CN101371068A - 用于偏转管道中流动的介质的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于偏转管道(9)中流动的介质(10)的装置(1)，其具有多条单个管(3)和至少一个具有多个凹穴(2)的第一多孔板(4)和第二多孔板(5)，其中为了支持并引导单个管(3)，第一多孔板(4)在入口的区域中，第二多孔板(5)在出口的区域中；其中两个多孔板(4，5)中的凹穴(2)的数目对应于单个管(3)的数目；其中单个管(3)在中间区域各自具有预定弯曲角(α)的弯曲；其中这样选择各个单个管(3)的弯曲角(α)，使得单个管(3)形成具有基本圆形截面的束；其中单个管(3)在束中基本彼此平行地延伸；并且其中各个单个管(3)的入口区域(7)和出口区域(8)是直的。

Description

用于偏转管道中流动的介质的装置
技术领域
本发明涉及一种用于偏转管道中流动的介质的装置。
背景技术
在许多技术应用场合中，必须通过弯曲的管道无旋涡地引导旋转对称的流型。例如考虑对于流量测量仪表的标定设备。在这种情况中，90°弯头是用于改变介质在工作空间中的流动方向的常见且必需的几何单元。对于流量测量仪表(下面的讨论特别是针对磁感应测量仪表，但是也适用于基于检测速度分布的其它流量测量原理，例如超声及热测量原理，或者基于对于速度分布的改变特别敏感的流量测量原理，例如涡街原理)的可重复且高度精确的标定，重要的是，管道中流动的介质具有高度稳态的旋转对称的无旋涡的流型。于是，为了能够实现高度精确的标定，必须确保介质在要被标定的流量测量仪表之前在确定的入口跨距上具有这个稳定的旋转对称的无旋涡的流型。确定的入口跨距例如是管道直径的整数倍。在大于一米的较大直径的情况(在磁感应流量测量仪表以及超声流量测量仪表的情况中，这样的直径并不罕见)，入口跨距可以达到许多米。于是，为了安装用于大额定直径流量测量仪表的标定设备，必须有相应大的可用空间。
从最小化在管道中介质偏转时的压力损失的观点出发，已知许多90°弯头的形式。例如：弯曲的管弯头、具有导叶的弯头、管段构成的弯头、或者数值优化的弯头形状。在最后一个例子的情况中，使用借助于计算机计算的逆设计方法。
在用于标定流量测量仪表的标定设备的情况中，上述弯头仅仅可应用于限定条件，这有许多原因：
-所述的弯头在流体中产生干扰，这些干扰部分非常稳定并且从原产地直到经过流量测量仪表的位置都不会衰减，即，混合。这里可能的干扰是流体中产生次级涡流、旋涡、不均匀质量分布(例如，层流、股流)和出现非静态效应。已知多种矫直器形式，用于消除流体中的干扰/效应。于是，矫直器可以通过借助管束、Zanker矫直器或蜂窝矫直器加强流动线路的平行引导而实现。进一步，混合可以通过管道中产生压力损失而得到推动。管道中的压力损失可以通过多孔板、栅或VORTAB流体调节器而产生。
-例如为了使用逆设计方法构造标定设备，必须花费相对较高的投资。
-另外，其中安装了上述已知管弯头的标定设备需要很大空间。
发明内容
本发明的目的是提供一种装置，其能够偏转管道中流动的具有基本稳定流型的介质，同时保持其质量流量分布并且以流体中的管束矫直器的方式消除可能存在的旋涡。优选地，通过在用于流量测量仪表的标定设备中使用本发明的装置，流型在确定的入口跨距上是稳定的、旋转对称的、无旋涡的、并且完全的。
这个目的通过本发明的管弯头实现，其包括以下子部件：
-多条单个管和至少一个具有多个凹穴的第一多孔板和第二多孔板，其中两个多孔板中的凹穴的数目对应于单个管的数目。
-为了支持并引导单个管，在入口的区域中提供第一多孔板，在出口的区域中提供第二多孔板。
-单个管在中间区域各自具有预定弯曲角的弯曲，其中这样测定各个单个管的弯曲角，使得单个管形成具有基本圆形截面的束。
-单个管在束中基本彼此平行地延伸。
-各个单个管的入口区域和出口区域是直的。
根据本发明，管道中的总质量流量被管弯头的单个管划分并因而偏转到新的方向。通过本发明的技术方案，单个管中的次级流的形成被非常强烈地减少，因为次级流的形成近似与单个管的相对曲率成反比。于是，单个管的压力损失对于单个管的曲率的依赖没有对于长度的依赖大。结果，在入口处形成的质量流量分布近似不变地被本发明的管弯头偏转进入另一流动平面。如果管弯头入口处的流型被稳定且完全地形成为无旋涡且旋转对称，那么流型在管弯头的出口处也具有这些特性。通过本发明的技术方案消除了存在的旋涡。
在本发明的装置的具有优点的进一步发展中，单个管或者两个多孔板中的凹穴设置在同心环形层中。例如，具有1200mm额定直径的管弯头包含63条单个管。单个管都具有相同的内径d。一条单个管设置在管弯头的中央轴中心，其余单个管位于中央单个管周围的环形层中。优选地，单个管和多孔板由金属或塑料制成。
一个特别具有优点的实施例中，本发明的装置是标定设备的一部分，或者流型的形成特别重要。优选地，弯头位于要被标定的流量测量仪表之前。
另外，在一个具有优点的实施例中，提供矫直板，其位于出口的区域之后，矫直板具有多个孔，矫直板的孔的数目大于两个多孔板之一中的凹穴的数目。通过在矫直板中分布孔，在各个单个管中产生的两个次级旋涡被有益地搅动及破坏。优选地，矫直板与第二多孔板相距确定距离地位于管弯头出口的下游。优选地，该确定的距离大约是管道额定直径的一半。
附图说明
现在根据附图详细解释本发明，附图中：
图1是本发明的管弯头的优选实施例的侧视图；
图1a是根据图1的剖面A-A得到的管弯头的视图；
图1b是管弯头的透视图；和
图2是在用于流量测量仪表的标定设备中安装的本发明的管弯头。
具体实施方式
图1、1a和1b显示了本发明的管弯头1的优选实施例的不同视图。本发明的管弯头1具有多条单个管3和至少一个在管弯头1入口处的第一多孔板4和在管弯头1出口处的第二多孔板5。两个多孔板4、5都具有多个凹穴2，两个多孔板4、5中的凹穴2的数目对应于单个管3的数目。优选地，单个管3和多孔板4、5由金属(例如，不锈钢)或者塑料制成。
在管弯头1的入口处的第一多孔板4和在出口处的第二多孔板5用于支持并引导单个管3。单个管3在中间区域6各自具有预定弯曲角α的弯曲；这样测定各个单个管3的弯曲角α，使得单个管3形成具有基本圆形截面的束。在所示的情况中，弯曲角α等于90°。在束中，单个管3基本彼此平行地延伸。
在所示的情况中，管弯头1包含63条单个管3，单个管3都具有同样的内径d。单个管3以同心圆设置。一条单个管3位于中央，其它单个管3围绕这个位于中央的单个管3设置成四层。单个管3的特定的相对曲率依赖于其曲率半径r和内径d。如果管道11的曲率半径R与管道11或管弯头1的直径D之比R/D等于1.5，那么单个管3的相对曲率r为11～21。各条单个管3的入口区域7和出口区域8是直的并且长为内径d的倍数。
正如已经叙述的，本发明的管弯头1的想法和用途是将完全形成的旋转对称的无旋涡的流型偏转例如90°，并且同时保持其质量分布。为此，管道9中的总质量流量划分到管弯头1的单个管3中并从而被偏转到另一方向。通过本发明的技术方案，单个管3中的次级流的形成被非常强烈地减少，因为次级流的形成大致与相对曲率r/d成反比。于是，单个管3的压力损失对单个管3的曲率r/d的依赖小于对单个管3的长度的依赖。结果，在入口处形成的流型被近似不变地通过管弯头1偏转入另一流动平面。如果流型SP在管弯头1的入口处是稳定的、完全形成的且旋转对称的，那么流型SP在管弯头1的出口处至少近似具有这些特征。
在图2中，本发明的管弯头1安装在用于流量测量仪表11的标定设备中。在管弯头1和要标定的流量测量仪表11之间是矫直板12。矫直板12具有多个孔13，矫直板12中的孔13的数目大于两个多孔板4、5中的凹穴2的数目。通过矫直板12中的孔13的分布，在各个单个管3中产生的两个次级旋涡被有益地搅动及破坏。优选地，矫直板12在管弯头1的出口处与第二多孔板5相距，例如在其下游相距大约管道9额定直径D的一半。
附图标记
1  管弯头
2  凹穴
3  单个管
4  第一多孔板
5  第二多孔板
6  中间区域
7  入口区域
8  出口区域
9  管道
10 介质
11 流量测量仪表
12 矫直板
13 孔

Claims (5)

1.用于偏转管道(9)中流动的介质(10)的装置，具有多条单个管(3)和至少一个具有多个凹穴(2)的第一多孔板(4)和第二多孔板(5)，
其中在入口的区域中提供所述第一多孔板(4)以及在出口的区域中提供所述第二多孔板(5)，以支持并引导所述单个管(3)；
其中两个多孔板(4，5)中的凹穴(2)的数目对应于单个管(3)的数目；
其中单个管(3)在中间区域(6)各自具有预定弯曲角(α)的弯曲；
其中这样测定各个单个管(3)的弯曲角(α)，使得单个管(3)形成具有基本圆形截面的束；
其中单个管(3)在束中基本彼此平行地延伸；并且
其中各个单个管(3)的入口区域(7)和出口区域(8)是直的。
2.根据权利要求1所述的装置，
其中单个管(3)或者两个多孔板(4，5)中的凹穴(2)设置在同心环形层中。
3.根据权利要求1或2所述的装置，
其中单个管(3)和多孔板(4，5)由金属或塑料制成。
4.根据权利要求1、2或3所述的装置，
其中该装置是标定设备的一部分并且位于要被标定的流量测量仪表(11)之前。
5.根据权利要求1或4所述的装置，
其中提供矫直板(12)，其位于出口区域(8)的下游，
其中矫直板(12)具有多个孔(13)，以及
其中矫直板(12)的孔(13)的数目大于两个多孔板(4，5)之一中的凹穴(2)的数目。
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