EP3924698A1 - Flow rate measuring arrangement and flow-related arrangement - Google Patents

Flow rate measuring arrangement and flow-related arrangement

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EP3924698A1
EP3924698A1 EP20705642.5A EP20705642A EP3924698A1 EP 3924698 A1 EP3924698 A1 EP 3924698A1 EP 20705642 A EP20705642 A EP 20705642A EP 3924698 A1 EP3924698 A1 EP 3924698A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flow
measuring
channel
measuring channel
channels
Prior art date
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Pending
Application number
EP20705642.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Arlit
Uwe Hampel
Christoph Schroth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Helmholtz Zentrum Dresden Rossendorf eV
Original Assignee
Helmholtz Zentrum Dresden Rossendorf eV
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Filing date
Publication date
Application filed by Helmholtz Zentrum Dresden Rossendorf eV filed Critical Helmholtz Zentrum Dresden Rossendorf eV
Publication of EP3924698A1 publication Critical patent/EP3924698A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/6842—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow with means for influencing the fluid flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/688—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
    • G01F1/69—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element of resistive type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus

Definitions

  • Embodiments relate to a flow measurement arrangement, in particular for flow measurement in closed channels, as well as a fluidic arrangement.
  • Flow measuring devices record the amount of a fluid that flows through a measuring channel per unit of time, for example the volume flow or the volume flow.
  • Thermoelectric anemometers measure the resistance of a sensor with temperature-dependent electrical resistance in a colder, flowing medium, whereby the degree of cooling of the sensor is related to the flow velocity. If the flow profile is known, the change in resistance of the sensor can be used to determine the volume flow.
  • DE 10 2007 019 927 B3 describes a measuring arrangement in which a plurality of sensor elements with temperature-dependent electrical resistance are arranged in a cross-sectional area of the measuring channel and the flow rate can be determined at several measuring locations in the measuring channel.
  • the article M. Arlit et al. : "Thermal Anemometry Grid Sensor" in Sensors 2017, 17, 1663 describes a method for applying suitable signals to the sensor elements of the grid sensor and evaluating the measurement signals received from the grid sensors.
  • a flow measuring arrangement is to be provided which can be used as universally as possible.
  • a flow measuring arrangement has a measuring channel in which an anemometry grid sensor and a flow divider are arranged.
  • the measuring channel is an integral part of a fluidic system for a fluid.
  • the fluid can be a gas or a liquid.
  • the measuring channel can be a section of a flow channel of the fluidic system.
  • the flow channel comprises a pipe or a hose and the measuring channel is a section of the pipe or the hose.
  • the measuring channel can be an intermediate piece, e.g. be a piece of pipe or a piece of tubing that is inserted between two sections of the flow channel or that lines a portion of the flow channel.
  • the anemometry grid sensor is arranged in the measuring channel and has a plurality of laterally spaced apart sensor elements with temperature-dependent electrical resistance.
  • the sensor elements include PTC (positive temperature coefficient) or NTC (negative temperature coefficient) resistors with a comparatively strong temperature dependence of the electrical resistance value.
  • the sensor elements are PTC resistors with a temperature coefficient of at least 0.001 / ° K.
  • Each sensor element is connected to a measuring circuit with at least two electrical lines, the connection lines being routed in such a way that the sensor elements can each be evaluated separately and independently of one another.
  • the sensor elements measure the local flow speed locally resolved in different sub-areas of the cross-sectional area of the measuring channel.
  • the flow divider is arranged upstream of the anemometry grid sensor in the measuring channel.
  • the flow divider has a plurality of sub-channels, which can have essentially the same cross section and the same length.
  • Each sub-channel can dampen or completely extinguish the swirl in an approaching, sometimes turbulent flow in a sub-area of the measuring channel cross-section.
  • upstream curvatures, mouths and / or branches can trigger turbulence in the flow. Since the grid sensor records a spatially resolved flow profile, there is no need for a fully developed laminar flow profile at the measurement location.
  • Partial channels of the flow divider can therefore be designed with comparatively low resistance and / or the stand between the flow divider and the grid sensor can be chosen comparatively small or completely erüb.
  • Such a flow measuring arrangement can be made comparatively compact and only requires a comparatively short straight measuring channel section.
  • the flow measuring arrangement with flow divider and anemometry grid sensor can therefore also be provided in sections of a fluidic arrangement that are not readily available for measurement with flow rectifiers and conventional flow measuring devices with a single sensor element.
  • the flow divider causes a lower pressure drop than conventional flow straighteners.
  • the channel length of the sub-channels can, for example, be a maximum of 100% of the measuring channel diameter. According to one embodiment the channel length is a maximum of 0.5 times the measuring channel diameter.
  • a partial channel cross-sectional area of a partial channel is the cross-sectional area perpendicular to the main flow direction.
  • the Operaka channel cross-sectional area can be round, oval or polygonal, for example form a regular hexagon.
  • a partial channel inner surface is the area of the cylindrical inside of a partial channel.
  • a ratio of the sub-channel inner area to the sub-channel cross-sectional area can be a maximum of 0.5 times a minimum ratio at which a fully developed laminar flow is established at the downstream end of the individual sub-channels under given operating conditions.
  • the ratio of the sub-channel inner area to the sub-channel cross-sectional area can have a value in a range greater than 4 and less than 15, e.g. assume a value close to 6, so that the flow divider rectifies the incoming total flow into laminar partial flows, but the influence of the flow divider on the flow velocity distribution in the measuring channel remains small.
  • the sub-channels of the flow divider can be used for comparable operating conditions, e.g. for the same flow velocity range or volume flow rate of the fluid be significantly shorter than the partial channels of flow straighteners, as they are usually installed in front of other flow sensors to eliminate the swirl.
  • the flow divider also represents a lower resistance for the fluid than a conventional flow straightener for the same boundary conditions, i.e. for the same fluid and for the same volume flow.
  • the sub-channels of conventional flow straighteners not only reduce the swirl in the flow, but also reduce it also higher flow velocities stronger than lower flow velocities.
  • a fully developed laminar partial flow can occur in each sub-channel, with approximately the same maximum speed being established in each sub-channel at the downstream end.
  • an almost uniform speed distribution can be achieved and, after a sufficiently long calming section downstream of the flow rectifier in the measuring channel, a flow profile typical for laminar flows can be set symmetrically to the measuring channel center.
  • a sub-channel diameter of the sub-channels can be a maximum of 0.2 times the measuring channel diameter and the channel length can be a maximum of 15 times the sub-channel diameter.
  • the sub-channels are thus shorter than the sub-channels of a conventional flow straightener, the channel length of which should be at least 20 times the sub-channel diameter.
  • a distance between the anemometric grid sensor and the flow divider can be less than or equal to the measuring channel diameter.
  • Each sensor element can be arranged in the straight extension of a partial channel, e.g. centered to extend the central axis of the sub-channel.
  • the flow divider generates laminar partial flows, so that the flow in the measuring channel downstream of the flow divider predominantly has only one directional component along the axis of symmetry of the measuring channel. Since the anemometry grid sensor detects the entire flow velocity field with sufficient accuracy, the sensor elements can be brought very close to the flow divider without the accuracy of the flow measurement decreasing significantly. Of the Anemometry grid sensor resolves the lateral velocity distribution in the measuring channel laterally and thus enables a precise measurement of the flow rate for any velocity distributions in the measuring channel.
  • a calming section as is usually provided by DIN EN ISO 5167, for example, for valid measurements between the flow straightener and the flow sensor, because the use of a conventional flow sensor typically involves a fully developed laminar flow with the center of the measuring channel requires symmetrical distribution of the flow velocity.
  • comparatively long calming sections are required between the flow sensor and the last disturbance element upstream, for example a pipe bend.
  • a flow straightener with relatively long sub-channels enables shorter calming sections, but these are typically still in the range of a multiple of the measuring channel diameter.
  • the sensor elements can be arranged directly adjacent to the flow divider.
  • the sensor elements can be attached to the flow divider.
  • the sensor elements can be arranged within partial channels of the flow divider, which further reduces the space required for the flow measuring arrangement.
  • the sensor elements can be arranged in a surface that is orthogonal to the measuring channel.
  • the sensor elements can be PTC resistors or NTC resistors, which are soldered onto a lattice-shaped Lei terplatte, the circuit board being installed transversely to the measuring channel.
  • the sensor elements can be arranged on one or more concentric rings around a center point of a cross-sectional area of the measuring channel, as a result of which the anemometry grid sensor enables high measurement accuracy for a wide variety of flow profiles.
  • the sensor elements on the concentric rings can each have the same angular distance.
  • the measuring channel is integrated with the flow measuring arrangement in a fluidic arrangement.
  • the fluidic arrangement can comprise a pump device which is set up to drive the fluid through the measuring channel with a volume throughput in a predetermined volume throughput range.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section through a flow channel with a flow measuring arrangement according to a comparative example.
  • FIG. 2 shows a schematic cross section through a flow channel with a flow measuring arrangement
  • FIG. 3 shows a flow measuring arrangement according to a
  • Partial channels of a flow divider are aligned.
  • FIG. 4 shows a flow measuring arrangement according to one
  • Partial channels of a flow divider are arranged.
  • FIG. 5A-5B show schematic representations of the anemometric grid sensor in accordance with further exemplary embodiments.
  • the FIG. 1 shows a flow measuring arrangement according to a comparative example with a flow measuring device 950 which measures the flow velocity of a fluid at exactly one point in a measuring channel 100 with a measuring channel diameter DO.
  • a flow straightener 930 is fitted into the measuring channel 100 upstream of the flow measuring device 950 and downstream of a channel bend 940.
  • the flow rectifier 930 has a large number of similar sub-channels 931, which cancel out velocity components in the fluid transverse to the main flow direction and thus swirl disturbances and thus laminarize the flow in the measuring channel 100.
  • the subchannels 931 can be designed, for example, in such a way that for a predetermined speed range of the fluid at the downstream end of the flow straightener 930 in each Partial channel 931 sets a fully developed laminar flow with a rotationally symmetrical, parabolic speed distribution.
  • the required sub-channel length LA of sub-channels 931 along the main flow direction depends, among other things, on the cross-sectional area of sub-channels 931, their cross-sectional shape, the roughness of the inner walls of sub-channels 931 and the measuring channel diameter DO.
  • the partial channel length LA can be determined empirically, for example, for the respective application.
  • the sub-channels 931 of the flow rectifier 930 are dimensioned on the basis of rules of thumb.
  • US Pat. No. 3,964,519 describes that, for a flow straightener for air, the ratio of the inner surface of a sub-channel 931 to its cross-sectional area should be about 30.
  • W. Caraway; "Technical Fluid Mechanics"; B.G. Teubner, 2001 specifies a partial channel length LA of at least 20 * D1 for a partial channel diameter Dl of round partial channels 931 with Dl ⁇ 0.2 * D0.
  • a flow profile 939 in a cross-sectional plane A1 at the downstream end of the flow straightener 931 can be composed of a number of parabolic partial flow profiles 938 with the cross-sectional area of the partial channels 931, the number of parabolic partial flow profiles 938 corresponding to the number of partial channels 931 and the maximum speeds of the partial flow profiles 938 can be roughly the same.
  • a calming section 940 between the flow straightener 930 and a flow measuring device 950 is usually dimensioned in such a way that a fully developed, symmetrical flow profile 949 can build up within the calming section 940 with a maximum speed in the middle of the measuring channel cross-sectional area and thus the flow profile is known qualitatively in a cross-sectional area A2 at the end of the calming section 940.
  • the measurement of the flow velocity at a single location in the measuring channel 100 is then sufficient to be able to infer the total flow.
  • the minimum length LB of the calming section 940 generally results from rules of thumb.
  • the minimum length LB should be at least 3 times the measuring channel diameter DO.
  • the FIG. 2 shows a flow measuring arrangement for a fluid according to a first exemplary embodiment with an anemometry grid sensor 500 in a measuring channel 100 with a measuring channel diameter DO.
  • the measuring channel 100 is, for example, a pipeline.
  • the fluid can be a gas or a liquid.
  • a flow divider 300 is fitted into the measuring channel 100 upstream of the anemometric grid sensor 500 and downstream of a source for flow asymmetries, for example a pipe bend 400.
  • Other sources of flow asymmetries are for example pipe elbows, T-branches and the like.
  • the flow divider 300 can have a large number of similar sub-channels 310, which eliminate the velocity components of the fluid transversely to the main flow direction and thus swirl disturbances and thus laminarize the flow.
  • the channel length LI of the partial channels 310 can be significantly smaller than a length at which a fully developed laminar flow is just established at the downstream end of the flow divider 300 under given boundary conditions, e.g. for a given range for the flow velocity of the fluid in the measuring channel 100 .
  • the channel length LI of the sub-channels 310 is a maximum of 100% of the measuring channel diameter DO, for example a maximum of 0.5 x DO or a maximum of 0.2 x DO.
  • the resistance of the current ungteilers 300 and the pressure drop across the flow divider 300 can thus be significantly lower than in the case of the flow rectifier 930 according to FIG. 1.
  • the sub-channels 310 can in particular be designed in such a way that the swirl disturbances in the sub-channels 310 at the downstream end of the flow divider 300 have just been extinguished in each sub-channel 310 for a borderline case of the nominal operating range and in each sub-channel 310 a completely laminar flow with a single speed components parallel to the main flow direction.
  • the sub-channels 310 can be designed in such a way that a completely turbulent flow is established for a predetermined speed range of the fluid in each of the sub-channels 310.
  • two operating ranges of the flow measuring arrangement are evaluated, with a purely laminar flow occurring at the outlet of the flow divider 300 in a first operating range and a purely turbulent flow in the second operating range.
  • the channel lengths LI of the sub-channels 310 required for this depend, among other things, on the cross-sectional area of the sub-channels 310, their cross-sectional shape and the roughness of the inner walls of the sub-channels 310 and can e.g. determined empirically or based on rules of thumb.
  • the channel length LI of the sub-channels 310 is a maximum of 50% of the sub-channel length LA of the sub-channels 931 of the Strö flow rectifier 930 for a flow measurement according to the principle of FIG. 1.
  • the ratio of the inner surface of a sub-channel is 310 to its Cross-sectional area maximum 6.
  • the channel length LI is at most 15 * D1.
  • the flow profile 309 in a cross-sectional plane Al directly at the downstream end of the flow divider 310 can be composed of a number of laminar partial flow profiles 318 with the cross-sectional area of the partial channels 310, the number of laminar partial flow profiles 318 corresponding to the number of partial channels 310 and the maximum speeds of the Partial flow profiles 318 can differ significantly from one another.
  • the flow velocity asymmetry caused by the pipe bend 400 is essentially retained.
  • a distance L2 between the flow straightener 930 and the anemometry grid sensor 500 can be dimensioned such that a smooth flow profile 409 is just established over the cross-sectional area of the measuring channel 100, in which a grid through the sub-channels 310 is no longer recognizable.
  • the distance L2 is significantly smaller, corresponds e.g. a maximum of 50% of a distance after which a fully developed, symmetrical, e.g. parabolic flow profile sets with a single maximum speed in the middle of the measuring channel cross-sectional area, as it is for the cross-sectional area A2 in FIG. 1 is shown and how it is in the case of FIG. 2 can be adjusted further downstream.
  • the flow profile 409 in the cross-sectional plane A2 is typically not a fully developed flow profile, but can be an asymmetrical flow profile with a maximum speed at a distance from the center of the cross-sectional plane A2.
  • the anemometric grid sensor 500 is arranged in the measuring channel 100 and has a large number of laterally spaced apart sensor elements 510 with temperature-dependent electrical resistance.
  • the sensor elements 510 include PTC or NTC resistors with a comparatively strong temperature dependence of the electrical resistance value.
  • the sensor elements 510 are PTC resistors with a temperature coefficient of at least 0.001 / ° K.
  • the PTC resistors can contain platinum, titanium, nickel, tungsten or an alloy that contains at least one of the elements mentioned.
  • Each sensor element 510 is connected to a measuring circuit by at least two electrical lines, the connection lines being able to be routed in such a way that the sensor elements 510 can each be evaluated separately and independently of one another.
  • the sensor elements 510 measure the local flow velocity in different subregions of the cross-sectional area A2 of the measuring channel 100.
  • the entire flow profile for the cross-sectional area A2 can be estimated with sufficient accuracy and the current flow can be determined based on this.
  • the flow measuring arrangement with flow divider 300 and anemometry grid sensor 400 suffices for a comparatively short, straight measuring channel section.
  • Flow divider 300 and anemometry grid sensor 400 can therefore also be provided in sections of a flow arrangement which are intended for measurement with flow rectifiers and conventional flow measuring devices with a single sensor element not immediately come into question.
  • the flow divider 300 causes a lower pressure drop than the flow straightener 930 of FIG. 1.
  • the anemometry grid sensor 500 can also be arranged in a cross-sectional plane A2 in which the grid of the flow profile through the flow divider 300 can still be seen.
  • a distance L2 between the downstream end of the flow divider 300 and the sensor elements 510 is smaller than the measuring channel diameter DO or smaller than the partial channel diameter D1.
  • the flow profile 409 in the cross-sectional plane A2 can then largely correspond to the flow profile 309 in the cross-sectional plane A1. It has been shown that in this case, too, the total flow profile can still be approximated from the measurement results of the sensor elements 510 to such an extent that the total flow through the measuring channel 100 can be determined with high accuracy.
  • the anemometry grid sensor 500 is arranged immediately downstream of the flow divider 300, so that the cross-sectional plane A2, in which the sensor elements 310 are arranged, directly adjoins the downstream end of the sub-channels 310.
  • Each sensor element 510 can in each case be arranged in the direct extension of one of the sub-channels 310 and centered on its longitudinal axis.
  • a cross-sectional area of the sub-channels 310 can be larger than a cross-sectional area of the sensor elements 510 transversely to the main flow direction or transversely to the longitudinal axis of the measuring duct.
  • the anemometric grid sensor 500 is positioned so that the cross-sectional plane A2, in which the sensor belts te 310 are arranged, in the flow divider 300 lies.
  • Each sensor element 510 can each partially, for example at least 50% or completely, be arranged within one of the sub-channels 310.
  • the entire flow profile for the cross-sectional area A2 can be estimated with great accuracy from the position of the sensor elements 510 in the cross-sectional area and the local flow velocities at the sensor elements 510, and the current flow can be determined based on this.
  • the sensor elements 510 can be arranged between two flow dividers 300 or in the center of a flow divider 300 related to the longitudinal extent of the sub-channels 310 along the main flow direction and thus enable bidirectional flow measurement.
  • FIG. 5A and FIG. 5B show examples of the arrangement of the sensor elements 510 in the measuring channel cross-sectional area.
  • 16 sensor elements 510 are arranged at nodes of a grid with square meshes.
  • FIG. 5B shows an arrangement of 16 sensor elements 510 on two concentric circles with the common center point on the central axis of the measuring channel 100.
  • the sensor elements 510 can be arranged on the concentric circles at the same angular distance from one another.
  • the sensor elements 510 on both concentric circles can each lie on the same radii or on radii that are offset from one another.

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Abstract

The invention relates to a flow rate measuring arrangement (400) comprising a measuring channel (100) having a measuring channel diameter (D0). A flow divider (300) and an anemometric grid sensor (500) are arranged in the measuring channel (100). The anemometric grid sensor (500) has a plurality of sensor elements (510) having temperature-dependent electrical resistance which are laterally spaced apart from one another. The flow divider (300) has a plurality of part-channels (310). A channel length (L1) of the part-channels (310) can be less than or equal to the measuring channel diameter (D0). A distance (L2) between the anemometric grid sensor (500) and the flow divider (300) can be less than or equal to the measuring channel diameter (D0).

Description

DURCHFLUSSMESSANORDNUNG UND STRÖMUNGSTECHNISCHE ANORDNUNG FLOW MEASUREMENT ARRANGEMENT AND FLOW ARRANGEMENT
BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Aus führungs formen betreffen eine Durchflussmessanordnung, ins besondere zur Durchflussmessung in geschlossenen Kanälen, so wie eine strömungstechnische Anordnung. Embodiments relate to a flow measurement arrangement, in particular for flow measurement in closed channels, as well as a fluidic arrangement.
Durchflussmessgeräte erfassen die Menge eines Fluids, die pro Zeiteinheit durch einen Messkanal strömt, zum Beispiel den Vo lumenstrom bzw. den Volumendurchfluss. Thermoelektrische Anemometer messen den Widerstand eines Sensors mit temperatur abhängigem elektrischem Widerstand in einem kälteren, strömen den Medium, wobei das Maß der Abkühlung des Sensors in Relati on zur Strömungsgeschwindigkeit steht. Bei bekanntem Strö mungsprofil kann aus der Widerstandsänderung des Sensors auf den Volumendurchfluss geschlossen werden. Die DE 10 2007 019 927 B3 beschreibt eine Messanordnung, bei der eine Mehrzahl von Sensorelementen mit temperaturabhängigem elektrischen Widerstand in einer Querschnittsfläche des Mess kanals angeordnet sind und die Strömungsgeschwindigkeit an mehreren Messorten im Messkanal ermittelt werden kann. Der Ar tikel M. Arlit et al . : „Thermal Anemometry Grid Sensor" in Sensors 2017, 17, 1663 beschreibt ein Verfahren zur Beauf schlagung der Sensorelemente des Gittersensors mit geeigneten Signalen und die Auswertung der von den Gittersensoren empfan genen Messsignale. Flow measuring devices record the amount of a fluid that flows through a measuring channel per unit of time, for example the volume flow or the volume flow. Thermoelectric anemometers measure the resistance of a sensor with temperature-dependent electrical resistance in a colder, flowing medium, whereby the degree of cooling of the sensor is related to the flow velocity. If the flow profile is known, the change in resistance of the sensor can be used to determine the volume flow. DE 10 2007 019 927 B3 describes a measuring arrangement in which a plurality of sensor elements with temperature-dependent electrical resistance are arranged in a cross-sectional area of the measuring channel and the flow rate can be determined at several measuring locations in the measuring channel. The article M. Arlit et al. : "Thermal Anemometry Grid Sensor" in Sensors 2017, 17, 1663 describes a method for applying suitable signals to the sensor elements of the grid sensor and evaluating the measurement signals received from the grid sensors.
Es soll eine Durchflussmessanordnung bereitgestellt werden, die möglichst universal einsetzbar ist. A flow measuring arrangement is to be provided which can be used as universally as possible.
Eine solche Durchflussmessanordnung wird durch die Ansprüche 1 und 10 bereitgestellt. Eine strömungstechnische Anordnung mit einer solchen Durchflussmessanordnung ergibt sich aus dem An- spruch 11. Vorteilhafte Aus führungs formen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Such a flow measuring arrangement is provided by claims 1 and 10. A fluidic arrangement with such a flow measuring arrangement results from the connection Claim 11. Advantageous embodiments result from the dependent claims.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist eine Durchflussmessan ordnung einen Messkanal auf, in dem ein Anemometrie- Gittersensor sowie ein Strömungsteiler angeordnet sind. According to one embodiment, a flow measuring arrangement has a measuring channel in which an anemometry grid sensor and a flow divider are arranged.
Der Messkanal ist integraler Bestandteil einer strömungstech- nischen Anlage für ein Fluid. Das Fluid kann ein Gas oder eine Flüssigkeit sein. Der Messkanal kann ein Abschnitt eines Flusskanals der strömungstechnischen Anlage sein. Beispiels weise umfasst der Flusskanal ein Rohr oder einen Schlauch und der Messkanal ist ein Abschnitt des Rohrs oder des Schlauchs. Der Messkanal kann ein Zwischenstück, z.B. ein Rohrstück oder ein Schlauchstück sein, das zwischen zwei Teilstücke des Flusskanals eingefügt ist oder das einen Abschnitt des Fluss kanals auskleidet. The measuring channel is an integral part of a fluidic system for a fluid. The fluid can be a gas or a liquid. The measuring channel can be a section of a flow channel of the fluidic system. For example, the flow channel comprises a pipe or a hose and the measuring channel is a section of the pipe or the hose. The measuring channel can be an intermediate piece, e.g. be a piece of pipe or a piece of tubing that is inserted between two sections of the flow channel or that lines a portion of the flow channel.
Der Anemometrie-Gittersensor ist im Messkanal angeordnet und weist eine Vielzahl von lateral voneinander beabstandeten Sen sorelementen mit temperaturabhängigem elektrischem Widerstand auf. Beispielsweise umfassen die Sensorelemente PTC (positive temperature coefficient) oder NTC (negative temperature coeffi- cient ) -Widerstände mit vergleichsweise starker Temperaturab hängigkeit des elektrischen Widerstandswertes. Beispielsweise sind die Sensorelemente PTC-Widerstände mit einem Temperatur koeffizienten von mindestens 0,001/°K. The anemometry grid sensor is arranged in the measuring channel and has a plurality of laterally spaced apart sensor elements with temperature-dependent electrical resistance. For example, the sensor elements include PTC (positive temperature coefficient) or NTC (negative temperature coefficient) resistors with a comparatively strong temperature dependence of the electrical resistance value. For example, the sensor elements are PTC resistors with a temperature coefficient of at least 0.001 / ° K.
Jedes Sensorelement ist mit mindestens zwei elektrischen Lei tungen mit einer Messschaltung verbunden, wobei die Verbin dungsleitungen so geführt sind, dass die Sensorelemente je weils getrennt und unabhängig voneinander ausgewertet werden können. Die Sensorelemente messen die lokale Strömungsge- schwindigkeit ortsaufgelöst in unterschiedlichen Teilbereichen der Querschnitts fläche des Messkanals. Each sensor element is connected to a measuring circuit with at least two electrical lines, the connection lines being routed in such a way that the sensor elements can each be evaluated separately and independently of one another. The sensor elements measure the local flow speed locally resolved in different sub-areas of the cross-sectional area of the measuring channel.
Der Strömungsteiler ist stromaufwärts vom Anemometrie- Gittersensor im Messkanal angeordnet. Der Strömungsteiler weist eine Vielzahl von Teilkanälen auf, die im Wesentlichen den gleichen Querschnitt und die gleiche Länge aufweisen kön nen. Jeder Teilkanal kann in einem Teilbereich des Messkanal querschnitts den Drall in einer anflutenden, teilweise turbu lenten Strömung dämpfen oder vollständig auslöschen. Bei spielsweise können stromaufwärts angeordnete Krümmungen, Ein mündungen und/oder Verzweigungen Turbulenzen in der Strömung auslösen. Da der Gittersensor ein ortsaufgelöstes Strömungs profil erfasst, entfällt die Notwendigkeit für ein voll entwi ckeltes laminares Strömungsprofil am Messort. The flow divider is arranged upstream of the anemometry grid sensor in the measuring channel. The flow divider has a plurality of sub-channels, which can have essentially the same cross section and the same length. Each sub-channel can dampen or completely extinguish the swirl in an approaching, sometimes turbulent flow in a sub-area of the measuring channel cross-section. For example, upstream curvatures, mouths and / or branches can trigger turbulence in the flow. Since the grid sensor records a spatially resolved flow profile, there is no need for a fully developed laminar flow profile at the measurement location.
Teilkanäle des Strömungsteilers können daher mit vergleichs weise geringem Widerstand ausgeführt werden und/oder der Ab stand zwischen Strömungsteiler und Gittersensor kann ver gleichsweise klein gewählt werden oder sich vollständig erüb rigen. Eine solche Durchfluss-Messanordnung kann vergleichs weise kompakt ausgeführt und benötigt nur einen vergleichswei se kurzen geraden Messkanalabschnitt. Die Durchfluss- Messanordnung mit Strömungsteiler und Anemometrie-Gittersensor kann daher auch in Abschnitten einer strömungstechnischen An ordnung vorgesehen werden, die für eine Messung mit Strömungs gleichrichtern und herkömmlichen Strömungsmesseinrichtungen mit einem einzigen Sensorelement nicht ohne weiteres in Frage kommen. Zudem bewirkt der Strömungsteiler wegen der ver gleichsweise kurzen Teilkanäle einen geringeren Druckabfall als übliche Strömungsgleichrichter. Partial channels of the flow divider can therefore be designed with comparatively low resistance and / or the stand between the flow divider and the grid sensor can be chosen comparatively small or completely erüb. Such a flow measuring arrangement can be made comparatively compact and only requires a comparatively short straight measuring channel section. The flow measuring arrangement with flow divider and anemometry grid sensor can therefore also be provided in sections of a fluidic arrangement that are not readily available for measurement with flow rectifiers and conventional flow measuring devices with a single sensor element. In addition, because of the comparatively short partial channels, the flow divider causes a lower pressure drop than conventional flow straighteners.
Die Kanallänge der Teilkanäle kann beispielsweise maximal 100% des Messkanaldurchmessers betragen. Nach einer Aus führungs form beträgt die Kanallänge maximal das 0,5fache des Messkanal durchmessers . The channel length of the sub-channels can, for example, be a maximum of 100% of the measuring channel diameter. According to one embodiment the channel length is a maximum of 0.5 times the measuring channel diameter.
Eine Teilkanalquerschnittsfläche eines Teilkanals ist die zur Hauptflussrichtung senkrechte Querschnitts fläche . Die Teilka nalquerschnittsfläche kann rund, oval oder mehreckig sein, beispielweise ein regelmäßiges Sechseck bilden. Eine Teilkana linnenfläche ist die Fläche der zylindrischen Innenseite eines Teilkanals. Ein Verhältnis der Teilkanalinnenfläche zur Teil kanalquerschnitts fläche kann maximal das 0,5fache eines Min- destverhältnisses betragen, bei dem sich am stromabwärtigen Ende der einzelnen Teilkanäle unter vorgegebenen Betriebsbe dingungen eine voll ausgebildete laminare Strömung einstellt. A partial channel cross-sectional area of a partial channel is the cross-sectional area perpendicular to the main flow direction. The Teilka channel cross-sectional area can be round, oval or polygonal, for example form a regular hexagon. A partial channel inner surface is the area of the cylindrical inside of a partial channel. A ratio of the sub-channel inner area to the sub-channel cross-sectional area can be a maximum of 0.5 times a minimum ratio at which a fully developed laminar flow is established at the downstream end of the individual sub-channels under given operating conditions.
Beispielsweise kann bei Teilkanälen mit hexagonaler Quer schnittsfläche das Verhältnis der Teilkanalinnenfläche zur Teilkanalquerschnittsfläche einen Wert in einem Bereich größer 4 und kleiner 15, z.B. einen Wert nahe 6 annehmen, so dass der Strömungsteiler zwar den anflutenden Gesamtstrom zu laminaren Teilströmungen gleichrichtet, der Einfluss des Strömungstei- lers auf die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung im Messkanal querschnitt aber klein bleibt. Die Teilkanäle des Strömungs teilers können für vergleichbare Betriebsbedingungen, z.B. für denselben Strömungsgeschwindigkeitsbereich oder Volumendurch fluss des Fluids deutlich kürzer sein als die Teilkanäle von Strömungsgleichrichtern, wie sie üblicherweise vor anderen Strömungssensoren zum Auslöschen des Dralls eingebaut werden. Der Strömungsteiler stellt zudem einen geringeren Widerstand für das Fluid dar als ein üblicher Strömungsgleichrichter für die gleichen Randbedingungen, d.h. für das gleiche Fluid und für den gleichen Volumenstrom. For example, in the case of sub-channels with a hexagonal cross-sectional area, the ratio of the sub-channel inner area to the sub-channel cross-sectional area can have a value in a range greater than 4 and less than 15, e.g. assume a value close to 6, so that the flow divider rectifies the incoming total flow into laminar partial flows, but the influence of the flow divider on the flow velocity distribution in the measuring channel remains small. The sub-channels of the flow divider can be used for comparable operating conditions, e.g. for the same flow velocity range or volume flow rate of the fluid be significantly shorter than the partial channels of flow straighteners, as they are usually installed in front of other flow sensors to eliminate the swirl. The flow divider also represents a lower resistance for the fluid than a conventional flow straightener for the same boundary conditions, i.e. for the same fluid and for the same volume flow.
Die Teilkanäle üblicher Strömungsgleichrichter reduzieren nicht nur den Drall in der Strömung, sondern reduzieren dabei auch höhere Strömungsgeschwindigkeiten stärker als geringere Strömungsgeschwindigkeiten. Bei ausreichend langen Teilkanälen kann sich dabei in jedem Teilkanal eine voll entwickelte lami nare Teilströmung einstellen, wobei sich in jedem Teilkanal am stromabwärtigen Ende in etwa die gleiche Maximalgeschwindig keit einstellt. Am stromabwärtigen Ende eines üblichen Strö mungsgleichrichters kann sich eine nahezu gleichmäßige Ge schwindigkeitsverteilung und nach einer ausreichend langen Be ruhigungsstrecke stromabwärts vom Strömungsgleichrichter im Messkanal ein für laminare Strömungen typisches Strömungspro fil symmetrisch zum Messkanalmittelpunkt einstellen. The sub-channels of conventional flow straighteners not only reduce the swirl in the flow, but also reduce it also higher flow velocities stronger than lower flow velocities. With sufficiently long sub-channels, a fully developed laminar partial flow can occur in each sub-channel, with approximately the same maximum speed being established in each sub-channel at the downstream end. At the downstream end of a conventional flow rectifier, an almost uniform speed distribution can be achieved and, after a sufficiently long calming section downstream of the flow rectifier in the measuring channel, a flow profile typical for laminar flows can be set symmetrically to the measuring channel center.
Nach einer Aus führungs form kann ein Teilkanaldurchmesser der Teilkanäle maximal das 0,2fache des Messkanaldurchmessers und die Kanallänge maximal das 15fache des Teilkanaldurchmessers betragen. Die Teilkanäle sind damit kürzer als die Teilkanäle eines üblichen Strömungsgleichrichter, deren Kanallänge min destens das 20fache des Teilkanaldurchmessers betragen soll. According to one embodiment, a sub-channel diameter of the sub-channels can be a maximum of 0.2 times the measuring channel diameter and the channel length can be a maximum of 15 times the sub-channel diameter. The sub-channels are thus shorter than the sub-channels of a conventional flow straightener, the channel length of which should be at least 20 times the sub-channel diameter.
Nach einer anderen Aus führungs form kann ein Abstand zwischen dem Anemometrie-Gittersensor und dem Strömungsteiler kleiner oder gleich dem Messkanaldurchmesser sein. Dabei kann jedes Sensorelement in der geradlinigen Verlängerung eines Teilka nals angeordnet sein, z.B. zentriert zur Verlängerung der Mit telachse des Teilkanals. According to another embodiment, a distance between the anemometric grid sensor and the flow divider can be less than or equal to the measuring channel diameter. Each sensor element can be arranged in the straight extension of a partial channel, e.g. centered to extend the central axis of the sub-channel.
Der Strömungsteiler erzeugt laminare Teilströmungen, so dass die Strömung im Messkanal stromabwärts vom Strömungsteiler überwiegend nur eine Richtungskomponente längs zur Symmetrie achse des Messkanals aufweist ist. Da der Anemometrie- Gittersensor das gesamte Strömungsgeschwindigkeitsfeld mit ausreichender Genauigkeit erfasst, können die Sensorelemente sehr nahe an den Strömungsteiler gebracht werden, ohne dass die Genauigkeit der Durchflussmessung signifikant abnimmt. Der Anemometrie-Gittersensor löst die laterale Geschwindigkeits verteilung im Messkanal lateral auf und ermöglicht so eine präzise Messung des Durchflusses für beliebige Geschwindig keitsverteilungen im Messkanal. The flow divider generates laminar partial flows, so that the flow in the measuring channel downstream of the flow divider predominantly has only one directional component along the axis of symmetry of the measuring channel. Since the anemometry grid sensor detects the entire flow velocity field with sufficient accuracy, the sensor elements can be brought very close to the flow divider without the accuracy of the flow measurement decreasing significantly. Of the Anemometry grid sensor resolves the lateral velocity distribution in the measuring channel laterally and thus enables a precise measurement of the flow rate for any velocity distributions in the measuring channel.
Insbesondere entfällt die Notwendigkeit für eine Beruhigungs strecke, wie sie beispielsweise die DIN EN ISO 5167 üblicher weise für valide Messungen zwischen Strömungsgleichrichter und Durchfluss-Sensor vorsieht, weil der Einsatz eines üblichen Durchfluss-Sensors typischerweise eine voll entwickelte lami nare Strömung mit zum Mittelpunkt des Messkanals symmetrischer Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit voraussetzt. Dazu sind vergleichsweise lange Beruhigungsstrecken zwischen dem Durch fluss-Sensor und dem stromaufwärts letzten Störungselement, zum Beispiel einer Rohrkrümmung, erforderlich. Ein Strömungs gleichrichter mit verhältnismäßig langen Teilkanälen ermög licht kürzere Beruhigungsstrecken, die aber typischerweise noch im Bereich eines Mehrfachen des Messkanaldurchmessers liegen . In particular, there is no need for a calming section, as is usually provided by DIN EN ISO 5167, for example, for valid measurements between the flow straightener and the flow sensor, because the use of a conventional flow sensor typically involves a fully developed laminar flow with the center of the measuring channel requires symmetrical distribution of the flow velocity. For this purpose, comparatively long calming sections are required between the flow sensor and the last disturbance element upstream, for example a pipe bend. A flow straightener with relatively long sub-channels enables shorter calming sections, but these are typically still in the range of a multiple of the measuring channel diameter.
Demgegenüber ermöglicht die Kombination des Anemometrie- Gittersensors mit dem Strömungsteiler eine noch kompaktere Bauform . In contrast, the combination of the anemometric grid sensor with the flow divider enables an even more compact design.
Nach einer Aus führungs form können die Sensorelemente direkt angrenzend an den Strömungsteiler angeordnet sein. Beispiels weise können die Sensorelemente am Strömungsteiler befestigt sein . According to one embodiment, the sensor elements can be arranged directly adjacent to the flow divider. For example, the sensor elements can be attached to the flow divider.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form können die Sensorelemente innerhalb von Teilkanälen des Strömungsteilers angeordnet sein, wodurch sich ein Platzbedarf für die Durchflussmessan ordnung weiter reduziert. Gemäß einer Aus führungs form können die Sensorelemente in einer zum Messkanal orthogonalen Fläche angeordnet sein. Beispiels weise können die Sensorelemente PTC-Widerstände oder NTC- Widerstände sein, die auf eine gitterförmig ausgebildete Lei terplatte aufgelötet sind, wobei die Leiterplatte quer zum Messkanal eingebaut wird. According to a further embodiment, the sensor elements can be arranged within partial channels of the flow divider, which further reduces the space required for the flow measuring arrangement. According to one embodiment, the sensor elements can be arranged in a surface that is orthogonal to the measuring channel. For example, the sensor elements can be PTC resistors or NTC resistors, which are soldered onto a lattice-shaped Lei terplatte, the circuit board being installed transversely to the measuring channel.
Gemäß einer Aus führungs form können die Sensorelemente auf ei nem oder mehreren konzentrischen Ringen um einen Mittelpunkt einer Querschnittsfläche des Messkanals angeordnet sein, wodurch der Anemometrie-Gittersensor für verschiedenste Strö mungsprofile eine hohe Messgenauigkeit ermöglicht. According to one embodiment, the sensor elements can be arranged on one or more concentric rings around a center point of a cross-sectional area of the measuring channel, as a result of which the anemometry grid sensor enables high measurement accuracy for a wide variety of flow profiles.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form können die Sensorelemente auf den konzentrischen Ringen jeweils einen gleichen Winkelab stand aufweisen. According to a further embodiment, the sensor elements on the concentric rings can each have the same angular distance.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist der Messkanal mit der Durchflussmessanordnung in eine strömungstechnische Anordnung integriert. Die strömungstechnische Anordnung kann eine Pum penvorrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, das Fluid mit einem Volumendurchsatz in einem vorgegebenen Volumendurch satzbereich durch den Messkanal zu treiben. According to a further embodiment, the measuring channel is integrated with the flow measuring arrangement in a fluidic arrangement. The fluidic arrangement can comprise a pump device which is set up to drive the fluid through the measuring channel with a volume throughput in a predetermined volume throughput range.
Weitere Merkmale und Vorteile des offenbarten Gegenstands er schließen sich dem Fachmann aus der nachfolgenden detaillier ten Beschreibung sowie aus den Zeichnungen. Further features and advantages of the disclosed subject matter will be apparent to those skilled in the art from the following detailed description and from the drawings.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Die beigefügten Zeichnungen vermitteln ein tiefergehendes Ver ständnis von Ausführungsbeispielen für eine Durchflussmessan ordnung und eine strömungstechnische Anordnung, sind in die Offenbarung einbezogen und bilden einen Teil von ihr. Die Zeichnungen veranschaulichen lediglich Ausführungsbeispiele und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erläutern deren Prinzipien. Die hier beschriebene Durchflussmessanordnung und die strömungstechnische Anordnung sind durch die Beschreibung der Ausführungsbeispiele nicht auf diese beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele und beabsichtigte Vorteile ergeben sich aus dem Verständnis der nachfolgenden detaillierten Beschrei bung sowie aus Kombinationen der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele, selbst wenn diese nicht explizit be schrieben sind. Die in den Zeichnungen gezeigten Elemente und Strukturen sind nicht notwendigerweise zueinander maßstabsge treu dargestellt. Gleiche Bezugszeichen verweisen auf gleiche oder einander entsprechende Elemente und Strukturen. The accompanying drawings provide a more in-depth understanding of exemplary embodiments for a flow measuring arrangement and a fluidic arrangement, are incorporated into the disclosure and form part of it. The Drawings merely illustrate exemplary embodiments and, together with the description, serve to explain the principles thereof. The flow measurement arrangement described here and the fluidic arrangement are not restricted to the exemplary embodiments by the description. Further exemplary embodiments and intended advantages emerge from an understanding of the following detailed description and from combinations of the exemplary embodiments described below, even if these are not explicitly described. The elements and structures shown in the drawings are not necessarily shown true to scale with one another. Identical reference symbols refer to identical or corresponding elements and structures.
FIG. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Flusskanal mit einer Durchflussmessanordnung gemäß einem Vergleichsbeispiel . FIG. 1 shows a schematic cross section through a flow channel with a flow measuring arrangement according to a comparative example.
FIG. 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Flusskanal mit einer Durchflussmessanordnung mitFIG. 2 shows a schematic cross section through a flow channel with a flow measuring arrangement
Strömungsteiler und Anemometrie-Gittersensor gemäß einer Aus führungs form . Flow divider and anemometric grid sensor according to one embodiment.
FIG. 3 zeigt eine Durchflussmessanordnung gemäß einerFIG. 3 shows a flow measuring arrangement according to a
Aus führungs form mit einem Strömungsteiler und einemVersion with one flow divider and one
Anemometrie-Gittersensor sowie Sensorelementen, die zuAnemometry grid sensor and sensor elements that too
Teilkanälen eines Strömungsteilers ausgerichtet sind. Partial channels of a flow divider are aligned.
FIG. 4 zeigt eine Durchflussmessanordnung gemäß einerFIG. 4 shows a flow measuring arrangement according to one
Aus führungs form mit Sensorelementen, die teilweise inVersion with sensor elements that are partially in
Teilkanälen eines Strömungsteilers angeordnet sind. Partial channels of a flow divider are arranged.
FIG. 5A-5B zeigen schematische Darstellungen des Anemometrie- Gittersensors gemäß weiteren Ausführungsbeispielen. DETAILBESCHREIBUNG FIG. 5A-5B show schematic representations of the anemometric grid sensor in accordance with further exemplary embodiments. DETAILED DESCRIPTION
In der folgenden Detailbeschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen zu Veranschaulichungszwecken spezifische Ausführungsbeispiele einer Durchflussmessanordnung und einer strömungstechnischen Anordnung gezeigt sind. Die Existenz wei terer Ausführungsbeispiele versteht sich von selbst. Ebenso versteht es sich von selbst, dass an den Ausführungsbeispielen strukturelle und/oder logische Änderungen gemacht werden kön nen, ohne dass dabei von dem durch die Patentansprüche Defi nierten abgewichen wird. Die Beschreibung der Ausführungsbei spiele ist insoweit nicht begrenzend. Insbesondere können Merkmale von im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen mit Merkmalen von anderen der beschriebenen Ausführungsbei spiele kombiniert werden, sofern sich aus dem Kontext nichts anderes ergibt. In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part of the disclosure and in which, for purposes of illustration, specific exemplary embodiments of a flow measurement arrangement and a fluidic arrangement are shown. The existence of further exemplary embodiments is self-evident. It also goes without saying that structural and / or logical changes can be made to the exemplary embodiments without deviating from what is defined by the patent claims. The description of the exemplary embodiments is not limiting in this respect. In particular, features of the exemplary embodiments described below can be combined with features of other of the exemplary embodiments described, unless the context indicates otherwise.
Die FIG. 1 zeigt eine Durchflussmessanordnung nach einem Ver gleichsbeispiel mit einem Strömungsmessgerät 950, das die Strömungsgeschwindigkeit eines Fluids an genau einem Punkt in einem Messkanal 100 mit einem Messkanaldurchmesser DO misst. Stromaufwärts von dem Strömungsmessgerät 950 und stromabwärts von einer Kanalkrümmung 940 ist ein Strömungsgleichrichter 930 in den Messkanal 100 eingepasst. Der Strömungsgleichrichter 930 weist eine Vielzahl gleichartiger Teilkanäle 931 auf, die Geschwindigkeitskomponenten im Fluid quer zur Hauptfließrich- tung und damit Drallstörungen auslöschen und so die Strömung im Messkanal 100 laminarisieren . The FIG. 1 shows a flow measuring arrangement according to a comparative example with a flow measuring device 950 which measures the flow velocity of a fluid at exactly one point in a measuring channel 100 with a measuring channel diameter DO. A flow straightener 930 is fitted into the measuring channel 100 upstream of the flow measuring device 950 and downstream of a channel bend 940. The flow rectifier 930 has a large number of similar sub-channels 931, which cancel out velocity components in the fluid transverse to the main flow direction and thus swirl disturbances and thus laminarize the flow in the measuring channel 100.
Die Teilkanäle 931 können z.B. so ausgeführt sein, dass sich für einen vorgegebenen Geschwindigkeitsbereich des Fluids am stromabwärtigen Ende des Strömungsgleichrichters 930 in jedem Teilkanal 931 eine vollständig entwickelte laminare Strömung mit rotationssymmetrischer, parabolischer Geschwindigkeitsver teilung einstellt. Die dafür erforderliche Teilkanallänge LA der Teilkanäle 931 längs der Hauptfließrichtung hängt u.a. von der Querschnitts fläche der Teilkanäle 931, deren Querschnitts form, der Rauigkeit der Innenwände der Teilkanäle 931 und dem Messkanaldurchmesser DO ab. Die Teilkanallänge LA kann für die jeweilige Anwendung z.B. empirisch bestimmt werden. The subchannels 931 can be designed, for example, in such a way that for a predetermined speed range of the fluid at the downstream end of the flow straightener 930 in each Partial channel 931 sets a fully developed laminar flow with a rotationally symmetrical, parabolic speed distribution. The required sub-channel length LA of sub-channels 931 along the main flow direction depends, among other things, on the cross-sectional area of sub-channels 931, their cross-sectional shape, the roughness of the inner walls of sub-channels 931 and the measuring channel diameter DO. The partial channel length LA can be determined empirically, for example, for the respective application.
Für manche Anwendungen werden die Teilkanäle 931 des Strö mungsgleichrichters 930 anhand von Faustregeln dimensioniert. Beispielsweise beschreibt die US 3,964,519, dass für einen Strömungsgleichrichter für Luft das Verhältnis der Innenfläche eines Teilkanals 931 zu dessen Querschnittsfläche etwa 30 be tragen soll. W. Kümmel; „Technische Strömungsmechanik"; B.G. Teubner, 2001 gibt für einen Teilkanaldurchmesser Dl runder Teilkanäle 931 mit Dl < 0,2*D0 eine Teilkanallänge LA von min destens 20*D1 an. For some applications, the sub-channels 931 of the flow rectifier 930 are dimensioned on the basis of rules of thumb. For example, US Pat. No. 3,964,519 describes that, for a flow straightener for air, the ratio of the inner surface of a sub-channel 931 to its cross-sectional area should be about 30. W. Caraway; "Technical Fluid Mechanics"; B.G. Teubner, 2001 specifies a partial channel length LA of at least 20 * D1 for a partial channel diameter Dl of round partial channels 931 with Dl <0.2 * D0.
Ein Strömungsprofil 939 in einer Querschnittsebene Al am stromabwärtigen Ende des Strömungsgleichrichters 931 kann sich aus einer Anzahl von parabolischen Teilströmungsprofilen 938 mit der Querschnittsfläche der Teilkanäle 931 zusammensetzen, wobei die Anzahl von parabolischen Teilströmungsprofilen 938 der Anzahl der Teilkanäle 931 entspricht und die Maximalge schwindigkeiten der Teilströmungsprofile 938 in etwa gleich sein können. A flow profile 939 in a cross-sectional plane A1 at the downstream end of the flow straightener 931 can be composed of a number of parabolic partial flow profiles 938 with the cross-sectional area of the partial channels 931, the number of parabolic partial flow profiles 938 corresponding to the number of partial channels 931 and the maximum speeds of the partial flow profiles 938 can be roughly the same.
Eine Beruhigungsstrecke 940 zwischen dem Strömungsgleichrich ter 930 und einer Strömungsmesseinrichtung 950 wird in der Re gel so bemessen, dass sich innerhalb der Beruhigungsstrecke 940 ein voll entwickeltes, symmetrisches Strömungsprofil 949 mit einer Maximalgeschwindigkeit in der Mitte der Messkanal querschnittsfläche aufbauen kann und damit das Strömungsprofil in einer Querschnittsfläche A2 am Ende der Beruhigungsstrecke 940 qualitativ bekannt ist. Die Messung der Strömungsgeschwin digkeit an einem einzigen Ort im Messkanal 100 reicht dann aus, um auf den Gesamtdurchfluss schließen zu können. A calming section 940 between the flow straightener 930 and a flow measuring device 950 is usually dimensioned in such a way that a fully developed, symmetrical flow profile 949 can build up within the calming section 940 with a maximum speed in the middle of the measuring channel cross-sectional area and thus the flow profile is known qualitatively in a cross-sectional area A2 at the end of the calming section 940. The measurement of the flow velocity at a single location in the measuring channel 100 is then sufficient to be able to infer the total flow.
Die Mindestlänge LB der Beruhigungsstrecke 940 ergibt sich in der Regel aus Faustregeln. Beispielsweise soll die Mindestlän ge LB mindestens das 3fache des Messkanaldurchmessers DO be tragen . The minimum length LB of the calming section 940 generally results from rules of thumb. For example, the minimum length LB should be at least 3 times the measuring channel diameter DO.
Die FIG. 2 zeigt eine Durchflussmessanordnung für ein Fluid nach einem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Anemometrie- Gittersensor 500 in einem Messkanal 100 mit einem Messkanal durchmesser DO. Der Messkanal 100 ist beispielsweise eine Rohrleitung. Das Fluid kann ein Gas oder eine Flüssigkeit sein . The FIG. 2 shows a flow measuring arrangement for a fluid according to a first exemplary embodiment with an anemometry grid sensor 500 in a measuring channel 100 with a measuring channel diameter DO. The measuring channel 100 is, for example, a pipeline. The fluid can be a gas or a liquid.
Stromaufwärts von dem Anemometrie-Gittersensor 500 und strom abwärts von einer Quelle für Strömungsasymmetrien, z.B. einer Rohrkrümmung 400 ist ein Strömungsteiler 300 in den Messkanal 100 eingepasst. Andere Quellen für Strömungsasymmetrien sind zum Beispiel Rohrknie, T-Verzweigungen und ähnliche. Der Strö mungsteiler 300 kann eine Vielzahl gleichartiger Teilkanäle 310 aufweisen, die Geschwindigkeitskomponenten des Fluids quer zur Hauptfließrichtung und damit Drallstörungen auslöschen und so die Strömung laminarisieren . Die Kanallänge LI der Teilka näle 310 kann deutlich kleiner sein als eine Länge, bei der sich bei vorgegebenen Randbedingungen, z.B. für einen vorgege benen Bereich für die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids im Messkanal 100, am stromabwärtigen Ende des Strömungsteilers 300 gerade eine voll entwickelte laminare Strömung einstellt. Beispielsweise beträgt die Kanallänge LI der Teilkanäle 310 maximal 100% des Messkanaldurchmessers DO, beispielsweise ma ximal 0,5 x DO oder maximal 0,2 x DO. Der Widerstand des Strö- ungsteilers 300 und der Druckabfall über den Strömungsteiler 300 können damit deutlich geringer sein als im Falle des Strö mungsgleichrichters 930 nach FIG. 1. A flow divider 300 is fitted into the measuring channel 100 upstream of the anemometric grid sensor 500 and downstream of a source for flow asymmetries, for example a pipe bend 400. Other sources of flow asymmetries are for example pipe elbows, T-branches and the like. The flow divider 300 can have a large number of similar sub-channels 310, which eliminate the velocity components of the fluid transversely to the main flow direction and thus swirl disturbances and thus laminarize the flow. The channel length LI of the partial channels 310 can be significantly smaller than a length at which a fully developed laminar flow is just established at the downstream end of the flow divider 300 under given boundary conditions, e.g. for a given range for the flow velocity of the fluid in the measuring channel 100 . For example, the channel length LI of the sub-channels 310 is a maximum of 100% of the measuring channel diameter DO, for example a maximum of 0.5 x DO or a maximum of 0.2 x DO. The resistance of the current ungteilers 300 and the pressure drop across the flow divider 300 can thus be significantly lower than in the case of the flow rectifier 930 according to FIG. 1.
Die Teilkanäle 310 können insbesondere so ausgeführt sein, dass die Drallstörungen in den Teilkanälen 310 am stromabwär- tigen Ende des Strömungsteilers 300 in jedem Teilkanal 310 für einen Grenzfall des nominellen Betriebsbereichs gerade ausge löscht sind und sich in jedem Teilkanal 310 eine vollständig laminare Strömung mit einer einzigen Geschwindigkeitskomponen te parallel zur Hauptflussrichtung einstellt. The sub-channels 310 can in particular be designed in such a way that the swirl disturbances in the sub-channels 310 at the downstream end of the flow divider 300 have just been extinguished in each sub-channel 310 for a borderline case of the nominal operating range and in each sub-channel 310 a completely laminar flow with a single speed components parallel to the main flow direction.
Alternativ dazu können die Teilkanäle 310 so ausgeführt sein, dass sich für einen vorgegebenen Geschwindigkeitsbereich des Fluids in jedem der Teilkanäle 310 eine vollständig turbulente Strömung einstellt. Gemäß einer weiteren Aus führungs form wer den zwei Betriebsbereiche der Durchfluss-Messanordnung ausge wertet, wobei am Ausgang des Strömungsteilers 300 sich in ei nem ersten Betriebsbereich eine rein laminare Strömung und im zweiten Betriebsbereich eine rein turbulente Strömung ein stellt. As an alternative to this, the sub-channels 310 can be designed in such a way that a completely turbulent flow is established for a predetermined speed range of the fluid in each of the sub-channels 310. According to a further embodiment, two operating ranges of the flow measuring arrangement are evaluated, with a purely laminar flow occurring at the outlet of the flow divider 300 in a first operating range and a purely turbulent flow in the second operating range.
Die dazu erforderlichen Kanallängen LI der Teilkanäle 310 hän gen u.a. von der Querschnittsfläche der Teilkanäle 310, deren Querschnitts form und der Rauigkeit der Innenwände der Teilka näle 310 ab und können für die jeweilige Anwendung z.B. empi risch bestimmt oder anhand von Faustregeln festgelegt werden. Beispielsweise beträgt die Kanallänge LI der Teilkanäle 310 maximal 50% der Teilkanallänge LA der Teilkanäle 931 des Strö mungsgleichrichters 930 für eine Strömungsmessung nach dem Prinzip der FIG. 1. The channel lengths LI of the sub-channels 310 required for this depend, among other things, on the cross-sectional area of the sub-channels 310, their cross-sectional shape and the roughness of the inner walls of the sub-channels 310 and can e.g. determined empirically or based on rules of thumb. For example, the channel length LI of the sub-channels 310 is a maximum of 50% of the sub-channel length LA of the sub-channels 931 of the Strö flow rectifier 930 for a flow measurement according to the principle of FIG. 1.
Beispielsweise beträgt für einen Strömungsteiler für Luft das Verhältnis der Innenfläche eines Teilkanals 310 zu dessen Querschnitts fläche maximal 6. Nach einem anderen Beispiel be trägt für einen Teilkanaldurchmesser Dl runder Teilkanäle 310 mit Dl < 0,2*D0 die Kanallänge LI höchstens 15*D1. For example, for a flow divider for air, the ratio of the inner surface of a sub-channel is 310 to its Cross-sectional area maximum 6. According to another example, for a partial channel diameter Dl of round partial channels 310 with Dl <0.2 * D0, the channel length LI is at most 15 * D1.
Das Strömungsprofil 309 in einer Querschnittsebene Al unmit telbar am stromabwärtigen Ende des Strömungsteilers 310 kann sich aus einer Anzahl von laminaren Teilströmungsprofilen 318 mit der Querschnittsfläche der Teilkanäle 310 zusammensetzen, wobei die Anzahl laminarer Teilströmungsprofilen 318 der An zahl der Teilkanäle 310 entspricht und die Maximalgeschwindig keiten der Teilströmungsprofile 318 deutlich voneinander ab weichen können. Die durch die Rohrkrümmung 400 bewirkte Strö mungsgeschwindigkeitsasymmetrie bleibt im Wesentlichen erhal ten . The flow profile 309 in a cross-sectional plane Al directly at the downstream end of the flow divider 310 can be composed of a number of laminar partial flow profiles 318 with the cross-sectional area of the partial channels 310, the number of laminar partial flow profiles 318 corresponding to the number of partial channels 310 and the maximum speeds of the Partial flow profiles 318 can differ significantly from one another. The flow velocity asymmetry caused by the pipe bend 400 is essentially retained.
Ein Abstand L2 zwischen dem Strömungsgleichrichter 930 und dem Anemometrie-Gittersensor 500 kann so bemessen sein, dass sich über die Querschnittfläche des Messkanals 100 gerade ein ge glättetes Strömungsprofil 409 einstellt, in dem eine Rasterung durch die Teilkanäle 310 nicht mehr erkennbar ist. A distance L2 between the flow straightener 930 and the anemometry grid sensor 500 can be dimensioned such that a smooth flow profile 409 is just established over the cross-sectional area of the measuring channel 100, in which a grid through the sub-channels 310 is no longer recognizable.
Der Abstand L2 ist deutlich kleiner, entspricht z.B. maximal 50% einer Strecke, nach der sich im Messkanal 100 ein voll entwickeltes, symmetrisches, z.B. parabolisches Strömungspro fil mit einem einzigen Geschwindigkeitsmaximum in der Mitte der Messkanalquerschnittsfläche einstellt, wie es für die Querschnitts fläche A2 in FIG. 1 dargestellt ist und wie es sich im Fall der FIG. 2 weiter stromabwärts einstellen kann. The distance L2 is significantly smaller, corresponds e.g. a maximum of 50% of a distance after which a fully developed, symmetrical, e.g. parabolic flow profile sets with a single maximum speed in the middle of the measuring channel cross-sectional area, as it is for the cross-sectional area A2 in FIG. 1 is shown and how it is in the case of FIG. 2 can be adjusted further downstream.
Das Strömungsprofil 409 in der Querschnittsebene A2 ist typi scherweise kein voll entwickeltes Strömungsprofil, sondern kann ein asymmetrisches Strömungsprofil mit einer Maximalge schwindigkeit im Abstand zum Mittelpunkt der Querschnittsebene A2 sein. Der Anemometrie-Gittersensor 500 ist im Messkanal 100 angeord net und weist eine Vielzahl von lateral voneinander beabstan- deten Sensorelementen 510 mit temperaturabhängigem elektri schem Widerstand auf. Beispielsweise umfassen die Sensorele mente 510 PTC- oder NTC-Widerstände mit vergleichsweise star ker Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstandswertes. Beispielsweise sind die Sensorelemente 510 PTC-Widerstände mit einem Temperaturkoeffizienten von mindestens 0,001/°K. Die PTC-Widerstände können Platin, Titan, Nickel, Wolfram oder ei ne Legierung enthalten, die mindestens eines der genannten Elemente enthält. The flow profile 409 in the cross-sectional plane A2 is typically not a fully developed flow profile, but can be an asymmetrical flow profile with a maximum speed at a distance from the center of the cross-sectional plane A2. The anemometric grid sensor 500 is arranged in the measuring channel 100 and has a large number of laterally spaced apart sensor elements 510 with temperature-dependent electrical resistance. For example, the sensor elements 510 include PTC or NTC resistors with a comparatively strong temperature dependence of the electrical resistance value. For example, the sensor elements 510 are PTC resistors with a temperature coefficient of at least 0.001 / ° K. The PTC resistors can contain platinum, titanium, nickel, tungsten or an alloy that contains at least one of the elements mentioned.
Jedes Sensorelement 510 ist mit mindestens zwei elektrischen Leitungen mit einer Messschaltung verbunden, wobei die Verbin dungsleitungen so geführt sein können, dass die Sensorelemente 510 jeweils getrennt und unabhängig voneinander ausgewertet werden können. Die Sensorelemente 510 messen die lokale Strö mungsgeschwindigkeit in unterschiedlichen Teilbereichen der Querschnitts fläche A2 des Messkanals 100. Each sensor element 510 is connected to a measuring circuit by at least two electrical lines, the connection lines being able to be routed in such a way that the sensor elements 510 can each be evaluated separately and independently of one another. The sensor elements 510 measure the local flow velocity in different subregions of the cross-sectional area A2 of the measuring channel 100.
Aus der Lage der Sensorelemente 510 in der Querschnittsfläche und den lokalen Strömungsgeschwindigkeiten lässt sich das ge samte Strömungsprofil für die Querschnitts fläche A2 mit aus reichender Genauigkeit schätzen und darauf aufbauend der aktu elle Durchfluss bestimmen. From the position of the sensor elements 510 in the cross-sectional area and the local flow velocities, the entire flow profile for the cross-sectional area A2 can be estimated with sufficient accuracy and the current flow can be determined based on this.
Dabei reicht der Durchfluss-Messanordnung mit Strömungsteiler 300 und Anemometrie-Gittersensor 400 ein vergleichsweise kur zer, gerader Messkanalabschnitt aus. Strömungsteiler 300 und Anemometrie-Gittersensor 400 können daher auch in Abschnitten einer strömungstechnischen Anordnung vorgesehen werden, die für eine Messung mit Strömungsgleichrichtern und herkömmlichen Strömungsmesseinrichtungen mit einem einzigen Sensorelement nicht ohne weiteres in Frage kommen. Zudem bewirkt der Strö mungsteiler 300 wegen der kürzeren Teilkanäle 310 einen gerin geren Druckabfall als der Strömungsgleichrichter 930 der FIG . 1. In this case, the flow measuring arrangement with flow divider 300 and anemometry grid sensor 400 suffices for a comparatively short, straight measuring channel section. Flow divider 300 and anemometry grid sensor 400 can therefore also be provided in sections of a flow arrangement which are intended for measurement with flow rectifiers and conventional flow measuring devices with a single sensor element not immediately come into question. In addition, because of the shorter sub-channels 310, the flow divider 300 causes a lower pressure drop than the flow straightener 930 of FIG. 1.
Der Anemometrie-Gittersensor 500 kann auch in einer Quer- schnittsebene A2 angeordnet sein, in der die Rasterung des Strömungsprofils durch den Strömungsteiler 300 noch erkennbar ist. Beispielsweise ist ein Abstand L2 zwischen dem stromab- wärtigen Ende des Strömungsteilers 300 und den Sensorelementen 510 kleiner als der Messkanaldurchmesser DO oder kleiner als der Teilkanaldurchmesser Dl. The anemometry grid sensor 500 can also be arranged in a cross-sectional plane A2 in which the grid of the flow profile through the flow divider 300 can still be seen. For example, a distance L2 between the downstream end of the flow divider 300 and the sensor elements 510 is smaller than the measuring channel diameter DO or smaller than the partial channel diameter D1.
Das Strömungsprofil 409 in der Querschnittsebene A2 kann dann noch weitgehend dem Strömungsprofil 309 in der Querschnitts ebene Al entsprechen. Es hat sich gezeigt, dass sich auch für diesen Fall aus den Messergebnissen der Sensorelemente 510 das Gesamtströmungsprofil noch soweit annähern lässt, dass der Ge samtdurchfluss durch den Messkanal 100 mit hoher Genauigkeit bestimmt werden kann. The flow profile 409 in the cross-sectional plane A2 can then largely correspond to the flow profile 309 in the cross-sectional plane A1. It has been shown that in this case, too, the total flow profile can still be approximated from the measurement results of the sensor elements 510 to such an extent that the total flow through the measuring channel 100 can be determined with high accuracy.
Gemäß FIG. 3 ist der Anemometrie-Gittersensor 500 unmittelbar stromabwärts von dem Strömungsteiler 300 angeordnet, so dass die Querschnittsebene A2, in der die Sensorelemente 310 ange ordnet sind, unmittelbar an das stromabwärtige Ende der Teil kanäle 310 anschließt. Jedes Sensorelement 510 kann jeweils in der direkten Verlängerung eines der Teilkanäle 310 und zentriert zu dessen Längsachse angeordnet sein. Eine Quer schnittsfläche der Teilkanäle 310 kann größer sein als eine Querschnitts fläche der Sensorelemente 510 quer zur Hauptfluss richtung, bzw. quer zur Messkanallängsachse. According to FIG. 3, the anemometry grid sensor 500 is arranged immediately downstream of the flow divider 300, so that the cross-sectional plane A2, in which the sensor elements 310 are arranged, directly adjoins the downstream end of the sub-channels 310. Each sensor element 510 can in each case be arranged in the direct extension of one of the sub-channels 310 and centered on its longitudinal axis. A cross-sectional area of the sub-channels 310 can be larger than a cross-sectional area of the sensor elements 510 transversely to the main flow direction or transversely to the longitudinal axis of the measuring duct.
In FIG. 4 ist der Anemometrie-Gittersensor 500 so positio niert, dass die Querschnittsebene A2, in der die Sensoreiemen- te 310 angeordnet sind, im Strömungsteiler 300 liegt. Jedes Sensorelement 510 kann jeweils teilweise, bspw. zu mindestens 50% oder vollständig innerhalb eines der Teilkanäle 310 ange ordnet sein. In FIG. 4, the anemometric grid sensor 500 is positioned so that the cross-sectional plane A2, in which the sensor belts te 310 are arranged, in the flow divider 300 lies. Each sensor element 510 can each partially, for example at least 50% or completely, be arranged within one of the sub-channels 310.
Mit den Durchflussmessanordnungen der FIG. 3 und FIG. 4 lässt sich jeweils aus der Lage der Sensorelemente 510 in der Quer schnittsfläche und den lokalen Strömungsgeschwindigkeiten an den Sensorelementen 510 das gesamte Strömungsprofil für die Querschnitts fläche A2 mit großer Genauigkeit schätzen und da rauf aufbauend der aktuelle Durchfluss bestimmen. With the flow measuring arrangements of FIG. 3 and FIG. 4, the entire flow profile for the cross-sectional area A2 can be estimated with great accuracy from the position of the sensor elements 510 in the cross-sectional area and the local flow velocities at the sensor elements 510, and the current flow can be determined based on this.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form können die Sensorelemente 510 zwischen zwei Strömungsteilern 300 oder in der auf die Längsausdehnung der Teilkanäle 310 längs der Hauptflussrich- tung bezogenen Mitte eines Strömungsteilers 300 angeordnet sein und so eine bidirektionale Durchflussmessung ermöglichen. According to a further embodiment, the sensor elements 510 can be arranged between two flow dividers 300 or in the center of a flow divider 300 related to the longitudinal extent of the sub-channels 310 along the main flow direction and thus enable bidirectional flow measurement.
FIG. 5A und FIG. 5B zeigen Beispiele für die Anordnung der Sensorelemente 510 in der Messkanalquerschnittsfläche. FIG. 5A and FIG. 5B show examples of the arrangement of the sensor elements 510 in the measuring channel cross-sectional area.
In FIG. 5A sind 16 Sensorelemente 510 an Knotenpunkten eines Gitters mit quadratischen Maschen angeordnet. In FIG. 5A, 16 sensor elements 510 are arranged at nodes of a grid with square meshes.
FIG. 5B zeigt eine Anordnung von 16 Sensorelementen 510 auf zwei konzentrischen Kreisen mit dem gemeinsamen Mittelpunkt auf der Mittelachse des Messkanals 100. Die Sensorelemente 510 können auf den konzentrischen Kreisen jeweils im gleichen Win kelabstand zueinander angeordnet sein. Die Sensorelemente 510 auf beiden konzentrischen Kreisen können jeweils auf gleichen Radien liegen oder auf gegeneinander versetzten Radien. FIG. 5B shows an arrangement of 16 sensor elements 510 on two concentric circles with the common center point on the central axis of the measuring channel 100. The sensor elements 510 can be arranged on the concentric circles at the same angular distance from one another. The sensor elements 510 on both concentric circles can each lie on the same radii or on radii that are offset from one another.

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Durchflussmessanordnung (400) aufweisend: 1. Flow measuring arrangement (400) having:
einen Messkanal (100) mit einem Messkanaldurchmesser (DO); einen in dem Messkanal (100) angeordneten Anemometrie- Gittersensor (500), wobei der Anemometrie-Gittersensor a measuring channel (100) with a measuring channel diameter (DO); an anemometry grid sensor (500) arranged in the measuring channel (100), the anemometry grid sensor
(500) eine Vielzahl von Sensorelementen (510) mit temperaturabhängigem elektrischen Widerstand aufweist, die lateral voneinander beabstandet angeordnet sind; und (500) has a plurality of sensor elements (510) with temperature-dependent electrical resistance, which are arranged laterally spaced from one another; and
einen in dem Messkanal (100) angeordneten Strömungsteiler (300), der eine Vielzahl von Teilkanälen (310) mit einer Kanallänge (LI) aufweist. a flow divider (300) which is arranged in the measuring channel (100) and has a plurality of sub-channels (310) with a channel length (LI).
2. Durchflussmessanordnung gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Kanallänge (LI) kleiner oder gleich dem2. Flow measuring arrangement according to the preceding claim, wherein the channel length (LI) is less than or equal to the
Messkanaldurchmesser (DO) ist. Measuring channel diameter (DO).
3. Durchflussmessanordnung gemäß einem der vorhergehenden3. Flow measuring arrangement according to one of the preceding
Ansprüche, wobei Claims, where
ein Teilkanaldurchmesser (Dl) der Teilkanäle (310) maximal das 0,2fache des Messkanaldurchmessers (DO) und die Kanallänge (LI) maximal das 15fache des a partial channel diameter (Dl) of the partial channels (310) a maximum of 0.2 times the measuring channel diameter (DO) and the channel length (LI) a maximum of 15 times the
Teilkanaldurchmessers (Dl) beträgt. Partial channel diameter (Dl) is.
4. Durchflussmessanordnung gemäß einem der vorhergehenden4. Flow measuring arrangement according to one of the preceding
Ansprüche, wobei Claims, where
ein Abstand (L2) zwischen den Sensorelementen (510) und dem Strömungsteiler (300) kleiner ist als der Messkanaldurchmesser (DO) und die Sensorelemente (510) in der Verlängerung von ausgewählten Teilkanälen (310) angeordnet sind. a distance (L2) between the sensor elements (510) and the flow divider (300) is smaller than the measuring channel diameter (DO) and the sensor elements (510) are arranged in the extension of selected sub-channels (310).
5. Durchflussmessanordnung gemäß einem der vorhergehenden5. Flow measuring arrangement according to one of the preceding
Ansprüche, wobei Claims, where
die Sensorelemente (510) direkt angrenzend an den the sensor elements (510) directly adjacent to the
Strömungsteiler (300) angeordnet sind. Flow dividers (300) are arranged.
6. Durchflussmessanordnung gemäß einem der vorhergehenden6. Flow measuring arrangement according to one of the preceding
Ansprüche, wobei Claims, where
die Sensorelemente (510) in Teilkanälen (310) des the sensor elements (510) in sub-channels (310) of the
Strömungsteilers (300) angeordnet sind. Flow divider (300) are arranged.
7. Durchflussmessanordnung gemäß einem der vorhergehenden7. Flow measuring arrangement according to one of the preceding
Ansprüche, wobei Claims, where
die Sensorelemente (510) in einer zum Messkanal (100) orthogonalen Querschnitts fläche (A2) des Messkanals (100) angeordnet sind. the sensor elements (510) are arranged in a cross-sectional area (A2) of the measuring channel (100) which is orthogonal to the measuring channel (100).
8. Durchflussmessanordnung gemäß einem der vorhergehenden8. Flow measuring arrangement according to one of the preceding
Ansprüche, wobei Claims, where
die Sensorelemente (510) auf mindestens zwei konzentrischen Ringen um einen Mittelpunkt (101) der the sensor elements (510) on at least two concentric rings around a center point (101) of the
Querschnitts fläche (A2) des Messkanals (100) angeordnet sind . Cross-sectional area (A2) of the measuring channel (100) are arranged.
9. Durchflussmessanordnung gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei 9. Flow measuring arrangement according to the preceding claim, wherein
die Sensorelemente (510) auf jedem der konzentrischen Ringe jeweils einen gleichen Winkelabstand zueinander aufweisen . the sensor elements (510) on each of the concentric rings each have the same angular distance from one another.
10. Durchflussmessanordnung (400) aufweisend: 10. Flow measuring arrangement (400) having:
einen Messkanal (100) mit einem Messkanaldurchmesser (DO); einen in dem Messkanal (100) angeordneten Anemometrie- Gittersensor (500), wobei der Anemometrie-Gittersensor (500) eine Vielzahl von Sensorelementen (510) mit temperaturabhängigem elektrischen Widerstand aufweist, die lateral voneinander beabstandet angeordnet sind; und a measuring channel (100) with a measuring channel diameter (DO); an anemometry grid sensor (500) arranged in the measuring channel (100), the anemometry grid sensor (500) having a plurality of sensor elements (510) temperature-dependent electrical resistance, which are arranged laterally spaced from one another; and
einen in dem Messkanal (100) angeordneten Strömungsteiler (300), der eine Vielzahl von Teilkanälen (310) mit einer Kanallänge (LI) aufweist, wobei ein Abstand (L2) zwischen dem Anemometrie-Gittersensor (500) und dem Strömungsteiler (300) kleiner oder gleich dem Messkanaldurchmesser (DO) ist. a flow divider (300) arranged in the measuring channel (100) and having a plurality of sub-channels (310) with a channel length (LI), a distance (L2) between the anemometry grid sensor (500) and the flow divider (300) being smaller or equal to the measuring channel diameter (DO).
11. Strömungstechni sehe Anordnung, aufweisend: 11. Flow technology see arrangement, having:
einen Messkanal (100), der eine Durchflussmessanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist; und eine Pumpenvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, das Fluid mit einem Volumendurchsatz in einem vorgegebenen a measuring channel (100) having a flow measuring arrangement according to one of the preceding claims; and a pump device which is configured to pump the fluid with a volume throughput in a predetermined
Volumendurchsatzbereich durch den Messkanal (100) zu treiben . To drive volume throughput range through the measuring channel (100).
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