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Diese Erfindung betrifft eine Strömungsrichtvorrichtung, die insbesondere dazu dient, einen Gasstrom in einem Strömungsdurchlass konstant in Richtung eines Erfassungselements eines im Strömungsdurchlass angeordneten Strömungsmesser zu richten.
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Ein Massen-Durchflussmesser, der die Strömungsrate eines Gases oder anderen Fluids misst, das durch einen von einem Rohr oder dergleichen gebildeten Strömungsdurchlass fließt, umfasst allgemein ein Erfassungselement wie beispielsweise einen Strömungsgeschwindigkeitssensor und einen Konvertierungsabschnitt zum Durchführen der Signalverarbeitung am Ausgabesignal vom Strömungsgeschwindigkeitssensor, um die Strömungsrate zu erhalten. Der Konvertierungsabschnitt multipliziert die vom Sensorausgabesignal dargestellte Strömungsgeschwindigkeit mit der bekannten Querschnittsfläche des Rohrs, um eine momentane Strömungsrate zu erhalten, und summiert die momentanen Strömungsraten, um eine integrierte Strömungsrate zu erhalten.
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In diesem Druchflussmessertyp, sinkt, wenn das durch das Rohr fließende Gas abgelenkt oder gestört wird, die Genauigkeit der Messung durch den Strömungsgeschwindigkeitssensor, was zu Fehlern in der Strömungsratenmessung führt. Um dies zu vermeiden, ist bekannt, ein Strömungs wie beispielsweise eine Richtplatte oder ein Richtnetz an einer stromaufwärts vom Strömungsgeschwindigkeitssensor befindlichen Stelle anzuordnen, um den in Richtung des Strömungsgeschwindigkeitssensors strömenden Gasstrom zu richten und dadurch eine Verringerung der Meßgenauigkeit infolge der abgelenkten oder gestörten Strömung zu verhindern.
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Gemäß dem mit dem Richtelement bereitgestellten Druchflussmesser kann der Gasstrom um den Strömungsgeschwindigkeitssensor herum stabilisiert werden, so dass eine Verringerung der Meßgenauigkeit infolge des abgelenkten oder gestörten Gasstroms verhindert werden kann. Jedoch können einige der Durchlässe (Löcher oder Maschen) des Richtelements mit im Gas enthaltenen Fremdstoffen verstopft werden. Selbst wenn stromaufwärts vom Richtelement ein Netz bereitgestellt wird, um zu verhindern, dass ein Fremdstoff hindurch geht, kann ein relativ kleiner Fremdstoff durch das den Fremdstoff verhindernde Netz dringen und das Richtelement verstopfen. Wenn ein Teil des Richtelements verstopft ist, wird die Strömungsrichttätigkeit des Richtelements in seiner Gesamtheit nicht gleichmäßig, so dass im Gasstrom, der durch das Richtelement in Richtung des Erfassungselements wie beispielsweise einen Strömungsgeschwindigkeitssensor fließt, Wirbel entstehen können, die die Genauigkeit der Messung durch den Strömungsgeschwindigkeitssensor senken.
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So beschreibt die
DE 30 09 382 A1 eine Vorrichtung zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit von Gasen und Flüssigkeiten mit einem temperaturabhängigen beheizten Widerstand, der Bestandteil einer elektronischen Regeleinrichtung ist, wobei der Heizstrom ein Maß für die von der vorbeiströmenden Luft abgeführte Wärmeleistung ist. Stromaufwärts ist vor dem Widerstand ein Schutzschild und ein als Laminator wirkender Wabenkörper angeordnet (Richtelemente) Dabei können sowohl das Schutzschilds als auch der Wabenkörper aus einem feinmaschigen Drahtgitter bestehen. Dadurch soll ein stabiler Strömungszustand ohne Turbulenzen am Ort der Regeleinrichtung erhalten werden. Vorkehrungen zur sicheren Verhinderung des Zusetzens der Richtelemente mit im Fluid enthaltenen Fremdstoffen (z. B. Staub), sind vorgesehen noch erwähnt. Ähnlich verhält es sich auch bei der in der
FR 2 687 219 A1 beschriebenen Vorrichtung, bei der stromabwärts ebenfalls eine Stromberuhigung vorgesehen ist, in Form eines Wabenkörpers an dessen Stirnseite ein Sieb angebracht ist, wobei die Kombination (Wabenkörper + Sieb) auch in serieller Anordnung von drei Einheiten vorhanden sein kann. Auch hier ist von Vorkehrungen zur Verhinderung des Zusetzens der Richtelemente keine Rede.
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Auch die
US 5 220 830 A ,
US 5 081 866 A und
US 5596 969 A offenbaren Vorrichtungen mit einer Richteinrichtung bestehend aus einer Kombination von Sieb und Wabenkörper oder mehrerer Gitter. Sie enthalten aber keine Angaben zur Verhinderung des Zusetzens der Richtelemente (Siebe oder Gitter) durch Fremdstoffe.
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Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Strömungsrichtvorrichtung bereitzustellen, die verhindern kann, dass ein Richtelement oder Richtnetz mit einem Fremdstoff verstopft wird, das in einem Fluid enthalten ist, das durch einen Strömungsdurchlass fließt, in dem ein Erfassungselement eines Druchflussmessers angeordnet wird, um sicherzustellen, dass das Richtnetz seine Strömungsrichttätigkeit in seiner Gesamtheit gleichmäßig durchführt, um dadurch den Fluidfluss konstant zu halten und eine zufriedenstellende Genauigkeit der Messung durch das Erfassungselement beizubehalten.
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Um die obige Aufgabe zu erfüllen, umfasst eine Strömungsrichtvorrichtung gemäß der Erfindung ein erstes Richtnetz, das in einem Strömungsdurchlass an einer stromaufwärts von einem Erfassungselement eines Druchflussmessers befindlichen Stelle angeordnet ist, und ein zweites Richtnetz, das im Strömungsdurchlass an einer Stelle zwischen dem ersten Richtnetz und dem Erfassungselement angeordnet ist. Zudem sind ein oder mehrere Zwischen-Richtnetze zwischen dem ersten Richtnetz und dem zweiten Richtnetz im Strömungsdurchlaß angeordnet. Dabei nimmt die Maschengröße der Richtnetze vom ersten Richtnetz in Richtung auf das Erfassungselement zu. Der Fluidstrom durch den Strömungsdurchlass wird als erstes vom ersten Richtnetz der Strömungsrichtvorrichtung, dann vom mindestens einen Zwischen-Richtnetz und dann vom zweiten Richtnetz gerichtet und gelangt um das Erfassungselement des Druchflussmessers herum. Auf diese Weise führt die Strömungsrichtvorrichtung dieser Erfindung ihre Strömungsrichttätigkeit in mindestens drei Stufen durch, um ein zufriedenstellendes Richten zu schaffen, wodurch der Fuidfluss um das Erfassungselement herum stabilisiert wird, um eine Verringerung der Meßgenauigkeit durch das Erfassungselement infolge eines turbulenten Fluidstroms zu verhindern.
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Wenn im durch den Strömungsdurchlass fließenden Fluid Fremdstoffe enthalten sind, kann das Richtnetz mit dem Fremdstoff verstopft werden; daher kann um das stromabwärts vom Richtnetz befindlichen Erfassungselement herum ein turbulenter Fluidstrom auftreten. In der Strömungsrichtvorrichtung dieser Erfindung schließt das erste Richtnetz im Fluid enthaltene Fremdstoffe aus, um zu verhindern, dass das zweite Richtnetz verstopft wird, wodurch wiederum das Auftreten des turbulenten Fluidstroms verhindert wird.
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Genauer erläutert, werden Fremdstoffe, die größer sind als die Strömungsdurchlassfläche der ersten durchgehenden Durchlässe vom ersten Richtnetz abgefangen und fließen nicht zum zweiten Richtnetz. Fremdstoffe, deren Größe kleiner ist als die Strömungsdurchlassfläche der ersten durchgehenden Durchlässe fließen mit dem Fluid durch das erste Richtnetz in Richtung des mindestens einen Zwischen-Richtnetzes und durch dieses hindurch, um dann weiter in Richtung zweites Richtnetz zu fließen. Da die Durchlässe (Maschengröße) der Richtnetze vom ersten Richtnetz in Richtung des Erfassungselements zunehmen, werden die Fremdstoffe, die durch das erste Richtnetz dringen, auch durch das Zwischen-Richtnetz und das zweite Richtnetz dringen.
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Wie oben erwähnt, kann das erste Richtnetz, das sowohl die Strömungsricht- als auch die Fremdstoffverhinderungsfunktionen hat und das stromaufwärts vom zweiten Richtnetz in Richtung des Fluidstroms angeordnet ist, verhindern, dass die weiteren Richtnetze verstopft werden. Diese Wirkung wird noch verstärkt, dadurch daß zudem das Zwischen-Richtnetz nicht nur eine Strömungsrichttätigkeit durchführt, sondern auch mit größerer Sicherheit verhindert, daß das zweite Richtnetz, das sich in der Nähe des Erfassungselements befindet, verstopft wird. Das erste Richtnetz, das verhindert, dass Fremdstoffe hindurch dringen, wird bestimmt mit den Fremdstoffen verstopft, weshalb seine Strömungsrichttätigkeit nicht gleichmäßig sein kann. Selbst in diesem Fall enthält das Fluid, das in das mindestens eine Zwischen-Richtnetz und das zweite stromabwärts befindliche Richtnetz fließt, keine Fremdstoffe, die so groß sind, dass sie das zweite Richtnetz verstopfen können, und daher wird das Risiko der Verstopfung des zweiten Richtnetzes sehr gering. Entsprechend wird vom stromaufwärts vom Erfassungselement befindlichen zweiten Richtnetz eine gleichmäßige Strömungsrichttätigkeit durchgeführt, wodurch der Fluidfluss um das Erfassungselement herum stabilisiert und eine Verringerung der Meßgenauigkeit durch das Erfassungselement mit Sicherheit verhindert wird. Solchermaßen kann sogar in einer Meßumgebung, wo ein großer Anteil an Fremdstoffen wie beispielsweise Staub vorliegt, die Strömungsratenmessung zuverlässig und konstant durchgeführt werden.
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In der vorliegenden Erfindung können die Richtnetze in verschiedenen Arten ausgebildet werden. Abgesehen davon, daß die Richtnetze unterschiedliche Maschengrößen haben, können sie aus verschiedenen Materialien unterschiedlicher Form hergestellt sein. Sie können z. B. aus einem Metallmaterial oder einem Kunstharzmaterial in Form eines Vierecks oder Sechsecks hergestellt sein.
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Die Strömungsrichtvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist auch auf einen Druchflussmesser anwendbar, der über ein Erfassungselement verfügt, das so in einer Umgebung angeordnet wird, dass ein Fluid durch einen Strömungsdurchlass in beide Richtungen fließen kann. In diesem Fall umfasst die Strömungsrichtvorrichtung gemäß der Erfindung weiterhin ein drittes und ein viertes Richtnetz, die im Strömungsdurchlass an der Seite angeordnet sind, die gegenüber vom ersten und zweiten Richtnetz in Bezug auf das Erfassungselement liegt, worin das vierte Richtnetz näher als das dritte Richtnetz am Erfassungselement angeordnet ist. Dabei besitzt das dritte Richtnetz eine Maschengröße, die kleiner ist als diejenigen des vierten Richtnetzes.
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In diesem bevorzugten Modus, werden, wenn ein Fluid durch das erste und das zweite Richtnetz in Richtung des Erfassungselements fließt, relativ große Fremdstoffe vom ersten Richtnetz abgefangen, während kleine Fremdstoffe, die durch das erste Richtnetz dringen, wie bereits festgestellt, auch durch das zweite Richtnetz dringen. Solchermaßen wird das zweite Richtnetz davor geschützt, verstopft zu werden. Wenn ein Fluid in die entgegengesetzte Richtung fließt, werden relativ große Fremdstoffe vom dritten Richtnetz abgefangen, während kleinere Fremdstoffe, die durch das dritte Richtnetz gehen, auch durch das vierte Richtnetz dringen, da die Durchlässe (Maschen) des dritten Richtnetzes in der Strömungsdurchlassfläche kleiner sind als die Durchlässe des vierten Richtnetzes. Solchermaßen ist die Gefahr, dass das vierte Richtnetz verstopft wird, gering. Da das zweite und das vierte Richtnetz, die sich nahe an den beiden Seiten des Erfassungselements befinden, auf diese Art und Weise gehindert werden zu verstopfen, führen das zweite und das vierte Richtnetz eine gleichmäßige Strömungsrichttätigkeit durch, zumal noch jeweils die Zwischen-Richtnetze vorhanden sind. Solchermaßen ist der Fluidstrom um das Erfassungselement ungeachtet der Fluidstromrichtung konstant, wodurch die Genauigkeit der Messung durch das Erfassungselement zufriedenstellend aufrechterhalten bleibt.
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Der in Zusammenhang mit der Strömungsrichtvorrichtung dieser Erfindung verwendete Druchflussmesser kann als ein Massen-Durchflussmesser ausgebildet sein, der einen das Erfassungselement bildenden Strömungsgeschwindigkeitssensor und einen Konvertierungsabschnitt zum Durchführen der Signalverarbeitung an einem Ausgabesignal vom Strömungsgeschwindigkeitssensor und zum Erhalten einer Strömungsrate eines Fluids hat. Die Strömungsrichtvorrichtung der Erfindung kann den Fluidstrom um das Erfassungselement herum stabilisieren und eine Verringerung der Meßgenauigkeit durch den Strömungsgeschwindigkeitssensor infolge eines gestörten Fluidstroms verhindern. Solchermaßen ist die Strömungsrichtvorrichtung gemäß der Erfindung für den Massen-Durchflussmesser besonders geeignet.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
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1: eine schematische Schnittansicht eines Durchflußmessers, mit einer Strömungsrichtvorrichtung in einer ersten Ausführungsform;
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2a: eine schematische Vorderansicht eines ersten Richtnetzes, das in der in 1 gezeigten Strömungsrichtvorrichtung enthalten ist;
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2b: eine schematische Vorderansicht eines Zwischen-Richtnetzes, das in der Strömungsrichtvorrichtung enthalten ist;
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2c: eine schematische Vorderansicht eines zweiten Zwischen-Richtnetzes, das in der Strömungsrichtvorrichtung enthalten ist; und
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3: eine schematische Darstellung, einer Strömungsrichtvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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Bezugnehmend auf die 1 und 2, wird nachfolgend eine Strömungsrichtvorrichtung einer ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt, hat ein Erfassungsabschnitt 1 eines Massen-Durchflussmessers ein dickwandiges Rohr 2a, das ein Gehäuse 2 bildet und das im Querschnitt kreisförmig ist, und ein Erfassungselement wie beispielsweise einen Strömungsgeschwindigkeitssensor 3, der am Rohr 2a befestigt ist. Das Rohr 2a umfasst eine Rohrhälfte 2c an einer stromaufwärts befindlichen Seite und eine Rohrhälfte 2d an einer stromabwärts befindlichen Seite, die im Innendurchmesser etwas kleiner ist als die Rohrhälfte an der stromaufwärts befindlichen Seite. Diese beiden Rohrhälften 2c und 2d sind integral ausgebildet, und die Innenfläche des Rohrs hat eine Stufe 2e. Rohre (nicht gezeigt) werden mit beiden Enden des Rohrs 2a verbunden. Die Bezugsziffer 2b bezeichnet je einen Flansch für diese Rohrverbindung.
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Der Strömungsgeschwindigkeitssensor 2 erstreckt sich diametral durch die Wand der Rohrhälfte 2d an der stromabwärts befindlichen Seite nahe an der Stufe 2e des Rohres 2a und hat ein Erfassungsende 3a, das angeordnet ist, um einem Strömungsdurchlass 10 gegenüber zu liegen, der durch die Innenfläche des Rohrs 2a bestimmt wird, wodurch er ausgebildet ist, um die Strömungsgeschwindigkeit eines Fluids wie beispielsweise eines durch den Strömungsdurchlass 10 fließenden Gases zu messen. Zusätzlich zum Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 umfasst der Massen-Durchflussmesser einen Konvertierungsabschnitt 11 zum Durchführen einer Signalverarbeitung an einem Ausgabesignal vom Strömungsgeschwindigkeitssensor 3, um eine momentane Strömungsrate des Fluids zu berechnen und die momentanen Strömungsraten zu summieren, damit man eine integrierte Strömungsrate erhält. Zudem besitzt er einen Anzeige-Abschnitt 12 zum Anzeigen der solchermaßen berechneten momentanen Strömungsrate und integrierten Strömungsrate.
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Die Strömungsrichtvorrichtung 4 wird innerhalb der Rohrhälfte 2c an der stromaufwärts befindlichen Seite angeordnet und durch ein Befestigungsmittel (Schraube 5) am Rohr 2a befestigt. Dadurch ist die Strömungsrichtvorrichtung 4 unbeweglich an einer Stelle stromaufwärts vom Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 in Richtung des Fluidstroms angeordnet.
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Genauer erläutert, umfasst die Strömungsrichtvorrichtung 4 drei Richtnetze 6–8 und drei Abstandshalter 9, wobei die Richtnetze 6–8 z. B. aus einem Metallmaterial gemacht sind. Das Rohr 2a ist im Querschnitt kreisförmig. Die Richtnetze 6–8 sind kreisförmig und die Abstandshalter 9 zylindrisch ausgebildet. Als Befestigungsmittel wird z. B. eine zylindrische Schraube 5 verwendet.
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Die Richtnetze 6–8 werden von Abstandshaltern 9 gestützt und von der Stufe 2e des Rohrs 2a, und so im Rohr 2a angeordnet, dass sie in Richtung des Fluidstroms zueinander beabstandet liegen. Die Richtnetze 6–8 und die Abstandshalter 9 haben ihre Außendurchmesser annähernd gleich dem Innendurchmesser der Rohrhälfte 2c an der stromaufwärts befindlichen Seite, und die Abstandshalter 9 haben ihre Innendurchmesser annähernd gleich dem Innendurchmesser der Rohrhälfte 2d an der stromabwärts befindlichen Seite, so dass infolge der Bereitstellung der innerhalb des Rohrs 2a angeordneten Strömungsrichtvorrichtung 4 im Fluidstrom im Rohr 2a kein Wirbel entstehen kann.
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Das Richtnetz 6 hat eine große Anzahl an viereckigen Maschen, und jede Masche bestimmt einen viereckigen durchgehenden Durchlass, durch den das Fluid fließt (einer der Durchlässe wird mit der Bezugsziffer 6a versehen). Ähnlich haben die Richtnetze 7 und 8 jeweils eine große Anzahl an Maschen, die Durchlässe 7a oder 8a bestimmen. Wie in den 2a–2c gezeigt, unterscheidet sich die Maschengröße des Richtnetzes 6 (mit anderen Worten die Strömungsdurchlassfläche der Durchlässe 6a, die von jeder Masche bestimmt werden) von den Maschengrößen der Richtnetze 7 und 8.
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Genauer erläutert, hat das Richtnetz 8 an der stromaufwärts befindlichen Seite (erstes Richtnetz), das, wenn längs zum Rohr 2a betrachtet, weiter weg vom Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 liegt, die kleinste Maschengröße, z. B. Maschenweite 10 (anzeigend, dass die Zahl der Abschnitte je Zoll gleich 100 ist). Das Richtnetz 6 an der stromabwärts befindlichen Seite (zweites Richtnetz), das sich in der Nähe des Strömungsgeschwindigkeitssensors 3 befindet, hat die größte Maschengröße, z. B. Maschenweite 60. Das Zwischen-Richtnetz 7, das sich zwischen dem ersten und dem zweiten Richtnetz 8 und 6 befindet, hat z. B. eine Maschengröße der Maschenweite 40, was größer ist als das des ersten Richtnetzes 8 und kleiner ist als das des zweiten Richtnetzes 6.
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Die Richtnetze 6–8 wirken, um den Fluidstrom zu richten, wenn das Fluid durch ihre große Anzahl an Maschen dringt. Wenn die Maschengröße kleiner ist, ist die Strömungsrichtwirkung allgemein größer, aber auch der Druckverlust größer. Daher wird die Maschengröße richtig bestimmt, indem die Strömungsrichtwirkung und der Druckverlust in Erwägung gezogen werden.
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Die zylindrische Schraube 5 hat ihre Außenmantelfläche mit einem Außengewinde 5c gebildet und ist ausgebildet, um am Rohr 2a schraubend montiert zu werden, dessen Innenmantelfläche mit einem Innengewinde 2f ausgebildet ist. Die zylindrische Schraube 5 hat ihre ringförmigen Stirnflächen 5a beispielsweise mit zwei Stiftlöchern 5d ausgebildet, so dass die zylindrische Schraube 5, wie nachfolgend beschrieben, unter Verwendung der Stiftlöcher 5d an das Rohr 2a schraubend befestigt werden kann. Der Innendurchmesser der zylindrischen Schraube 5 ist etwa mit dem Innendurchmesser der Rohrhälfte 2d an der stromabwärts befindlichen Seite und mit dem Innendurchmesser der Abstandshalter 9 gleich.
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Als nächstes wird beschrieben, wie die Strömungsrichtvorrichtung 4 zusammengesetzt wird.
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Bei der Montage der Strömungsrichtvorrichtung 4 werden zunächst das zweite Richtnetz 6, der erste Abstandshalter 9, das Zwischen-Richtnetz 7, der zweite Abstandshalter 9, das erste Richtnetz 8 und der dritte Abstandshalter 9 (in dieser Reihenfolge) in die Rohrhälfte 2c an der stromaufwärts befindlichen Seite eingesetzt. Als nächstes wird die zylindrische Schraube 5 unter Verwendung eines Werkzeugs (nicht gezeigt), das Stifte hat, die in die Stiftlöcher 5d der zylindrischen Schraube 5 passen, eingedreht. Mit der Drehung der zylindrischen Schraube 5 dringt diese in das Rohr 2a ein, so dass seine innere Stirnfläche 5b mit dem dritten Abstandshalter 9 in Kontakt gebracht wird und das zweite Richtnetz 6 mit der Stufe 2e in Druck-Kontakt gebracht wird. Das zweite Richtnetz 6 wird befestigt, wobei sein Umfangsteil zwischen der Stufe 2e des Rohrs und dem ersten Abstandshalter 9 gehalten wird. Auch die Richtnetze 7 und 8 werden befestigt, indem ihre Umfangsteile zwischen den Abstandshaltern 9 gehalten werden. Die Richtnetze 6–8 und die Abstandshalter 9 der Strömungsrichtvorrichtung 4 werden hierdurch so innerhalb der Rohrhälfte 2c an der stromaufwärts befindlichen Seite befestigt, dass sie axial nicht bewegt werden können. Solchermaßen wird die Strömungsrichtvorrichtung 4 im Rohr 2a stromaufwärts vom Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 angeordnet. Da der Innendurchmesser der Abstandshalter 9 etwa gleich mit dem Innendurchmesser der Rohrhälfte 2d ist, gibt es keinen großen Stufenunterschied zwischen den Innenflächen der Abstandshalter und der Innenfläche des Rohres, womit erlaubt wird, dass das Fluid ungehindert durch das Rohr 2a fließt.
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Eine ringförmige Federscheibe (Wellenring), die über Innen- und Außendurchmesser verfügt, die etwa gleich denen der zylindrischen Schraube 5 sind, kann zwischen der Strömungsrichtvorrichtung 4 und der zylindrischen Schraube 5 angeordnet werden.
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Die Federscheibe ist eine im Umfang gewellte, elastische dünne Platte und zeigt, wenn axial zusammengedrückt, eine gleichmäßige Elastizität. Durch Verwendung der Federscheibe kann verhindert werden, dass sich die zylindrische Schraube 5 infolge von Vibrationen, Stößen oder dergleichen lockert.
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Als nächstes wird die Wirkungsweise der Strömungsrichtvorrichtung 4 beschrieben.
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In 1 zeigt das Bezugszeichen A die Strömungsrichtung eines Fluids, z. B. eines Gases, im vom Rohr 2a bestimmten Strömungsdurchlass 10. Ein Gas, das über ein Rohr (nicht gezeigt) an das Rohr 2a gespeist wird, wird einer anschließenden Strömungsrichttätigkeit durch das erste Richtnetz 8, das Zwischen-Richtnetz 7 und das zweite Richtnetz 6 unterzogen und gelangt danach um den Strömungsgeschwindigkeitssensor 3. Da die Strömungsrichttätigkeit in diesen drei Stufen durchgeführt wird, wird der Gasstrom um den Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 herum stabilisiert, wodurch eine Verringerung der Meßgenauigkeit durch den Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 infolge eines Gas-Wirbelstroms verhindert wird.
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Wenn im durch den Strömungsdurchlass 10 fließenden Gas Fremdstoffe, z. B. Staub, enthalten sind, wird Staub, der größer ist als die Maschengröße des ersten Richtnetzes 8, vom Netz 8 daran gehindert, hindurch zu dringen und an seine stromabwärts befindliche Seite zu fließen. Andererseits fließt Staub, der kleiner als die Maschengröße des ersten Richtnetzes 8 ist, mit dem Gas durch das Netz 8 in Richtung des Zwischen-Richtnetzes 7 dringen. Da die Maschengröße des Zwischen-Richtnetzes 7 größer ist als die des ersten Richtnetzes 8, dringt der Staub, der durch das erste Richtnetz 8 geht, auch durch das Zwischen-Richtnetz 7. Aus demselben Grund dringt der Staub, der durch das Zwischen-Richtnetz 7 geht, auch durch das zweite Richtnetz 6.
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Da der relativ große Staub vom ersten Richtnetz 8 auf diese Weise aus dem Gas genommen wird, enthält das Gas, das in die Richtnetze 7 und 6 strömt, die sich stromabwärts vom ersten Richtnetz 8 befinden, keinen Staub, der so groß ist, dass er die Richtnetze 7 und 6 verstopfen kann. Entsprechend ist das Risiko, dass die Richtnetze 7 und 6 verstopfen, sehr gering. Daher wird von den Richtnetzen 7 und 6 eine gleichmäßige Strömungsrichttätigkeit durchgeführt, so dass der Gasstrom um den Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 herum stabilisiert wird. Hierdurch wird eine momentane Strömungsgeschwindigkeit des durch den Strömungsdurchlass 10 fließenden Gases mit hoher Genauigkeit vom Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 gemessen. Ein Ausgabesignal vom Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 wird dem Konvertierungsabschnitt 11 zugeführt. Der Konvertierungsabschnitt 11 multipliziert die vom Sensorausgabesignal dargestellte momentane Strömungsgeschwindigkeit mit der Querschnittsfläche des Strömungsdurchlasses 10, um eine momentane Strömungsrate des durch den Strömungsdurchlass 10 strömenden Gases zu erhalten, und addiert die momentane Strömungsrate zu einer integrierten Strömungsrate, um eine integrierte Strömungsrate bis zu diesem Zeitpunkt zu erhalten. Der Anzeige-Abschnitt 12 zeigt die momentane Strömungsrate und die integrierte Strömungsrate an.
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In der Strömungsrichtvorrichtung 4 werden die Richtnetze 6–8 und die Abstandshalter 9 mithilfe der kreisförmigen Schraube 5 gegen die Innenfläche des Rohrs 2a gepresst und daran befestigt. Selbst wenn das Gehäuse 2 von Außen eine Vibration oder einen Stoß erfährt, wird daher mit Sicherheit verhindert, dass die Richtnetze 6–8 und die Abstandshalter 9 verformt oder verschoben werden, so dass verhindert wird, dass das durch den Strömungsdurchlass 10 strömende Gas abgelenkt oder gestört wird. Auch aus diesem Grund trägt die Strömungsrichtvorrichtung 4 dazu bei, die Abnahme der Meßgenauigkeit durch den Druchflussmesser zu verhindern.
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Bezugnehmend auf 3, wird nachfolgend eine Strömungsrichtvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
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Die Strömungsrichtvorrichtung 4' gemäß der zweiten Ausführungsform wird an einen Massen-Durchflussmesser angelegt, der einen Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 so in einer Umgebung aufgestellt hat, dass ein Fluid in beide Richtungen durch einen Strömungsdurchlass fließen kann. Im Grundaufbau ähnelt sie der Strömungsrichtvorrichtung 4 gemäß der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform, wenn man davon absieht, dass die Richtnetze auf beiden Seiten des Strömungsgeschwindigkeitssensors 3 bereitgestellt werden. Daher zeigt 3 nur das Stellungsverhältnis zwischen dem Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 und den Richtnetzen 6, 8, 6' und 8'.
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Wie in 3 gezeigt, verfügt die Strömungsrichtvorrichtung 4' über ein erstes und ein zweites Richtnetz 8 und 6 zum Richten des Fluidstroms, z. B. eines Gases, der durch einen Strömungsdurchlass, der dem Strömungsdurchlass 10 in 1 entspricht, in Richtung des Pfeils A fließt. In dieser Hinsicht ähnelt die Strömungsrichtvorrichtung 4' der Strömungsrichtvorrichtung 4 aus 1, obwohl die Strömungsrichtvorrichtung 4' nicht wie die Strömungsrichtvorrichtung 4 über ein Zwischen-Richtnetz 7 verfügt. Das erste und das zweite Richtnetz 8 und 6 sind elliptisch ausgebildet und haben Maschengrößen von jeweils einer Maschenweite von 100 und 60.
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Die Strömungsrichtvorrichtung 4' umfasst weiterhin ein drittes und viertes Richtnetz 8' und 6', um den durch den Strömungsdurchlass in Richtung des Pfeils B fließenden Fluidstrom zu richten. Das dritte Richtnetz 8' wird im Strömungsdurchlass an der Seite angeordnet, die in Bezug auf den Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 dem ersten Richtnetz 8 gegenüberliegt, und wird wünschenswerterweise an einer Stelle angeordnet, die mit der Anbringungsstelle des Richtnetzes 8 in Bezug auf den Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 symmetrisch ist. Das vierte Richtnetz 6' wird im Strömungsdurchlass an der Seite angeordnet, die in Bezug auf den Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 dem zweiten Richtnetz 6 gegenüberliegt, und wird erwünschtermaßen an einer Stelle angeordnet, die mit der Installationsstelle des Richtnetzes 6 symmetrisch ist. Das dritte Richtnetz 8' hat eine Maschengröße, die kleiner ist als die des vierten Richtnetzes 6'. In der zweiten Ausführungsform sind die Maschengrößen des dritten und vierten Richtnetzes 8' und 6' mit den Maschengrößen des ersten und zweiten Richtnetzes 8 und 6 gleich. Zum Beispiel betragen ihre Maschengrößen jeweils die Maschenweiten 100 und 60.
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Die Wirkungsweise der Strömungsrichtvorrichtung 4' ähnelt der der Strömungsrichtvorrichtung 4. Spezifisch: wenn ein Fluid, z. B. ein Gas, durch das erste und das zweite Richtnetz 8 und 6 in Richtung des Pfeils A hin zum Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 fließt, werden Fremdstoffe, z. B. Staub, die relativ groß sind, vom ersten Richtnetz 8 abgefangen, während relativ kleiner Staub, der durch das erste Richtnetz 8 dringt, auch durch das zweite Richtnetz 6 dringt. Daher wird das zweite Richtnetz 6 vor einer Verstopfung geschützt. Wenn ein Gas in Richtung des Pfeils B strömt, wird Staub, der relativ groß ist, vom dritten Richtnetz 8' abgefangen, während kleiner Staub, der durch das dritte Richtnetz 8 geht, auch durch das vierte Richtnetz 6' gehen, da die Maschengröße des dritten Richtnetzes 8' kleiner ist als die des vierten Richtnetzes 6'. Daher sinkt die Gefahr, dass das vierte Richtnetz 6' verstopft. Da das zweite und das vierte Richtnetz 6 und 6', die an beiden Seiten des Strömungsgeschwindigkeitssensors 3 angeordnet sind, eine gleichmäßige Strömungsrichttätigkeit durchführen, wird der Gasstrom um den Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 herum ungeachtet der Gasströmungsrichtung stabilisiert. Solchermaßen wird die Meßgenauigkeit vom Strömungsgeschwindigkeitssensor 3 zufriedenstellend aufrechterhalten, und eine zufriedenstellende Strömungsratenmessung kann durch den Druchflussmesser durchgeführt werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene erste und zweite Ausführungsform beschränkt und kann verschiedenartig modifiziert werden.
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Während z. B. die erste und die zweite Ausführungsform Richtnetze verwenden, die kreisförmig oder elliptisch sind, können die Richtnetze abhängig von der Querschnittsform des Strömungsdurchlasses verschiedene Formen annehmen. Während die beschriebenen Ausführungsformen weiterhin Richtnetze verwenden, die aus einem Metallmaterial gemacht sind und viereckige Maschen haben, sind das Material für die Richtnetze und die Form der Masche nicht auf diese beschränkt. Zum Beispiel können die Richtnetze aus einem Kunstharzmaterial hergestellt sein. Weiterhin werden die Maschengrößen in den beiden Ausführungsformen nur als Beispiel erwähnt, und sind nicht auf diese erwähnten Maschengrößen beschränkt.
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In der ersten Ausführungsform wird zwischen dem ersten Richtnetz an der stromaufwärts befindlichen Seite und dem zweiten Richtnetz an der stromabwärts befindlichen Seite ein Zwischen-Richtnetz angeordnet. Jedoch können zwei oder mehrere Zwischen-Richtnetze angeordnet werden, oder das Zwischen-Richtnetz kann ganz weg weggelassen werden. Weiterhin braucht die Maschengröße des Zwischen-Richtnetzes nicht kleiner zu sein als die des zweiten Richtnetzes. Ein Zwischen-Richtnetz, das eine Maschengröße hat, die gleich oder größer als die des zweiten Richtnetzes ist, kann verwendet werden.
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In der zweiten Ausführungsform werden das dritte und das vierte Richtnetz an Stellen angeordnet, die mit den Anbringungsstellen des ersten und des zweiten Richtnetzes in Bezug auf den Strömungsgeschwindigkeitssensor symmetrisch sind. Jedoch müssen das dritte und das vierte Richtnetz nicht an Stellen angeordnet sein, die mit dem ersten und dem zweiten Richtnetz symmetrisch sind. In der zweiten Ausführungsform können ein oder mehrere Zwischen-Richtnetze zwischen dem ersten und dem zweiten Richtnetz oder zwischen dem dritten und dem vierten Richtnetz angeordnet sein.
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Während die erste und die zweite Ausführungsform Richtnetze als Richtelemente verwenden, können stattdessen auch andere Richtelementarten wie beispielsweise Richtplatten, die mit einer großen Anzahl von durchgehenden Löchern kleinen Durchmessers ausgebildet werden, die als durchgehende Durchlässe dienen, durch die ein Fluid dringt, verwendet werden.
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In anderer Hinsicht kann die vorliegende Erfindung verschiedenartig modifiziert werden. Es ist z. B. nicht nötig, die zylindrische Schraube und die Abstandshalter zu verwenden, um die Strömungsrichtvorrichtung im Rohr zu befestigen.
