DE19755905C1 - Strömungsgleichrichter-Modul, Strömungsgleichrichter und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Strömungsgleichrichter-Modul als Einsatz für ein von einem flüssigen oder gasförmigen Medium durchströmbares Rohr, mit zumindest einem Trägerelement und zu­ mindest einer durch das Trägerelement gestützten Ablenkplatte. Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen Strömungsgleich­ richter mit einem Rohr, das von einem flüssigen oder gasförmi­ gen Medium durchströmbar ist und ein Verfahren zu dessen Her­ stellung.

Die Druckschrift WO 90/00929 offenbart eine Vorrichtung zum Vermischen einer Flüssigkeit, die ein Rohr durchströmt. Neben der Vermischung wird zusätzlich eine Gleichrichtung des Flüs­ sigkeitsstromes erzielt. Die Vorrichtung umfaßt ein rohr­ förmiges Trägerelement, an dessen einem Längsende Ablenkplatten beabstandet zueinander angeordnet sind. Diese Ablenkplatten er­ strecken sich schräg zur Mittelachse des Trägerelements nach innen, d. h. zur Mittelachse hin. Eine oder mehrere dieser Vorrichtungen werden in das Rohr eingesteckt, so daß die Ablenkplatten stromabwärts liegen, und durch ein Klebemittel an der Rohrinnenwand befestigt. Die schräg verlaufenden Ablenk­ platten sorgen für eine Verwirbelung der Flüssigkeit und damit für eine Vermischung und eine Vergleichmäßigung der Strömung.

Der Nachteil dieser Vorrichtung ist einerseits darin zu sehen, daß die Strömungsgleichrichter-Wirkung unbefriedigend ausfällt, insbesondere auch deshalb, weil ein in der Strömung vorhandener Drall nicht beseitigt wird. Dies führt bei einem der Vorrich­ tung nachgeordneten Meßpunkt zu Meßergebnissen, die im Hinblick auf die Gesamtströmung nicht aussagekräftig sind.

Andererseits ist die Vorrichtung aufwendig und damit teuer in ihrer Herstellung und darüber hinaus unflexibel in ihrer Anwen­ dung. So wird das Trägerelement aus einem Rohrstück gefertigt, wobei die Ablenkplatten aus der Rohrwandung ausgeschnitten und umgebogen werden. Dies ist ein aufwendiger Herstellungsvorgang und erfordert insbesondere auch teures Ausgangsmaterial. Dar­ über hinaus muß der Durchmesser des Trägerelements genau an den Durchmesser des Rohrs angepaßt sein. Dies hat jedoch zur Folge, daß eine Herstellung auf Vorrat aufgrund der großen Anzahl an unterschiedlichen Varianten nicht rentabel ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Strömungs­ gleichrichter-Modul und einen Strömungsgleichrichter bereitzu­ stellen, mit dem jeweils eine sehr gute Strömungsgleichrichtung erzielbar ist und das bzw. der kostengünstig herstellbar ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird von einem Strömungsgleichrichter-Modul der eingangs genannten Art gelöst, das sich dadurch auszeichnet, daß zumindest ein längliches Trä­ gerelement plattenförmig ausgebildet ist und daß die Ablenk­ platte schräg zur Längsrichtung des Trägerelements gehalten ist.

Der Vorteil dieses Strömungsgleichrichter-Moduls liegt insbe­ sondere darin, daß es sehr kostengünstig herstellbar und flexi­ bel, d. h. in Rohren mit unterschiedlichsten Querschnittsformen und Durchmessern einsetzbar ist. Darüber hinaus verbessert sich die Strömungsgleichrichtung dadurch, daß das Trägerelement bedingt durch seine längliche Plattenform einen Drall in dem das Rohr durchströmenden Medium beseitigt. Damit erfüllt das Trägerelement nicht nur die Stützfunktion für die Ablenk­ platten, sondern zusätzlich auch eine Strömungsgleichrichtungs­ funktion. Unter Drall ist dabei im Zusammenhang mit der Erfin­ dung eine Strömungskomponente zu verstehen, die sich um eine Achse dreht, die parallel zur Längsachse des Rohrs liegt.

Da das Trägerelement eine Plattenform aufweist, läßt es sich aus einem kostengünstigen Plattenmaterial fertigen, so daß auf teure rohrförmige Elemente verzichtet werden kann.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Trägerelement zumindest einen randoffenen Schlitz aufweist, in den die Ablenkplatte eingreift. Der zur Aufnahme der Ablenkplatte vorgesehene Schlitz ist einfach und kostengünstig in das Trägerelement einbringbar. So ist es also nicht mehr notwendig, die Ablenk­ platte aus einem rohrförmigen Trägerelement herauszuschneiden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Strömungsgleichrich­ ter-Moduls sind einem Trägerelement mehrere zueinander beab­ standete Ablenkplatten zugeordnet, die in entsprechend ausge­ bildete Schlitze eingreifen.

Dies hat den Vorteil einer weiteren Verbesserung der Strömungs­ gleichrichtung, da das das Rohr durchströmende Medium an jeder Ablenkplatte erneut verwirbelt wird, so daß sich das Strömungs­ profil über den Querschnitt des durchströmten Rohrs weiter ver­ gleichmäßigt.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind mehrere Träger­ elemente vorgesehen, die in Umfangsrichtung des durchströmten Rohrs beabstandet zueinander angeordnet sind.

Dies hat den Vorteil, daß die Strömungsgleichrichtung nochmals verbessert wird.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind jedem Trägerelement mehrere Ablenkplatten zugeordnet, wobei die Ab­ lenkplatten benachbarter Trägerelemente in Längsrichtung ver­ setzt zueinander angeordnet sind.

Auch mit dieser Weiterbildung läßt sich die Strömungsgleich­ richtung verbessern, ohne jedoch den baulichen Aufwand in glei­ chem Verhältnis zu erhöhen. Insbesondere bei einem dem Strö­ mungsgleichrichter-Modul vorgeschalteten Regelorgan ist die versetzte Anordnung vorteilhaft, da die einzelnen Strömungs­ pfade durch versetzte Wirbel sanft verteilt werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind in Um­ fangsrichtung gesehen jedem zweiten Trägerelement Ablenkplatten zugeordnet.

Diese Weiterbildung ist besonders dann vorteilhaft, wenn eine besonders große Drallkomponente aus dem durchströmenden Medium herausgenommen werden soll.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist an einigen der Trägerelemente stromaufwärts ein Strömungsverteiler angebracht.

Dies hat den Vorteil, daß der bezüglich der Querschnittsfläche des Rohrs mittig angeordnete Strömungsverteiler die das Strö­ mungsgleichrichter-Modul erreichende Strömung nach außen in die Randbereiche des Rohrs ablenkt, wo die Strömung dann stromabwärts über die Ablenkplatten verwirbelt wird.

Dies hat den Vorteil, daß sich keine extremen Tunnelströmungen ausbilden können.

Als besonders vorteilhafte Form des Strömungsverteilers hat sich ein hohler Rotationsparaboloid herausgestellt, dessen Spitze stromaufwärts liegt und dessen stromabwärts liegender Rand abgeschrägt ist.

Der abgeschrägte Rand bewirkt einen Wirbelabriß, der die Strö­ mungsgleichrichtung sehr stark unterstützt. Durch den Wirbel­ abriß entsteht im Hohlraum des Strömungsverteilers ein Unter­ druck und je nach Ausführungsform eine Pulsation, die zu der Verbesserung der Strömungsgleichrichtung beiträgt.

Selbstverständlich lassen sich auch anders geformte Strömungs­ verteiler verwenden. Des weiteren ist es möglich, durch eine entsprechende Oberflächenstruktur des Strömungsverteilers bzw. eine Oberflächenprofilierung eine weitere Verbesserung der Strömungsgleichrichtung zu erzielen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Ablenkplatte im wesentlichen eine Trapezform auf, wobei deren dem Rohr zugewandte Seite bogenförmig ausgebildet ist, so daß im wesentlichen ihre zwei äußeren Endbereiche als Kontaktfläche dienen.

Diese Ausgestaltung der Ablenkplatte hat den Vorteil, daß eine sehr stabile, mit hohen Kippmomenten belastbare Abstützung er­ möglicht ist. Um zu erreichen, daß die Ablenkplatte im wesent­ lichen mit ihren zwei äußeren Endbereichen am Rohr anliegt, ist der Radius der bogenförmig ausgebildeten Seite größer gewählt als der Innenradius des Rohrs.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Ablenkplatte einen randoffenen Schlitz auf, der an der dem Rohr zugewandten Seite angebracht ist.

Dies hat den Vorteil, daß eine sehr einfache Montage von Trä­ gerelement und Ablenkplatte möglich ist, da die Ablenkplatte lediglich in das Trägerelement eingesteckt werden muß.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die in der Ablenkplatte als auch im Trägerelement vorgesehenen Schlit­ ze derart ausgebildet, daß sich lediglich an den Schlitz- Längsenden Abstützflächen mit dem Trägerelement bzw. mit der Ablenkplatte ergeben.

Dies hat den Vorteil, daß sich die Ablenkplatte an definierten Punkten an dem Trägerelement abstützt, so daß sich ein sehr großes Stützmoment garantieren läßt. Darüber hinaus wird die Montage stark vereinfacht und folglich kostengünstig.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das zu­ mindest eine Trägerelement an einer Innenwand eines Stützrohrs angebracht, wobei die Längsachse des Trägerelements parallel zur Längsachse des Stützrohrs verläuft und wobei das Stützrohr in das von einem flüssigen oder gasförmigen Medium durchström­ bare Rohr einsteckbar ausgebildet ist.

Dies hat den Vorteil, daß sich durch das Stützrohr eine sehr einfach handhabbare Baueinheit schaffen läßt, die alle zur Strömungsgleichrichtung notwendigen Elemente aufweist. Diese Baueinheit ist dann sehr einfach in das jeweilige Rohr einsteckbar.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch von einem Strömungsgleichrichter der eingangs genannten Art gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß in zumindest einem Längs­ abschnitt des Rohrs ein Strömungsgleichrichter-Modul, wie zuvor erläutert, fest angeordnet ist.

Dieser Strömungsgleichrichter hat - wie das zuvor erwähnte Strömungsgleichrichter-Modul - besonders gute Strömungsgleich­ richtungseigenschaften und ist zudem kostengünstig mit wenigen einfachen Bauteilen herstellbar.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Rohr an seinen beiden Enden jeweils eine Anschlußvorrichtung auf, die einen Anschluß an ein weiteres Rohr bzw. ein Rohrsystem ermöglicht.

Durch die Anschlußvorrichtung, die beispielsweise als Flansch ausgebildet ist, wird der Vorteil erzielt, daß der Strömungs­ gleichrichter einfach an vorhandene Rohre anschließbar ist.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Rohr in seiner Wandung eine Öffnung zum Einbringen einer Meß­ sonde auf, wobei die Öffnung in einem dem Strömungsgleichrich­ ter-Modul nachgeordneten Längsabschnitt des Rohrs vorgesehen ist.

Dies hat den Vorteil, daß sich eine im Hinblick auf die Wirkung des Strömungsgleichrichter-Moduls angepaßte optimierte Meßposi­ tion bereitstellen läßt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darüber hinaus durch ein Verfahren zur Herstellung eines Strömungsgleichrich­ ters gelöst, das sich dadurch auszeichnet, daß in das Rohr Durchgangsbohrungen eingebracht werden, daß die mit den Ablenk­ platten versehenen Trägerelemente in das Rohr eingebracht wer­ den, wobei die Trägerelemente zu den Durchgangsbohrungen ausge­ richtet sind, und daß die Trägerelemente durch die Durchgangs­ bohrungen hindurch mit dem Rohr verschweißt werden.

Dieses Herstellungsverfahren ist äußerst kostengünstig durch­ führbar und erfordert nur wenige Herstellungsschritte, wobei insbesondere aufwendige Materialumformungen eingespart werden können. Es ist lediglich notwendig, das zumindest ein Träger­ element und eine Ablenkplatte umfassende Strömungsgleichrich­ ter-Modul in das Rohr einzuschieben und über Lochschweißungen an diesem zu fixieren, wofür in dem Rohr Durchgangsbohrungen vorgesehen sind. Hiermit wird eine äußerst stabile und einfach erzielbare Verbindung ermöglicht.

Darüber hinaus können Lagerkosten eingespart werden, da das eingesteckte Strömungsgleichrichter-Modul nur wenige von der Form des Rohrs an sich unabhängige Teile aufweist.

In einer vorteilhaften Weiterbildung werden die Ablenkplatten in die Schlitze des Trägerelements eingesteckt und werden die Trägerelemente über zumindest einen Montagestern zueinander ausgerichtet und fixiert, wobei dann die Trägerelemente in dieser ausgerichteten Lage als Einheit in das Rohr eingebracht werden. Nach dem Schweißvorgang wird dann der Montagestern aus dem Rohr entfernt.

Dies hat den Vorteil, daß sich das Einbringen und Befestigen der Trägerelemente sehr einfach gestaltet.

In einer vorteilhaften Weiterbildung wird der Strömungsvertei­ ler als nicht-entfernbarer Montagestern zur Ausrichtung und Fixierung der Trägerelemente verwendet.

Dies hat den Vorteil, daß neben der Verbesserung der Strömungs­ gleichrichtungswirkung ein Montageschritt, nämlich das Entfer­ nen des Montagesterns, entfällt. Somit eignet sich dieses Ver­ fahren insbesondere dann, wenn der Montagestern an einer von außen schwer zugänglichen Stelle läge.

In einer vorteilhaften Weiterbildung werden das Trägerelement und/oder die Ablenkplatte ausgestanzt.

Dies hat den Vorteil, daß sich diese Teile äußerst kostengün­ stig und einfach herstellen lassen.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachste­ hend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt und einen Querschnitt eines Strö­ mungsgleichrichter-Moduls gemäß einem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ablenkflügels in Draufsicht und in Seitenansicht, sowie eine Dar­ stellung zur Erläuterung seiner Befestigung an einem Trägerelement;

Fig. 3 einen Längsschnitt und einen Querschnitt eines Strö­ mungsgleichrichter-Moduls gemäß einem zweiten Aus­ führungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 einen Längsschnitt und einen Querschnitt eines Strö­ mungsgleichrichter-Moduls gemäß einem dritten Aus­ führungsbeispiel, sowie eine Detaildarstellung eines Bereichs des Strömungsverteilers;

Fig. 5 einen Längsschnitt eines Strömungsgleichrichters;

Fig. 6 mehrere schematische Darstellungen zur Erläuterung der Herstellung des Strömungsgleichrichter-Moduls, und

Fig. 7 eine schematische Darstellung des in Fig. 1 gezeig­ ten Strömungsgleichrichter-Moduls zur Erläuterung seiner Funktionsweise.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Strömungsgleichrichter- Modul insgesamt mit der Ziffer 10 bezeichnet. Das Strömungs­ gleichrichter-Modul 10 umfaßt eine rohrförmige Hülse 12, an deren Innenwandung 14 mehrere längliche Trägerelemente 16 ange­ bracht sind. Die Querschnittsdarstellung läßt erkennen, daß im vorliegenden Ausführungsbeispiel insgesamt acht Trägerelemente 16 vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung der Hülse 12 in gleichmäßigen Abständen zueinander liegen. Selbstverständlich läßt sich die Anzahl der verwendeten Trägerelemente 16 je nach Anwendungsfall variieren. Des weiteren läßt sich statt einer im vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendeten Kreisform der Hülse 12 beispielsweise auch eine im Querschnitt rechteck­ förmige oder quadratische Hülse einsetzen.

Jedes der identisch zueinander ausgebildeten Trägerelemente 16 weist eine Plattenform auf und gliedert sich in zwei Längs­ abschnitte 18a und 18b. Der Längsabschnitt 18b hat die Form eines Streifens, während der auch als Leitflügel 19 bezeichnete Längsabschnitt 18a eine Trapezform besitzt mit einer bezüglich der Mittelachse M der Hülse 12 schräg verlaufenden Längsend­ kante 20. Die Länge des Trägerelements 16 an seiner der Innenwandung 14 zugewandten Seite ist somit größer als die Länge der gegenüberliegenden Seite des Trägerelements 16. Wie sich aus der Querschnittsansicht ergibt, erstrecken sich die Trägerelemente 16 von der Innenwandung 14 in radialer Richtung nach innen zum Mittelpunkt der Hülse 12. Dabei ist die radiale Länge (Breite) des Leitflügels 19 größer als die Breite des Längsabschnitts 18b.

Die Querschnittsansicht läßt des weiteren erkennen, daß die Trägerelemente 16 in einer gedachten Ebene verlaufen, in der auch die Mittelachse M der Hülse 12 liegt. Des weiteren liegen die Leitflügel 19 auf der einer mit einem Pfeil S bezeichneten Strömung zugewandten Seite 22, d. h. stromaufwärts der Hülse 12.

An den Trägerelementen 16 sind im Längsabschnitt 18b ebene plattenförmige Ablenkflügel 24 angebracht. Im vorliegenden Aus­ führungsbeispiel sind an jedem Trägerelement 16 insgesamt drei in Längsrichtung zueinander beabstandete Ablenkflügel 24 vorge­ sehen, wobei diese Anzahl selbstverständlich je nach Anwen­ dungsfall variabel ist. Die Flügel erstrecken sich schräg zur Mittelachse M, wobei die der Innenwandung 14 zugewandte äußere Seite 26 dem Leitflügel 19 zugewandt ist, d. h. daß diese Seite 26 bezüglich der gegenüberliegenden inneren Seite 28 des Ablenkflügels 24 stromaufwärts liegt. Die innere Seite 28 jedes Ablenkflügels 24 ragt gegenüber einer radial innenliegenden Kante 30 des Trägerelements 16 hervor, wobei der Abstand der inneren Seite 28 zur Mittelachse M größer ist als der Abstand der innenliegenden Kante des Leitflügels 19 zur Mittelachse M.

Die Ablenkflügel 24 weisen, wie in Fig. 1 zu erkennen ist, im wesentlichen eine Trapezform auf, wobei die breitere, der Innenwandung 14 zugewandte Seite 26 an die Form der Hülse 12 angepaßt ist. Im folgenden Ausführungsbeispiel ist die äußere Seite 26 bogenförmig ausgebildet, wie auch in der in Fig. 2 gezeigten Draufsicht deutlich zu erkennen ist.

Aus einer in Fig. 2 gezeigten Seitenansicht des Ablenkflügels 24 ist zu erkennen, daß die äußere Seite 26 sowie die innere Seite 28 jeweils abgeschrägt ausgebildet sind. Die abgeschräg­ ten Kanten sind in der Draufsicht gestrichelt angedeutet. Dabei wird die Abschrägung der äußeren Seite so gewählt, daß diese Kante möglichst gut an der Innenwandung 14 anliegt. Die Ab­ schrägung der inneren Seite 28 dient als Abrißkante, deren Funktion noch erläutert wird.

Der Ablenkflügel 24 weist darüber hinaus einen Schlitz 32 auf, der sich ausgehend von der äußeren Seite 26 in Richtung der Symmetrieachse SA des Ablenkflügels in etwa bis dessen Mitte erstreckt. Der Schlitz 32 ist zu der äußeren Seite 26 hin rand­ offen ausgebildet. Der Abstand D der einander gegenüber­ liegenden Flächen 34, d. h. die Schlitzbreite D, ist in einem mittleren Schlitzlängsabschnitt 36 größer als an den beiden Längsendabschnitten 37. Dadurch entstehen sogenannte Ausarbei­ tungen 38. Mit Hilfe dieser Ausarbeitungen 38 lassen sich definierte Kontaktflächen mit einer in den Schlitz einge­ steckten Platte, im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Ab­ schnitt des Trägerelements 16, gewährleisten. Die Kontakt­ flächen liegen dabei an den beiden Längsendabschnitten 37 des Schlitzes 32.

Auch die Trägerelemente 16 weisen Schlitze 40 auf, wie in einer Ausschnittsdarstellung in Fig. 2 gezeigt. Die Schlitze 40 be­ sitzen eine Mindestbreite B im Bereich der Längsendabschnitte 42, die der Dicke S der Ablenkflügel 24 entspricht. Wie die Schlitze 32 der Ablenkflügel 24 sind auch die Schlitze 40 der Trägerelemente 16 mit Ausarbeitungen 44 versehen, die jeweils in einem mittleren Längsabschnitt der Schlitze 40 eingebracht sind. Damit werden definierte Kontaktflächen geschaffen, die im Bereich der beiden Längsendabschnitte 42 liegen. Die Schlitze 40 nehmen Ablenkflügel 24 auf, wie dies schematisch in Fig. 2 dargestellt ist. Die Schlitze 32 der Ablenkflügel 24 und die Schlitze 40 der Trägerelemente 16 sind so aufeinander abge­ stimmt, daß die Ablenkflügel 24 in die Schlitze 40 der Träger­ elemente 16 einsteckbar sind, wobei die äußere Seite 26 im wesentlichen bündig mit der der Kante 30 gegenüberliegenden äußeren Kante des Trägerelements 16 abschließt.

In der Querschnittsdarstellung gemäß Fig. 1 ist zu erkennen, daß in Umfangsrichtung lediglich jedes zweite Trägerelement 16 mit eingesteckten Ablenkflügeln 24 versehen ist. Zwischen be­ nachbarten, einen Winkel von 90° einschließenden Trägerele­ menten 16 mit Ablenkflügeln 24 sind jeweils Trägerelemente 16 vorgesehen, die keine Ablenkflügel aufweisen. Somit ist es nicht unbedingt notwendig, diese Trägerelemente 16 mit Schlit­ zen zu versehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Trägerelemente 16 jeweils in einem gleichen Abstand beispielsweise zu der Seite 22 der Hülse 12 angeordnet. D. h., daß die Ablenkflügel 24 benachbarter Trägerelemente 16 jeweils auf einer Umfangslinie liegen.

In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Strömungs­ gleichrichter-Moduls 10' dargestellt. Der Aufbau dieses Strö­ mungsgleichrichter-Moduls 10' entspricht im wesentlichen dem Aufbau des zuvor erläuterten Strömungsgleichrichter-Moduls 10, so daß auf eine nochmalige Beschreibung der mit gleichen Be­ zugszeichen gekennzeichneten Teile verzichtet wird. Der Unter­ schied zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel liegt darin, daß alle Trägerelemente 16 Ablenkflügel 24 aufweisen. Dabei sind zueinander benachbarte Trägerelemente 16 in Längs­ richtung jeweils versetzt zueinander angeordnet, wobei die je­ weiligen Ablenkflügel 24 jedes zweiten Trägerelements 16 auf einer Umfangslinie liegen.

Die Vergrößerung der Anzahl an Ablenkflügeln 24 sowie der Ver­ satz der Trägerelemente 16 hat den Vorteil, daß einzelne Strö­ mungspfade durch versetzte Wirbel sanft verteilt werden, was insbesondere dann eine große Rolle spielt, wenn dem Strömungs­ gleichrichter-Modul 10' Regelorgane vorgeschaltet sind.

In Fig. 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines Strömungs­ gleichrichter-Moduls 10" dargestellt, das im wesentlichen dem in Fig. 3 gezeigten Strömungsgleichrichter-Modul 10' ent­ spricht. Auf eine nochmalige Erläuterung der mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichneten Teile wird deshalb verzichtet. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Strömungsgleichrichter- Modul 10" an dem stromaufwärts liegenden Ende 22 der Hülse 12 einen Strömungsverteiler 50 auf, der an den Leitflügeln 19 der Trägerelemente 16 angebracht ist. Da benachbarte Trägerelemente 16 jeweils in Längsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind, ist der Strömungsverteiler 50 an jedem zweiten Träger­ element 16 angebracht.

Bei dem Strömungsverteiler 50 handelt es sich um einen Rota­ tionsparaboloiden, der hohl ausgebildet ist und dessen ge­ schlossene Spitze stromaufwärts liegt. Wie aus der Detail­ ansicht in Fig. 4 zu erkennen ist, ist der Rand 52 des Strö­ mungsverteilers 50 abgeschrägt ausgebildet, wobei ein Abschrä­ gungswinkel von 30° zur Längsachse bevorzugt ist. Diese Ab­ schrägung dient als Abrißkante und sorgt für eine Verbesserung der Strömungsgleichrichtung.

Die der Strömung S zugewandte Oberfläche 54 des Strömungs­ verteilers 50 kann glatt ausgebildet sein; es ist jedoch auch möglich, eine künstliche Oberflächenrauhigkeit vorzusehen. Besonders vorteilhaft ist es, eine drallerzeugende Oberflächen­ profilierung vorzusehen. Des weiteren ist es zur Strömungs­ optimierung auch möglich, Druckausgleichsbohrungen in den Strö­ mungsverteiler 50 einzubringen, was in Fig. 4 jedoch nicht dar­ gestellt ist. Um einen möglichst geringen Druckverlust zu erreichen, wird der Strömungsverteiler 50 bevorzugt eine Tropfenform erhalten.

Wie in Fig. 7 mit Strömungspfeilen schematisch angedeutet ist, dient der Strömungsverteiler 50 dazu, das in das Strömungs­ gleichrichter-Modul 10" einströmende Medium in die Randberei­ che der Hülse 12 abzulenken. Dabei entsteht durch den Wirbel­ abriß an der Kante 52 des Strömungsverteilers 50 ein Unterdruck in dessen Hohlraum und gegebenenfalls eine Pulsation, die den Gleichrichtungseffekt optimieren. Im weiteren Strömungsverlauf sorgen die Ablenkflügel 24 ebenfalls für eine Wirbelbildung, so daß das Strömungsprofil vergleichmäßigt wird. Darüber hinaus verhindern die sich radial erstreckenden Trägerelemente 16, wie in der Querschnittsdarstellung in Fig. 6 gezeigt, daß sich eine Drallkomponente des einströmenden Mediums durch das Strömungs­ gleichrichter-Modul 10" fortsetzt. Das Strömungsgleichrichter- Modul 10" sorgt also dafür, daß ein ungleichmäßiges Strömungs­ profil PE an dessen Eingang in ein gleichmäßiges Strömungspro­ fil PA überführt wird, wie dies schematisch in Fig. 7 angedeu­ tet ist.

Die vorbeschriebenen Strömungsgleichrichter-Module 10, 10' und 10" lassen sich in entsprechende Rohre, in denen beispiels­ weise Strömungsmessungen durchgeführt werden sollen, einschie­ ben, wobei die Hülse 12 dann mit ihrer Außenwandung dicht an der Innenwandung des Rohrs anliegt.

Selbstverständlich ist es auch möglich, einen Strömungsgleich­ richter 60 zu schaffen, bei dem ein Rohrstück 61, wie in Fig. 5 dargestellt, direkt mit den Trägerelementen 16 und den Ablenk­ flügeln 24 versehen ist. In diesem Fall wird auf die Hülse 12 verzichtet. Vielmehr werden die Trägerelemente 16 direkt an der Innenwandung 63 des Rohrstücks 61 angebracht. Der Aufbau der Trägerelemente 16 selbst und deren Anordnung innerhalb des Rohrstücks 61 entspricht demjenigen des Strömungsgleichrichter- Moduls 10 gemäß Fig. 1.

Das Rohrstück 61 ist an seinen Längsenden 65 mit jeweils einem Flansch 67 versehen, wobei die beiden Flansche 67 jeweils den Anschluß an ein handelsübliches Rohr ermöglichen.

Das Rohrstück 61 gliedert sich in einen ersten Längsabschnitt 69a und einen zweiten Längsabschnitt 69b, wobei im ersten Längsabschnitt 69a die Trägerelemente mit den Ablenkflügeln 24 vorgesehen sind. Der zweite Längsabschnitt 69b dient als Beru­ higungsstrecke, innerhalb der sich das Strömungsprofil weiter vergleichmäßigen kann. In der hinteren Hälfte des Längs­ abschnitts 69b ist ein rohrförmiges Anschlußstück 71 am Rohr­ stückmantel angebracht, wobei eine Bohrung 78 eine Verbindung zwischen dem Anschlußstück 71 und dem Inneren des Rohrstücks 61 ermöglicht. Das Anschlußstück 71 dient als Meßwertanschluß, um beispielsweise einen Meßwertsensor in das Innere des Rohrstücks zu führen.

Die Herstellung eines Strömungsgleichrichter-Moduls 10 gemäß Fig. 1 wird nun mit Bezug auf die Fig. 6 näher erläutert.

Zunächst werden die Trägerelemente 16 und die Ablenkflügel 24 aus einem plattenförmigen Material, vorzugsweise aus Metall, ausgestanzt. Selbstverständlich sind auch andere Verfahren zur Herstellung dieser Elemente denkbar, wobei jedoch die einfache geometrische Form von Trägerelement 16 und Ablenkflügel 24 das kostengünstige Ausstanzen erlaubt. Anschließend werden die schräg verlaufenden Schlitze 40 in das Trägerelement 16 und die Schlitze 32 in die Ablenkflügel 24 eingebracht. Da nur zwei über die Durchmesserreihen der Rohre bzw. Hülsen ähnliche Teile benötigt werden, sind große Losgrößen möglich, ist ein geringer Lagerplatzbedarf erforderlich und können insbesondere auch Kosten eingespart werden. Im übrigen ist eine Vorfertigung der Trägerelemente 16 und Ablenkflügel 24 möglich.

Die Trägerelemente 16 werden mit den Ablenkflügeln 24 versehen, wobei die beiden Teile ineinandergesteckt werden. Die im Trä­ gerelement 16 sowie im Ablenkflügel 24 vorgesehenen Schlitze sorgen dafür, daß der Ablenkflügel 24 so weit einsteckbar ist, daß seine äußere Seite 26 mit der äußeren, d. h. dem späteren Rohr zugewandten Seite, im wesentlichen bündig abschließt.

Wie bereits im Zusammenhang mit der Fig. 2 erläutert, liegt der Ablenkflügel 24 lediglich an den Längsendabschnitten des Schlitzes 40 an. Gleichermaßen liegt das Trägerelement 16 lediglich an den Längsendabschnitten des Schlitzes 32 des Ab­ lenkflügels 24 an. Dies ermöglicht definierte Kontaktflächen, was einerseits die Verbindungsqualität verbessert, insbesondere die Aufnahme von Kippmomenten erhöht, und andererseits für eine Erleichterung beim Einstecken der Ablenkflügel 24 in die Trägerelemente 16 sorgt.

Diese vorfertigbaren Baueinheiten aus Trägerelement 16 und meh­ reren Ablenkflügeln 24 werden anschließend zum Einbringen in die Hülse 12 bzw. in das Rohrstück 61 über sogenannte Montage­ sterne 74 in der gewünschten Position bzw. Ausrichtung zuein­ ander lösbar fixiert. Die Montagesterne 74 sind jeweils an den Längsenden der Trägerelemente 16 vorgesehen. Bei einem solchen Montagestern handelt es sich beispielsweise, wie in Fig. 6 dargestellt, um einen Ring, der an seiner Außenseite in Längsrichtung verlaufende Nuten 76 aufweist, in die die innen­ liegende Kante 30 der Trägerelemente 16 eingesteckt sind. Die Nuten 76 sind hierfür entsprechend der gewünschten Position des jeweiligen Trägerelements 16 plaziert. Diese Baugruppe, beste­ hend aus mehreren Trägerelementen 16 mit aufgesteckten Ablenk­ flügeln 24 sowie zwei Montagesternen 74, wird dann in die Hülse 12 bzw. das Rohrstück 61 eingeschoben. Zuvor werden in die Hülse 12 bzw. das Rohrstück 61 Bohrungen 78 eingebracht. Die Lage der einzelnen Bohrungen 78 zueinander entspricht dabei der Lage der radial außenliegenden Schnittpunkte der Trägerelemente 16 mit den Ablenkflügeln 24.

Die zuvor erwähnte Baugruppe wird innerhalb der Hülse 12 bzw. des Rohrstücks 61 so ausgerichtet, daß die Schnittpunkte mit den Bohrungen 78 fluchten. Nach der Ausrichtung lassen sich über die Montagesterne die Trägerelemente mit den Ablenkflügeln 24 gegen die Innenwandung der Hülse 12 bzw. des Rohrstücks 61 drücken, wobei, wie in Fig. 6 deutlich zu erkennen ist, die Wahl eines größeren Durchmessers für die bogenförmige Seite 26 des Ablenkflügels 24 gegenüber dem Innenradius der Hülse 12 da­ für sorgt, daß die Seite 26 lediglich an ihren äußeren Ab­ schnitten an der Hülse 12 anliegt.

Zur Befestigung der Trägerelemente 16 und der Ablenkflügel 24 mit der Hülse 12 bzw. dem Rohrstück 61 werden durch die Bohrun­ gen 78 hindurch Lochschweißungen durchgeführt. Diese ermög­ lichen eine feste Verbindung aller drei Teile bei sehr geringen Kosten. Dabei ist die Schwächung des Materials durch den kleinen Flächenanteil jeder Bohrung jedoch vernachlässigbar.

Beim Erkalten des Schweißpunktes zieht sich das erweichte Mate­ rial zusammen und zieht den Ablenkflügel gegen die Innenwandung 14 der Hülse 12 bzw. der Innenwandung 63 des Rohrstücks 61. Durch die Auflage des Ablenkflügels 24 an seinen äußeren Randabschnitten entsteht eine Verbindung mit einem sehr hohen Kippmoment.

Anschließend wird der Montagestern aus dem Strömungsgleichrich­ ter herausgezogen, wobei dies dadurch erleichtert wird, daß sich der Montagestern entspannen läßt.

Damit ist das Strömungsgleichrichter-Modul 10 bzw. der Strö­ mungsgleichrichter 60 mit wenigen Schritten und einfachen Bau­ teilen kostengünstig herstellbar.

Eine gewisse Vereinfachung des Verfahrens ermöglicht das in Fig. 4 dargestellte Strömungsgleichrichter-Modul 10". Bei die­ sem Ausführungsbeispiel übernimmt der Strömungsverteiler 50 die Funktion eines der beiden Montagesterne 74. Da der Strömungs­ verteiler 50 fester Bestandteil des Strömungsgleichrichter- Moduls ist, kann auf das Entfernen eines Montagesterns deshalb am Ende des Verfahrens verzichtet werden.

Selbstverständlich sind auch Abweichungen in der Arbeitsfolge denkbar. So können die Bohrungen 78 beispielsweise auch nach dem Einbringen der Baugruppe aus Trägerelementen und Ab­ lenkflügeln eingebracht werden.

Claims (20)

1. Strömungsgleichrichter-Modul als Einsatz für ein von einem flüssigen oder gasförmigen Medium durchströmbares Rohr, mit zumindest einem Trägerelement (16) und zumindest einer durch das Trägerelement gestützten Ablenkplatte (24), dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine längliche Trägerelement (16) plattenförmig ausgebildet ist und daß die Ablenkplatte (24) schräg zur Längsrichtung des Träger­ elements (16) angeordnet ist.

2. Strömungsgleichrichter-Modul nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Trägerelement (16) zumindest einen randoffenen Schlitz (40) aufweist, in den die Ablenkplatte (24) eingreift.

3. Strömungsgleichrichter-Modul nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß einem Trägerelement (16) mehrere zueinander beabstandete Ablenkplatten (24) zugeordnet sind, die in entsprechend ausgebildete Schlitze (40) ein­ greifen.

4. Strömungsgleichrichter-Modul nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Trägerelemente (16) vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung des Rohrs beab­ standet zueinander angeordnet sind.

5. Strömungsgleichrichter-Modul nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jedem Trägerelement (16) mehrere Ablenk­ platten (24) zugeordnet sind, wobei die Ablenkplatten (24) benachbarter Trägerelemente (16) in Längsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.

6. Strömungsgleichrichter-Modul nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in Umfangsrichtung gesehen jedem zweiten Trägerelement (16) Ablenkplatten (24) zugeordnet sind.

7. Strömungsgleichrichter-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Träger­ elementen (16) stromaufwärts ein Strömungsverteiler (50) angebracht ist.

8. Strömungsgleichrichter-Modul nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Strömungsverteiler (50) als hohler Rotationsparaboloid ausgebildet ist, dessen Spitze strom­ aufwärts liegt und dessen stromabwärts liegender Rand (52) abgeschrägt ist.

9. Strömungsgleichrichter-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkplatte (24) im wesentlichen eine Trapezform aufweist, wobei deren dem Rohr zugewandte Seite (26) bogenförmig ausgebildet ist, so daß im wesentlichen deren zwei äußeren Endbereiche als Kontaktflächen dienen.

10. Strömungsgleichrichter-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkplatte (24) einen randoffenen Schlitz (32) aufweist, der an der dem Rohr zugewandten Seite (26) eingebracht ist.

11. Strömungsgleichrichter-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Ablenk­ platte (24) als auch im Trägerelement (16) vorgesehenen Schlitze (32, 40) derart ausgebildet sind, daß sich ledig­ lich an den Schlitz-Längsenden Abstützflächen mit dem Trä­ gerelement (16) bzw. mit der Ablenkplatte (24) ergeben.

12. Strömungsgleichrichter-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Trägerelement (16) an einer Innenwand eines Stützrohrs (12) angebracht ist, wobei die Längsachse des Träger­ elements (16) parallel zur Längsachse des Stützrohrs (12) verläuft und wobei das Stützrohr in das von einem flüs­ sigen oder gasförmigen Medium durchströmbare Rohr ein­ steckbar ausgebildet ist.

13. Strömungsgleichrichter (60) mit einem Rohr (61), das von einem flüssigen oder gasförmigen Medium durchströmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest einem Längs­ abschnitt (69a) des Rohrs (61) ein Strömungsgleichrichter- Modul (10; 10'; 10") nach einem der Ansprüche 1-10 fest angeordnet ist.

14. Strömungsgleichrichter nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Rohr (61) einen kreisförmigen Quer­ schnitt aufweist.

15. Strömungsgleichrichter nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (61) an seinen beiden Enden jeweils eine Anschlußvorrichtung (67) aufweist, die einen Anschluß an ein weiteres Rohr ermöglicht.

16. Strömungsgleichrichter nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (61) in seiner Wan­ dung (63) eine Öffnung (73) zum Einbringen einer Meßsonde aufweist, wobei die Öffnung (73) in einem dem Strömungs­ gleichrichter-Modul nachgeordneten Längsabschnitt (69b) des Rohrs (61) vorgesehen ist.

17. Verfahren zur Herstellung eines Strömungsgleichrichters nach einem der Ansprüche 13 bis 16 oder eines Strömungs­ gleichrichter-Moduls nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
in das Rohr (61; 12) Durchgangsbohrungen (78) einge­ bracht werden; die mit den Ablenkplatten (24) versehenen Trägerelemente (16) in das Rohr (61; 12) eingebracht wer­ den, wobei die Trägerelemente (16) zu den Durchgangs­ bohrungen (78) ausgerichtet sind, und
die Trägerelemente (16) durch die Durchgangsbohrun­ gen (78) hindurch mit dem Rohr (61; 12) verschweißt wer­ den.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkplatten (24) in die Schlitze (40) der Träger­ elemente (16) eingesteckt werden, und daß die Trägerele­ mente (16) über zumindest einen Montagestern (76) zuein­ ander ausgerichtet und fixiert werden, wobei dann die Trä­ gerelemente (16) in dieser ausgerichteten Lage als Einheit in das Rohr (61; 12) eingebracht werden, und daß nach dem Schweißvorgang der Montagestern (76) aus dem Rohr (61; 12) entfernt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsverteiler (50) als nicht-entfernbarer Monta­ gestern (76) zur Ausrichtung und Fixierung der Träger­ elemente (16) verwendet wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Trägerelement (16) und/oder die Ab­ lenkplatte (24) ausgestanzt werden.