall, umhüllten, sich von einem ersten
Leitungsende 100+ nämlicher Fluidleitung 100 bis zu einem - hier nicht dargestellten - zweiten Leitungsende nämlicher Fluidleitung 100 erstreckenden Lumen 100* sowie wenigstens
eine - beispielsweise als starres und/oder zumindest abschnittsweise kreiszylindrisches Rohr ausgebildete und/oder zur Fluidleitung 100 baugleiche - zweite Fluidleitung 200 mit einem von einer Wandung, beispielsweise aus einem Metall, umhüllten, sich von einem ersten Leitungsende 200+ nämlicher Fluidleitung 200 bis zu einer in einem zweiten Leitungsende 200# nämlicher
Fluidleitung 200 erstreckenden Lumen 200* auf. Wie in Fig. 3b dargestellt bzw. aus einer
Zusammenschau der Fig. 3b und 3a ohne weiteres ersichtlich, kann beim vorbezeichneten
Fluidleitungssystem sowohl die Fluidleitung 100 mit deren Leitungsende 100+ als auch die
Fluidleitung 200 mit deren Leitungsende 200+ jeweils mit dem Strömungsteilerende 10+ des Strömungsteilers 10 verbunden sein, derart, daß das Lumen 100* der Fluidleitung 100 unter Bildung eines durch die Strömungsteileröffnung 10a des Strömungsteilers 10 hindurchführenden
Strömungspfades und das Lumen 200* der Fluidleitung 200 unter Bildung eines durch die
Strömungsteileröffnung 10b des Strömungsteilers 10 hindurchführenden Strömungspfades jeweils mit dem Lumen 10* des Strömungsteilers 10 kommunizieren. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfaßt das vorbezeichnete Fluidleitungssystem, wie auch in Fig. 8 und 9 schematisch dargestellt, ferner einen dem (ersten) Strömungsteiler 10 entsprechenden, nämlich ein von einer Wandung umhülltes, sich sowohl von einer in einem ersten Strömungsteilerende 20+ verödeten ersten Strömungsteileröffnung 20a als auch von einer im Strömungsteilerende 20+ verödeten, von der Strömungsteileröffnung 20a beabstandeten zweiten Strömungsteileröffnung 20b bis zu einer in einem zweiten Strömungsteilerende 20# verödeten kreisförmigen dritten Strömungsteileröffnung 10c erstreckenden Lumen 20* aufweisenden weiteren (zweiten) Strömungsteiler 20, der ebenfalls mit den beiden vorbezeichneten
Fluidleitungen 100, 200 verbunden ist; dies im besonderen in der Weise, daß, wie auch wie auch aus Fig. 8 bzw. 9 ohne weiteres ersichtlich, sowohl die Fluidleitung 100 mit deren
Leitungsende 100# als auch die Fluidleitung 200 mit deren Leitungsende 200# jeweils mit dem ersten Strömungsteilerende 20+ des Strömungsteilers 20 verbunden ist, derad, daß das
Lumen 100* der Fluidleitung 100 unter Bildung eines sowohl durch die Strömungsteileröffnung 10a des Strömungsteilers 10 als auch durch eine erste Strömungsteileröffnung des Strömungsteilers 20 hindurchführenden ersten Strömungspfades und das Lumen 200* der Fluidleitung 200 unter Bildung eines sowohl durch die Strömungsteileröffnung 10b des Strömungsteilers 10 als auch durch eine zweite Strömungsteileröffnung des Strömungsteilers 20 hindurchführenden, zum vorbezeichneten ersten Strömungspfad strömungstechnisch parallel geschalteten zweiten Strömungspfades sowohl mit dem Lumen 10* des Strömungsteilers 10 als auch mit dem Lumen 20* des zweiten
Strömungsteilers 20 kommunizieren. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Strömungsteiler 20 zum Strömungsteiler 10 baugleich bzw. identisch ausgebildet.
Für den vorbezeichneten Fall, daß das Fluidleitungssystem Bestandteil eines Meßwandlers bzw. eines damit gebildeten Meßsystems ist, weist das Fluidleitungssystem gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ferner eine Sensoranordnung auf, die eingerichtet ist, wenigstens ein die wenigstens eine Meßgröße repräsentierendes, beispielsweise nämlich elektrisches und/oder analoges, Meßsignal s1 bereitzustellen; dies im besonderen in der Weise, daß das Meßsignal s1 wenigstens einen Signalparameter aufweist, der Meßgröße abhängig ist, nämlich auf Änderungen der Meßgröße mit einer entsprechenden Änderung folgt. Als ein von der Meßgröße abhängiger Signalparameter wiederum kann beispielsweise ein von der wenigstens einen Meßgröße abhängiger Signalpegel, eine von nämlicher Meßgröße abhängige Signalfrequenz und/oder ein von nämlicher Meßgröße abhängiger Phasenwinkel des Meßsignals dienen. Die Sensoranordnung kann, wie in Fig. 10 angedeutet, außerhalb der Fluidleitungen 100, 200 gleichwohl in deren Nähe plaziert sein, beispielsweise auch derart, daß die Sensoranordnung zumindest an einer der Fluidleitungen 100, 200 angebracht ist. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Sensoranordnung ferner eingerichtet, mechanische Schwingungen wenigsten einer der beiden vorbezeichneten Fluidleitungen 100, 200, beispielsweise nämlich Biegeschwingungen der Fluidleitung 100 und/oder der Fluidleitung 200 auf einer oder mehreren dem Fluidleitungssystem innewohnenden Resonanzfrequenzen, zu erfassen und wenigstens ein Schwingungen wenigstens einer der Fluidleitungen repräsentierendes bzw. als Meßsignal dienliches Schwingungssignal bereitzustellen. Die Sensoranordnung kann dafür beispielsweise einen elektrodynamischen und/oder
Schwingungsbewegungen der beiden Fluidleitungen 100, 200 differenziell erfassenden
Schwingungssensor 51 aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Fluidleitungssystem zudem eine
elektro-mechanische Erregeranordnung auf, die eingerichtet ist, elektrische Leistung in mechanische Schwingungen der Fluidleitungen, beispielsweise nämlich die vorbezeichneten Biegeschwingungen der Fluidleitung 100 und/oder der Fluidleitung 200, bewirkende mechanische Leistung zu wandeln. Nämliche Erregeranordnung kann beispielsweise mittels wenigstens eines elektrodynamischen und/oder differenziell auf die beiden Fluidleitungen 100, 200 einwirkenden Schwingungserreger 41 gebildet sein. Nicht zuletzt für den erwähnten Fall, daß das Fluidleitungssystem dafür vorgesehen ist, basierend auf im strömenden Fluid generierten Corioliskräften eine Massenstrom zu messen, kann die Sensoranordnung bzw. das damit gebildete Fluidleitungssystem, wie auch in Fig. 10 angedeutet, zusätzlich zum Schwingungssensor 51 zudem auch wenigstens einen zweiten
Schwingungssensor 52 zum Erzeugen wenigstens eines mit der Meßgröße
korrespondierenden - insb. elektrischen und/oder analogen - als zweites Meßsignal s2 dienlichen zweiten Schwingungsmeßsignals aufweisen. Nämlicher Schwingungssensor 52 kann baugleich wie der Schwingungssensor 51 und/oder und in gleichem Abstand wie der Schwingungssensor 51 von der Fluidleitung 100 bzw. den Fluidleitungen 100, 200 entfernt positioniert sein. Alternativ oder in Ergänzung können die Schwingungssensoren 51 , 52 symmetrisch bezüglich des vorbezeichneten Schwingungserregers 41 positioniert sein, beispielsweise auch derart, daß, wie in Fig. 10 angedeutet und wie bei vibronischen Meßwandlern durchaus üblich, der Schwingungssensor 52 vom Strömungsteiler 10 weiter entfernt ist als der Schwingungssensor 51 bzw. umgekehrt der Schwingungssensor 51 vom Strömungsteiler 20 weiter entfernt ist als der Schwingungssensor 52 und/oder derart, daß der Schwingungssensor 51 gleichweit vom Strömungsteiler 10 entfernt ist wie der Schwingungssensor 52 vom Strömungsteiler 20.
Zwecks Verarbeitung bzw. Auswertung des wenigstens einen Meßsignals s1 bzw. der
Meßsignale s1 , s2 kann ein mittels des vorbezeichneten Fluidleitungssystems gebildetes
Meßsystem ferner eine mit der Sensoranordnung elektrisch gekoppelte, beispielsweise mittels wenigstens eines Mikroprozessors und/oder eines digitalen Signalprozessors (DSP) gebildete, Meß- und Betriebselektronik umfassen, die in vorteilhafter weise wiederum in einem in ausreichendem Maße staub- und wasserdichten bzw. schlag- und explosionsfesten Schutzgehäuse 5000 untergebracht sein kann. Im besonderen kann eine solche Meß- und Betriebselektronik ferner dafür eingerichtet sein, das wenigstens eines Meßsignal s1 bzw. die Meßsignale s1 , s2 zu verarbeiten, beispielsweise nämlich mittels des Meßsignals s1 und/oder des Meßsignals s2 Meßwerte für die wenigstens eine Meßgröße zu ermitteln. Für den vorbezeichneten Fall, daß das Fluidleitungssystem mit wenigstens einem Schwingungserreger 41 ausgerüstet ist, kann die Meß- und
Betriebselektronik 500 zudem mit nämlichem Schwingungserreger 41 elektrisch gekoppelt und zudem dafür eingerichtet sein, ein elektrische Anregungssignal e1 in den vorbezeichneten
Schwingungserreger 41 einzuspeisen, und kann der Schwingungserreger 41 zudem dafür eingerichtet sein, mittels des Anregungssignals e1 eingespeiste elektrische Leistung in mechanische Schwingungen zumindest der Fluidleitung 100 bzw. in mechanische Schwingungen sowohl der Fluidleitung 100 als auch der Fluidleitung 200 bewirkende mechanische Leistung zu wandeln.
Wie in Fig. 10 angedeutet, kann das Fluidleitungssystem, nicht zuletzt auch bei desen Verwendung in einem Meßsystem, ferner ein Schutzgehäuse 1000 für die Fluidleitungen 100, 200 umfassen.
Das in Fig. 10 gezeigte Schutzgehäuse 1000 weist eine von einer Wandung umhüllte Kavität auf, innerhalb der die Fluidleitung 100 und zumindest die Fluidleitung 200 plaziert sind. Nicht zuletzt zwecks Bildung eines in ausreichendem Maße verwindungs- und biegesteifen bzw. schlag- und druckfesten Schutzgehäuses kann dessen Wandung beispielsweise aus einem Metall, etwa einem Edelstahl, hergestellt und/oder, wie durchaus üblich und in Fig. 10 angedeutet, zumindest teilweise hohlzylindrisch ausgebildet sein. Wie in ferner Fig. 10 angedeutet, kann zudem ein erstes
Gehäuseende 1000+ des Schutzgehäuses 1000 mittels des Strömungsteiler 10 gebildet sein, etwa derart, daß der Strömungsteiler 10 integraler Bestandteil des Schutzgehäuses ist und/oder daß das Schutzgehäuse 1000 eine die vorbezeichnete Kavität seitlich begrenzende Seitenwand aufweist, die seitlich am Strömungsteiler 10 fixiert bzw. stoffschlüssig mit diesem verbunden ist. Darüberhinaus kann zudem auch ein zweites Gehäuseende 1000# nämlichen Schutzgehäuses 1000 mittels des Strömungsteilers 20 gebildet sein, beispielsweise auch so, daß sowohl der Strömungsteiler 10 als auch der Strömungsteiler 20 jeweils integraler Bestandteil des Schutzgehäuses ist bzw. daß das Schutzgehäuse 1000 eine die Kavität seitlich begrenzende Seitenwand aufweist, die seitlich sowohl am Strömungsteiler 10 als auch am Strömungsteiler 20 fixiert bzw. stoffschlüssig mit der der ersten Fluidleitung verbunden ist.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1 . Strömungsteiler, insb. als Leitungsverzweigung oder als Leitungsvereinigung dienlicher
Strömungsteiler, zum Verbinden von dem Führen eines strömenden Fluids dienlichen
Fluidleitungen, welcher Strömungsteiler ein von einer Wandung, insb. aus einem Metall, umhülltes, sich sowohl von einer in einem ersten Strömungsteilerende (10+) verödeten, insb. kreisförmigen, ersten Strömungsteileröffnung (10a) als auch von einer von nämlicher ersten
Strömungsteileröffnung (10a) beabstandet im ersten Strömungsteilerende (10+) verödeten, insb. kreisförmigen, zweiten Strömungsteileröffnung (10b) bis zu einer in einem, insb. von einem
Anschlußflansch gefaßten, zweiten Strömungsteilerende (10#) verödeten, insb. kreisförmigen, dritten Strömungsteileröffnung (10c) erstreckendes Lumen (10*) umfaßt;
- wobei das Lumen (10*)
-- eine die ersten und zweiten Strömungsteilerenden (10+, 10#) imaginär verbindende
Hauptträgheitsachse (z)
-- sowie eine erste Symmetrieebene (xz) und eine dazu senkrechte zweite Symmetrieebene (yz) aufweist, welche ersten und zweiten Symmetrieebenen einander in der Hauptträgheitsachse (z) imaginär schneiden;
- und wobei das Lumen (10*) zur Hauptträgheitsachse (z) senkrechte, ebene
Querschnittsflächen (xy,) mit jeweils einem in der ersten Symmetrieebene (xz) verödeten geometrischen Schwerpunkt aufweist,
-- von denen
eine im ersten Strömungsteilerende (10+) verödete, mit deren geometrischen Schwerpunkt von der Hauptträgheitsachse (z) des Lumens (10*) entfernte erste Querschnittsfläche (xyi) der ersten Strömungsteileröffnung (10a) des Strömungsteilers (10),
eine ebenfalls im ersten Strömungsteilerende (10+) verödete, mit deren geometrischen Schwerpunkt sowohl von der Hauptträgheitsachse (z) des Lumens (10*) als auch vom geometrischen Schwerpunkt der ersten Querschnittsfläche (xyi) entfernte zweite
Querschnittsfläche (xy2) der zweiten Strömungsteileröffnung (10b) des Strömungsteilers (10) und eine im zweiten Strömungsteilerende (10#) verödete, mit deren geometrischen
Schwerpunkt auf der Hauptträgheitsachse (z) des Lumens (10*) liegende dritte
Querschnittsfläche (xyz) der dritten Strömungsteileröffnung (10c) des Strömungsteilers (10) entspricht; - wobei jede der Querschnittsflächen (xy,) des Lumens jeweils einen Abstand z, zur dritten
Querschnittsfläche (xy3), gemessen als ein Abstand einer Projektion des geometrischen
Schwerpunkts der jeweiligen der Querschnittsflächen (xy,) zum geometrischen Schwerpunkt der dritten Querschnittsfläche (xyß), aufweist
- und wobei jede der Querschnittsflächen (xy,) des Lumens sich jeweils vom jeweiligen
geometrischen Schwerpunkt bis zur Wandung erstreckende und jeweils in einem
Winkel f (-180°< cp < 180°) zu einer jeweiligen Bezugsachse (x,), nämlich einer sowohl in der jeweiligen Querschnittsfläche (xy,) als auch in der ersten Symmetrieebene des Lumens (10*) liegenden und zudem senkrecht auf dessen Hauptträgheitsachse (z) stehenden gedachten Achse stehende Radien (R,) aufweist;
- wobei jeder in einem Winkel f = 0° zur jeweiligen Bezugsachse (x,) stehende Radius Ri(0°) von der zweite Symmetrieebene (yz) wegweist
- und wobei jeder Radius R,(cp) einer jeden Querschnittsfläche (xy,) jeweils eine durch einen der jeweiligen Querschnittsfläche (xy,) zugewiesenen und durch einen jeweils sieben Koeffizienten, nämlich jeweils
-- einen ersten Ausdehnungskoeffizienten a,,
-- einen zweiten Ausdehnungskoeffizienten b,,
— einen ersten Symmetriekoeffizienten mi,,
-- einen zweiten Symmetriekoeffizienten rri2i,
-- einen ersten Formkoeffizienten ni,,
— einen zweiten Formkoeffizienten n2i
-- und einen dritten Formkoeffizienten n3i
enthaltenden Koeffizientensatz P, (P, = [a, b, mi, m2i , n2i n3i]) definierte und jeweils mit einem größten Radius Ro der dritten Querschnittsfläche (xyz) skalierte Berechnungsvorschrift f,(cp, R,):
Figure imgf000027_0001
erfüllt, derart,
-- daß die Radien Ri(cp) der ersten Querschnittsfläche (xyi) des Lumens (10*) eine durch einen ersten Koeffizientensatz Pi = [ai bi mu rri2i nu n2i n3i] definierte erste
Berechnungsvorschrift fi(cp, Pi) mit ai = (0,4...0,5), bi = (0,4...0,5), insb. bi = ai , mu = 4, rri2i = 4, nu = 2, n2i = 2 und n3i = 2 erfüllen,
-- daß die Radien R2(cp) der zweiten Querschnittsfläche (xy2) des Lumens (10*) eine durch einen zweiten Koeffizientensatz P2 = [a2 b2 mi2 m22 ni2 P22 P32] definierte zweite
Berechnungsvorschrift f2(cp, P2) mit a2 = ai, b2 = bi , mi2 = mu , 0122 = m2i , ni2 = nu , P22 = n2i und P32 = n3i erfüllen, daß die Radien Rs(cp) der dritten Querschnittsfläche (xyß) des Lumens (10*) eine durch einen dritten Koeffizientensatz P3 = [a3 b3 23 ni3 P23 P33] definierte dritte
Berechnungsvorschrift ί3(f, P3) mit a3 = 1 , b3 = a3, m = 4, m23 = m , ni3 = 2.0, P23 = ni3 und P33 = ni3 erfüllen,
und daß die Radien R^) einer mit deren geometrischen Schwerpunkt auf der
Hauptträgheitsachse (z) des Lumens (10*) liegende, in einem Abstand Z4 zur dritten
Querschnittsfläche (xyz), der mehr als 20% des Abstands zi (Z4 > 0,2 zi) und nicht mehr als 30% des Abstands zi (Z4 < 0,3 zi) beträgt, verödeten vierten Querschnittsfläche (xy4) des Lumens (10*) eine durch einen vierten Koeffizientensatz P4 = [a4 b4 mn m24 nn P24 P34] definierte vierte Berechnungsvorschrift f4(cp, P4) mit a4 =(0,95...0,99), b4 = (0,45...0,7), mn = 4, m24 = 4, ni4 = 3.0, P24 = nn und P34 = (3...4) erfüllen.
2. Strömungsteiler nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Radien Rs(cp) einer mit deren geometrischen Schwerpunkt auf der Hauptträgheitsachse (z) des Lumens (10*) liegende, in einem Abstand zs zur dritten Querschnittsfläche (xyz), der nicht weniger als 10% des
Abstands zi (zs > 0,1 zi) und nicht mehr als 20% des Abstands zi (zs < 0,2 zi) beträgt, verödeten fünften Querschnittsfläche (xys) des Lumens (10*) eine durch einen fünften
Koeffizientensatz P5 = [as bs mis 0125 s P25 n3s] definiede fünften
Berechnungsvorschrift fs(cp, Ps) mit as = (0,97...1), bs = (0,65...1), mis = 4, 0125 = 4, nis = 3, P25 = 3 und P35 = (2...3,5) erfüllt.
3. Strömungsteiler nach dem vorherigen Anspruch,
- wobei die fünfte Querschnittsfläche so ausgebildet ist, daß deren zweiter
Ausdehnungskoeffizienten bs in Abhängigkeit vom Abstand zs eine Berechnungsvorschrift:
b5 = (47,2...47,8) · z5 2 - (l7,5...18)- z5 + (2,2...2,4) , insb. nämlich
b5 = 47,51 - z2 - 17,88 z5 + 2,31 , erfüllt; und/oder
- wobei die fünfte Querschnittsfläche so ausgebildet ist, daß deren dritter Formkoeffizienten P35 in Abhängigkeit vom Abstand zs eine Berechnungsvorschrift: n35 = (2, 4...2, 6) · z5 + (7,7...8) , insb. nämlich n35 = 2,55 - z5 + 7,87 , erfüllt; und/oder
- wobei die fünfte Querschnittsfläche so ausgebildet ist, daß ein Verhältnis P35 / bs von deren dritten Formkoeffizienten P35 zu deren zweiten Ausdehnungskoeffizienten bs mehr als 2 und/oder weniger als 6 beträgt.
4. Strömungsteiler nach einem der vorherigen Ansprüche,
- wobei von keiner der Querschnittsflächen (xy,) des Lumens (10*) der jeweilige dritte
Formkoeffizient n3i größer als der dritte Formkoeffizient P34 der vierten Querschnittsfläche (xy4) ist; und/oder
- wobei die vierte Querschnittsfläche so ausgebildet ist, daß ein Verhältnis P34 / b4 von deren dritten Formkoeffizienten P34 zu deren zweiten Ausdehnungskoeffizienten b4 nicht weniger als 5,5 und/oder nicht mehr als 7 beträgt.
5. Strömungsteiler nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Radien Re(cp) einer mit deren geometrischen Schwerpunkt auf der Hauptträgheitsachse (z) des Lumens (10*) liegende, in einem Abstand Z6 zur dritten Querschnittsfläche (xy3), der mehr als 45% des Abstands zi (Z6 > 0,45 zi) und weniger als 60% des Abstands zi (Z6 < 0,6 zi) beträgt, verödeten sechsten
Querschnittsfläche (xy6) des Lumens (10*) eine durch einen sechsten
Koeffizientensatz P& = [a6 b6 mi6 rri26 nie P26 h3d] definierte sechsten
Berechnungsvorschrift fe(cp, Pe) mit a6 = (0,98...1), b6 = (0,7...0,8), mie = 4, rri26 = 4, nie = 1 ,
P25 = (2...2,5) und P35 = (2,1 ...2,8) erfüllt.
6. Strömungsteiler nach dem vorherigen Anspruch, wobei die sechste Querschnittsfläche so ausgebildet ist, daß deren dritter Formkoeffizienten P36 in Abhängigkeit vom Abstand Z6 eine Berechnungsvorschrift: n36 = (3, 4...3, 6)· z6 + (0,5...0,7) , insb. nämlich n36 = 3,57 - z6 + 0,64 , erfüllt.
7. Strömungsteiler nach einem der vorherigen Ansprüche,
- wobei die Radien Rifo) einer mit deren geometrischen Schwerpunkt von der
Hauptträgheitsachse (z) des Lumens (10*) entfernten und in einem Abstand Z7 zur dritten
Querschnittsfläche (xyz), der mehr als 60% des Abstands zi (zg > 0,6 zi) und weniger als 95% des Abstands zi (zg < 0,95 zi) beträgt, verödeten siebten Querschnittsfläche (xy7) des
Lumens (10*) eine durch einen siebten Koeffizientensatz P7 = [a7 b7 mi7 m27 ni7 P2 P3 ] definierte siebte Berechnungsvorschrift ί7(f, P7) mit a7 = (0,40...0,55), b7 = a7,
mi7 = 3 m27 = 3 ni7 = (2,3...2,5) P2 = (2,7...2,8) und P3 = P2 erfüllen
- und wobei die Radien Rs(cp) einer mit deren geometrischen Schwerpunkt von der
Hauptträgheitsachse (z) des Lumens (10*) entfernten und in einem Abstand zs zur dritten
Querschnittsfläche (xyz), der gleich dem Abstand Z7 der siebten Querschnittsfläche ist, verödeten achten Querschnittsfläche (xys) des Lumens (10*) eine durch einen achten
Koeffizientensatz Pe = [as bs mis rri28 nie P28 P38 ] definiede achte
Berechnungsvorschrift fs(cp, Pe) mit as = a7, bs = b7, mis = mi7, m28 = m27, nie = ni7, P28 = P2 und P38 = P3 erfüllen.
8. Strömungsteiler nach dem vorherigen Anspruch,
- wobei der geometrische Schwerpunkt der siebten Querschnittsfläche (cgg) des Lumens einen Abstand X7 zur zweiten Symmetrieebene (yz) und der geometrische Schwerpunkt der achten Querschnittsfläche (xys) des Lumens einen Abstand xs zur zweiten Symmetrieebene (yz) aufweist,
- und wobei jeder der Abstände X7, xs der siebten und achten Querschnittsflächen (xy7, xys) jeweils wenigstens gleich dem jeweiligen ersten Ausdehnungskoeffizienten a7 bzw. as der siebten bzw. achten Querschnittsfläche (xy7, xys) ist und/oder jeweils höchstens einem 1 ,2-fachen des jeweiligen ersten Ausdehnungskoeffizienten a7 bzw. as der siebten bzw. achten
Querschnittsfläche (xy7, xys) entspricht.
9. Strömungsteiler nach einem der vorherigen Ansprüche,
- wobei von jeder der Querschnittsflächen (xy,) des Lumens (10*) der jeweilige erste
Ausdehnungskoeffizient a, nicht weniger als 0,9 und/oder nicht mehr als 1 beträgt; und/oder
- wobei von jeder der Querschnittsflächen (xy,) des Lumens (10*) der jeweilige zweite
Ausdehnungskoeffizient b, nicht weniger als 0,4 und/oder nicht mehr als 1 beträgt; und/oder
- wobei von jeder der Querschnittsflächen (xy,) des Lumens (10*) der jeweilige erste
Formkoeffizienten , nicht weniger als 2 und/oder nicht mehr als 3 beträgt; und/oder
- wobei von jeder der Querschnittsflächen (xy,) des Lumens (10*) der jeweilige zweite
Formkoeffizienten nz, nicht weniger als 2 und/oder nicht mehr als 3 beträgt.
10. Strömungsteiler nach einem der vorherigen Ansprüche,
- wobei der geometrische Schwerpunkt der ersten Querschnittsfläche (xyi) des Lumens einen
Abstand xi zur zweiten Symmetrieebene (yz) und der geometrische Schwerpunkt der zweiten Querschnittsfläche (xy2) des Lumens einen Abstand X2 zur zweiten Symmetrieebene (yz) aufweist,
- und wobei jeder der Abstände xi , X2 der ersten und zweiten Querschnittsflächen (xyi , xy2) jeweils wenigstens einem 1 ,05-fachen, insb. wenigstens einem 1 ,2-fachen, des jeweiligen ersten
Ausdehnungskoeffizienten ai bzw. a2 der ersten bzw. zweiten Querschnittsfläche (xyi , xy2) und/oder jeweils höchstens einem 1 ,5-fachen, insb. höchstens einem 1 ,3-fachen, des jeweiligen ersten Ausdehnungskoeffizienten ai bzw. a2 der ersten bzw. zweiten Querschnittsfläche (xyi , xy2) entspricht.
1 1 . Strömungsteiler nach einem der vorherigen Ansprüche,
- wobei keiner der ersten Ausdehnungskoeffizienten a, eines der Koeffizientensätze P, größer ist als der erste Ausdehnungskoeffizient ai des ersten Koeffizientensatzes Pi; und/oder
- wobei keiner der zweiten Ausdehnungskoeffizienten b, eines der Koeffizientensätze P, größer ist als der zweite Ausdehnungskoeffizient bi des ersten Koeffizientensatzes Pi.
12. Strömungsteiler nach einem der vorherigen Ansprüche, - wobei keine Querschnittsfläche (xy,) einen Flächeninhalt aufweist, der größer als ein Flächeninhalt der dritten Querschnittsfläche (xy3) ist; und/oder
- wobei keine Querschnittsfläche (xy,) einen Flächeninhalt aufweist, der kleiner als ein Flächeninhalt der ersten Querschnittsfläche (xyi) oder der zweiten Querschnittsfläche (xy2) ist; und/oder
- wobei ein Verhältnis eines Flächeninhalts der dritten Querschnittsfläche (xyi) zu einem
Flächeninhalt der ersten Querschnittsfläche (xyi) oder der zweiten Querschnittsfläche (xy2) jeweils größer als 1 und/oder kleiner als 1 ,5 ist.
13. Strömungsteiler nach einem der vorherigen Ansprüche,
- wobei der Abstand zi der ersten Querschnittsfläche (xyi) zur dritten Querschnittsfläche (xyz) gleich dem Abstand Z2 (Z2 = zi) der zweiten Querschnittsfläche (xy2) zur dritten Querschnittsfläche (xyz) ist; und/oder
- wobei der Abstand zi der ersten Querschnittsfläche (xyi) zur dritten Querschnittsfläche (xyz) und/oder der Abstand Z2 (Z2 = zi) der zweiten Querschnittsfläche (xy2) zur dritten
Querschnittsfläche (xyz) einer Länge L des Lumens (10*) entspricht.
14. Strömungsteiler nach einem der vorherigen Ansprüche,
- wobei die erste Strömungsteileröffnung dafür eingerichtet ist, mit einem, insb. hohlzylindrischen, Endabschnitt einer ersten Fluidleitung, insb. stoffschlüssig, verbunden zu werden, derart, daß ein Lumen der ersten Fluidleitung unter Bildung eines durch die erste Strömungsteileröffnung hindurchführenden ersten Strömungspfades mit dem Lumen des Strömungsteilers kommuniziert;
- wobei die zweite Strömungsteileröffnung dafür eingerichtet ist, mit einem, insb. hohlzylindrischen, Endabschnitt einer zweiten Fluidleitung, insb. stoffschlüssig, verbunden zu werden, derart, daß ein Lumen der zweiten Fluidleitung unter Bildung eines durch die zweite Strömungsteileröffnung hindurchführenden, zum ersten Strömungspfad strömungstechnisch parallel geschalteten zweiten Strömungspfades mit dem Lumen des Strömungsteilers kommuniziert.
15. Fluidleitungssystem, umfassend:
- wenigstens einen einem Strömungsteiler gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 entsprechenden ersten Strömungsteiler (10);
- eine, insb. als starres und/oder zumindest abschnittsweise kreiszylindrisches Rohr ausgebildete, erste Fluidleitung (100) mit einem von einer Wandung, insb. aus einem Metall, umhüllten, sich von einem ersten Leitungsende (100+) der ersten Fluidleitung bis zu einem zweiten
Leitungsende (100#) nämlicher zweiten Fluidleitung (100) erstreckenden Lumen (100*);
- sowie wenigstens eine, insb. als starres und/oder zumindest abschnittsweise kreiszylindrisches Rohr ausgebildete und/oder zur ersten Fluidleitung baugleiche, zweite Fluidleitung (200) mit einem von einer Wandung, insb. aus einem Metall, umhüllten, sich von einem ersten
Leitungsende (200+) der zweiten Fluidleitung bis zu einer in einem zweiten Leitungsende (200#) nämlicher zweiten Fluidleitung (200) erstreckenden Lumen (200*);
- wobei sowohl die erste Fluidleitung (100) mit deren ersten Leitungsende (100+) als auch die zweite Fluidleitung (200) mit deren ersten Leitungsende (200+) jeweils mit dem ersten
Strömungsteilerende (10+) des ersten Strömungsteilers (10) verbunden sind, derart, daß das Lumen (100*) der ersten Fluidleitung (100) unter Bildung eines durch die erste
Strömungsteileröffnung des ersten Strömungsteilers hindurchführenden ersten Strömungspfades und das Lumen (200*) der zweiten Fluidleitung (200) unter Bildung eines durch die zweite Strömungsteileröffnung des ersten Strömungsteilers hindurchführenden zweiten Strömungspfades jeweils mit dem Lumen (10*) des ersten Strömungsteilers (10) kommunizieren.
16. Fluidleitungssystem nach dem vorherigen Anspruch, weiters umfassend:
- einen einem Strömungsteiler gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 entsprechenden, insb. zum ersten Strömungsteiler (10) baugleichen, zweiten Strömungsteiler (20);
- wobei sowohl die erste Fluidleitung (100) mit deren zweiten Leitungsende (100#) als auch die Fluidleitung (200) mit deren zweiten Leitungsende (200#) jeweils mit dem ersten
Strömungsteilerende (20+) des zweiten Strömungsteilers (20) verbunden sind, derart, daß das Lumen (100*) der ersten Fluidleitung (100) unter Bildung eines sowohl durch die erste
Strömungsteileröffnung des ersten Strömungsteilers als auch durch die erste
Strömungsteileröffnung des zweiten Strömungsteilers hindurchführenden ersten Strömungspfades und das Lumen (200*) der zweiten Fluidleitung (200) unter Bildung eines sowohl durch die zweite Strömungsteileröffnung des ersten Strömungsteilers (10) als auch durch die zweite
Strömungsteileröffnung des zweiten Strömungsteilers (20) hindurchführenden, zum ersten Strömungspfad strömungstechnisch parallel geschalteten zweiten Strömungspfades sowohl mit dem Lumen (10*) des ersten Strömungsteilers (10) als auch mit dem Lumen (20*) des zweiten Strömungsteilers (20) kommunizieren.
17. Fluidleitungssystem nach Anspruch 15 oder 16, weiters umfassend:
- eine elektro-mechanische Erregeranordnung, die eingerichtet ist, elektrische Leistung in
mechanische Schwingungen der ersten und zweiten Fluidleitungen bewirkende mechanische Leistung zu wandeln; und/oder
- eine Sensoranordnung, die eingerichtet ist, mechanische Schwingungen der ersten und zweiten Fluidleitungen zu erfassen und wenigstens ein Schwingungen wenigstens einer der ersten und zweiten Fluidleitungen repräsentierendes, insb. elektrisches, Schwingungssignal bereitzustellen.
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