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Die
Erfindung betrifft ein Meßsystem
zum Messen wenigstens einer Meßgröße, insb.
eines Massedurchflusses, einer Dichte, einer Viskosität, eines
Drucks oder dergleichen, eines in einer Prozeßleitung strömenden Mediums
mit einem Meßaufnehmer
sowie einem zwischen diesem und der Prozeßleitung vermittelnden Strömungskonditionierer.
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In
der industriellen Prozeß-Meßtechnik
werden, insb. auch im Zusammenhang mit der Automatisierung chemischer
oder verfahrenstechnischer Prozesse, zur Erfassung von prozeßbeschreibenden
Meßgrößen und
zur Erzeugung von diese repräsentierenden
Meßwertsignalen
prozeßnah
installierte Meßsysteme
verwendet, die jeweils direkt an oder in einer von Medium durchströmten Prozeßleitung
angebracht sind. Bei den jeweils zu erfassenden Meßgrößen kann
es sich beispielsweise um einen Massendurchfluß, einen Volumendurchfluß, eine
Strömungsgeschwindigkeit,
eine Dichte, eine Viskosität
oder eine Temperatur oder dergleichen, eines flüssigen, pulver-, dampf- oder
gasförmigen
Prozeß-Mediums
handeln, das in einer solchen, beispielsweise als Rohrleitung ausgebildeten,
Prozeßleitung
geführt
bzw. vorgehalten wird.
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Bei
den Meßsystemen
handelt es sich u.a. um solche, bei denen In-Line-Meßgeräte mit magnetisch-induktiven
Meßaufnehmern
oder die Laufzeit von in Strömungsrichtung
ausgesendeten Ultraschallwellen auswertende, insb. auch nach dem
Doppler-Prinzip arbeitende, Meßaufnehmern,
mit Meßaufnehmern
vom Vibrationstyp, insb. Coriolis-Massedurchflußaufnehmer, Dichteaufnehmer,
oder dergleichen verwendet werden. Der prinzipielle Aufbau und die
Funktionsweise von magnetisch-induktiven
Meßaufnehmer
ist z.B. in der
EP-A 1
039 269 ,
US-A
60 31 740 ,
US-A
55 40 103 ,
US-A
53 51 554 ,
US-A
45 63 904 oder solcher Ultraschall-Meßaufnehmer
z.B. in der
US-B 63 97 683 ,
der
US-B 63 30 831 ,
der
US-B 62 93 156 ,
der
US-B 61 89 389 ,
der
US-A 55 31 124 ,
der
US-A 54 63 905 ,
der
US-A 51 31 279 ,
der
US-A 47 87 252 hinlänglich beschrieben
und überdies
dem Fachmann ebenfalls hinreichend bekannt sind, kann an dieser
Stelle auf eine detailliertere Erläuterung dieser Meßprinzipien
verzichtet werden. Weiterführende
Beispiele für
derartige, dem Fachmann an und für
sich bekannte, insb. mittels kompakter In-line-Meßgeräte gebildet,
Meßsysteme
sind zudem u.a. in der
EP-A
984 248 ,
GB-A
21 42 725 ,
US-A
43 08 754 ,
US-A
44 20 983 ,
US-A
44 68 971 ,
US-A
45 24 610 ,
US-A 47
16 770 ,
US-A
47 68 384 ,
US-A
50 52 229 ,
US-A
50 52 230 ,
US-A
51 31 279 ,
US-A
52 31 884 ,
US-A
53 59 881 ,
US-A
54 58 005 ,
US-A
54 69 748 ,
US-A
56 87 100 ,
US-A
57 96 011 ,
US-A
58 08 209 ,
US-A
60 03 384 ,
US-A
60 53 054 ,
US-A
60 06 609 ,
US-B
63 52 000 ,
US-B
63 97 683 ,
US-B
65 13 393 ,
US-B
66 44 132 ,
US-B 66
51 513 ,
US-B
68 80 410 ,
US-B
69 10 387 ,
US-A
2005/0092101 ,
WO-A
88/02 476 ,
WO-A
88/02 853 ,
WO-A 95/16
897 ,
WO-A 00/36
379 ,
WO-A 00/14
485 ,
WO-A 01/02816 oder
WO-A 02/086 426 detailiert
beschrieben.
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Zum
Erfassen der jeweiligen Meßgrößen weisen
Meßsysteme
der in Rede stehenden Art jeweils einen entsprechenden Meßaufnehmer
auf, der in den Verlauf einer Medium führenden Prozeßleitung
eingesetzt ist und der dazu dient, wenigstens ein die primär erfaßte Meßgröße möglichst
genau repräsentierendes,
insb. elektrisches, Meßsignal
zu erzeugen. Dafür
ist der Meßaufnehmer üblicherweise
mit einem in den Verlauf der jeweiligen Prozeßleitung, dem Führen von
strömendem
Medium dienenden Meßrohr
sowie eine entsprechende physikalisch-elektrische Sensoranordnung
ausgestattet. Diese wiederum weist wenigstens ein primär auf die
zu erfassende Meßgröße oder
auch Änderungen
derselben reagierenden Sensorelement auf, mittels dem im Betrieb
wenigstens ein von der Meßgröße entsprechend
beeinflußtes
Meßsignal
erzeugt wird. Zur Weiterverarbeitung oder Auswertung des wenigstens
einen Meßsignals
ist der Meßaufnehmer
ferner mit einer dafür entsprechend
geeigneten Meßelektronik
verbunden. Die mit dem Meßaufnehmer
in geeigneter Weise kommunizierende Meßelektronik erzeugt im betrieb
des Meßsystems
unter Verwendung des wenigstens einen Meßsignals zumindest zeitweise
wenigstens einen die Meßgröße momentan
repräsentierenden
Meßwert,
beispielsweise also einen Massendurchfluß-Meßwert, Volumendurchfluß-Meßwert, einen
Dichte-Meßwert, einen Viskositäts-Meßwert, einen
Druck-Meßwert,
einen Temperatur-Meßwert
oder dergleichen.
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Zur
Aufnahme der Meßelektronik
umfassen solche Meßsysteme
ferner ein entsprechendes Elektronik-Gehäuse, das, wie z.B. in der
US-A 63 97 683 oder
der
WO-A 00/36 379 vorgeschlagen,
vom Meßaufnehmer
entfernt angeordnet und mit diesem nur über eine flexible Leitung verbunden
sein kann: Alewtrantiv dazu kann das Elektronik-Gehäuse aber
auch, wie z.B. auch in der
EP-A
903 651 oder der
EP-A
1 008 836 gezeigt, unter Bildung eines kompakten In-Eine-Meßgeräts – beispielsweise
eines Coriolis-Massedurchfluß-/Dichte-Meßgeräts, eines
Ultraschall-Durchflußmeßgeräts, eines
Vortex-Durchflußmeßgeräts, eines
thermischen Durchflußmeßgeräts, eines
Magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerät oder dergleichen – direkt
am Meßaufnehmer
oder einem den Meßaufnehmer
separat einhausenden Meßaufnehmer-Gehäuse angeordnet
sein. In letzterem Fall dient das Elektronik-Gehäuse, wie beispielsweise in
der
EP-A 984 248 ,
der
US-A 47 16 770 oder der
US-A 63 52 000 gezeigt,
oftmals auch dazu, einige mechanische Komponenten des Meßaufnehmers
mit aufzunehmen, wie z.B. sich unter mechanischer Einwirkung betriebsmäßig verformende
membran-, stab-, hülsen-
oder rohrförmige
Deformation- oder Vibrationskörper,
vgl. hierzu auch die eingangs erwähnte
US-B 63 52 000 .
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Meßsysteme
der beschriebenen Art sind darüber
hinaus üblicherweise über ein
an die Meßelektronik angeschlossenes
Datenübertragungs-System miteinander
und/oder mit entsprechenden Prozeß-Leitrechnern verbunden, wohin
sie die Meßwertsignale
z.B. via (4 mA bis 20 mA)-Stromschleife und/oder via digitalen Daten-Bus
senden. Als Datenübertragungs-Systeme
dienen hierbei, insb. serielle, Feldbus-Systeme, wie z.B. PROFIBUS-PA,
FOUNDATION FIELDBUS sowie die entsprechenden Übertragungs-Protokolle. Mittels der Prozeß-Leitrechner
können
die übertragenen
Meßwertsignale
weiterverarbeitet und als entsprechende Meßergebnisse z.B. auf Monitoren
visualisiert und/oder in Steuersignale für Prozeß-Stellglieder, wie z.B. Magnet-Ventile,
Elektro-Motoren etc., umgewandelt werden.
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Wie
u.a. auch in der
GB-A
21 42 725 ,
US-A
58 08 209 ,
US-A
2005/0092101 ,
US-B
68 80 410 ,
US-B 66
44 132 ,
US-A
60 53 054 ,
US-B
66 44 132 ,
US-A
50 52 229 oder der
US-B
65 13 393 diskutiert, können In-Line-Meßgeräte und insoweit
auch Meßsystem
der beschriebenen Art durchaus eine von der Art der Strömung mehr
oder minder abhängige
Meßgenauigkeit
aufweisen. Von besonderem Interesse ist in diesem Zusammenhang auch
eine momentane Ausprägung
eines im Meßrohr
wirksamen Strömungsprofils.
In Anbetracht dessen, daß turbulente
Strömungen,
also Strömungen
mit einer Reynoldszahl von größer 2300, über einen
weiten Reynoldszahlbereich hinweg zueinander weitgehend ähnlich sind
und insoweit auch einen vergleichbaren Einfluß auf die Meßgenauigkeit
haben, wird bei vielen Meßsystemen
oftmals eine hohe Strömungsgeschwindigkeit
für das
zu messende Medium angestrebt. Vortex-Durchflußmeßgeräte sind zur Erzielung einer
ausreichend hohen Meßgenauigkeit
zumeist sogar auf solche Strömungen
angewiesen, die eine Reynoldszahl von weit über 4000 aufweisen.
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Daher
ist es bei Meßsystemen
der in Rede stehenden Art durchaus üblich, zumindest bei Prozeßleitungen
mit einem vergleichsweise großen
Kaliber und/oder in Anwendungen mit vergleichsweise langsam strömenden Medien, das
Meßrohr
gegebenenfalls so auszubilden, daß es einen kleineren Strömungsquerschnitt
aufweist, als ein einlaßseitig
an das Meßsystem
angeschlossenes Zulaufsegment der Prozeßleitung. Infolge dessen erfährt das
strömende
Medium dann eine Beschleunigung in Strömungsrichtung, wodurch wiederum
auch eine Erhöhung
der Reynoldszahl erzielt werden kann. Die Realisierung dieses Prinzips
hat sich im besonderen auch bei solchen Meßsystemen bewährt, die
mittels eines Ultraschall-Meßgeräts und/oder
mittels eines Vortex-Durchflußmeßgeräts arbeiten
und/oder die für
die Messung von zumindest anteilig, insb. überwiegend oder vollständig, gasförmigen Medien
vorgesehen sind.
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Im
Hinblick auch darauf, daß beispielsweise
der das Meßprinzip
von Vortex-Durchflußmeßgeräten begründende Zusammenhang
zwischen einer Ablöserate
von Wirbeln an einem der Strömung
entgegenstehenden Staukörper
und der damit primär
zu erfassenden Meßgröße Volumendurchfluß oder Strömungsgeschwindigkeit
erst oberhalb einer Reynoldszahl von 20000 in ausreichendem Maße als linear
angesehen werden kann, ist gegebenenfalls ein vergleichsweise großer Unterschied
zwischen den Strömungsquerschnitten
von der Prozeßleitung
und Meßrohr
zu realisieren. Anders gesagt, kann für diesen Reynoldszahlbereich
die den vorgenannten Zusammenhang entsprechend repräsentierende
Strouhalzahl als weitgehend konstant angenommen werden.
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Um über eine
möglichst
kurze Wegstrecke einen möglichst
definierten Übergangsbereich
vom Zulaufsegment hin zum Meßrohr
mit kleinerem Strömungsquerschnitt
zu schaffen ist es, wie u.a. auch in der
GB-A 21 42 725 , der
US-A 58 08 209 oder
US-A 2005/0092101 vorgeschlagen, üblich im
Meßsystem
einen entsprechenden Strömungskonditionierer
mit einem sich zum Meßrohr
hin verjüngenden,
im Betrieb vom Medium durchströmten
Lumen vorzusehen, der einlaßseitig
des Meßrohrs
angeordnet ist und somit zwischen diesem und dem Zulaufsegment der
Prozeßleitung
vermittelnd wirkt. Ein dem Zulaufsegment der Prozeßleitung
zugewandtes Einlaßende
des Strömungskonditionierers
weist dabei einen Strömungsquerschnitt
auf, der größer als
der Strömungsquerschnitt
des Meßrohrs
ist, während
ein dem Meßrohr
zugewandtes Auslaßende
des Strömungskonditionierers
dementsprechend einen Strömungsquerschnitt
aufweist, der kleiner als der Strömungsquerschnitt des Einlaßendes ist.
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Besonders
in der
US-A 58 08 209 wie
auch in der
US-A
2005/0092101 wird im Zusammenhang mit den jeweils vorgeschlagenen
Strömungskonditionierern
ferner darauf hingewiesen, daß der
damit realisierte Übergang
zwischen den beiden verschieden großen Strömungsquerschnitten stetig und
von Störstellen,
wie beispielsweise Wirbel verursachende Kanten, absolut frei gehalten
sein muß.
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Dies
kann durch vergleichsweise aufwenige Bearbeitung der Oberflächen des
Strömungskonditioners wie
auch der allfällig
im Einlaufbereich des Meßsystems
vorhanden Fügestellen
durchaus in zufrieden stellendem Maße gewährleistet werden. Allerdings
hat es sich gezeigt, daß trotz
der Verwendung von Strömungskonditionierern
der vorgenannten Art bereits geringfügige Störungen der Strömung im
Einlaufbereich des Meßsystems,
insb. auch in dem dem eigentlichen Meßsystem vorgelagerten Zulaufsegment
der angeschlossenen Prozeßleitung
oder im Bereich des gegebenenfalls zur Verbindung von Zulaufsegment
und Meßsystem
dienenden einlaßseitigen
Anschlußflansches,
eine erhebliche Variation der Strömungsverhältnisse innerhalb des Meßrohrlumens
und damit einhergehend eine entsprechende Verschlechterung der Meßgenauigkeit
zu verzeichnen sind.
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Eine
Möglichkeit
zur Behebung dieses Problems besteht vordergründig darin, eine entsprechende
Bearbeitung auch des Einlaufbereichs des Meßsystems, also des Zulaufsegment
der Prozeßleitung
oder der einlaßseitigen Flanschverbindung
vorzunehmen. Praktisch ist dies jedoch eher kaum durchführbar, jedenfalls aber
dem Anwender des Meßsystems
nicht ohne weiters zuzumuten. Dies im besonderen auch deshalb, weil die
Wahl für
das Meßsystem
durchaus auch dadurch bedingt sein kann, daß in einer bestehenden Anlange
ein zuvor installiertes, hinsichtlich der tatsächlichen Strömungsverhältnisse
jedoch möglicherweise überdimensioniertes
Meßsystem
ad hoc ausgetauscht werden soll. Insoweit ist also die tatsächliche
Einbausituation für
das Meßsystem
nicht nur als nicht vorhersehbar, sondern auch als praktisch nicht
adaptierbar und insoweit auch als nicht kontrollierbar anzusehen.
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Eine
weitere Möglichkeit
zu Umgehung dieses Problems besteht ferner darin, die Einbaulänge des Strömunsgkonditionierers
zu vergrößern, um
so bereits im Strömungskonditionierer
eine weitgehende insoweit eine Stabilisierung und Beruhigung der
Strömung,
möglichst
also vor deren Eintritt in das Meßrohr zu erzielen. Allerdings
kann dies zu einer beträchtlichen
Erhöhung
der Einbaulänge
des gesamten Meßsystems
führen.
Im Hinblick auf die oben erwähnte
Situation, bei der ein bestehendes herkömmliches Meßsystem durch ein solches mit
vorgeschaltetem Strömungskonditionierer
ersetzt werden soll, ist die Einbaulänge für das Meßsystem mehr oder minder fest
vorgegeben und somit auch einer Erhöhung der Einbaulänge des
Strömungskonditionierers
nur in diesem eher begrenzten Maße möglich. Angesichts der Nachteile
von herkömmlichen
Strömungskonditionierern
kann es nicht verwundern, daß die
Anwendungsbreite von Meßsystemen
der in Rede Art nach wie vor als eher beschränkt anzusehen ist.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Meßsystem
für ein
strömendes
Medium zu schaffen, das bei möglichst
kurze Einbaulänge
ein Erhöhung
der Reynoldszahl der Strömung
von der Prozeßleitung hin
zum Meßrohr
ermöglicht
und das trotzdem eine gegenüber
allfälligen
Störungen
im strömenden
Medium stromaufwärts
des Meßsystems,
sei es im Zulaufsegment und/oder im unmittelbaren Übergangsbereich
zwischen Prozeßleitung
und eigentlichem Meßssystem,
weitgehend unempfindliche Meßgenauigkeit
aufweist.
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Zur
Lösung
der Aufgabe besteht die Erfindung in einem in den Verlauf einer
Prozeßleitung,
insb. einer Rohrleitung, eingesetztes Meßsystem zum Erfassen wenigstens
einer Meßgröße, insb.
eines Massedurchflusses, eines Volumendurchflusses, einer Strömungsgeschwindigkeit,
einer Dichte, einer Viskosität,
eines Drucks, einer Temperatur und/oder dergleichen, eines in der
Prozeßleitung
strömenden
Mediums, welches Meßsystem
umfaßt:
- – einen
Meßaufnehmer
- – mit
einem dem Führen
von zu messendem Medium dienenden, insb. im wesentlichen gerades,
Meßrohr, das
einen kleineren Strömungsquerschnitt
aufweist, als ein einlaßseitig
an das Meßsystem
angeschlossenes Zulaufsegment der Prozeßleitung, und
- – mit
einer Sensoranordnung,
- – die
wenigstens ein primär
auf die zu erfassende Meßgröße, insb.
auch Änderungen
derselben, reagierendes Sensorelement aufweist, und
- – die
mittels des wenigstens einen Sensorelements wenigstens ein von der
Meßgröße beeinflußtes Meßsignal
liefert,
- – eine
mit dem Meßaufnehmer
kommunizierende Meßelektronik,
die unter Verwendung des wenigstens einen Meßsignals zumindest zeitweise
wenigstens einen die Meßgröße momentan
repräsentierenden
Meßwert,
insb. einen Massendurchfluß-Meßwert, Volumendurchfluß-Meßwert, einen
Dichte-Meßwert,
einen Viskositäts-Meßwert, einen
Druck-Meßwert,
einen Temperatur-Meßwert,
erzeugt, sowie
- – einen
einlaßseitig
des Meßrohrs
angeordneten, zwischen diesem und dem Zulaufsegment der Prozeßleitung
vermittelnden Strömungskonditionierer,
der ein sich zum Meßrohr
hin verjüngendes,
im Betrieb vom Medium durchströmtes
Lumen aufweist,
- – wobei
ein dem Zulaufsegment der Prozeßleitung
zugewandtes Einlaßende
des Strömungskonditionierers einen
Strömungsquerschnitt
aufweist, der größer als
der Strömungsquerschnitt
des Meßrohrs
ist, und ein dem Meßrohr
zugewandtes Auslaßende
des Strömungskonditionierers
einen Strömungsquerschnitt
aufweist, der kleiner als der Strömungsquerschnitt des Einlaßendes des
Strömungskonditionierers
ist, und
- – wobei
im Strömungskonditioner
wenigstens eine stromaufwärts
des Auslaßendes
des Strömungskonditionierers
angeordnete, in dessen Lumen hineinragende, insb. entlang einer
Mantellinie des Strömungskonditionierers
umlaufende und/oder zirkuläre,
Prallfläche
vorgesehen ist, die im Betrieb von zu messendem Medium angeströmt ist.
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Darüberhinaus
besteht die Erfindung in einem Verfahren zum Erfassen wenigstens
einer Meßgröße, insb.
eines Massedurchflusses, eines Volumendurchflusses, einer Strömungsgeschwindigkeit,
einer Dichte, einer Viskosität,
eines Drucks, einer Temperatur und/oder dergleichen, eines in einer
Prozeßleitung
strömenden
Mediums mittels eines in den Verlauf der Prozeßleitung eingesetzten Meßsystems,
das einen an ein Zulaufsegment der Prozeßleitung angeschlossenen Strömungskonditionierer
sowie einen daran angeschloßenen
Meßaufnehmer
aufweist, welches Verfahren folgende Schritte umfaßt:
- – Strömenlassen
des zu messen Mediums aus dem Zulaufsegment in den Strömungskonditionierer,
- – Aufstauen
von in den Strömungskonditionierer
einströmendem
Medium und Induzieren wenigstens eines im wesentlichen stationären, insb.
auch im wesentlichen ortsfesten, toroidalen Wirbels innerhalb von
im Einlaßbereich
des Strömungskonditionieres
strömenden
Medium in der Weise, daß eine
größte gedachte Trägheitshauptachse
des wenigstens einen toroidalen Wirbels mit der gedachten Längsachse
des Strömungskonditionerers
und/oder einer gedachten Längsachse
des Meßrohrs
im wesentlichen koinzidert,
- – Vorbeiströmenlassen
von zu messem Medium an dem wenigstens einen toroidalen Wirbel und
Strömenlassen
von zu messendem Mediums aus dem Strömungskonditionierer in ein
Meßrohr
des angeschlossenen Meßaufnehmers,
sowie
- – Erzeugen
wenigstens eines von der zu erfassenden Meßgröße beeinflußten Meßsignals unter Verwendung wenigstens
eine primär
auf die Meßgröße, insb.
auch Änderungen
derselben, reagierendes Sensorelement.
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Nach
einer ersten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß die
Prallfläche so
im Strömungskonditionierer
angeordnet und ausgerichtet, daß sie
zumindest abschnittsweise im wesentlichen senkrecht zu einer gedachten
Längsachse
des Strömungskonditionierers
und/oder daß sie
abschnittsweise im wesentlichen senkrecht zu einer gedachten Längsachse
des Meßrohrs
verläuft.
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Nach
einer zweiten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß die
Prallfläche in
radialer Richtung eine Höhe
aufweist, die zumindest 1 mm beträgt.
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Nach
einer dritten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß die
Prallfläche als
eine Kreisringfläche
ausgebildet ist.
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Nach
einer vierten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß die
Prallfläche und
die Innenkante zumindest anteilig durch eine einlaßseitig
im Strömungskonditionierer
eingeformte, insb. zirkuläre
und/oder in sich geschlossene, Schulter gebildet sind.
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Nach
einer fünften
Ausgestaltung des Meßsystems
der Erfindung ist vorgesehen, daß die Prallfläche zumindest
abschnittsweise im wesentlichen planar ausgebildet ist.
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Nach
einer sechsten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß die
Prallfläche
so im Strömungskonditionierer
angeordnet und ausgerichtet ist, daß sie abschnittsweise im wesentlichen koplanar
zu einem Querschnitt des Strömungskonditionierers
und/oder daß sie
abschnittsweise im wesentlichen koplanar zu einem Querschnitt des
Meßrohrs
ist.
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Nach
einer siebenten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß die
Prallfläche
zumindest abschnittsweise im wesentlichen konusförmig ausgebildet ist.
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Nach
einer achten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß die
Prallfläche sich
zum Meßrohr
hin verjüngend
ausgebildet ist.
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Nach
einer neunten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß die
Prallfläche sich
zum Einlaßende
des Strömungskonditionieres
hin aufweitend ausgebildet ist.
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Nach
einer zehnten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß die
Prallfläche und
die Innenkante zumindest anteilig durch einen einlaßseitig
im Strömungskonditionierer
eingeformten, insb. sich zu dessen Einlaßende hin erstreckenden, sich
zum Meßrohr
hin verjüngenden
Innenkonus gebildet sind.
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Nach
einer elften Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß der
die Prallfläche
des Strömungskonditionieres
bildende Innenkonus einen Flankenwinkel aufweist, der größer als
45°, insb. größer als
60°, ist.
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Nach
einer zwölften
Ausgestaltung des Meßsystems
der Erfindung ist vorgesehen, daß der die Prallfläche des
Strömungskonditionieres
bildende Innenkonus einen Flankenwinkel aufweist, der kleiner als
90°, insb.
kleiner als 88°,
ist.
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Nach
einer dreizehnten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß der
die Prallfläche
des Strömungskonditionieres
bildende Innenkonus einen Flankenwinkel aufweist, der größer als 60° und der
kleiner als 88° ist.
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Nach
einer vierzehnten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß der
Strömunsgkonditionierer
zumindest in einem Einlaßbereich
im wesentlichen kreiszylindrisch geformt ist.
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Nach
einer fünfzehnten
Ausgestaltung des Meßsystems
der Erfindung ist vorgesehen, daß das Meßrohr zumindest in einem Einlaßbereich
im wesentlichen kreiszylindrisch geformt ist.
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Nach
einer sechzehnten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß der
Strömunsgkonditionierer
zumindest in einem Auslaßbereich
im wesentlichen kreiszylindrisch geformt ist.
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Nach
einer siebzehnten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß das,
insb. kreiszylindrische, Meßrohr
im wesentlichen gerade ist.
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Nach
einer achtzehnten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß ein
Querschnittsverhältnis
des Strömungsquerschnitts
des Zulaufsegments der Prozeßleitung
zum Strömungsquerschnitt
des Meßrohrs
größer als
1.5 gehalten ist.
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Nach
einer neunzehnten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß ein
Querschnittsverhältnis
des Strömungsquerschnitts
des Zulaufsegments der Prozeßleitung
zum Strömungsquerschnitt
des Meßrohrs
kleiner als 10 gehalten ist.
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Nach
einer zwanzigsten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß ein
Querschnittsverhältnis
des Strömungsquerschnitts
des Zulaufsegments der Prozeßleitung
zum Strömungsquerschnitt
des Meßrohrs
in einem Bereich zwischen 1.66 und 9.6 gehalten ist.
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Nach
einer einundzwanzigsten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß das Meßrohr ein
kleineres Kaliber aufweist, als ein einlaßseitig an das Meßsystem
angeschlossenes Zulaufsegment der Prozeßleitung.
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Nach
einer zweiundzwanzigsten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß das
dem Zulaufsegment der Prozeßleitung
zugewandte Einlaßende
des Strömungskonditionierers
ein Kaliber aufweist, das größer als
ein Kaliber des Meßrohrs
ist, und das dem Meßrohr
zugewandte Auslaßende
des Strömungskonditionierers
ein Kaliber aufweist, das kleiner als das Kaliber des Einlaßendes des
Strömungskonditionierers
ist.
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Nach
einer dreiundzwanzigsten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß ein Kaliberverhältnis des
Kaliber des Zulaufsegments der Prozeßleitung zum Kaliber des Meßrohrs größer als
1.1 gehalten ist.
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Nach
einer vierundzwanzigsten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß ein Kaliberverhältnis des
Kaliber des Zulaufsegments der Prozeßleitung zum Kaliber des Meßrohrs kleiner
als 5 gehalten ist.
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Nach
einer fünfundzwanzigsten
Ausgestaltung des Meßsystems
der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Kaliberverhältnis des
Kaliber des Zulaufsegments der Prozeßleitung zum Kaliber des Meßrohrs in
einem Bereich zwischen 1.2 und 3.1 gehalten ist.
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Nach
einer sechsundzwanzigsten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß das
wenigstens eine Sensorelement mittels wenigstens eines piezoelektrischen
und/oder mittels wenigstens eines piezoresistiven Elements gebildet
ist.
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Nach
einer siebenundzwanzigsten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß das
wenigstens eine Sensorelement mittels wenigstens einer mit einem
Anker korrespondierenden Tauchspule gebildet ist.
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Nach
einer achtundzwanzigsten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß das
wenigstens eine Sensorelement mittels wenigstens einer im Meßrohr strömendes Medium
berührenden, elektrische
Potentiale abgreifenden Meßelektrode
gebildet ist.
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Nach
einer neunundzwanzigsten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß das
wenigstens eine Sensorelement mittels wenigstens eines auf Veränderungen
der Meßgröße reagierenden Meßkondensators
gebildet ist.
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Nach
einer dreißigsten
Ausgestaltung des Meßsystems
der Erfindung ist vorgesehen, daß das wenigstens eine Sensorelement
mittels wenigstens eines elektrischen Widerstandes gebildet ist.
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Nach
einer einunddreißigsten
Ausgestaltung des Meßsystems
der Erfindung ist vorgesehen, daß das wenigstens Sensorelement
im Betrieb unter Einwirkung des im Meßrohr strömenden Mediums wiederholt mechanischen
Verformungen unterworfen ist.
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Nach
einer zweiunddreißigsten
Ausgestaltung des Meßsystems
der Erfindung ist vorgesehen, daß das wenigstens Sensorelement
im Betrieb unter Einwirkung des im Meßrohr strömenden Mediums wiederholt relativ
zu einer statischen Ruhelage bewegt ist.
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Nach
einer dreiunddreißigsten
Ausgestaltung des Meßsystems
der Erfindung ist vorgesehen, daß der Meßaufnehmer wenigstens einen
im Meßrohr
angeordneten Staukörper
umfaßt.
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Nach
einer vierunddreißigsten
Ausgestaltung des Meßsystems
der Erfindung ist vorgesehen, daß das wenigstens eine, insb.
zumindest anteilig in das Meßrohr
hineinragende, Sensorelement der Sensoranordnung stromabwärts des
wenigstens einen Staukörpers
angeordnet ist.
-
Nach
einer fünfunddreißigsten
Ausgestaltung des Meßsystems
der Erfindung ist vorgesehen, daß der Meßaufnehmer als ein Wirbel-Durchflußaufnehmer,
insb. ein Wirbelstraßen-Durchflußaufnehmer,
ausgebildete ist.
-
Nach
einer sechsunddreißigsten
Ausgestaltung des Meßsystems
der Erfindung ist vorgesehen, daß der Meßaufnehmer als ein magnetisch-induktiver Durchflußaufnehmer
ausgebildet ist.
-
Nach
einer siebenunddreißigsten
Ausgestaltung des Meßsystems
der Erfindung ist vorgesehen, daß der Meßaufnehmer als ein Durchflußaufnehmer
vom Vibrationstyp, insb. um eine Corilolis- Massedurchflußaufnehmer, einen Dichteaufnehmer,
und/oder einen Viskositätsaufnehmer,
ausgebildet ist.
-
Nach
einer achtunddreißigsten
Ausgestaltung des Meßsystems
der Erfindung ist vorgesehen, daß der Meßaufnehmer als ein Ultraschall-Durchflußaufnehmer
ausgebildet ist.
-
Nach
einer neununddreißigsten
Ausgestaltung des Meßsystems
der Erfindung ist vorgesehen, daß das Meßrohr eine Einbaulänge aufweist,
die größer als
eine Einbaulänge
des Strömungskonditionierers
ist, so daß ein
Einbaulängenverhältnis der
Einbaulänge
des Strömungskonditionierers
zur Einbaulänge
des Meßrohrs
kleiner als eins gehalten ist.
-
Nach
einer vierzigsten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß ein
Kaliberverhältnis
des Kaliber des Zulaufsegments der Prozeßleitung zum Kaliber des Meßrohrs mindest
10% des Einbaulängenverhältnisse
der Einbaulänge
des Strömungskonditionierers
zur Einbaulänge
des Meßrohrs
entspricht.
-
Nach
einer einundvierzigsten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß das wenigstens
eine, insb. im Betrieb in das Medium eintauchende, Sensorelement
in einem Abstand vom Einlaßende
des Meßrohrs
entfernt im und/oder, insb. unmittelbar, am Meßrohr angeordnet ist.
-
Nach
einer zweiundvierzigsten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß das wenigstens
eine Sensorelement so plaziert ist, daß ein Verhältnis des Abstands zum Kaliber
des Meßrohrs
größer als
eins gehalten ist.
-
Nach
einer dreiundvierzigsten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß die Prallfläche als
eine sphärisch
geformte und/oder zerklüftete,
insb. mehrfach gezackte und/oder gewellte, Kreisringfläche ausgebildet
ist.
-
Nach
einer ersten Weiterbildung des Meßsystems der Erfindung ist
im Strömungskonditioner
eine stromaufwärts
von dessen Prallfläche
angeordnete, dem Führen
von im Strömungskonditionierer
strömendem Medium
dienende Leitfläche
vorgesehen, die sich in Richtung des Auslaßende des Strömungskonditionierers erstreckt.
-
Nach
einer ersten Ausgestaltung der ersten Weiterbildung der Erfindung
ist vorgesehen, daß die,
insb. konisch ausgebildete, Leitfläche des Strömungskonditionieres zumindest
abschnittsweise konvex geformt ist. Nach einer zweiten Ausgestaltung
der ersten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die, insb.
konisch ausgebildete, Leitfläche
des Strömungskonditionieres
zumindest abschnittsweise konkav geformt ist. Nach einer dritten
Ausgestaltung der ersten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
daß die
Leitfläche
des Strömungskonditionieres
eine im wesentlichen S-förmige
Konturlinie aufweist.
-
Nach
einer vierten Ausgestaltung der ersten Weiterbildung der Erfindung
ist vorgesehen, daß die
Leitfläche
des Strömungskonditionieres
sich zum Meßrohr
hin verjüngend
ausgebildet ist.
-
Nach
einer fünften
Ausgestaltung der ersten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
daß die
Leitfläche
des Strömungskonditionieres
im wesentlichen konisch geformt ist.
-
Nach
einer sechsten Ausgestaltung der ersten Weiterbildung der Erfindung
ist vorgesehen, daß der die
Leitfläche
des Strömungskonditionieres
bildende Innenkonus einen Flankenwinkel aufweist, der größer als 2°, insb. größer 4°, als ist.
-
Nach
einer siebenten Ausgestaltung der ersten Weiterbildung Erfindung
ist vorgesehen, daß der
die Leitfläche
des Strömungskonditionieres
bildende Innenkonus einen Flankenwinkel aufweist, der kleiner als 45°, insb. kleiner
als 10°,
ist.
-
Nach
einer achten Ausgestaltung der ersten Weiterbildung der Erfindung
ist vorgesehen, daß der
die Leiffläche
des Strömungskonditionieres
bildende Innenkonus einen Flankenwinkel aufweist, der größer als
4° und der
kleiner als 10° ist.
-
Nach
einer neunten Ausgestaltung der ersten Weiterbildung der Erfindung
ist vorgesehen, daß die Prallfläche durch
einen einlaßseitig
im Strömungskonditionierer
eingeformten, sich in Richtung von dessen Einlaßende erstreckenden ersten
Innenkonus und die Leiffläche
durch einen einlaßseitig
im Strömungskonditionierer
eingeformten, sich in Richtung von dessen Auslaßende erstreckenden zweiten
Innenkonus gebildet sind. Im besonderen ist dabei vorgesehen, daß der die
Prallfläche
bildende erste Innenkonus einen Flankenwinkel aufweist, der größer ist
als ein Flankenwinkel des die Prallfläche bildenden zweiten Innenkonus.
Beispielsweise können
der die Prallfläche
des Strömungskonditionieres
bildende erste Innenkonus einen Flankenwinkel, der größer als
45°, insb.
größer als
60°, und
der kleiner als 90°,
insb. kleiner als 88°,
ist, und der die Leitfläche
des Strömungskonditionieres
bildende zweite Innenkonus einen Flankenwinkel aufweisen, der größer als
2°, insb.
größer als
4°, und
der kleiner als 45°,
insb. kleiner als 10°,
ist.
-
Nach
einer zweiten Weiterbildung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß der
Strömungskonditionierer
wenigstens eine stromaufwärts
von dessen Auslaßende
angeordnete, in das Lumen des Strömungskonditionierers hineinragende,
insb. entlang einer Mantellinie des Strömungskonditionierers umlaufende
und/oder zirkuläre,
Innenkante aufweist, die im Betrieb von darin geführtem Medium
angeströmt
ist.
-
Nach
einer ersten Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung der Erfindung
ist vorgesehen, daß die
wenigstens eine in das Lumen des Strömungskonditionierers hineinragende
Innenkante so ausgebildet und im Strömungskonditionierer angeordnete
ist, daß sie
im wesentlichen quer zu einer gedachten Längsachse des Strömungskonditionierers
und/oder quer zu einer gedachten Längsachse des Meßrohrs ausgerichtet
ist.
-
Nach
einer zweiten Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung der Erfindung
ist vorgesehen, daß die wenigstens
eine in das Lumen des Strömungskonditionierers
hineinragende Innenkante, insb. zirkulär, umlaufend und insoweit in
sich geschlossen ausgebildet ist.
-
Nach
einer dritten Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung der Erfindung
ist vorgesehen, daß die
wenigstens eine in das Lumen des Strömungskonditionierers hineinragende
Innenkante in der, insb. unmittelbaren, Nähe des Einlaßendes des
Strömungskonditionierers
angeordnet ist.
-
Nach
einer vierten Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung der Erfindung
ist vorgesehen, daß die
wenigstens eine in das Lumen des Strömungskonditionierers hineinragende
Innenkante unmittelbar am Einlaßende
des Strömungskonditionierers
angeordnet ist.
-
Nach
einer fünften
Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
daß die
wenigstens eine in das Lumen des Strömungskonditionierers hineinragende
Innenkante einen Kantenradius aufweist, der kleiner als 2 mm, insb.
kleiner 0,6 mm, ist.
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Nach
einer sechsten Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung der Erfindung
ist vorgesehen, daß die Innenkante
eine gezackte oder gewellte Kontur aufweist.
-
Nach
einer siebenten Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung der Erfindung
ist vorgesehen, daß ein von
der wenigstens einen in das Lumen des Strömungskonditionierers hineinragenden
Innenkante begrenzter Querschnitt des Lumens des Strömungskonditionierers
kleiner ist als der Strömungsquerschnitt
des Zulaufsegments der Prozeßleitung.
-
Nach
einer achten Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung der Erfindung
ist vorgesehen, daß ein
Einschnürungsverhältnis des
durch die Innenkante begrenzten Querschnitts zum Strömungsquerschnitt
des Zulaufsegments der Prozeßleitung
kleiner als 0.9 gehalten ist.
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Nach
einer neunten Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung der Erfindung
ist vorgesehen, daß ein Einschnürungsverhältnis des
durch die Innenkante begrenzten Querschnitts zum Strömungsquerschnitt
des Zulaufsegments der Prozeßleitung
größer als
0.1 gehalten ist.
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Nach
einer zehnten Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung der Erfindung
ist vorgesehen, daß ein Einschnürungsverhältnis des
durch die Innenkante begrenzten Querschnitts zum Strömungsquerschnitt
des Zulaufsegments der Prozeßleitung
in einem Bereich zwischen 0.25 und 0.85 gehalten ist.
-
Nach
einer elften Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung der Erfindung
ist vorgesehen, daß ein
Kontraktionsverhältnis
des durch die Innenkante begrenzten Querschnitts zum Strömungsquerschnitt
des Meßrohrs
größer als
1.2 gehalten ist. Nach einer zwölften
Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
daß ein
Kontraktionsverhältnis
des durch die Innenkante begrenzten Querschnitts zum Strömungsquerschnitt
des Meßrohrs
kleiner als 5 gehalten ist. Nach einer dreizehnten Ausgestaltung
der zweiten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Kontraktionsverhältnis des
durch die Innenkante begrenzten Querschnitts zum Strömungsquerschnitt
des Meßrohrs
in einem Bereich zwischen 1.3 und 3 gehalten ist.
-
Nach
einer vierzehnten Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung der Erfindung
ist vorgesehen, daß eine
Differenz zwischen einem Querschnittsverhältnis des Strömungsquerschnitts
des Zulaufsegments der Prozeßleitung
zum Strömungsquerschnitt
des Meßrohrs
und einem Einschnürungsverhältnis des
durch die Innenkante begrenzten Querschnitts zum Strömungsquerschnitt
des Zulaufsegments der Prozeßleitung
größer als
0.5 gehalten ist.
-
Nach
einer fünfzehnten
Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
daß eine
Differenz zwischen einem Querschnittsverhältnis des Strömungsquerschnitts
des Zulaufsegments der Prozeßleitung
zum Strömungsquerschnitt
des Meßrohrs
und einem Einschnürungsverhältnis des
durch die Innenkante begrenzten Querschnitts zum Strömungsquerschnitt
des Zulaufsegments der Prozeßleitung
kleiner als 10 gehalten ist.
-
Nach
einer sechzehnten Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung der Erfindung
ist vorgesehen, daß eine
Differenz zwischen einem Querschnittsverhältnis des Strömungsquerschnitts
des Zulaufsegments der Prozeßleitung
zum Strömungsquerschnitt
des Meßrohrs
und einem Einschnürungsverhältnis des
durch die Innenkante begrenzten Querschnitts zum Strömungsquerschnitt
des Zulaufsegments der Prozeßleitung
größer als
0.83 und kleiner als 9.5 gehalten ist.
-
Nach
einer siebzehnten Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung der Erfindung
ist vorgesehen, daß eine
Differenz zwischen einem Querschnittsverhältnis des Strömungsquerschnitts
des Zulaufsegments der Prozeßleitung
zum Strömungsquerschnitt
des Meßrohrs
und einem Kontraktionsverhältnis
des durch die Innenkante begrenzten Querschnitts zum Strömungsquerschnitt
des Meßrohrs
größer als
0.2 gehalten ist.
-
Nach
einer achtzehnten Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung der Erfindung
ist vorgesehen, daß eine
Differenz zwischen einem Querschnittsverhältnis des Strömungsquerschnitts
des Zulaufsegments der Prozeßleitung
zum Strömungsquerschnitt
des Meßrohrs
und einem Kontraktionsverhältnis
des durch die Innenkante begrenzten Querschnitts zum Strömungsquerschnitt
des Meßrohrs
kleiner als 10 gehalten ist.
-
Nach
einer neunzehnten Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung der Erfindung
ist vorgesehen, daß eine
Differenz zwischen einem Querschnittsverhältnis des Strömungsquerschnitts
des Zulaufsegments der Prozeßleitung
zum Strömungsquerschnitt
des Meßrohrs
und einem Kontraktionsverhältnis
des durch die Innenkante begrenzten Querschnitts zum Strömungsquerschnitt
des Meßrohrs
größer als
0.25 und kleiner als 8 gehalten ist.
-
Nach
einer zwanzigsten Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung der Erfindung
ist vorgesehen, daß die
wenigstens eine in das Lumen des Strömungskonditionierers hineinragende
Innenkante dadurch gebildet ist, daß der Innendurchmesser des
Einlaßendes
des Strömungskonditionierers
kleiner gehalten ist, als das Kaliber des Zulaufsegments der Prozeßleitung.
-
Nach
einer einundzwanzigsten Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung
der Erfindung ist vorgesehen, daß ein von der wenigstens einen
in das Lumen des Strömungskonditionierers
hineinragenden Innenkante begrenzter Querschnitt des Lumens des
Strömungskonditionierers
einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als das Kaliber des
Zulaufsegments der Prozeßleitung.
-
Nach
einer zweiundzwanzigsten Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung
der Erfindung ist vorgesehen, daß die wenigstens eine in das
Lumen des Strömungskonditionierers
hineinragende Innenkante eine dem Führen von im Strömungskonditionierer
strömendem
Medium dienende, sich in Richtung des Auslaßende des Strömungskonditionierers
erstreckende Leitfläche
des Strömungskonditionieres
begrenzt.
-
Nach
einer dreiundzwanzigsten Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung
der Erfindung ist vorgesehen, daß die wenigstens eine in das
Lumen des Strömungskonditionierers
hineinragende Innenkante die dem Aufstauen von daran anströmendem Medium
dienende, in einem, insb. zirkulär
umlaufenden, Randbereich des Strömungskonditionierers
angeordnete Prallfläche
des Strömungskonditionieres
begrenzt.
-
Nach
einer vierundzwanzigsten Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung
der Erfindung ist vorgesehen, daß die wenigstens eine in das
Lumen des Strömungskonditionierers
hineinragende Innenkante die dem Aufstauen von daran anströmendem Medium
dienende, in einem, insb. zirkulär
umlaufenden, Randbereich des Strömungskonditionierers
angeordnete Prallfläche
des Strömungskonditionieres
sowie eine dem Führen von
im Strömungskonditionierer
strömendem
Medium dienende, sich in Richtung des Auslaßende des Strömungskonditionierers
erstreckende Leitfläche
des Strömungskonditionieres
begrenzt.
-
Nach
einer dritten Weiterbildung des Meßsystems der Erfindung ist
vorgesehen, daß der
Strömungskonditionierer
wenigstens eine stromaufwärts
von dessen Auslaßende
angeordnete, in das Lumen des Strömungskonditionierers hineinragende,
insb. entlang einer Mantellinie des Strömungskonditionierers umlaufende
und/oder zirkuläre,
Innenkante aufweist, die im Betrieb von darin geführtem Medium
angeströmt
ist, und daß im
Strömungskonditionierer
eine stromaufwärts
von dessen Prallfläche
angeordnete, dem Führen
von im Strömungskonditionierer
strömendem
Medium dienende Leitfläche
vorgesehen ist, die sich in Richtung des Auslaßende des Strömungskonditionierers
erstreckt, wobei die Leitfläche
und die Innenkante zumindest anteilig durch einen einlaßseitig
im Strömungskonditionierer
eingeformten, insb. sich zu dessen Auslaßende hin erstreckenden, Innenkonus
gebildet sind.
-
Nach
einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfaßt der Schritt
des Aufstauens von in den Strömungskonditionierer
einströmendem
Medium weiters einen Schritt des Anströmenlassens von Medium an eine
dem strömenden
Medium in einem, insb. entlang einer Mantellinien des Strömungskonditionierers
geschlossen umlaufenden, Randbereich des Strömungskonditionierers entgegenstehenden
Prallfläche des
Strömungskonditionieres
zum Induzieren des wenigstens einen im wesentlichen stationären toroidalen Wirbels
im Einlaßbereich
des Strömungskonditionieres.
-
Nach
einer zweiten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfaßt dieses
weiters Schritte des Beschleunigens von im Strömungskonditionierer strömenden Mediums
in Richtung einer gedachten Längsachse
des Strömungskonditionerers.
-
Nach
einer dritten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfaßt der Schritt
des Induzieren des wenigstens einen im wesentlichen stationären toroidalen
Wirbels im Einlaßbereich
des Strömungskonditionieres
Schritte des Vorbeiströmenlassens
von Medium an einer in ein Lumen des Strömungskonditionieres hineinragende,
insb. entlang einer von dessen Mantellinien geschlossen umlaufenden,
Innenkante des Strömungskonditionieres.
-
Nach
einer vierten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfaßt dieses
weiters einen Schritt des Induzierens wenigstens eines weiteren
im wesentlichen stationären,
insb. im wesentlichen ortsfesten, toroidalen Wirbels im Einlaßbereich
des Strömungskonditionieres
in der Weise, daß die
größte gedachte
Trägheitshauptachse
jedes wenigstens zwei toroidalen Wirbels miteinander im wesentlichen
koinzideren. Nach einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung
ist vorgesehen, daß wenigstens
einer der Schritte des Induzieren von im wesentlichen stationären toroidalen
Wirbeln im Einlaßbereich
des Strömungskonditionieres Schritte
des Vorbeiströmenlassens
von Medium an einer in ein Lumen des Strömungskonditionieres hineinragende,
insb. entlang einer von dessen Mantellinien geschlossen umlaufenden,
Innenkante des Strömungskonditionieres
umfaßt.
-
Ein
Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Meßgenauigkeit von Meßsystemen
der beschriebenen Art nicht nur dadurch zu verbessern, daß die Strömung ausreichend
beschleunigt und somit sicher in einen günstigen Reynoldszahlbereich
transformiert wird, sondern auch dadurch, daß einerseits allfällig stromaufwärts des
Meßsystems
in die Strömung eingetragene
Störungen,
wie z.B. in deren rohrwandnahen Randbereichen "mitschwimmende" Wirbel, mittels des dem eigentlichen
Meßaufnehmer
vorgeschalteten Strömungskonditionierers
weitgehend zu eliminieren und somit anderseits mittels des Strömungskonditionierers ein
weitgehend störunempfindliches,
für das
Meßprinzip
ausreichend gut reproduzierbares Strömungsprofil für das in
den Meßaufnehmer
einströmende
Medium unmittelbar vor diesem neu einzustellen.
-
Dies
erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Meßsystem
im besonderen dadurch, daß in
dessen Einlaufbereich wenigstens ein im wesentlichen toroidaler
Wirbel erzeugt wird, der zumindest in einem stationären Zustand
weitgehend ortsfest gehalten ist. Dieser stationäre Wirbel wirkt für das vorbeiströmenden Medium
praktisch als eine zusätzliche
Querschnittsverengung und insoweit effektiv als eine "virtuelle" Düse, die
innerhalb des strömenden
Mediums intrinsisch gebildet ist.
-
Eine
besondere Eigenschaft einer solchen "virtuellen" Düse
besteht u.a. darin, daß sie
vor dem Einlaufbereich in die Strömung allfällig induzierte Störungen weitgehend
eliminiert und darüber
hinaus stromab ein weitgehend ungestörtes Strömungsprofil praktisch neu aufbaut.
Dabei paßt
sich die Größe und Stärke des toroidalen
Wirbels erfreulicherweise sogar an Größe und Stärke der einlaufenden Störung an,
so daß die
so geschaffene "virtuelle" Düse praktisch
im Sinne einer wirkungsvollen Störungsbeseitigung
selbst adaptierend ist.
-
Die
Erfindung basiert dabei auf der überraschenden
Erkenntnis, daß ein
solcher stationärer,
insb. auch weitgehend ortsfester, Wirbel mittels einer im Einlaufbereich
des Meßsystems
plazierten, in einem Randbereich des vom Medium durchströmten Lumens
als definierte Störung
wirkenden Strömungshindernisses – hier einer
möglichst
frontal angeströmten
und möglichst
vollständig,
insb. zirkulär,
umlaufenden Prallfläche – erzielt werden
kann.
-
Die
Wirkung der mittels des toroidalen Wirbels erzeugten "virtuellen" Düse läßt sich
zudem dadurch noch weiter verbessern, daß stromabwärts des vor der Prallfläche erzeugten
Wirbels ein weiterer, gleichermaßen möglichst ortsfester Wirbel im
Strömungskonditionierer
stationiert wird, gegebenenfalls auch unmittelbar hinter dem ersten
Wirbel. Dies kann bei dem erfindungsgemäßen Strömungskonditionierer auf konstruktiv
sehr einfache Weise dadurch erreicht werden, daß ferner eine die Prallfläche begrenzende,
insb. gleichermaßen zirkulär umlaufende,
scharfe Innenkante vorgesehen ist, die auf das vorbeiströmende Medium
in einer für
die Wirbelbildung ausreichenden Weise als Abreißkante wirkt.
-
Durch
die Ausbildung von zwei solchen toroidalen, insb. auch zueinander
weitgehend konzentrisch ausgerichteten, Wirbeln können einerseits
im einströmenden
Medium mitschwimmende Wirbel besser aufgenommen und somit wirksamer
eliminiert werden. Anderseits wird mittels zweier solcher hintereinander
stehend, konzentrischen Wirbeln die effektiv wirksame Kontur der
so gebildeten "virtuellen" Düse praktisch
einer S-Form angenährt,
die die Ausbildung eines für
die nachfolgende Messung sehr gut geeigneten, gleichermaßen auch über einen
weiten Anwendungsbereich gut reproduzierbaren Strömungsprofils
begünstigt.
Somit kann trotz allfällig
gestörter
Strömung
im Zulaufsegment dem Meßaufnehmer über den
Strömungskonditionierer
Medium mit einem solchen Strömungsprofil
zugeführt
werden, das einer kalibrierten Situation zumindest weitgehend ähnlich ist.
-
Die
Verwendung eines Strömungskonditionieres
gemäß der vorliegenden
Erfindung hat beispielsweise bei den eingangs erwähnten Vortex-Meßgeräten u.a.
auch den Vorteil, daß sie
trotz vergleichsweise großer Unterschiede
zwischen dem Kalibern des Zulaufsegments der angeschlossenen Prozeßleitung
und dem Kaliber des Meßrohr,
z.B. über
zwei nominelle Nennweitenstufen, auch für die Messung von vergleichsweise
langsam strömenden
Gasen geeignet sind. Dies im besonderen auch deshalb, weil auf diese
Weise zumindest für das
Meßvolumen,
insb. auch für
im Einlaßbereich
des Meßsystems
zunächst
gestörte
Strömungsprofile,
eine weitgehende Unabhängigkeit
der Strouhalzahl über
den Meßrohrquerschnitt
geschaffen werden kann.
-
1 zeigt
perspektivisch in einer Seitenansicht ein Meßsystem für ein in einer Prozeßleitung
strömendes
Medium,
-
2, 3 zeigen
einen für
die Verwendung in einem Meßsystem
gemaäß
-
1 geeigneten,
nach dem Vortex-Prinzip arbeitenden Wirbel-Meßaufnehmer,
und
-
4 bis 8 zeigen
schematisch im Querschnitt Einzelheiten des Meßsystems gemäß 1.
-
In
der 1 ist ein gegebenenfalls auch modular aufgebautes,
Meßsystem
schematisch dargestellt, das dafür
geeignet und dafür
vorgesehen ist, wenigstens eine Meßgröße, insb. einen Massendurchfluß m und/oder
Volumendurchfluß v
und/oder eine Strömungsgeschwindigkeit
u und/oder einen andern Strömungsparameter
eines in einer – hier
nicht dargestellten – Prozeßleitung
strömenden
Mediums, beispielsweise einer Flüssigkeit,
einem Gas, einem Dampf oder dergleichen, sehr robust zu messen und
in wenigstens einen entsprechenden Messwert XM abzubilden.
Das Meßsystem
umfaßt
dafür wenigstens
ein In-Line-Meßgerät für strömende Medien,
das mittels eines entsprechenden Meßaufnehmers 100 sowie
einer mit diesem zumindest zeitweise elektrisch gekoppelte Meßelektronik
des Meßsystems
gebildet ist. Das In-Line-Meßgerät umfaßt einen
im Betrieb vom zumessenden Medium durchströmten Meßaufnehmer 100 sowie
ein Elektronik-Gehäuse 200,
in dem eine mit dem Meßaufnehmer 100 elektrisch
verbundene – hier
nicht näher
zu erläuternde – Meßelektronik
untergebracht ist.
-
Der
Meßaufnehmer 100 weist
wenigstens ein in den Verlauf der, insb. als Rohrleitung ausgebildeten, Prozeßleitung
eingesetztes Meßrohr
auf, durch das im Betrieb des Meßsystems zumindest zeitweise
das zu messenden Medium hindurch strömen gelassen wird. Das In-Line-Meßgerät ist im
besonderen dafür
vorgesehen, zumindest zeitweise wenigstens ein Meßsignal
zu erzeugen, das von wenigstens einem physikalischen Parameter,
insb. einer Strömungsgeschwindigkeit,
einem Massendurchfluß m,
einem Volumendurchfluß v,
einer Dichte ρ und/oder
einer Viskosität η, des im
Meßrohr
befindlichen Mediums beeinflußt
ist und insoweit mit der Meßgröße entsprechend
korrespondiert. Zum Erzeugen des wenigstens einen Meßsignals
dient hierbei eine am Meßrohr
und/oder in dessen Nähe
angeordnete Sensoranordnung des In-Line-Meßgeräts, die zumindest mittelbar
auf Änderungen
der wenigstens einen Meßgröße des Mediums
in einer das wenigstens eine Meßsignal
entsprechend beeinflussenden Weise reagiert.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Meßelektronik
ferner so ausgelegt, daß sie
im Betrieb das Meßsystem
mit einer diesem übergeordneten
Messwertverarbeitungseinheit, beispielsweise einer speicherprogrammierbaren
Steuerung (SPS), einem Personalcomputer und/oder einer Workstation,
via Datenübertragungssystem,
beipielsweise einem Feldbussystem, Meß- und/oder andere Betriebsdaten,
insb. auch den wenigstens einen Messwert XM,
austauschen kann. Für
diesen vorgenannten Fall, daß das
Meßsystem
für eine
Ankopplung an ein Feldbus- oder
ein anderes Kommunikationssystem vorgesehen ist, weist die Meßgerät-Elektronik
eine entsprechende Kommunikations-Schnittstelle für eine Datenkommunikation
auf, z.B. zum Senden der Meßdaten
an die bereits erwähnte
speicherprogrammierbare Steuerung oder ein übergeordnetes Prozeßleitsystem,
auf. Auch hierfür
können
in beispielsweise in der industriellen Meß- und Automatisierungstechnik
entsprechend etablierte Standardschnittstellen zum Einsatz kommen.
Von Darüber
hinaus kann auch die externe Energieversorgung an das Feldbussystem
angeschlossen sein und das Meßsystem
in der vorbeschriebenen Weise direkt via Feldbussystem mit Energie
versorgen.
-
Im
hier gezeigten Ausführungsbeispiel
dient ein Wirbeldurchfluß-Meßgerät als In-Line-Meßgerät, das bekanntlich
gut für
die Messung von Gasen geeignet ist, die physkalische Meßgröße, insb.
den Massendurchfluß m,
die Dichte ρ und/oder
die Viskosität η, des zu
messenden Mediums hochgenau zu erfassen. Allerdings können hierbei
auch andere, in der Prozeßautomatisierungstechnik
gleichermaßen
etablierte In-Line-Meßgeräte zum Ermitteln
der Meßgröße verwendet
werden, wie z.B. magnetisch-induktive
Durchflußmesser,
Coriolis-Durchflußmeßgeräte, thermische
Durchflußmesser,
Differenzdruck-Durchflußmesser,
Ultraschall-Durchflußmeßgeräte oder
dergleichen.
-
Die
in den
2 und
3 gezeigten und der Übersicht
dienenden perspektivischen Ansichten eines Ausführungsbeispiel für einen
Wirbel-Meßaufnehmer
nach dem Vortex-Prinzip zeigen, einerseits in Strömungsrichtung
gesehen (
2) und andererseits gegen die
Strömungsrichtung
gesehen (
3), einen teilweise aufgeschnittenen
Meßsaufnehmer
1 eines
Vortex-Durchflußmeßgeräts mit einem
an einer Rohrwand
21 eines Meßrohrs
2 fixierten
und durch eine Bohrung
22 hindurch ragenden Wirbelsensor
3.
Dieser kann beispielsweise ein dynamisch kompensierter Wirbelsensor
mit einem kapazitiven Sensorelement, wie er in der
US-A 60 03 384 beschrieben
ist, sein.
-
Entlang
eines Durchmessers des Meßrohrs 2 ist
in dessen Innerem ein Staukörper 4 angeordnet,
der mit dem Meßrohr 2 unter
Bildung einer dargestellten ersten Fixierstelle 41 und
einer verdeckten zweiten Fixierstelle 41* fest verbunden
ist. Das Zentrum der Bohrung 22 und das Zentrum der Fixierstelle 41 liegen
auf einer Mantellinie des Meßrohrs 2.
-
Der
Staukörper 4 hat
eine Prallfläche 42,
gegen die im Betrieb ein zu messendes Medium, z. B. eine Flüssigkeit,
ein Gas oder ein Dampf, anströmt.
Der Staukörper 4 hat
ferner zwei Seitenflächen,
von denen lediglich eine (vordere) Seitenfläche 43 in den 1 und 2 zu
sehen ist. Von der Prallfläche 42 und
den Seitenflächen
werden zwei Abrisskanten gebildet, von denen lediglich eine (vordere)
Abrisskante 44 vollständig
und eine (hintere) Abrisskante 45 andeutungsweise in 1 zu
sehen sind.
-
Der
Staukörper 4 der 1 und 2 hat
im wesentlichen die Form einer geraden Dreieck-Säule, also einer Säule mit
einem dreieckigen Querschnitt. Es können jedoch auch andere übliche Formen
des Staukörpers
bei der Erfindung verwendet werden.
-
Durch
das Anströmen
des Mediums gegen die Prallfläche 42 bildet
sich stromabwärts
vom Staukörper 4 in
der bekannten Weise eine Kärmän'sche Wirbelstrasse
dadurch aus, dass an jeder Abrisskante abwechselnd Wirbel abreissen
und vom strömenden
Medium mitgenommen werden. Diese Wirbel erzeugen lokale Druckschwankungen
im strömenden
Medium, deren zeitbezogene Abriss-Häufigkeit, also deren sogenannte Wirbelfrequenz,
ein Mass für
die Strömungsgeschwindigkeit
und/oder den Volumendurchfluss des Mediums ist.
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Die
Druckschwankungen werden mittels des Wirbelsensors 3 in
ein als elektrisches Meßsignal
dienendes Wirbelsignal umgeformt, das einer im Elektronik-Gehäuse untergebrachten – hier jedoch
nicht gezeigten und nicht näher
erläuterten – Meßelektronik
zugeführt
wird, die daraus beispielsweise die Strömungsgeschwindigkeit und/oder
den Volumendurchfluß des
strömenden
Mediums entsprechend berechnet.
-
Der
Wirbelsensor 3 ist stromabwärts vom Staukörper 4 in
die Bohrung 22 der Rohrwand 21 des Meßrohrs 2 eingesetzt
und dichtet die Bohrung 22 zur Mantelfläche des Meßrohrs 2 hin ab, wozu
der Wirbelsensor 3 mit der Rohrwand 21 verschraubt
ist. Hierzu dienen z. B. vier Schrauben, von denen in den 1 und 2 die
Schrauben 5, 6, 7 zu sehen sind, während in 3 zugehörige Bohrungen 50, 60, 70, 80 dargestellt
sind.
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Vom
Wirbelsensor
3 ist eine in den
1 und
2 in
das Innere des Meßrohrs
2 durch
die Bohrung
22 der Rohrwand
21 hindurch ragende
keilförmige
Sensorfahne
31 und eine Gehäusekappe
32 zu sehen.
Die Gehäusekappe
32 läuft unter
Einfügung
eines dünnerwandigen
Zwischenstücks
323 in
eine Verlängerung
322 aus,
vgl. die erwähnte
US-A 60 03 384 .
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Die
Sensorfahne 31 hat Hauptflächen, von denen in den 1 und 2 nur
die Hauptfläche 311 zu sehen
ist. Die Hauptflächen
fluchten mit der erwähnten
Mantellinie des Meßrohrs 2 und
bilden eine Frontkante 313. Die Sensorfahne 31 kann
auch andere geeignete Raumformen haben; so kann sie z. B. zwei parallele Hauptflächen aufweisen,
die zwei parallele Frontkanten bilden.
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Die
Sensorfahne 31 ist kürzer
als der Durchmesser des Meßrohrs 2;
sie ist ferner biegesteif und weist ein Sackloch 314 auf
(nur in 4 zu sehen). Damit das Sackloch 314 einen
ausreichenden Durchmesser hat, treten aus den Hauptflächen Wandteile
hervor, von denen in 3 der Wandteil 315 angedeutet
ist. Das Sackloch 314 reicht bis in die Nähe der Frontkante 313 und
hat dort einen Boden.
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Zum
Wirbelsensor 3 gehört
ferner eine die Bohrung 22 überdeckende Membran 33 mit
einer dem Medium zugewandten ersten Oberfläche 331 und einer
vom Medium abgewandten zweiten Oberfläche 332, siehe die 3 und 4.
An der Oberfläche 331 ist
die Sensorfahne 31 fixiert und an der Oberfläche 332 ein
Sensorelement 36. Bevorzugt sind die Sensorfahne 31,
die Membran 33, deren ringförmiger Rand 333 und
der an der Membran 33 befestigte Teil 361 des
Sensorelements 36 aus einem einzigen Materialstück, z. B.
Metall, insb. Edelstahl, hergestellt. Das Sensorelement 36 erzeugt
das oben erwähnte
Signal, dessen Frequenz proportional zum Volumendurchfluss des strömenden Mediums
ist.
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Beim
erfindungsgemäßen Meßsystem
weist das dem Führen
von zu messendem Medium dienenden, insb. im wesentlichen gerade,
Meßrohr
einen kleineren Strömungsquerschnitt
A1 auf, als ein einlaßseitig
an das Meßsystem
angeschlossenes Zulaufsegment 400 der Prozeßleitung.
Daher umfaßt
das Meßsystem
ferner einen einlaßseitig
des Meßrohrs
angeordneten, zwischen diesem und dem Zulaufsegment der Prozeßleitung vermittelnden
Strömungskonditionierer 300,
der ein sich zum Meßrohr 2 hin
verjüngendes,
im Betrieb vom Medium durchströmtes
Lumen aufweist. Ein dem Zulaufsegment der Prozeßleitung zugewandtes Einlaßende des Strömungskonditionierers
weist dabei einen Strömungsquerschnitt
a auf, der größer als
der Strömungsquerschnitt
A1 des Meßrohrs
ist, während
ein dem Meßrohr
zugewandtes Auslaßende
des Strömungskonditionierers
einen Strömungsquerschnitt
aufweist, der kleiner als der Strömungsquerschnitt des Einlaßendes des
Strömungskonditionierers
ist. Im Meßbetrieb
wird das zu messende Medium aus dem Zulaufsegment in den Strömungskonditionierer
einströmengelassen
und aufgrund des geringer werdenden Strömungsquerschnitts in Richtung
der gedachten Längsachse
des Strömungskonditionerers
beschleunigt.
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Beim
erfindungsgemäßen Meßsystem
weist der Strömungskonditionierer
des weiteren wenigstens eine stromaufwärts von dessen Auslaßende angeordnete,
in das Lumen des Strömungskonditionierers
hineinragende, insb. entlang einer Mantellinie des Strömungskonditionierers
umlaufende und/oder zirkuläre,
Prallfläche
P auf. Die Prallfläche
ist dabei so ausgebildet und im Strömungskonditionierer angeordnet,
daß sie
von dem im Meßbetrieb
in den Strömungskonditionierer
einströmen
gelassenen Medium zunächst
praktisch frontal angeströmt
ist. Aufgrund des sich an der Prallfläche P abrupt oder sprunghaft
verringernden Strömungsquerschnitts
wird das anströmende
Medium daselbst aufgestaut. Dadurch bildet sich stromauf der Prallfläche P schließlich ein
im wesentlichen toroidaler, zumindest im stationären Zustand weitgehend ortsfester
erster Wirbel w2 aus, der in seinen Ausmaßen zum einen durch die Einlaßgeometrie
des Strömungskonditionieres,
insb. auch dessen Prallfläche,
und zum anderen durch das strömende
Medium selbst bestimmt ist. Praktisch gesehen wird somit durch den
Wirbel w2 im Einlaßbereich
des Strömungskonditionieres
eine Düse
virtuell gebildet, die nicht nur weitgehend stetig in ihrer Kontur
ist sondern, die sich zudem auch selbst an die tatsächliche
Strömung
optimal anpaßt.
Für das
durch den Wirbel w2 weiter hindurchströmende Medium wirkt dieser zumindest insoweit
als für
das darauffolgende sich einstellende Strömungsprofil insgesamt stabilisierend,
als er die durch die Prallfläche
P zunächst
verursachte sprunghafte Querschnittsverjüngung im wesentlichen stetig
ausgleicht und somit praktisch in eine sanfte, gleichwohl aber die
Strömung
weiter beschleunigende Querschnittsverringerung überführt. Die Prallfläche P ist
gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung ferner so im Strömungskonditionierer angeordnet
und ausgerichtet, daß sie
zumindest abschnittsweise im wesentlichen senkrecht zu einer gedachten
Längsachse des
Strömungskonditionierers
und/oder daß sie
im wesentlichen senkrecht zu einer gedachten Längsachse des Zulaufsegments
verläuft.
Dadurch wird der erste Wirbel w2 innerhalb des im Einlaßbereich
des Strömungskonditionieres
strömenden
Medium in vorteilhafter Weise so ausgebildet, daß eine größte gedachte Trägheitshauptachse
dieses Wirbels w2 mit der gedachten Längsachse des Strömungskonditionerers
und/oder einer gedachten Längsachse
des Zulaufsegments im wesentlichen koinzidiert. Da sich besonders
gute Ergebnisse, insb. hinsichtlich Ortsbeständigkeit und Reproduzierbarkeit
des Wirbels w2, mit einer ausgeprägten Prallfläche P erzielt
werden können,
weist diese nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
in radialer Richtung eine Höhe
h2 auf, die wenigstens 1 mm beträgt.
Die Prallfläche
P kann beispielsweise als eine im wesentlichen planare Kreisringfläche oder
auch konusförmig,
sich zum Meßrohr
hin verjüngend
bzw. zur Prozeßleitung
hin aufweiten ausgebildet sein. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die Prallfläche
P zudem in der, insb. unmittelbaren, Nähe des Einlaßendes des
Strömungskonditionierers
angeordnet.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung weist der Strömunsgkonditionier zusätzlich zur
vorgenannten Prallfläche
P eine stromab von dieser angeordneten wirbelablösenden Innenkante K auf. Für den vorbeschriebenen
Fall, daß Medium
durch den Strömungskonditionierer
strömt,
bildet sich stromab der Innenkante K zusätzlich zum ersten Wirbel w2
ein ebenfalls im wesentlichen toroidaler, zumindest im stationären Zustand gleichermaßen weitgehend
ortsfester zweiter Wirbel w1 aus. Die Innenkante K ist gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung dafür so ausgebildet und im Strömungskonditionierer
angeordnet, daß sie
im wesentlichen quer zu einer gedachten Längsachse des Strömungskonditionierers
und/oder quer zu einer gedachten Längsachse des Meßrohrs ausgerichtet
ist. Ferner ist die Innenkante K, insb. zirkulär, umlaufend und insoweit in
sich geschlossen ausgebildet.
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Im
hier gezeigten Ausführungsbeispiel
ist infolge der Positionierung der Prallfläche P in der, insb. unmittelbaren,
Nähe des
Einlaßendes
des Strömungskonditionierers
auch die Innenkante K in dessen Einlaßbereich angeordnet. Da sich
besonders gute Ergebnisse mit einer ausgeprägten, vergleichsweise scharfen
Innenkante erzielt werden können,
weist diese in einer vorteilhaften Ausgestaltung einen Kantenradius
auf, der kleiner als 2 mm, insb. kleiner 0,6 mm, ist.
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Zur
weiteren Verbesserung des Strömungsprofils
kann es zudem von Vorteil, die Prallfläche als eine sphärische geformte
und/oder zerklüftete,
insb. gezackte, oder gewellte Kreisringfläche und/oder die Innenkante
mit gezackte oder gewellte Kontur auszubilden, wodurch eine noch
weitere verstärkte
Durchmischung des an- oder vorbeiströmenden Mediums und insoweit
eine noch drastischere Neuordnung des Strömungsprofils erzielt werden
kann.
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Wie
aus der 4 ersichtlich, ist die den zweiten
Wirbel w1 erzeugende Innenkante K dadurch gebildet, daß die Prallfläche P praktisch
unvermittelt, also ohne sanften oder stetigen Ausgleich, auf eine
sich in Richtung des Auslaßende
des Strömungskonditionierers
erstreckende, dem Führen
von im Strömungskonditionierer
strömendem
Medium dienende Leiffläche
L stößt, die
insoweit also ebenfalls von der Innenkante K begrenzt ist. Die sich
zum Meßrohr
hin verjüngende
Leitflache L kann beispielsweise, wie auch in den 4 bis 8 gezeigt,
im wesentlichen konisch geformt sein, insb. so daß zumindest
abschnittsweise konvex und/oder abschnittsweise konkav geformt ist,
beispielsweise also eine im wesentlichen S-förmige Konturlinie (7)
aufweist. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die Prallfläche
P und insoweit auch die Innenkante K zudem dadurch auf einfache
Weise gebildet ist, daß der
Innendurchmesser des Einlaßendes
des Strömungskonditionierers
kleiner gehalten ist, als das Kaliber des Zulaufsegments der Prozeßleitung.
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Die
Innenkante K ist gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ferner so ausgebildet, daß in dem
daran vorbeiströmenden
Medium der zweite Wirbel w1 in der Weise gebildet wird, daß eine größte gedachte
Trägheitshauptachse
des Wirbels w1 mit der gedachten Längsachse des Strömungskonditionierers und/oder
einer gedachten Längsachse
des Meßrohrs
im wesentlichen koinzidiert. Für
das an Wirbel w1 vorbeiströmende
Medium wirkt dieser sowohl weiter querschnittsverengend wie auch
zur Leiffläche
L hin vermittelnd und insoweit für
das Strömungsprofil
stabilisierend.
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Für den hier
gezeigten Fall, daß wenigstens
ein weiterer im wesentlichen stationärer, weitgehend ortsfester
toroidaler Wirbel im Einlaßbereich
des Strömungskonditionieres
induziert wird, ergibt sich zusätzlich
zu dem vom ersten Wirbel w2 geschaffenen sanften Querschnittsverringerung
effektiv eine zusätzliche,
gleichermaßen
stetige Querschnittsverengung und insoweit auch eine noch mehr erhöhte Beschleunigung
des durch die im Einlaßbereich
stationierten toroidalen Wirbel hindurchströmenden Mediums, einhergehend
mit einer Erhöhung
von dessen Reynoldszahl. Bei der hier gezeigten Konfiguration des
Meßsystems,
bei der das Lumen des Strömungskondiditionieres
durch einen um seine Längsachse
im wesentlichen rotationssymmetrischen Konus definierte und die
Längsachsen
des Zulaufsegments und des Strömunsgkonditionierers
im wesentlichen miteinander koinzidieren, bilden sich die beiden
Wirbel w2, w1 so aus, daß die
größte gedachte
Trägheitshauptachse
jedes der beiden Wirbel w1, w2 miteinander im wesentlichen koinzidieren.
Dies wiederum führt
dazu, daß in
vorteilhafter Weise auch die somit im Einlaßbereich virtuell gebildete
Düse bezüglich der Längsachse
des Strömunsgkonditionierers
weitgehend rotationssymmetrisch ist. Dies hat u.a. den Vorteil,
daß das
mittels einer solchen Düse
gebildete Strömungsprofil
ebenfalls weitgehend rotationssymmetrisch ist. Dadurch kann wiederum
erreicht werden, daß,
insb. im angeschlossenen Meßrohr,
die Strouhalzahl über
den Rohrquerschnitt gesehen weitgehend konstant gehalten ist. Damit
einhergehend können
zum einen die Strömungsverhältnisse
im zu messenden Medium über
einen weiten Anwendungsbereich stabil und somit gut reproduzierbar
oder auch vorhersehbar gehalten werden. Zum anderen kann so auch
für viele
Anwendungen mit eingangsseitig gestörten Strömungsprofilen von einer Strouhalzahl
ausgegangen, die über
einen weiten Anwendungsbereich in guter Nährung konstant gehalten ist
oder sich lediglich in bekannter Weise in Abhängigkeit von der Reynoldszahl ändert.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und besondere Ausführungen, insb. auch als vorteilhaft
aufgefundene Dimensionierungen für
die einzelnen Elemente des erfindungsgemäßen Strömungskonditionieres sind in
nachfolgenden Tabellen 1, 2 wie auch in den nachstehenden Patentansprüchen aufgeführt, worin
u.a. sind:
- A1
- – Strömungsquerschnitt des Meßrohrs,
- A2
- – Strömungsquerschnitts des Zulaufsegments
der Prozeßleitung,
- A2/A1
- – Querschnittsverhältnis des
Strömungsquerschnitts
A2 des Zulaufsegments der Prozeßleitung
zum Strömungsquerschnitt
A1 des Meßrohrs,
- a
- – von der Innenkante K begrenzter
Querschnitt des Lumens des Strömungskonditionierers,
- a/A1
- – Kontraktionsverhältnis des
durch die Innenkante begrenzten Querschnitts a zum Strömungsquerschnitt
A1 des Meßrohrs,
- A2/A1-a/A1
- – Differenz zwischen dem Querschnittsverhältnis A2/A1
und dem Kontraktionsverhältnis
a/A1,
- a/A2
- – Einschnürungsverhältnis des durch die Innenkante
begrenzten Querschnitts a zum Strömungsquerschnitt A2 des Zulaufsegments
der Prozeßleitung,
- A2/A1-a/A2
- – Differenz zwischen dem Querschnittsverhältnis A2/A1
und dem Einschnürungsverhältnis a/A2,
- D1
- – Kaliber des Meßrohrs,
- D2
- – Kaliber des Zulaufsegments
der einlaßseitig
an das Meßsystem
angeschlossen Prozeßleitung,
- D2/D1
- – Kaliberverhältnis des
Kaliber D2 des Zulaufsegments der Prozeßleitung zum Kaliber D1 des Meßrohrs,
- d
- – Durchmesser des durch die
Innenkante K begrenzten Querschnitts des Lumens des Strömungskonditionierers,
- L1
- – Einbaulänge des Meßrohrs,
- L2
- – Einbaulänge des Strömungskonditionierers,
- Lm
- – Abstand des Sensorelements
vom Einlaßende
des Meßrohrs,
- α
- – Flankenwinkel eines die Prallfläche des
Strömungskonditionieres
bildenden Innenkonus (a = 90° – a⊥),
- β
- – Flankenwinkel eines die Leitfläche des
Strömungskonditionieres
bildenden Innenkonus,