EP4356012A1 - Strömungsgleichrichter - Google Patents

Strömungsgleichrichter

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Publication number
EP4356012A1
EP4356012A1 EP22729610.0A EP22729610A EP4356012A1 EP 4356012 A1 EP4356012 A1 EP 4356012A1 EP 22729610 A EP22729610 A EP 22729610A EP 4356012 A1 EP4356012 A1 EP 4356012A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flow
diffuser
opening
section
straightener
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22729610.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Strub
Marc HOLLMACH
Rainer Höcker
Vivek Kumar
Dominique Wiederkehr
Sascha Kamber
Anton RIEGER
Matteo GRASSO
Michael Schmid
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.)
Endress and Hauser Flowtec AG
Original Assignee
Endress and Hauser Flowtec AG
Flowtec AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser Flowtec AG, Flowtec AG filed Critical Endress and Hauser Flowtec AG
Publication of EP4356012A1 publication Critical patent/EP4356012A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
    • F15D1/00—Influencing flow of fluids
    • F15D1/02—Influencing flow of fluids in pipes or conduits
    • F15D1/025—Influencing flow of fluids in pipes or conduits by means of orifice or throttle elements
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G01F1/05—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 mechanical effects
    • G01F1/20—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 mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
    • G01F1/32—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 mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G01F1/05—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 mechanical effects
    • G01F1/20—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 mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
    • G01F1/32—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 mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
    • G01F1/3209—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 mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters using Karman vortices
    • G—PHYSICS
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a flow conditioner and a measuring system formed therewith for measuring one or more measured variables of a flowing medium.
  • Ultrasonic flow meter trained flow meter is described inter alia in US-B 66 47 806.
  • the flow conditioner shown in US Pat. No. 6,647,806 has a conical diffuser with a circular first flow opening encased by a substantially funnel-shaped wall made of a metal and extending from a first diffuser end which is contained in a first diffuser end, for example also surrounded by a connecting flange up to a second flow opening which is obliterated in a second diffuser end and which is rotationally symmetrical with respect to an (imaginary) longitudinal axis of the annular diffuser, namely essentially in the shape of a truncated cone.
  • the flow conditioner comprises a flow straightener with a metal wall encased, extending from a first flow opening in a first end of the flow straightener to a second flow opening in a second end of the flow straightener, with respect to an (imaginary) longitudinal axis of the flow straightener essentially circular-cylindrical lumen and a (conical) confusor with a metal sheathed by an essentially funnel-shaped wall, extending from a first flow opening obliterated in a first confusor end to a second flow opening in a connection flange, for example Confusor end obliterated circular second flow opening extending, with respect to an (imaginary) longitudinal axis of the confusor rotationally symmetrical, namely essentially frustoconical lumen.
  • the flow straightener also has one or more disc-shaped flow obstacles which are spaced apart from one another in the direction of flow and are each arranged within its lumen and have a large number of circular flow openings.
  • Flow obstacles of this type sometimes also referred to as perforated plates, are also known, inter alia, from US-A 5529 093, US-A 2018/0112690 or US-A 2016/0061372.
  • the diffuser, flow straightener and confuser of the aforementioned flow conditioner are also connected fluidly in series to form a flow path that extends from the first flow opening of the diffuser to the second flow opening of the confuser, namely involving the lumen of the diffuser, flow straightener and confuser, such that the second diffuser -end are connected to the first flow straightener end and the second flow straightener end to the first confusor end and that one (area) center of gravity of the first flow opening of the diffuser and one (area) center of gravity of the second flow opening of the confusor are imaginary connecting imaginary longitudinal or flow axis of the flow conditioner parallel to a main axis of inertia (longitudinal axis) of the lumen of the diffuser and a main axis of inertia (longitudinal axis) of the lumen of the confusor as well as a one (surface) center of gravity of the first flow opening ng of the flow straightener and a (surface
  • one object of the invention is to improve the aforementioned flow conditioner in such a way that with the shortest possible installation length, especially less than 5 times the nominal width of the flow conditioner, even with Reynolds numbers that fluctuate over a wide range of more than 1000 and/or high Reynolds numbers of over 5000, a measurement carried out on a flowing medium with a downstream flowmeter provides stable, yet precise measurement results; this in particular with the lowest possible pressure loss, especially less than 3 times the pressure loss in the medium flowing at the same flow rate through a smooth, straight pipe of the same nominal width (caliber) and the same installation length.
  • the invention consists in a flow conditioner for a fluid flowing in a pipeline, especially a pipeline with a nominal diameter of more than 15 mm, especially with a Reynolds number of more than 1000, especially for generating a pipe flow of the fluid with homogeneous or isotropic turbulence, which flow conditioner comprises:
  • a diffuser especially designed as a cone diffuser or as a ring diffuser, with a wall encased by a funnel-shaped, especially at least partially truncated cone-shaped wall, especially made of metal, surrounded by an in one, especially by a connecting flange first diffuser end, esp. circular, first flow opening of the diffuser extending to a second diffuser flow opening desolate in a second diffuser end, esp truncated cone-shaped lumen and having a tail unit arranged within the same lumen and serving in particular to prevent boundary layer separation and to remove swirl from the flowing fluid;
  • a flow straightener esp. rotationally symmetrical with respect to an (imaginary) longitudinal axis, with a wall, esp. End obliterated second flow opening of the flow straightener, especially with respect to an at least four-fold (imaginary) axis of rotation of the flow straightener rotationally symmetrical and / or circular-cylindrical, lumen and with at least one arranged within the same lumen, having a plurality of, especially circular and / or polygonal, flow openings disc-shaped (first) flow obstacle, esp. A perforated plate, a turbulence grid or a screen;
  • a confusor with a wall encased by a funnel-shaped, especially at least partially bell-shaped and/or at least partially trumpet-shaped wall, especially made of a metal, extending from a first flow opening of the confusor, which is obliterated in a first end of the confusor, to an in a second confusor end, especially held by a connecting flange, obliterated, especially circular, extending second flow opening of the confusor, especially at least partially bell-shaped and/or at least partially trumpet-shaped and/or rotationally symmetrical with respect to an at least four-fold (imaginary) axis of rotation of the confusor , lumens; • wherein the diffuser, flow straightener and confuser are fluidically connected in series to form a flow path of the flow conditioner that extends from the first flow opening of the diffuser to the second flow opening of the confuser, namely involving the lumen of the diffuser, flow straightener and confuser, in particular
  • the tail unit has at least one sleeve-shaped, especially at least partially hollow-cylindrical and/or at least partially funnel-shaped and/or rotationally symmetrical with respect to an at least four-fold (imaginary) axis of rotation (longitudinal axis), first deflection vane, especially made of a metal, and a large number of spaced apart ones connected to each other both with the first deflector vane and the wall of the diffuser, in particular rod-shaped and/or plate-shaped and/or structurally identical to one another and/or arranged in a star shape along a lateral surface of the first deflector vane facing the wall of the diffuser and/or designed as guide vanes and/or has connecting elements, in particular made of metal, arranged equidistantly along a peripheral line of the lateral surface of the first deflection vane;
  • the tail unit is constructed and positioned such that the first deflection vane is spaced from the wall of the diffuser and arranged coaxially with the lumen of the diffuser, in particular such that a main axis of inertia of the first deflection vane coincides with a main axis of inertia of the lumen of the diffuser.
  • the invention also consists in a measuring system for measuring at least one measured variable of a fluid flowing in one direction, especially in a pipeline, especially a gas, a liquid or a dispersion, the measuring system comprising such a flow conditioner.
  • the tail unit is designed and positioned in such a way that one or more sections of the flow path of the flow conditioner run through the first deflection vane.
  • the tail unit is designed and positioned in such a way that one or more partial sections of the flow path of the flow conditioner run between the first deflection vane and the wall of the diffuser.
  • the tail unit is designed and positioned such that a partial section of the flow path of the flow conditioner runs between two adjacent connecting elements each connected to the first deflection vane and the wall of the diffuser.
  • the tail unit and the wall of the diffuser are designed in such a way that a (first) critical opening angle cp1 of the diffuser, measured as a largest (intersection) angle between a surface line of the deflection vane and an opposite - or the nearest surface line of an inside of the wall of the diffuser facing the lumen of the diffuser, is less than 8°, in particular not more than 6°.
  • a main axis of inertia of the first deflector vane in particular an at least four-fold rotation axis of the deflection vane, coincides with a main inertia axis of the lumen of the diffuser, in particular an at least four-fold rotation axis of the lumen of the diffuser.
  • the tail unit is rotationally symmetrical with respect to an at least threefold (imaginary) axis of rotation (longitudinal axis) especially coinciding with a main axis of inertia of the lumen of the diffuser.
  • At least three, in particular more than four, connecting elements are each designed as a guide vane, in particular flat and/or having a symmetrical profile.
  • a blade ring is formed, in particular useful for removing a swirl from a fluid flowing through the diffuser.
  • the tail unit has a sleeve-shaped, especially at least partially hollow-cylindrical and/or at least partially funnel-shaped and/or rotationally symmetrical with respect to an at least four-fold (imaginary) axis of rotation (longitudinal axis), second deflection vane, especially of a Metal, as well as a large number of spaced-apart, in particular rod-shaped and/or plate-shaped and/or structurally identical and/or arranged in a star shape along a lateral surface of the second deflection vane facing the first deflection vane, each connected to both the second deflection vane and the first deflection vane and /or has connecting elements, in particular made of metal, each configured as a guide vane and/or arranged equidistantly along a peripheral line of the lateral surface of the second deflection vane; wherein the empennage is constructed and positioned in such a way that the second turning van
  • the tail unit is designed and positioned in such a way that one or more sections of the flow path of the flow conditioner run through the second deflection vane and/or that one or more sections of the flow path of the flow conditioner run between the second deflection vane and the first deflection vane and/or that a partial section of the flow path of the flow conditioner runs between two mutually adjacent connecting elements each connected to the first deflection vane and the second deflection vane.
  • the tail unit of the diffuser is also designed in such a way that a (second) critical opening angle cp2 of the diffuser, measured as a largest (intersection) angle between a generatrix of the second deflector vane and an opposite or nearest generatrix of one of the inner side of the first deflection vane facing the second deflection vane, is less than 8°, esp. Not more than 6°.
  • a first flow cross section of the confusor provided through the first flow opening of the confusor is larger than a second flow cross section of the confusor provided through the second flow opening of the confusor, in particular such that the first flow cross section of the confusor is more than 1.4 times the second flow cross section of the confusor, especially not less than 2 times the second flow cross section of the confusor and/or not more than 25 times the second flow cross section of the confusor.
  • the first flow cross section of the confuser is the same size as the second flow cross section of the diffuser and/or that the first flow cross section of the diffuser is the same size as the second flow cross section of the confuser.
  • a main axis of inertia (longitudinal axis) of the lumen of the diffuser is connected to an imaginary longitudinal axis connecting a (area) center of gravity of the first flow opening of the diffuser and a (area) center of gravity of the second flow opening of the confuser - Or the flow axis of the flow conditioner coincides.
  • an (imaginary) longitudinal or flow axis of the lumen of the diffuser imaginarily connecting a (area) center of gravity of the first flow opening of the diffuser and a (area) center of gravity of the second flow opening of the diffuser an imaginary longitudinal or flow axis of the flow conditioner imaginarily connecting a (area) center of gravity of the first flow opening of the diffuser and a (area) center of gravity of the second flow opening of the confusor coincides.
  • a main axis of inertia (longitudinal axis) of the lumen of the confusor is connected to an imaginary longitudinal - Or the flow axis of the flow conditioner coincides.
  • an (imaginary) longitudinal or flow axis of the lumen of the confusor imaginarily connecting a (surface) center of gravity of the first flow opening of the confusor and a (surface) center of gravity of the second flow opening of the confusor an imaginary longitudinal or flow axis of the flow conditioner imaginarily connecting a (area) center of gravity of the first flow opening of the diffuser and a (area) center of gravity of the second flow opening of the confusor coincides.
  • an imaginary (imaginary) longitudinal or flow axis of the lumen of the flow straightener connects a (area) center of gravity of the first flow opening of the flow straightener and a (area) center of gravity of the second flow opening of the flow straightener coincides with an imaginary longitudinal or flow axis of the flow conditioner imaginarily connecting a (area) center of gravity of the first flow opening of the diffuser and a (area) center of gravity of the second flow opening of the confusor.
  • a first flow cross section of the diffuser provided through the first flow opening of the diffuser is smaller than a second flow cross section of the diffuser provided through the second flow opening of the diffuser, in particular such that the second flow cross section of the diffuser is more than 1.4 times the first flow cross section of the diffuser.
  • the second flow cross section of the diffuser is more than 1.4 times the first flow cross section of the diffuser, in particular not less than twice the first flow cross section of the diffuser and/or no more than 25 times the first flow area of the diffuser; and/or that a flow cross section of a largest flow opening of the first flow obstacle is not less than 0.1 times the first flow cross section of the diffuser and/or not more than 0.3 times the first flow cross section of the diffuser.
  • a first flow cross section of the diffuser provided through the first flow opening of the diffuser is smaller than a second flow cross section of the diffuser provided through the second flow opening of the diffuser, in particular such that the second flow cross section of the diffuser is more than 1.4 times the first flow cross section of the diffuser, and that an installation length of the flow straightener, measured as a (smallest) distance between the first diffuser end and the second confusor end, is no more than 15 times, esp Less than 12 times, a square root of the first flow cross section of the diffuser and/or not more than 12 times, especially less than 10 times, a hydraulic diameter of the first flow opening of the diffuser and/or a nominal width of the flow straightener amounts to; in particular not more than 5 times the hydraulic diameter of the first flow opening of the diffuser or the nominal width of the flow straightener.
  • the length of the diffuser is no less than 0.2 times and/or no more than 0.4 times the installation length of the flow straightener and/or that the length of the diffuser is no more than 7 times the square root of the first flow area of the diffuser and/or no more than 6 times the hydraulic diameter of the first flow opening of the diffuser and/or the nominal size of the flow straightener.
  • a first flow cross section of the diffuser provided through the first flow opening of the diffuser is smaller is as a second flow cross-section of the diffuser provided through the second flow opening of the diffuser, especially such that the second flow cross-section of the diffuser is more than 1.4 times the first flow cross-section of the diffuser, and that one provided by the first flow opening of the flow straightener first flow cross section of the flow straightener is the same size as the second flow cross section of the diffuser.
  • a second flow cross section of the flow straightener provided through the second flow opening of the flow straightener is the same size as the first flow cross section of the flow straightener and/or the first flow cross section of the confuser, and/or that a flow through the flow openings of the first flow obstruction of the flow straightener is not less than 0.3 times the first flow cross section of the flow straightener provided first reduced flow cross section of the flow straightener.
  • a nominal width of the flow conditioner is more than 15 mm, especially not less than 50 mm.
  • a hydraulic diameter of the first flow opening of the diffuser is more than 15 mm, especially not less than 50 mm.
  • the at least one flow obstacle has flow openings with flow cross sections that differ from one another, in particular such that a flow cross section of a largest flow opening of the first flow obstacle is no less than 1.1 times and/or no more is 1.5 times the smallest flow opening of the first flow obstacle.
  • the flow straightener has at least one disk-shaped second flow obstacle, especially one that is not structurally identical to the first flow obstacle, and has a large number of flow openings. Further developing this embodiment of the invention, it is also provided that a first reduced flow cross section of the flow straightener provided overall by the flow openings of the first flow obstacle of the flow straightener is not larger than a second reduced flow cross section of the flow straightener provided overall by the flow openings of the second flow obstacle of the flow straightener and/or that a
  • Flow cross section (hydraulic diameter) of a largest flow openings of the first flow obstacle is not smaller than a flow cross section of a largest Flow openings of the second flow obstacle and/or that the first and second flow obstacles of the flow straightener are separated from one another in the direction of an (imaginary) longitudinal axis of the flow straightener, in particular by no less than 5 times a square root of a flow cross section of a largest flow opening of the first flow obstacle and/or not less than 5 times a hydraulic diameter of a largest flow opening of the first flow obstruction.
  • the flow straightener has at least one disk-shaped second flow obstacle, especially not structurally identical to the first flow obstacle, which has a large number of flow openings, and at least one disk-shaped, especially the first flow obstacle and/or has a third flow obstacle that is not structurally identical to the second flow obstacle.
  • the flow conditioner is designed to be integrated into the course of a pipeline, especially detachably and/or by means of flange connections.
  • the wall of the diffuser has at least one wall opening, especially for connecting a condensate drain, a gas separator, a pressure gauge or a temperature gauge.
  • the wall of the confuser has at least one wall opening, especially for connecting a condensate drain, a gas separator, a pressure gauge or a temperature gauge.
  • the wall of the confuser has at least two wall openings, esp. diametrically opposite one another, esp Ultrasonic meter to the flow conditioner.
  • the flow conditioner is at least partially produced by an additive manufacturing process, especially a free space and/or a powder bed process.
  • at least the fin of the diffuser is a monolithic molded part, especially one produced additively.
  • the deflector vane and the connecting elements of the tail unit are components of one and the same, especially additively manufactured, monolithic molded part, especially such that both the deflector vane, the connecting elements and the wall of the diffuser are components are one and the same monolithic molding.
  • this further comprises a flow meter arranged downstream of the flow conditioner, especially connected to the confuser, especially a vortex flow meter or a thermal (mass flow) meter; for example in such a way that the flow conditioner and the flow meter, forming an outlet opening of the flow meter extending from the first flow opening of the diffuser to a barred outlet opening of the flow meter in a meter outlet end remote from the second end of the confuser, namely both the lumen of the diffuser, flow straightener and confuser as a flow path involving a flow path extending from an inlet opening of the flowmeter located in a meter inlet end to its outlet opening is connected in series fluidically, in particular by connecting the meter inlet end to the second confusor end.
  • this further comprises a temperature measuring device arranged on the wall of the confuser of the flow straightener, in particular having at least one temperature sensor positioned within the lumen of the confuser and/or electrically connected to a flow measuring device arranged downstream of the flow conditioner .
  • this further comprises a flow measuring device arranged on the wall of the confuser of the flow straightener, in particular a pressure sensor which contacts its lumen via an opening in the wall of the confuser and/or is electrically connected to a flow measuring device arranged downstream of the flow conditioner, pressure gauge.
  • this further comprises a microphone arranged on the wall of the confusor of the flow straightener, in particular a microphone which contacts the wall of the confusor on an outside of the wall facing away from its lumen and/or has two microphones lying opposite one another, in each case the wall of the confusor on an outside of the wall facing away from its lumen (Ultrasonic) sonic measuring device having ultrasonic transceivers and/or electrically connected to a flow measuring device arranged downstream of the flow conditioner.
  • a microphone arranged on the wall of the confusor of the flow straightener, in particular a microphone which contacts the wall of the confusor on an outside of the wall facing away from its lumen and/or has two microphones lying opposite one another, in each case the wall of the confusor on an outside of the wall facing away from its lumen (Ultrasonic) sonic measuring device having ultrasonic transceivers and/or electrically connected to a flow measuring device arranged downstream of the flow conditioner.
  • this further comprises in the wall of the confusor at least one obliterated esp Sealed wall opening, especially for connecting a condensate drain, a gas separator, a pressure gauge or a temperature gauge.
  • a basic idea of the invention consists in using a tail unit positioned in the inlet area of the flow conditioner according to the invention to reliably avoid additional disturbances in the (medium) flow caused by the flow conditioner itself that are otherwise occasionally provoked, particularly at high Reynolds numbers of more than 1000; this in particular also in order to use the flow conditioner to obtain such a flow profile, which is not least also well suited for precise volume flow and/or mass flow measurements using an ultrasonic flow meter, vortex flow meter or thermal flow meter installed downstream of the flow conditioner, even with a (medium -) Reliably provide flow with a high Reynolds number, which corresponds to a fully developed turbulent pipe flow, namely a pipe flow of the fluid with isotropic, but at least homogeneous turbulence.
  • the invention is based, among other things, on the surprising finding that disturbances introduced by the flow conditioner into the (medium) flow at high Reynolds numbers can be attributed, among other things, to the fact that boundary layer separation can be observed in areas close to the wall of the (medium) flow formed within the diffuser, which can regularly no longer be adequately compensated for by the flow rectifier downstream of the diffuser; This applies in particular to the case that a (total) opening angle of the wall of the respective diffuser, measured as a largest (intersection) angle between two opposing generatrices on the inside of the wall, is more than 16°, often even for the case that the (total) aperture angle is greater than 12°.
  • Fig. 1 in a perspective side view of an inventive
  • FIG. 2 partially sectioned in a perspective side view the flow conditioner according to the invention according to FIG. 1 ;
  • FIG. 3 shows a flow conditioner according to FIG. 1 in a side view
  • FIG. 4 in a side view according to FIG. 3 opposite, cut
  • FIG. 1 Detailed view of the flow conditioner according to FIG. 1 ;
  • FIG. 5 shows a partially sectioned perspective side view of a variant of a flow conditioner according to the invention
  • FIG. 6 shows a flow conditioner according to FIG. 5 in a side view
  • a flow conditioner 10 according to the invention is shown schematically in different views.
  • the purpose of the flow conditioner is, inter alia, to generate a pipe flow with homogeneous or isotropic turbulence in a pipe with a flow direction, for example a gas, a liquid or a dispersion; this not least also with a Reynolds number of more than 1000.
  • a nominal width of the flow conditioner is accordingly more than 15 mm, for example namely not less than 50 mm.
  • the flow conditioner can also be designed to be detachable again in the course of the aforementioned pipeline and/or integrated by means of flange connections. As also shown in FIGS.
  • a flow conditioner according to the invention can also be used to measure at least one measured variable of a fluid medium, for example a gas, a liquid or a dispersion, flowing in a direction of flow, for example in a pipeline be formed, for example in such a way that the flow conditioner, as also indicated in FIGS. 1 and 2, is an integral part of the same measuring system.
  • a fluid medium for example a gas, a liquid or a dispersion
  • the flow conditioner 10 comprises a diffuser 100 (on the inlet side in the direction of flow), a confuser 300 (on the outlet side in the direction of flow) and a flow straightener 200 sealed between the diffuser and the confuser.
  • lumen 100 * extending from a first flow opening 100a of the diffuser, which is emptied in a first diffuser end 100+, held, for example, by a connecting flange, up to a second flow opening 100b of the diffuser, which is emptied in a second diffuser end 100#
  • the confuser 300 has a funnel-shaped, for example at least partially bell-shaped and/or at least partially trumpet-shaped wall 301, which extends from a first flow opening 300a of the confusor, which is obliterated in a first confusor end 300+, to one in one lumen 300 * extending, for example, from a connecting flange, second confusor end 300#, obliterated second flow opening 300b of the confusor.
  • the diffuser 100 can be designed, for example, as a ring diffuser or also as a cone diffuser.
  • the flow straightener 200 in turn has a wall 201 that is encased, for example at least in sections, by a cylindrical wall 201 and extends from a first flow opening 200a of the flow straightener, which is emptied in a first flow straightener end 200+, to a second flow opening 200b, which is emptied in a second flow straightener end 200# of the flow rectifier extending lumen 200 * as well as at least one disc-shaped (first) flow obstacle 210 arranged within the same lumen and having a plurality of, for example circular and/or polygonal, flow openings.
  • the at least one flow obstacle 210 of the flow straightener 200 can be, for example, a turbulence grid, a screen or a perforated plate.
  • the flow conditioner can advantageously be produced at least in part by an additive strengthening method, for example a free space and/or a powder bed method.
  • a first flow cross section of the diffuser 100 provided through the flow opening 100a of the diffuser 100 is also much smaller than a through the flow opening 100b of the diffuser 100 provided second flow cross section of the diffuser 100, that the second flow cross section of the diffuser 100 is more than 1.4 times the first flow cross section of the diffuser, for example not less than twice the first flow cross section of the diffuser 100 and/or no more than a 25 times the first flow cross section of diffuser 100, and/or a first flow cross section of confusor 300 provided through flow opening 300a of confuser 300 is so much larger than a second flow cross section of confusor 300 provided through flow opening 300b of confuser 300 that the first flow cross section of the confusor 300 is more than 1.4 times the second flow cross section of the confusor 300, for example not less than 2 times the second
  • the aforementioned first flow cross section of the diffuser 100 and the aforementioned second flow cross section of the confuser 300 can also be of the same size.
  • a hydraulic diameter of the first flow opening of the diffuser which in the case of a circular first flow cross section of the diffuser 100 also corresponds to the nominal width of the flow conditioner, can, as already indicated, be more than 10 mm, especially more than 50 mm.
  • the wall of the diffuser 100 and/or the flow straightener 200 and/or the confuser 300 can—as can also be seen from a synopsis of FIGS and/or each made of a metal.
  • the walls of diffuser 100, flow straightener 200 and confuser 300 can also be made of the same material.
  • the diffuser and/or the flow straightener and/or the confuser is also designed such that its respective lumen is rotationally symmetrical with respect to a respective at least four-fold (imaginary) axis of rotation, and/or that the lumen 100 * of the diffuser at least partially truncated cone-shaped and/or the lumen of the flow straightener is at least partially circular-cylindrical and/or the lumen 300 * of the confusor is at least partially bell-shaped and/or at least partially trumpet-shaped.
  • the diffuser 100, flow straightener 200 and confuser 300 are formed to form a lumen extending from the flow opening 100a of the diffuser 100 to the flow opening 300b of the confuser 300, namely the lumens 100 * of the diffuser 100, flow straightener and confuser involved flow path of the flow conditioner are connected fluidly in series, for example by connecting the diffuser end 100# with the flow straightener end 200+ and the
  • Flow straightener end 200# with the confuser end 300+ (directly) connected and/or such that a transition angle a between the wall 101 of the diffuser 100 and the Wall 201 of the flow straightener 200, measured as an (intersection) angle between a surface line of the inside of the wall 101 facing the lumen 100 * and a surface line of the inside of the wall 201 facing the lumen 200 * , which is aligned therewith, is less than 170° and more than 45 ° is.
  • a first flow cross section of the flow straightener provided through the flow opening 200a of the flow straightener 200 is the same size as the second flow cross section 100b of the diffuser 100.
  • a second flow cross section of the flow straightener 200 provided through the flow opening 200b of the flow straightener 200 the same size as the first flow cross section of the confuser 300.
  • the aforementioned second flow cross section of the flow straightener can also be the same size as the first flow cross section of the flow straightener, or the second flow cross section of the diffuser 100 and the first flow cross section of the confuser can accordingly be the same size be.
  • the diffuser 100, flow straightener 200 and confuser 300 are designed and arranged in such a way that an imaginary connection between a (area) center of gravity of the flow opening 100a of the diffuser 100 and a (area) center of gravity of the flow opening 300b of the confuser 300 is imaginary Longitudinal or flow axis of the flow conditioner with a main axis of inertia of the lumen of diffuser 100 corresponding, for example, to an at least four-fold (imaginary) axis of rotation and/or one, for example at least four-fold
  • the at least one flow obstacle 210 of flow straightener 200 is also configured in such a way, in particular the number and size of its flow openings are selected such that a first reduced flow cross section of the flow straightener provided overall by the flow openings of the first flow obstacle of the flow straightener is not is less than 0.3 times the aforementioned first flow cross section of the flow straightener.
  • a flow cross section of a largest flow opening of the first flow obstacle is selected such that it is no less than 0.1 times and/or no more than 0.3 times the aforementioned first flow cross section of diffuser 100 .
  • the at least one flow obstacle 210 of the flow straightener has flow openings with different flow openings flow cross-sections; this, for example, in such a way that a flow cross section of a largest flow opening of the flow obstacle 210 is no less than 1.1 times and/or no more than 1.5 times that of the smallest flow opening of the same flow obstacle 210.
  • the flow straightener 200 has at least one disc-shaped second flow obstacle 220 that has a large number of flow openings, but is not structurally identical to flow obstacle 210, and that is spaced apart from flow obstacle 210 in the direction of an (imaginary) longitudinal axis of the flow straightener within the lumen of the flow straightener 200 is arranged; in particular such that the flow obstacles 210, 220 are aligned parallel to one another and/or that the flow obstacle 220 is positioned in the flow direction downstream of the flow obstacle 210 or closer to the flow opening 200b than the flow obstacle 210.
  • the flow obstacles 210, 220 can also be configured in this way that a first reduced flow cross section of the flow straightener 200 provided overall by the flow openings of the flow obstacle 210 is not larger than a second reduced flow cross section of the flow straightener provided overall by the flow openings of the aforementioned flow obstacle 220 or that a flow cross section of a largest flow opening of the flow obstacle 210 is not smaller is than a flow cross section of a largest flow opening of the flow obstacle 220 .
  • the flow obstacles 210, 220 can advantageously also be arranged in such a way that they are no less than 5 times the square root of a flow cross section of a largest flow opening of the flow obstacle 210 and/or not in the direction of the aforementioned (imaginary) longitudinal axis of the flow straightener less than 5 times a hydraulic diameter of a largest flow opening of the flow obstruction 210 are spaced apart.
  • flow straightener 200 can also have at least one disk-shaped third flow obstacle 230 that has a plurality of flow openings and is not structurally identical to flow obstacle 210 and/or the aforementioned flow obstacle 220, for example, that is spaced apart from flow obstacle 220 in the direction of the aforementioned longitudinal axis of the flow straightener , namely arranged downstream of the flow obstacle 220 within the lumen of the flow straightener 200 in the direction of flow.
  • the diffuser 100 also includes a tail unit 110 arranged within its lumen 100 * and not least of which serves to prevent (turbulent) boundary layer separation.
  • the tail unit 110 of the diffuser has, as can be seen from a synopsis of FIGS As can be seen, at least one sleeve-shaped, for example at least partially hollow-cylindrical and/or at least partially funnel-shaped, first deflection vane 111 and a plurality of spaced apart ones connecting elements 112 (112.1, 112.2, 112.3, 112.4) which are connected both to the deflection vane 111 and to the wall of the diffuser and are, for example, of identical construction.
  • At least the tail unit 110 is a monolithic molded part, especially one produced additively, for example such that at least the deflection vanes 111 and the connecting elements 112 are components of one and the same monolithic molded part. According to a further embodiment of the invention, it is also provided that both the deflection vane 111, the connecting elements 112 and the wall 101 of the diffuser 100 are components of one and the same monolithic molded part.
  • the tail unit 110 is also designed and positioned in such a way that the deflection vane 111 is spaced from the wall 101 of the diffuser 100 and is arranged coaxially to the lumen of the diffuser, for example in such a way that - as can be seen from a synopsis of Fig.
  • a principal axis of inertia of turning vane 111 coincides with a principal axis of inertia of lumen 200 * of diffuser 200; this in particular in such a way that one or more sections of the aforementioned flow path of the flow conditioner run through the deflection vane 111 and/or that one or more sections of the flow path of the flow conditioner 10 run between the deflection vane 111 and the wall 201 of the diffuser 200, for example namely between two adjacent connecting elements 112, each connected to the deflection vane 111 and the wall of the diffuser, a partial section of the flow path of the flow conditioner runs.
  • the deflection vane 111 of the tail unit 110 is rotationally symmetrical with respect to an at least four-fold (imaginary) axis of rotation (longitudinal axis).
  • the connecting elements 111 of the tail unit can be designed, for example, in the form of rods and/or plates.
  • the connecting elements 112 can be arranged in a star shape along a lateral surface of the deflection vane 111 facing the wall 120 of the diffuser 100 and/or equidistantly along a (circular) circumferential line of said lateral surface of the deflection vane 111 .
  • deflection vane 111 and connecting elements 112 can also be made, for example, from the same material and/or from metal.
  • the at least one deflection vane 111 of the tail unit 110 is also shaped and arranged in such a way that one of its main axes of inertia, for example a main inertia axis corresponding to an at least four-fold axis of rotation of the deflection vane, coincides with one, for example an at least four-fold axis of rotation of the lumen of the diffuser corresponding, main axis of inertia of the lumen 100 * of the diffuser 100 coincides.
  • the tail unit 110 can also be designed in such a way that it is rotationally symmetrical with respect to an at least threefold axis of rotation, for example also corresponding to an (imaginary) longitudinal axis of the tail unit or the diffuser.
  • the tail unit 110 can be positioned within the lumen of the diffuser in such a way that the aforementioned at least threefold (imaginary) axis of rotation or Longitudinal axis of the tail with a main axis of inertia of the lumen 100 * of the diffuser 100 coincides.
  • the tail unit 110 and the wall 101 are also designed in such a way that a (first) critical opening angle cp1 of the diffuser 100, measured as a largest (Intersection) angle between a surface line (facing the wall 101) of the deflection vane 111 and an opposite or nearest surface line of the (facing the lumen 100 * ) inside of the wall 101 of the diffuser 100, less than 8°, in particular not is more than 6° (FIG. 2) or is smaller than an opening angle from which the onset of boundary layer separations in areas of the fluid flow close to the wall is to be expected.
  • a critical opening angle cp1 of the diffuser 100 measured as a largest (Intersection) angle between a surface line (facing the wall 101) of the deflection vane 111 and an opposite or nearest surface line of the (facing the lumen 100 * ) inside of the wall 101 of the diffuser 100, less than 8°, in particular not is more than 6° (FIG. 2) or is smaller than an opening angle from which the onset of boundary layer separations
  • the tail unit 110 it is possible, among other things, to have a corresponding (total) opening angle 2F of the wall 101 of the diffuser 100, measured as a largest (intersection) angle between two opposite surface lines of the inside of the wall 101, compared to one - typically about 16°- 12° or even less - to increase the opening angle of the diffuser in conventional flow straighteners of the type in question, for example to more than 16° or twice as much, without the risk of boundary layer separation in areas close to the wall of the fluid flow and, as a result, also an installation length of the flow conditioner, measured as a (smallest) distance between the diffuser end 100+ and the confuser end 300# in comparison to the installation length of conventional flow straighteners of the type in question with the same efficiency or Efficacy regarding the formation of a fully developed turbul to shorten the flow profile at the end of the flow conditioner accordingly.
  • a corresponding (total) opening angle 2F of the wall 101 of the diffuser 100 measured as a largest (intersection) angle between two opposite surface
  • the flow conditioner is designed such that its installation length is no more than 15 times, especially less than 12 times, a square root of the aforementioned first flow cross section of the diffuser 100 or no more than 12 times , in particular less than 10 times the hydraulic diameter of the flow opening 100a of the diffuser 100 or a nominal width of the flow straightener, for example in such a way that the installation length is no more than 5 times the hydraulic diameter of the flow opening 100a of the diffuser or the nominal size of the flow straightener.
  • the diffuser is designed in such a way that a length of the diffuser, measured as a (smallest) distance between the diffuser end 100+ and the diffuser end 100#, is no more than 0.4 times the installation length of the flow straightener and/or is no more than 7 times the square root of the first flow cross section of the diffuser 100 or no more than 6 times the hydraulic diameter of the first flow opening of the diffuser 100; this in particular also in the way that the predetermined length of the diffuser 100 is not less than 0.2 times the installation length of the flow straightener.
  • the tail unit 110 according to a further embodiment of the invention--as also indicated in FIGS. second deflecting vane 113, for example, at least partially hollow-cylindrical and/or - as shown in Fig.
  • Connecting elements 114 (114.1, 114.2, 114.3, 114.4) and the tail unit 110 is also designed and positioned so that the turning vane 113 is spaced from both the wall 120 of the diffuser 100 and the turning vane 111 and coaxial is arranged relative to the lumen of the diffuser 100, for example also within the deflection vane 111; this in particular also in such a way that a main axis of inertia of the deflector vane 113 coincides with the aforementioned main axis of inertia of the lumen of the diffuser 200 or with the aforementioned main axis of inertia of the deflector vane 111 and/or that one or more sections of the aforementioned flow path of the flow conditioner through the deflector
  • the deflection vane 113 and the connecting elements 114 can be made, for example, from the same material, for example also from the same material as the deflecting vane 111 or the connecting elements 112, and/or from metal.
  • the connecting elements 114 can be structurally identical to one another and/or can be arranged in a star shape along a lateral surface of the deflector vane 113 facing the deflector vane 111 or along a circumferential line of that lateral surface of the deflector vane 113 equidistantly.
  • the deflection vane 113 of the tail unit 110 is rotationally symmetrical with respect to an at least four-fold (imaginary) axis of rotation (longitudinal axis), for example also in such a way that each of the deflection vanes 111, 113 of the tail unit 110 is in each case with respect to an at least four-fold (imaginary)
  • Axis of rotation (longitudinal axis) are rotationally symmetrical and are also arranged in such a way that the same axes of rotation are coincident and/or that a (second) critical opening angle cp2 of the diffuser 100, measured as a largest (intersection) angle between a surface line (facing the deflection vane 111). of the deflection vane 112 and an opposite or closest surface line of a (the deflection vane 112 facing) inside of deflection vane 111 is less than 8°, in particular not more than 6° (FIG.
  • both the aforementioned critical opening angle cp1 and the critical opening angle cp2 are each less than 8°, especially not more than 6°, and/or that the aforementioned (total) opening angle 2F of the Wall 101 of the diffuser 100 is more than 20°, for example more than 30°.
  • the tail unit 110 can also be provided or set up to remove any swirl that may have developed in the fluid flowing into the flow conditioner from the flowing fluid or at least to reduce it to a sufficient extent, for example by means of means on the deflection vane 111 and/or on the wall 120 of the diffuser 100 attached guide surfaces or vanes.
  • some or even all of the connecting elements 112 of the tail unit possibly also some or all of the connecting elements 114, can each be designed as a guide vane and also arranged in such a way that by means of the connecting elements 112 or 114 a, especially the removal of a twist is formed from a fluid flowing through the diffuser 100, more usefully, vane ring of the tail unit 110.
  • At least three, for example four or more, connecting elements 112 are each designed as a guide vane, in particular a flat guide vane and/or having a symmetrical profile.
  • the connecting elements 114 that may be provided can also be designed as guide vanes, especially flat vanes and/or vanes with a symmetrical profile.
  • the flow conditioner can in particular also be designed as a component or part of a measuring system serving to measure one or more measured variables, for example at least one flow parameter and/or at least one substance parameter, of a flowing fluid substance.
  • a measuring system can have at least one measuring device 20, for example a flow measuring device such as a vortex flow measuring device, a thermal (mass flow) measuring device, an ultrasonic flow measuring device or another flow parameter measuring (in-line) flow measuring device , a temperature measuring device, pressure measuring device and/or (ultrasonic) measuring device measuring ultrasound transmitted by the flowing medium and/or emitted sound.
  • the aforementioned (in-line) flow meter of the measuring system can - as also shown in Fig. 1 - advantageously arranged downstream of the flow conditioner, for example directly connected to the confuser 300, such that the flow conditioner and the flow meter forming a the flow opening 100a of the diffuser 100 up to a deflated outlet opening of the flow measuring device extending in a meter outlet end remote from the confuser end 300b of the confuser 300, namely both the lumen of the diffuser 100, Flow straightener 200 and confuser 300 as well as a flow path involving a flow path extending from an inlet opening of the flowmeter located in a meter inlet end to its outlet opening are connected in series fluidically, for example by connecting the meter inlet end to the confuser end 300# of the Confusor 300 is connected.
  • At least the aforementioned temperature measuring device and/or the aforementioned pressure measuring device and/or the aforementioned (ultra) sound measuring device - as indicated schematically in Fig. 8 - can also be installed directly on or partially within the flow conditioner 10 itself, especially on the wall of the confuser 300; this, for example, in such a way that the temperature measuring device has at least one temperature sensor positioned within the lumen of the confuser 300 or that the pressure measuring device has a pressure sensor that contacts the lumen of the confuser 300 via an opening in the wall or that the (ultra) Sound measuring device has a microphone contacting the wall of the diffuser on an outside of the wall facing away from its lumen and/or two opposing ultrasonic transceivers contacting the wall of the diffuser on an outside of the wall facing away from its lumen.
  • Each of the aforementioned temperature, pressure measuring devices or (ultra) sound measuring devices can also be electrically connected to a flow measuring device which may be arranged downstream of the flow conditioner, for example in order to receive measurement data from the flow measuring device and/or to transmit measurement data to the flow measuring device.
  • a flow measuring device which may be arranged downstream of the flow conditioner, for example in order to receive measurement data from the flow measuring device and/or to transmit measurement data to the flow measuring device.
  • a wall opening 301 * can be provided in the wall of the confuser 301, for example initially closed with a plug and/or provided with a corresponding connecting piece.
  • the wall opening can be located at a lowest or at a highest point of the diffuser in the direction of gravity.
  • the aforementioned wall opening can also be used to fluidly connect a condensate drain or a gas separator to the flow conditioner.

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Abstract

Der Strömungskonditionierer umfaßt einen Diffusor (100) mit einem innerhalb von dessen Lumens (100*) angeordneten Leitwerk (110), einen Strömungsgleichrichter (200) mit wenigstens einem innerhalb von dessen Lumen angeordneten, eine Vielzahl von Strömungsöffnungen aufweisenden scheibenförmigen Strömungshindernis (210) sowie einen Konfusor (300), wobei Diffusor, Strömungsgleichrichter und Konfusor unter Bildung eines sich von der einer (einlaßseitigen) Strömungsöffnung (100a) des Diffusors (100) bis zu einer (auslaßseitigen) Strömungsöffnung (300b) des Konfusors (300) erstreckenden, die Lumen (100*, 200*, 300*) von Diffusor, Strömungsgleichrichter und Konfusor involvierenden Strömungspfades des Strömungskonditionierers fluidisch in Reihe geschaltet sind. Das Leitwerk (110) des Diffusors weist wenigstens eine hülsenförmige Umlenkschaufel (111) sowie eine Vielzahl von im Abstand zueinander jeweils sowohl mit der Umlenkschaufel (111) als auch der Wandung (101) des Diffusors verbundenen Verbindungselementen (112) auf. Das Leitwerk (110) ist zudem so ausgebildet und so positioniert, daß die Umlenkschaufel (111) von der Wandung (101) des Diffusors beabstandet und koaxial zum Lumen (100*) des Diffusors angeordnet ist.

Description

Strömungsgleichrichter
Die Erfindung betrifft einen Strömungskonditionierer sowie ein damit gebildetes Meßsystem zum Messen einer oder mehrerer Meßgrößen eines strömenden Meßstoffs.
Zum Messen von in Rohrleitungen mit einer vorgegebenen Strömungsrichtung strömenden fluiden Meßstoffen, beispielsweise einem Gas oder einer Flüssigkeit, mittels in den Verlauf der Rohrleitung eingegliederten Strömungsmeßgeräten, beispielsweise einem Ultraschall-Durchflußmeßgerät, einem magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerät einem Vortex-Durchflußmeßgerät oder einem thermischen (Massestrom-)Meßgerät, ist es, nicht zuletzt bedingt durch das jeweils umgesetzte Meßprinzip, regelmäßig erforderlich, den Meßstoff über eine im Vorlauf des jeweiligen Strömungsmeßgeräts liegende, idealerweise möglichst kurz gehaltenen Einlaufstrecke entsprechend zu konditionieren, derart, daß allfällige die Messung beeinträchtigende Vorstörungen, beispielsweise in Form eines Dralls oder eines Doppel-Dralls, aus der (Meßstoff-)Strömung in ausreichendem Maß eliminiert werden bzw. daß eine (Meßstoff-)Strömung mit einem für die Messung möglichst gut geeigneten Strömungsprofil ausgebildet wird. Ein solcher, insb. einer Reduzierung eines Turbulenzgrads bzw. einer Turbulenzintensität (turbulence intensity) der (Meßstoff-)Strömung dienlicher, Strömungskonditionierer bzw. ein damit gebildetes Meßsystem mit einem stromabwärts des Strömungskonditionierers angeordneten, als
Ultraschall-Durchflußmeßgerät ausgebildeten Strömungsmeßgerät ist u.a. in der US-B 66 47 806 beschrieben. Der in der US-B 6647 806 gezeigte Strömungskonditionierer weist einen Kegel-Diffusor mit einem von einer im wesentlichen trichterförmigen Wandung aus einem Metall umhüllten, sich von einer in einem, beispielsweise auch von einem Anschlußflansch gefaßten, ersten Diffusor-Ende verödeten, kreisförmigen ersten Strömungsöffnung bis zu einer in einem zweiten Diffusor-Ende verödeten zweiten Strömungsöffnung erstreckenden, bezüglich einer (gedachten) Längsachse des Ring-Diffusor rotationssymmetrischen, nämlich im wesentlichen kegelstumpfförmigen Lumen auf. Darüberhinaus umfaßt der Strömungskonditionierer einen Strömungsgleichrichter mit einem von einer Wandung aus einem Metall umhüllten, sich von einer in einem ersten Strömungsgleichrichter-Ende verödeten ersten Strömungsöffnung bis zu einer in einem zweiten Strömungsgleichrichter-Ende verödeten zweiten Strömungsöffnung erstreckenden, bezüglich einer (gedachten) Längsachse des Strömungsgleichrichters im wesentlichen kreiszylinderförmigen Lumen sowie einen (Kegel-)Konfusor mit einem von einer im wesentlichen trichtedörmigen Wandung aus einem Metall umhüllten, sich von einer in einem ersten Konfusor-Ende verödeten ersten Strömungsöffnung bis zu einer in einem, beispielsweise auch von einem Anschlußflansch gefaßten, zweiten Konfusor-Ende verödeten kreisförmigen zweiten Strömungsöffnung erstreckenden, bezüglich einer (gedachten) Längsachse des Konfusors rotationssymmetrischen, nämlich im wesentlichen kegelstumpfförmigen Lumen. Der Strömungsgleichrichter weist zudem ein oder mehrere in Strömungsrichtung voneinander beabstandet innerhalb von dessen Lumen angeordnete, jeweils eine Vielzahl von kreisförmigen Strömungsöffnungen aufweisende scheibenförmige Strömungshindernisse auf. Derartige, gelegentlich auch als Lochplatte bezeichnete Strömungshindernisse sind u.a. auch aus der US- A 5529 093, der US-A 2018/0112690 oder der US-A 2016/0061372 bekannt. Diffusor, Strömungsgleichrichter und Konfusor des vorbezeichneten Strömungskonditionierers sind zudem unter Bildung eines sich von der ersten Strömungsöffnung des Diffusors bis zur zweiten Strömungsöffnung des Konfusors erstreckenden, nämlich die Lumen von Diffusor, Strömungsgleichrichter und Konfusor involvierenden Strömungspfades fluidisch in Reihe geschaltet, derart, daß das zweite Diffusor-Ende mit dem ersten Strömungsgleichrichter-Ende und das zweite Strömungsgleichrichter-Ende mit dem ersten Konfusor-Ende verbunden sind und daß eine einen (Flächen-)Schwerpunkt der ersten Strömungsöffnung des Diffusors und eine einen (Flächen-)Schwerpunkt der zweiten Strömungsöffnung des Konfusors imaginär verbindenden gedachten Längs- bzw. Strömungsachse des Strömungskonditionierers parallel zu einer Hauptträgheitsachse (Längsachse) des Lumens des Diffusors und einer Hauptträgheitsachse (Längsachse) des Lumens des Konfusors wie auch einer eine einen (Flächen-)Schwerpunkt der ersten Strömungsöffnung des Strömungsgleichrichters und einen (Flächen-)Schwerpunkt der zweiten Strömungsöffnung des Strömungsgleichrichters imaginär verbindenden (gedachten) Längs- bzw. Strömungssachse des Lumens des Strömungsgleichrichters ist.
Untersuchungen an derartigen Meßsystemen haben allerdings ergeben, daß die damit jeweils erzielten Meßgenauigkeiten trotz des mittels des dem jeweiligen Durchflußmeßgrät vorgeschalteten Strömungskonditionierers erzielten niedrigen Turbulenzgrad gelegentlich, insb. nämlich bei hohen Reynoldszahlen von größer als 5000 und/oder über einen weiten Bereich veränderlicher Reynoldszahl, erheblichen Schwankungen unterliegen können; dies regelmäßig auch in einem solchen Maße, das für eine dennoch ausreichend stabile Messung eine (eigentlich nicht erwünschte) Erhöhung der Einlaufstrecke auf mehr als einem 10-fachen einer Nennweite des Strömungskonditionierers bzw. des damit gebildeten Meßsystem erforderlich ist.
Dem Rechnung tragend besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, den vorbezeichneten Strömungskonditionierer dahingehend zu verbessern, daß damit bei möglichst kurzer Einbaulänge, insb. von weniger als einem 5-fachen einer Nennweite des Strömungskonditionierers, auch bei über einen weiten Bereich von mehr als 1000 schwankenden Reynoldszahlen und/oder hohen Reynoldszahlen von über 5000, ein mit einem nachgeschalteten Durchflußmeßgerät an einem strömenden Meßstoff durchgeführt Messung stabile, gleichwohl präzise Meßergebnisse liefert; dies im besonderen auch mit einem möglichst geringem Druckverlust, insb. von weniger als einem 3-fachen eines Druckverlustes im mit gleicher Strömungsgeschwindigkeit durch ein glattes gerades Rohr mit gleicher Nennweite (Kaliber) und gleicher Einbaulänge strömendem Meßstoff. Zur Lösung der Aufgabe besteht die Erfindung in einem Strömungskonditioniererfür ein in einer, insb. eine Nennweite von mehr als 15 mm aufweisenden, Rohrleitung, insb. mit einer Reynolds-Zahl von mehr als 1000, strömendes Fluid, insb. zum Erzeugen einer Rohrströmung des Fluids mit homogener oder isotroper T urbulenz, welcher Strömungskonditionierer umfaßt:
• einen, insb. als Kegel-Diffusor oder als Ring-Diffusor ausgebildeten, Diffusor mit einem von einer trichterförmigen, insb. zumindest abschnittsweise kegelstumpfförmigen, Wandung, insb. aus einem Metall, umhüllten, sich von einer in einem, insb. von einem Anschlußflansch gefaßten, ersten Diffusor-Ende verödeten, insb. kreisförmigen, ersten Strömungsöffnung des Diffusors bis zu einer in einem zweiten Diffusor-Ende verödeten zweiten Strömungsöffnung des Diffusors erstreckenden, insb. bezüglich einer wenigstens vierzähligen (gedachten) Rotationsachse des Diffusors rotationssymmetrischen und/oder zumindest abschnittsweise kegelstumpfförmigen, Lumen und mit einem innerhalb nämlichen Lumens angeordneten, insb. dem Verhindern einer Grenzschichtablösung und dem Entziehen eines Dralls aus dem strömenden Fluid dienliches, Leitwerk;
• einen, insb. bezüglich einer (gedachten) Längsachse rotationssymmetrischen, Strömungsgleichrichter mit einem von einer Wandung, insb. aus einem Metall, umhüllten, sich von einer in einem ersten Strömungsgleichrichter-Ende verödeten ersten Strömungsöffnung des Strömungsgleichrichters bis zu einer in einem zweiten Strömungsgleichrichter-Ende verödeten zweiten Strömungsöffnung des Strömungsgleichrichters erstreckenden, insb. bezüglich einer wenigstens vierzähligen (gedachten) Rotationsachse des Strömungsgleichrichters rotationssymmetrischen und/oder kreiszylindedörmigen, Lumen und mit wenigstens einem innerhalb nämlichen Lumens angeordneten, eine Vielzahl von, insb. kreisförmigen und/oder polygonen, Strömungsöffnungen aufweisenden scheibenförmigen (ersten) Strömungshindernis, insb. einer Lochplatte, einem T urbulenzgitter oder einem Sieb;
• sowie einen Konfusor mit einem von einer trichtedörmigen, insb. zumindest abschnittsweise glockenförmigen und/oder zumindest abschnittsweise trompetenförmigen, Wandung, insb. aus einem Metall, umhüllten, sich von einer in einem ersten Konfusor-Ende verödeten ersten Strömungsöffnung des Konfusors bis zu einer in einem, insb. von einem Anschlußflansch gefaßten, zweiten Konfusor-Ende verödeten, insb. kreisförmigen, zweiten Strömungsöffnung des Konfusors erstreckenden, insb. zumindest abschnittsweise glockenförmigen und/oder zumindest abschnittsweise trompetenförmigen und/oder bezüglich einer wenigstens vierzähligen (gedachten) Rotationsachse des Konfusors rotationssymmetrischen, Lumen; • wobei Diffusor, Strömungsgleichrichter und Konfusor unter Bildung eines sich von der ersten Strömungsöffnung des Diffusors bis zur zweiten Strömungsöffnung des Konfusors erstreckenden, nämlich die Lumen von Diffusor, Strömungsgleichrichter und Konfusor involvierenden Strömungspfades des Strömungskonditionierers fluidisch in Reihe geschaltet sind, insb. indem das zweite Diffusor-Ende mit dem ersten Strömungsgleichrichter-Ende und das zweite Strömungsgleichrichter-Ende mit dem ersten Konfusor-Ende verbunden sind und/oder derart, daß eine einen (Flächen-)Schwerpunkt der ersten Strömungsöffnung des Diffusors und eine einen (Flächen-)Schwerpunkt der zweiten Strömungsöffnung des Konfusors imaginär verbindenden gedachten Längs- bzw. Strömungsachse des Strömungskonditionierers mit einer Hauptträgheitsachse (Längsachse) des Lumens des Diffusors und/oder einer Hauptträgheitsachse (Längsachse) des Lumens des Konfusors und/oder einer eine einen (Flächen-)Schwerpunkt der ersten Strömungsöffnung des Strömungsgleichrichters und einen (Flächen-)Schwerpunkt der zweiten Strömungsöffnung des Strömungsgleichrichters imaginär verbindenden (gedachten)
Längs- bzw. Strömungssachse des Lumens des Strömungsgleichrichters koinzidiert;
• wobei das Leitwerk wenigstens eine hülsenförmige, insb. zumindest abschnittsweise hohlzylinderförmige und/oder zumindest abschnittsweise trichterförmige und/oder bezüglich einer wenigstens vierzähligen (gedachten) Rotationsachse (Längsachse) rotationssymmetrische, erste Umlenkschaufel, insb. aus einem Metall, sowie eine Vielzahl von im Abstand zueinander jeweils sowohl mit der ersten Umlenkschaufel als auch der Wandung des Diffusors verbundenen, insb. stabförmigen und/oder plattenförmigen und/oder einander baugleichen und/oder entlang einer der Wandung des Diffusors zugewandten Mantelfläche der ersten Umlenkschaufel sternförmig angeordneten und/oder jeweils als Leitschaufel ausgebildete und/oder entlang einer Umfanglinie der Mantelfläche der ersten Umlenkschaufel äquidistant angeordnete, Verbindungselementen, insb. aus Metall, aufweist;
• und wobei das Leitwerk so ausgebildet und so positioniert ist, daß die erste Umlenkschaufel von der Wandung des Diffusors beabstandet und koaxial zum Lumen des Diffusors angeordnet ist, insb. derart, daß eine Hauptträgheitsachse der ersten Umlenkschaufel mit einer Hauptträgheitsachse des Lumens des Diffusors koinzidiert. Darüberhinaus besteht die Erfindung ferner in einem Meßsystem zum Messen wenigstens einer Meßgröße eines, insb. in einer Rohrleitung, mit einer Strömungsrichtung strömenden Fluids, insb. einem Gas, einer Flüssigkeit oder einer Dispersion, wobei Meßsystem einen solchen Strömungskonditionierer umfaßt.
Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Leitwerk so ausgebildet und so positioniert ist, daß ein oder mehrere Teilabschnitte des Strömungspfades des Strömungskonditionierers durch die erste Umlenkschaufel hindurch verlaufen.
Nach einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Leitwerk so ausgebildet und so positioniert ist, daß ein oder mehrere Teilabschnitte des Strömungspfades des Strömungskonditionierers zwischen der ersten Umlenkschaufel und der Wandung des Diffusors verlaufen.
Nach einer dritten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Leitwerk so ausgebildet und so positioniert ist, daß jeweils zwischen zwei einander benachbarten, jeweils mit der ersten Umlenkschaufel und der Wandung des Diffusors verbundenen Verbindungselementen ein Teilabschnitt des Strömungspfades des Strömungskonditionierers verläuft.
Nach einer vierten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Leitwerk und die Wandung des Diffusors so ausgestaltet sind, daß ein (erster) kritischer Öffnungswinkel cp1 des Diffusors, gemessen als ein größter (Schnitt-)Winkel zwischen einer Mantelline der Umlenkschaufel und einer gegenüber- bzw. nächstliegenden Mantellinie einer dem Lumen des Diffusors zugewandten Innenseite der Wandungdes Diffusors, weniger als 8°, insb. nämlich nicht mehr als 6°, beträgt.
Nach einer fünften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß eine, insb. einer zumindest vierzähligen Rotationsachse der Umlenkschaufel entsprechende, Hauptträgheitsachse der ersten Umlenkschaufel mit einer, insb. einer zumindest vierzähligen Rotationsachse des Lumens des Diffusors entsprechenden, Hauptträgheitsachse des Lumens des Diffusors koinzidiert.
Nach einer sechsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Leitwerk bezüglich einer wenigstens dreizähligen (gedachten), insb. mit einer Hauptträgheitsachse des Lumens des Diffusors koinzidierenden, Rotationsachse (Längsachse) rotationssymmetrisch ist.
Nach einer siebenten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß wenigstens drei, insb. mehr als vier, Verbindungselemente jeweils als eine, insb. flache und/oder ein symmetrisches Profil aufweisende, Leitschaufel ausgebildet sind. Nach einer achten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß mittels der Verbindungselemente ein, insb. dem Entziehen eines Dralls aus einem durch den Diffusor strömenden Fluids dienlicher, Schaufelkranz gebildet ist.
Nach einer neunten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Leitwerk eine hülsenförmige, insb. zumindest abschnittsweise hohlzylinderförmige und/oder zumindest abschnittsweise trichterförmige und/oder bezüglich einer wenigstens vierzähligen (gedachten) Rotationsachse (Längsachse) rotationssymmetrische, zweite Umlenkschaufel, insb. aus einem Metall, sowie eine Vielzahl von im Abstand zueinander jeweils sowohl mit der zweiten Umlenkschaufel als auch der ersten Umlenkschaufel verbundenen, insb. stabförmigen und/oder plattenförmigen und/oder einander baugleichen und/oder entlang einer der ersten Umlenkschaufel zugewandten Mantelfläche der zweiten Umlenkschaufel sternförmig angeordneten und/oder jeweils als Leitschaufel ausgebildete und/oder entlang einer Umfanglinie der Mantelfläche der zweiten Umlenkschaufel äquidistant angeordnete, Verbindungselementen, insb. aus Metall, aufweist; wobei das Leitwerk so ausgebildet und so positioniert ist, daß die zweite Umlenkschaufel von sowohl der Wandung des Diffusors als auch der ersten Umlenkschaufel beabstandet und koaxial zum Lumen des Diffusors angeordnet ist, insb. derart, daß eine Hauptträgheitsachse der zweiten Umlenkschaufel mit einer Hauptträgheitsachse des Lumens des Diffusors und/oder mit einer Hauptträgheitsachse der ersten Umlenkschaufel koinzidiert. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, daß das Leitwerk so ausgebildet und so positioniert ist, daß ein oder mehrere Teilabschnitte des Strömungspfades des Strömungskonditionierers durch die zweite Umlenkschaufel hindurch verlaufen und/oder daß ein oder mehrere Teilabschnitte des Strömungspfades des Strömungskonditionierers zwischen der zweiten Umlenkschaufel und der ersten Umlenkschaufel verlaufen und/oder daß jeweils zwischen zwei einander benachbarten, jeweils mit der ersten Umlenkschaufel und der zweiten Umlenkschaufel verbundenen Verbindungselementen ein Teilabschnitt des Strömungspfades des Strömungskonditionierers verläuft. Alternativ oder in Ergänzung ist das Leitwerk des Diffusors ferner so ausgestaltet ist, daß ein (zweiter) kritischer Öffnungswinkel cp2 des Diffusors, gemessen als ein größter (Schnitt-)Winkel zwischen einer Mantelline der zweiten Umlenkschaufel und einer gegenüber- bzw. nächstliegenden Mantellinie einer der zweiten Umlenkschaufel zugewandten Innenseite der ersten Umlenkschaufel, weniger als 8°, insb. nämlich nicht mehr als 6°, beträgt.
Nach einer zehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß ein durch die erste Strömungsöffnung des Konfusors bereitgestellter erster Strömungsquerschnitt des Konfusors größer ist als ein durch die zweite Strömungsöffnung des Konfusors bereitgestellter zweiter Strömungsquerschnitt des Konfusors, insb. derart, daß der erste Strömungsquerschnitt des Konfusors mehr als ein 1 ,4-faches des zweiten Strömungsquerschnitts des Konfusors, insb. nicht weniger als ein 2-faches des zweiten Strömungsquerschnitts des Konfusors und/oder nicht mehr als ein 25-faches des zweiten Strömungsquerschnitts des Konfusors, beträgt. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, daß der erste Strömungsquerschnitt des Konfusors gleich groß ist wie der zweite Strömungsquerschnitt des Diffusors und/oder daß der erste Strömungsquerschnitt des Diffusors gleich groß ist wie der zweite Strömungsquerschnitt des Konfusors.
Nach einer elften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß eine Hauptträgheitsachse (Längsachse) des Lumens des Diffusors mit einer einen (Flächen-)Schwerpunkt der ersten Strömungsöffnung des Diffusors und eine einen (Flächen-)Schwerpunkt der zweiten Strömungsöffnung des Konfusors imaginär verbindenden gedachten Längs- bzw. Strömungsachse des Strömungskonditionierers koinzidiert.
Nach einer zwölften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß eine einen (Flächen-)Schwerpunkt der ersten Strömungsöffnung des Diffusors und einen (Flächen-)Schwerpunkt der zweiten Strömungsöffnung des Diffusors imaginär verbindenden (gedachten) Längs- bzw. Strömungssachse des Lumens des Diffusors mit einer einen (Flächen-)Schwerpunkt der ersten Strömungsöffnung des Diffusors und eine einen (Flächen-)Schwerpunkt der zweiten Strömungsöffnung des Konfusors imaginär verbindenden gedachten Längs- bzw. Strömungsachse des Strömungskonditionierers koinzidiert.
Nach einer dreizehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß eine Hauptträgheitsachse (Längsachse) des Lumens des Konfusors mit einer einen (Flächen-)Schwerpunkt der ersten Strömungsöffnung des Diffusors und eine einen (Flächen-)Schwerpunkt der zweiten Strömungsöffnung des Konfusors imaginär verbindenden gedachten Längs- bzw. Strömungsachse des Strömungskonditionierers koinzidiert.
Nach einer vierzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß eine einen (Flächen-)Schwerpunkt der ersten Strömungsöffnung des Konfusors und einen (Flächen-)Schwerpunkt der zweiten Strömungsöffnung des Konfusors imaginär verbindenden (gedachten) Längs- bzw. Strömungssachse des Lumens des Konfusors mit einer einen (Flächen-)Schwerpunkt der ersten Strömungsöffnung des Diffusors und eine einen (Flächen-)Schwerpunkt der zweiten Strömungsöffnung des Konfusors imaginär verbindenden gedachten Längs- bzw. Strömungsachse des Strömungskonditionierers koinzidiert.
Nach einer fünfzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß eine einen (Flächen-)Schwerpunkt der ersten Strömungsöffnung des Strömungsgleichrichters und einen (Flächen-)Schwerpunkt der zweiten Strömungsöffnung des Strömungsgleichrichters imaginär verbindenden (gedachten) Längs- bzw. Strömungssachse des Lumens des Strömungsgleichrichters mit einer einen (Flächen-)Schwerpunkt der ersten Strömungsöffnung des Diffusors und eine einen (Flächen-)Schwerpunkt der zweiten Strömungsöffnung des Konfusors imaginär verbindenden gedachten Längs- bzw. Strömungsachse des Strömungskonditionierers koinzidiert.
Nach einer sechzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß ein durch die erste Strömungsöffnung des Diffusors bereitgestellter erster Strömungsquerschnitt des Diffusors kleiner ist als ein durch die zweite Strömungsöffnung des Diffusors bereitgestellter zweiter Strömungsquerschnitt des Diffusors, insb. derart, daß der zweite Strömungsquerschnitt des Diffusors mehr als ein 1 ,4-faches des ersten Strömungsquerschnitts des Diffusors beträgt. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, daß der zweite Strömungsquerschnitt des Diffusors mehr als ein 1 ,4-faches des ersten Strömungsquerschnitts des Diffusors, insb. nicht weniger als ein 2-faches des ersten Strömungsquerschnitts des Diffusors und/oder nicht mehr als 25-faches des ersten Strömungsquerschnitts des Diffusors, beträgt; und/oder daß ein Strömungsquerschnitt einer größten Strömungsöffnung des ersten Strömungshindernisses nicht weniger als ein 0,1-faches des ersten Strömungsquerschnitts des Diffusors und/oder nicht mehr als ein 0,3-faches des ersten Strömungsquerschnitt des Diffusors beträgt.
Nach einer siebzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß ein durch die erste Strömungsöffnung des Diffusors bereitgestellter erster Strömungsquerschnitt des Diffusors kleiner ist als ein durch die zweite Strömungsöffnung des Diffusors bereitgestellter zweiter Strömungsquerschnitt des Diffusors, insb. derart, daß der zweite Strömungsquerschnitt des Diffusors mehr als ein 1 ,4-faches des ersten Strömungsquerschnitts des Diffusors beträgt, und daß eine Einbaulänge des Strömungsgleichrichter, gemessen als ein (kleinster) Abstand zwischen dem ersten Diffusor-Ende und dem zweiten Konfusor-Ende, nicht mehr als ein 15-faches, insb. weniger als ein 12-faches, einer Quadratwurzel des ersten Strömungsquerschnitts des Diffusors und/oder nicht mehr als ein 12-faches, insb. weniger als ein 10-faches, eines hydraulischen Durchmessers der ersten Strömungsöffnung des Diffusors und/oder einer Nennweite des Strömungsgleichrichters beträgt; insb. nämlich nicht mehr als ein 5-faches des hydraulischen Durchmessers der ersten Strömungsöffnung des Diffusors bzw. der Nennweite des Strömungsgleichrichters beträgt. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, daß eine Länge des Diffusors nicht weniger als ein 0, 2-faches und/oder nicht mehr als ein 0,4-faches der Einbaulänge des Strömungsgleichrichters beträgt und/oder daß eine Länge des Diffusors nicht mehr als ein 7-faches der Quadratwurzel des ersten Strömungsquerschnitts des Diffusors und/oder nicht mehr als ein 6-faches des hydraulischen Durchmessers der ersten Strömungsöffnung des Diffusors und/oder der Nennweite des Strömungsgleichrichters beträgt.
Nach einer achtzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß ein durch die erste Strömungsöffnung des Diffusors bereitgestellter erster Strömungsquerschnitt des Diffusors kleiner ist als ein durch die zweite Strömungsöffnung des Diffusors bereitgestellter zweiter Strömungsquerschnitt des Diffusors, insb. derart, daß der zweite Strömungsquerschnitt des Diffusors mehr als ein 1 ,4-faches des ersten Strömungsquerschnitts des Diffusors beträgt, und daß ein durch die erste Strömungsöffnung des Strömungsgleichrichters bereitgestellter erster Strömungsquerschnitt des Strömungsgleichrichters gleich ist groß ist wie der zweite Strömungsquerschnitt des Diffusors. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, daß ein durch die zweite Strömungsöffnung des Strömungsgleichrichters bereitgestellter zweiter Strömungsquerschnitt des Strömungsgleichrichters gleich ist groß ist wie der erste Strömungsquerschnitt des Strömungsgleichrichters und/oder der erste Strömungsquerschnitt des Konfusors, und/oder daß ein durch die Strömungsöffnungen des ersten Strömungshindernis des Strömungsgleichrichters insgesamt bereitgestellter erster reduzierter Strömungsquerschnitt des Strömungsgleichrichters nicht kleiner ist als ein 0,3-faches des ersten Strömungsquerschnitts des Strömungsgleichrichters.
Nach einer neunzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß eine Nennweite des Strömungskonditionierer mehr als 15 mm, insb. nicht weniger als 50 mm, beträgt.
Nach einer zwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß ein hydraulischer Durchmesser der ersten Strömungsöffnung des Diffusors mehr als 15 mm, insb. nicht weniger als 50 mm, beträgt.
Nach einer einundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das wenigstens eine Strömungshindernis Strömungsöffnungen mit voneinander abweichenden Strömungsquerschnitten aufweist, insb. derart, daß ein Strömungsquerschnitt einer größten Strömungsöffnung des ersten Strömungshindernisses nicht weniger beträgt als ein 1 ,1-faches und/oder nicht mehr beträgt als ein 1 ,5-faches einer kleinsten Strömungsöffnung des ersten Strömungshindernisses.
Nach einer zweiundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Strömungsgleichrichter wenigstens ein eine Vielzahl von Strömungsöffnungen aufweisendes scheibenförmiges, insb. dem ersten Strömungshindernis nicht baugleiches, zweites Strömungshindernis aufweist. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, daß ein durch die Strömungsöffnungen des ersten Strömungshindernis des Strömungsgleichrichters insgesamt bereitgestellter erster reduzierter Strömungsquerschnitt des Strömungsgleichrichters nicht größer ist als ein durch die Strömungsöffnungen des zweiten Strömungshindernis des Strömungsgleichrichters insgesamt bereitgestellterzweiter reduzierter Strömungsquerschnitt des Strömungsgleichrichters und/oder daß ein
Strömungsquerschnitt (hydraulischer Durchmesser) einer größten Strömungsöffnungen des ersten Strömungshindernisses nicht kleiner ist als ein Strömungsquerschnitt einer größten Strömungsöffnungen des zweiten Strömungshindernisses und/oder daß die ersten und zweiten Strömungshindernisse des Strömungsgleichrichters in Richtung einer (gedachten) Längsachse des Strömungsgleichrichters voneinander, insb. um nicht weniger als ein 5-faches einer Quadratwurzel eines Strömungsquerschnitts einer größten Strömungsöffnung des ersten Strömungshindernisses und/oder nicht weniger als ein 5-faches eines hydraulischer Durchmesser einer größten Strömungsöffnung des ersten Strömungshindernisses, beabstandet sind.
Nach einer dreiundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Strömungsgleichrichter wenigstens ein eine Vielzahl von Strömungsöffnungen aufweisendes scheibenförmiges, insb. dem ersten Strömungshindernis nicht baugleiches, zweites Strömungshindernis sowie wenigstens ein eine Vielzahl von Strömungsöffnungen aufweisendes scheibenförmiges, insb. dem ersten Strömungshindernis und/oder dem zweiten Strömungshindernis nicht baugleiches, drittes Strömungshindernis aufweist.
Nach einer vierundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Strömungskonditionierer eingerichtet ist, in den Verlauf einer Rohrleitung, insb. wieder lösbar und/oder mittels Flanschenverbindungen, eingegliedert zu werden.
Nach einer fünfundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Wandung des Diffusors wenigstens eine Wand-Öffnung, insb. zum Anschließen einer Kondensatableitung, eines Gasabscheiders, eines Druck- Meßgeräts oder eines Temperatur-Meßgeräts, aufweist.
Nach einer sechsundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Wandung des Konfusors wenigstens eine Wand-Öffnung, insb. zum Anschließen einer Kondensatableitung, eines Gasabscheiders, eines Druck- Meßgeräts oder eines Temperatur-Meßgeräts, aufweist.
Nach einer siebenundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Wandung des Konfusors wenigstens zwei, insb. einander diametral gegenüberliegende, Wand-Öffnungen, insb. zum Anschließen sowohl eines Druck-Meßgeräts als auch eines Temperatur-Meßgeräts an den Strömungskonditionierer oder zum Anschließen eines Ultraschall-Meßgeräts an den Strömungskonditionierer, aufweist.
Nach einer achtundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Strömungskonditionierer zumindest teilweise durch ein additives Fertigungsverfahren, insb. ein Freiraum und/oder ein Pulverbettverfahren hergestellt ist. Nach einer neunundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß zumindest das Leitwerk des Diffusors ein, insb. additive hergestelltes, monolithisches Formteil ist.
Nach einer dreißigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umlenkschaufel und die Verbindungselemente des Leitwerks Bestandteile ein und desselben, insb. additive hergestellten, monolithischen Formteils sind, insb. derart, daß sowohl die Umlenkschaufel, die Verbindungselemente sowie die die Wandung des Diffusors Bestandteile ein und desselben monolithischen Formteils sind.
Nach einer ersten Weiterbildung des Meßsystems der Erfindung umfaßt dieses weiters ein stromabwärts des Strömungskonditionierers angeordnetes, insb. an den Konfusor angeschlossenes, Strömungsmeßgerät, insb. ein Vortex-Durchflußmeßgerät oder ein thermisches (Massestrom-)Meßgerät; beispielsweise derart, daß der Strömungskonditionierer und das Strömungsmeßgerät unter Bildung eines sich von der ersten Strömungsöffnung des Diffusors bis zu einer in einem vom zweiten Konfusor-Ende entfernten Meßgerät-Auslaßende verödeten Auslaßsöffnung des Strömungsmeßgeräts erstreckenden, nämlich sowohl die Lumen von Diffusor, Strömungsgleichrichter und Konfusor als auch ein sich von einer in einem Meßgerät-Einlaßende verorteteten Einlaßöffnung des Strömungsmeßgeräts bis zu dessen Auslaßöffnung erstreckendes Lumen des Strömungsmeßgeräts involvierenden Strömungspfades fluidisch in Reihe geschaltet sind, insb. indem das Meßgerät-Einlaßende mit dem zweiten Konfusor-Ende verbunden ist.
Nach einer zweiten Weiterbildung des Meßsystems der Erfindung umfaßt dieses weiters ein an der Wandung des Konfusors des Strömungsgleichrichters angeordnetes, insb. nämlich wenigstens einen innerhalb des Lumens des Konfusors positionierten Temperatursensor aufweisenden und/oder mit einem stromabwärts des Strömungskonditionierers angeordneten Strömungsmeßgerät elektrisch verbundenes, Temperatur-Meßgerät.
Nach einer dritten Weiterbildung des Meßsystems der Erfindung umfaßt dieses weiters ein an der Wandung des Konfusors des Strömungsgleichrichters angeordnetes, insb. nämlich einen über eine Öffnung in der Wandung des Konfusors dessen Lumen kontaktierenden Drucksensor aufweisendes und/oder mit stromabwärts des Strömungskonditionierers angeordneten Strömungsmeßgerät elektrisch verbundenes, Druck-Meßgerät.
Nach einer vierten Weiterbildung des Meßsystems der Erfindung umfaßt dieses weiters ein an der Wandung des Konfusors des Strömungsgleichrichters angeordnetes, insb. nämlich ein die Wandung des Konfusors an einer dessen Lumen abgewandten Außenseite der Wandung kontaktierendes Mikrofon aufweisendes und/oder zwei einander gegenüber liegend jeweils die Wandung des Konfusors an einer dessen Lumen abgewandten Außenseite der Wandung kontaktierende Ultraschall-Transceivern aufweisendes und/oder mit stromabwärts des Strömungskonditionierers angeordneten Strömungsmeßgerät elektrisch verbundenes, (Ultra-)Schall-Meßgerät.
Nach einer fünften Weiterbildung des Meßsystems der Erfindung umfaßt dieses weiters in der Wandung des Konfusors wenigstens eine, insb. in Richtung der Gravitation an einem tiefsten oder an einem höchsten Punkt des Konfusors verödete und/oder von mit einem Anschlußstutzen versehene und/oder mit einem Stopfen verschlossene, Wand-Öffnung, insb. zum Anschließen einer Kondensatableitung, eines Gasabscheiders, eines Druck-Meßgerät oder eines Temperatur-Meßgeräts.
Eine Grundidee der Erfindung besteht darin, mittels eines im Einlaßbereich des erfindungsgemäßen Strömungskonditionierers positionierten Leitwerks ansonsten besonders bei hohen Reynoldszahl von mehr als 1000 gelegentlich provozierte, gleichwohl unerwünschte zusätzliche Störungen in die (Meßstoff-)Strömung durch den Strömungskonditionierer selbst verläßlich zu vermeiden; dies im besonderen auch, um mittels des Strömungskonditionierers ein solches, nicht zuletzt auch für genaue Volumenstrom- und/oder Massestrom-Messungen mittels eines stromabwärts des Strömunsgkonditionierers installierten Ultraschall-Durchflußmeßgeräts, Vortex-Durchflußmeßgeräts oder thermischen Durchflußmeßgeräts gut geeignetes, Strömungsprofil auch bei einer (Meßstoff-)Strömung mit einer hohen Reynoldszahl verläßlich bereitzustellen, das einer vollentwickelten turbulenten Rohrströmung, nämlich einer Rohrströmung des Fluids mit isotroper, zumindest aber homogener T urbulenz entspricht. Die Erfindung basiert u.a. auf der überraschenden Erkenntnis, daß durch den Strömungskonditionierers in die (Meßstoff-)Strömung bei hohen Reynoldszahlen eingetragene Störungen u.a. darauf zurückzuführen sein können, daß in wandnahen Bereichen der innerhalb des Diffusors ausgebildeten (Meßstoff-)Strömung Grenzschichtablösungen zu beobachten sind, die durch den dem Diffusor nachgeschalteten Strömungsgleichrichter regelmäßig nicht mehr in ausreichendem Maße ausgeglichen werden können; dies insbesondere für den Fall, daß ein (Gesamt-)Öffnungswinkel der Wandung des jeweiligen Diffusors, gemessen als ein größter (Schnitt-)Winkel zwischen zwei einer gegenüberliegenden Mantellinien der Innenseite der Wandung mehr als 16° beträgt, häufig auch schon für den Fall, daß der (Gesamt-)Öffnungswinkel größer als 12° ist.
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen davon werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Gleiche bzw. gleichwirkende oder gleichartig fungierende Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen; wenn es die Übersichtlichkeit erfordert oder es anderweitig sinnvoll erscheint, wird auf bereits erwähnte Bezugszeichen in nachfolgenden Figuren verzichtet. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen oder Weiterbildungen, insb. auch Kombinationen zunächst nur einzeln erläuterter Teilaspekte der Erfindung, ergeben sich ferner aus den Figuren der Zeichnung und/oder aus den Ansprüchen an sich.
Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 in einer perspektivischen Seitenansicht einen erfindungsgemäßen
Strömungskonditionierer sowie ein damit gebildetes Meßsystem;
Fig. 2 teilweise geschnitten in einer perspektivischen Seitenansicht den erfindungsgemäßen Strömungskonditionierer gemäß Fig. 1 ;
Fig. 3 in einer Seitenansicht einen Strömungskonditionierer gemäß Fig. 1 ;
Fig. 4 in einer zur Seitenansicht gemäß Fig. 3 entgegengesetzten, geschnittenen
Detailansicht den Strömungskonditionierer gemäß Fig. 1 ;
Fig. 5 teilweise geschnitten in einer perspektivischen Seitenansicht eine Variante eines erfindungsgemäßen Strömungskonditionierers;
Fig. 6 in einer Seitenansicht einen Strömungskonditionierer gemäß Fig. 5;
Fig. 7 in einer zur Seitenansicht gemäß Fig. 3 entgegengesetzten, geschnittenen
Detailansicht den Strömungskonditionierer gemäß Fig. 5; und
Fig. 8 in einer geschnittenen Detailansicht eine weitere Variante des erfindungsgemäßen
Strömungskonditionierers.
In Fig. 1 , 2, 3 und 4 ist schematisch in verschiedenen Ansichten ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Strömungskonditionierer 10 gezeigt. Der Strömungskonditionierer dient u.a. dazu, in einem in einer, beispielsweise eine Nennweite von mehr als 15 mm aufweisenden, Rohrleitung mit einer Strömungsrichtung strömenden Fluid, beispielsweise einem Gas, einer Flüssigkeit oder einer Dispersion, eine Rohrströmung mit homogener oder isotroper Turbulenz zu erzeugen; dies nicht zuletzt auch bei einer Reynolds-Zahl von mehr als 1000. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung beträgt eine Nennweite des Strömungskonditionierer dementsprechend mehr als 15 mm, beispielsweise nämlich nicht weniger als 50 mm. Der Strömungskonditionierer kann zudem auch eingerichtet sein, in den Verlauf der vorbezeichneten Rohrleitung wieder lösbar und/oder mittels Flanschenverbindungen eingegliedert zu werden. Wie auch in den Fig. 1 und 2 dargestellt, kann mittels eines erfindungsgemäßen Strömungskonditionierers ferner auch eine dem Messen wenigstens einer Meßgröße eines, beispielsweise in einer Rohrleitung, mit einer Strömungsrichtung strömenden fluiden Meßstoffs, beispielsweise einem Gas, einer Flüssigkeit oder einer Dispersion, dienliches Meßsystem gebildet sein, beispielsweise auch derart, daß Strömungskonditionierer, wie auch in Fig. 1 und 2 angedeutet, integraler Bestandteil nämliches Meßsystem ist.
Der erfindungsgemäße Strömungskonditionierer 10 umfaßt einen (in Strömungsrichtung einlaßseitigen) Diffusor 100, einen (in Strömungsrichtung auslaßseitigen) Konfusor 300 sowie einen zwischen Diffusor und Konfusor verödeten Strömungsgleichrichter 200. Der Diffusor 100 weist ein von einer trichterförmigen, beispielsweise zumindest abschnittsweise kegelstumpfförmigen, Wandung 101 umhülltes, sich von einer in einem, beispielsweise von einem Anschlußflansch gefaßten, ersten Diffusor-Ende 100+ verödeten ersten Strömungsöffnung 100a des Diffusors bis zu einer in einem zweiten Diffusor-Ende 100# verödeten zweiten Strömungsöffnung 100b des Diffusors erstreckendes Lumen 100* auf und der Konfusor 300 weist ein von einer trichtedörmigen, beispielsweise zumindest abschnittsweise glockenförmigen und/oder zumindest abschnittsweise trompetenförmigen, Wandung 301 umhülltes, sich von einer in einem ersten Konfusor-Ende 300+ verödeten ersten Strömungsöffnung 300a des Konfusors bis zu einer in einem, beispielsweise von einem Anschlußflansch gefaßten, zweiten Konfusor-Ende 300# verödeten zweiten Strömungsöffnung 300b des Konfusors erstreckendes Lumen 300* auf. Der Diffusor 100 kann beispielsweise als ein Ring-Diffusor oder auch als ein Kegel-Diffusor ausgebildet sein. Der Strömungsgleichrichter 200 wiederum weist einem von einer, beispielsweise zumindest abschnittsweise zylindedörmigen, Wandung 201 umhülltes, sich von einer in einem ersten Strömungsgleichrichter-Ende 200+ verödeten ersten Strömungsöffnung 200a des Strömungsgleichrichters bis zu einer in einem zweiten Strömungsgleichrichter-Ende 200# verödeten zweiten Strömungsöffnung 200b des Strömungsgleichrichters erstreckendes Lumen 200* sowie wenigstens ein innerhalb nämlichen Lumens angeordnetes, eine Vielzahl von, beispielsweise kreisförmigen und/oder polygonen, Strömungsöffnungen aufweisendes scheibenförmiges (ersten) Strömungshindernis 210 auf. Das wenigstens eine Strömungshindernis 210 des Strömungsgleichrichters 200 kann beispielsweise ein Turbulenzgitter, ein Sieb oder auch eine Lochplatte sein. Der Strömungskonditionierer kann vodeilhaft zumindest teilweise durch ein additives Fedigungsvedahren, beispielsweise nämlich ein Freiraum und/oder ein Pulverbettvedahren, hergestellt sein.
Um eine Strömungsgeschwindigkeit des innerhalb des Strömungsgleichrichters strömenden Fluids im Vergleich zu dessen Strömungsgeschwindigkeit bei Eintritt in den Strömungskonditionierer 10 signifikant verringern zu können ist gemäß einerweiteren Ausgestaltung der Edindung ein durch die Strömungsöffnung 100a des Diffusors 100 bereitgestellter erster Strömungsquerschnitt des Diffusors 100 zudem um so viel kleiner als ein durch die Strömungsöffnung 100b des Diffusors 100 bereitgestellter zweiter Strömungsquerschnitt des Diffusors 100, daß der zweite Strömungsquerschnitt des Diffusors 100 mehr als ein 1 ,4-faches des ersten Strömungsquerschnitts des Diffusors, beispielsweise nicht weniger als ein 2-faches des ersten Strömungsquerschnitts des Diffusors 100 und/oder nicht mehr als ein 25-faches des ersten Strömungsquerschnitts des Diffusors 100, beträgt und/oder ist ein durch die Strömungsöffnung 300a des Konfusors 300 bereitgestellter erster Strömungsquerschnitt des Konfusors 300 um so viel größer ist als ein durch die Strömungsöffnung 300b des Konfusors 300 bereitgestellter zweiter Strömungsquerschnitt des Konfusors 300, daß der erste Strömungsquerschnitt des Konfusors 300 mehr als ein 1 ,4-faches des zweiten Strömungsquerschnitts des Konfusors 300, beispielsweise nicht weniger als ein 2-faches des zweiten Strömungsquerschnitts des Konfusors 300 und/oder nicht mehr als ein 5-faches des zweiten Strömungsquerschnitts des Konfusors 300, beträgt. Alternativ oder in Ergänzung können zudem der vorbezeichnete erste Strömungsquerschnitt des Diffusors 100 und der vorbezeichnete zweite Strömungsquerschnitt des Konfusors 300 gleich groß sein. Ein, im Falle eines kreisförmigem ersten Strömungsquerschnitt des Diffusors 100 auch der Nennweite des Strömungskonditionierers entsprechender, hydraulischen Durchmesser der ersten Strömungsöffnung des Diffusors kann, wie bereits angedeutet, mehr als 10 mm, insb. auch mehr als 50 mm, betragen.
Die Wandung des Diffusors 100 und/oder des Strömungsgleichrichters 200 und/oder des Konfusors 300 kann - wie auch aus einer Zusammenschau der Fig. 1 , 2, 3 und 4 ersichtlich - jeweils bezüglich einer jeweiligen (gedachten) Längs- bzw. Rotationsachse rotationssymmetrisch ausgebildet und/oder jeweils aus einem Metall hergestellt sein. Alternativ oder in Ergänzung können die Wandungen von Diffusor 100, Strömungsgleichrichter 200 und Konfusor 300 auch aus dem gleichen Matrial hergestellt sein. Nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Diffusor und/oder der Strömungsgleichrichter und/oder der Konfusor ferner so ausgebildet, daß dessen jeweiliges Lumen bezüglich einer jeweiligen wenigstens vierzähligen (gedachten) Rotationsachse rotationssymmetrisch ausgebildet ist, und/oder, daß das Lumen 100* des Diffusors zumindest abschnittsweise kegelstumpfförmig und/oder das Lumen des Strömungsgleichrichters zumindest abschnittsweise kreiszylinderförmig und/oder das Lumen 300* des Konfusors zumindest abschnittsweise glockenförmigen und/oder zumindest abschnittsweise trompetenförmigen ausgebildet ist.
Wie in Fig. 1 bzw. 2 dargestellt sind Diffusor 100, Strömungsgleichrichter 200 und Konfusor 300 unter Bildung eines sich von der Strömungsöffnung 100a des Diffusors 100 bis zur Strömungsöffnung 300b des Konfusors 300 erstreckenden, nämlich die Lumen 100* von Diffusor 100, Strömungsgleichrichter und Konfusor involvierenden Strömungspfades des Strömungskonditionierers fluidisch in Reihe geschaltet sind, dies beispielsweise indem das Diffusor-Ende 100# mit dem Strömungsgleichrichter-Ende 200+ und das
Strömungsgleichrichter-Ende 200# mit dem Konfusor-Ende 300+ (direkt) verbunden sind und/oder derart, daß ein Übergangswinkel a zwischen der Wandung 101 des Diffusors 100 und der Wandung 201 des Strömungsgleichrichters 200, gemessen als ein (Schnitt-) Winkel zwischen einer Mantellinie der dem Lumen 100* zugewandten Innenseite der Wandung 101 und einer damit fluchtenden Mantellinie der dem Lumen 200* zugewandten Innenseite der Wandung 201 weniger als 170° und mehr als 45° beträgt. Dementsprechend ist nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung ein durch die Strömungsöffnung 200a des Strömungsgleichrichters 200 bereitgestellter erster Strömungsquerschnitt des Strömungsgleichrichters gleich groß wie der zweite Strömungsquerschnitt 100b des Diffusors 100. Ferner ist vorgesehen, daß ein durch die Strömungsöffnung 200b des Strömungsgleichrichters 200 bereitgestellter zweiter Strömungsquerschnitt des Strömungsgleichrichters 200 gleich groß wie der erste Strömungsquerschnitt des Konfusors 300. Alternativ oder in Ergänzung kann zudem auch der vorbezeichnete zweite Strömungsquerschnitt des Strömungsgleichrichters gleich groß sein wie der erste Strömungsquerschnitt des Strömungsgleichrichters bzw. können dementsprechend der zweite Strömungsquerschnitt des Diffusors 100 und der erste Strömungsquerschnitt des Konfusors gleich groß sein.
Nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung sind Diffusor 100, Strömungsgleichrichter 200 und Konfusor 300 derart ausgestaltet und angeordnet, daß eine einen (Flächen-)Schwerpunkt der Strömungsöffnung 100a des Diffusors 100 und eine einen (Flächen-)Schwerpunkt der Strömungsöffnung 300b des Konfusors 300 imaginär verbindenden gedachten Längs- bzw. Strömungsachse des Strömungskonditionierers mit einer, beispielsweise einer wenigstens vierzähligen (gedachten) Rotationsachse entsprechenden, Hauptträgheitsachse des Lumens des Diffusors 100 und/oder einer, beispielsweise einer wenigstens vierzähligen
(gedachten) Rotationsachse entsprechenden, Hauptträgheitsachse des Lumens des Konfusors 300 und/oder einer eine einen (Flächen-)Schwerpunkt der Strömungsöffnung 200a des Strömungsgleichrichters 200 und einen (Flächen-)Schwerpunkt der Strömungsöffnung 200b des Strömungsgleichrichters 200 imaginär verbindenden (gedachten) Längs- bzw. Strömungssachse des Lumens des Strömungsgleichrichters 200 koinzidiert.
Das wenigstens eine Strömungshindernis 210 des Strömungsgleichrichters 200 ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ferner so ausgebildet, insb. sind nämlich Anzahl und Größe von dessen Strömungsöffnungen so gewählt, daß ein durch die Strömungsöffnungen des ersten Strömungshindernis des Strömungsgleichrichters insgesamt bereitgestellter erster reduzierter Strömungsquerschnitt des Strömungsgleichrichters nicht kleiner ist als ein 0,3-faches des vorbezeichneten ersten Strömungsquerschnitts des Strömungsgleichrichters. Alternativ oder in Ergänzung dazu ist ein Strömungsquerschnitt einer größten Strömungsöffnung des ersten Strömungshindernisses so gewählt, daß er nicht weniger als ein 0,1-faches und/oder nicht mehr als ein 0,3-faches des vorbezeichneten ersten Strömungsquerschnitts des Diffusors 100 beträgt. Nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das wenigstens eine Strömungshindernis 210 des Strömungsgleichrichters Strömungsöffnungen mit voneinander abweichenden Strömungsquerschnitten auf; dies beispielsweise derart, daß ein Strömungsquerschnitt einer größten Strömungsöffnung des Strömungshindernisses 210 nicht weniger beträgt als ein 1 ,1-faches und/oder nicht mehr beträgt als ein 1 ,5-faches einer kleinsten Strömungsöffnung nämlichen Strömungshindernisses 210. Zur weiteren Verbesserung der Wirksamkeit des Strömungsgleichrichters 200 weist dieser nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung wenigstens ein eine Vielzahl von Strömungsöffnungen aufweisendes scheibenförmiges, insb. aber dem Strömungshindernis 210 nicht baugleiches, zweites Strömungshindernis 220 auf, daß in Richtung einer (gedachten) Längsachse des Strömungsgleichrichters vom Strömungshindernis 210 beabstandet innerhalb des Lumens des Strömungsgleichrichters 200 angeordnet ist; dies insb. derart, daß die Strömungshindernisse 210, 220 parallel zueinander ausgerichtet sind und/oder daß das Strömungshindernis 220 in Strömungsrichtung stromab des Strömungshindernisses 210 bzw. näher zur Strömungsöffnung 200b positioniert ist als das Strömungshindernis 210. Die Strömungshindernisse 210, 220 können ferner so ausgebildet sein, daß ein durch die Strömungsöffnungen des Strömungshindernis 210 insgesamt bereitgestellter erster reduzierter Strömungsquerschnitt des Strömungsgleichrichters 200 nicht größer ist als ein durch die Strömungsöffnungen des vorbezeichneten Strömungshindernis 220 insgesamt bereitgestellter zweiter reduzierter Strömungsquerschnitt des Strömungsgleichrichters bzw. daß ein Strömungsquerschnitt einer größten Strömungsöffnungen des Strömungshindernisses 210 nicht kleiner ist als ein Strömungsquerschnitt einer größten Strömungsöffnungen des Strömungshindernisses 220 ist. Alternativ oder in Ergänzung können die Strömungshindernisse 210, 220 vorteilhaft auch so angeordnet sein, daß sie in Richtung der vorbezeichneten (gedachten) Längsachse des Strömungsgleichrichters um nicht weniger als ein 5-faches einer Quadratwurzel eines Strömungsquerschnitts einer größten Strömungsöffnung des Strömungshindernisses 210 und/oder nicht weniger als ein 5-faches eines hydraulischer Durchmesser einer größten Strömungsöffnung des Strömungshindernisses 210 voneinander beabstandet sind. Falls erforderlich, kann der Strömungsgleichrichters 200 ferner auch wenigstens ein eine Vielzahl von Strömungsöffnungen aufweisendes scheibenförmiges, beispielsweise dem Strömungshindernis 210 und/oder dem vorbezeichneten Strömungshindernis 220 nicht baugleiches, drittes Strömungshindernis 230 aufweisen, daß beispielsweise in Richtung der vorbezeichneten Längsachse des Strömungsgleichrichters vom Strömungshindernis 220 beabstandet, nämlich in Strömungsrichtung stromab des Strömungshindernisses 220 innerhalb des Lumens des Strömungsgleichrichters 200 angeordnet ist.
Beim erfindungsgemäßen Strömungskonditionierer umfaßt der Diffusor 100 ferner ein innerhalb von dessen Lumen 100* angeordnetes, nicht zuletzt dem Verhindern einer (turbulenten) Grenzschichtablösung dienliches, Leitwerk 110. Das Leitwerk 110 des Diffusors weist, wie aus einer Zusammenschau der Fig. 2, 3 und 4 ersichtlich, wenigstens eine hülsenförmige, beispielsweise nämlich zumindest abschnittsweise hohlzylinderförmige und/oder zumindest abschnittsweise trichterförmige erste Umlenkschaufel 111 sowie eine Vielzahl von im Abstand zueinander jeweils sowohl mit der Umlenkschaufel 111 als auch der Wandung des Diffusors verbundenen, beispielsweise einander baugleiche, Verbindungselemente 112 (112.1 , 112.2, 112.3, 112.4) auf. Nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest das Leitwerk 110 ein, insb. additive hergestelltes, monolithisches Formteil, beispielsweise derart, daß zumindest die Umlenkschaufel 111 und die Verbindungselemente 112 Bestandteile ein und desselben monolithischen Formteils sind. Nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß sowohl die Umlenkschaufel 111 , die Verbindungselemente 112 sowie die Wandung 101 des Diffusors 100 Bestandteile ein und desselben monolithischen Formteils sind.
Erfindungsgemäß ist das Leitwerk 110 zudem so ausgebildet und so positioniert, daß die Umlenkschaufel 111 von der Wandung 101 des Diffusors 100 beabstandet und koaxial zum Lumen des Diffusors angeordnet ist, beispielsweise nämlich derart, daß - wie aus einer Zusammenschau von Fig. 2, 3 und 4 ohne weiteres ersichtlich, eine Hauptträgheitsachse der Umlenkschaufel 111 mit einer Hauptträgheitsachse des Lumens 200* des Diffusors 200 koinzidiert; dies im besonderen in der Weise, daß ein oder mehrere Teilabschnitte des vorbezeichneten Strömungspfades des Strömungskonditionierers durch die Umlenkschaufel 111 hindurch verlaufen und/oder daß ein oder mehrere Teilabschnitte des Strömungspfades des Strömungskonditionierers 10 zwischen der Umlenkschaufel 111 und der Wandung 201 des Diffusors 200 verlaufen, beispielsweise nämlich jeweils zwischen zwei einander benachbarten, jeweils mit der Umlenkschaufel 111 und der Wandung des Diffusors verbundenen Verbindungselementen 112 jeweils ein Teilabschnitt des Strömungspfades des Strömungskonditionierers verläuft. Die Umlenkschaufel 111 des Leitwerks 110 ist nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung bezüglich einer wenigstens vierzähligen (gedachten) Rotationsachse (Längsachse) rotationssymmetrisch. Desweiteren können die Verbindungselemente 111 des Leitwerks beispielsweise stabförmig und/oder plattenförmig ausgebildet sein. Zudem können die Verbindungselemente 112 entlang einer der Wandung 120 des Diffusors 100 zugewandten Mantelfläche der Umlenkschaufel 111 sternförmig und/oder entlang einer (kreisförmigen) Umfanglinie nämlicher Mantelfläche der Umlenkschaufel 111 äquidistant angeordnet sein. Alternativ oder in Ergänzung können Umlenkschaufel 111 und Verbindungselemente 112 zudem beispielsweise aus demselben Material und/oder aus Metall hergestellt sein. Nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die wenigstens eine Umlenkschaufel 111 des Leitwerks 110 ferner so geformt und angeordnet, daß eine von deren Hauptträgheitsachse, beispielsweise nämlich eine einer zumindest vierzähligen Rotationsachse der Umlenkschaufel entsprechende Hauptträgheitsachse, mit einer, beispielsweise einer zumindest vierzähligen Rotationsachse des Lumens des Diffusors entsprechenden, Hauptträgheitsachse des Lumens 100* des Diffusors 100 koinzidiert. Desweiteren kann das Leitwerk 110 ferner so ausgebildet sein, daß es bezüglich einer wenigstens dreizähligen, beispielsweise auch einer (gedachten) Längsachse des Leitwerks bzw. des Diffusors entsprechenden, Rotationsachse rotationssymmetrisch ist. Zudem kann das Leitwerk 110 so innerhalb des Lumens des Diffusors positioniert sein, daß die vorbezeichnete wenigstens dreizählige (gedachte) Rotationsachse bzw. Längsachse des Leitwerks mit einer Hauptträgheitsachse des Lumens 100* des Diffusors 100 koinzidiert.
Zur Verringerung des Risikos des Auftretens unerwünschter Grenzschichtablösungen innerhalb des Diffusors bzw. des damit gebildeten Strömungskonditionierers ist nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung das Leitwerk 110 und die Wandung 101 ferner so ausgestaltet, daß ein (erster) kritischer Öffnungswinkel cp1 des Diffusors 100, gemessen als ein größter (Schnitt-)Winkel zwischen einer (der Wandung 101 zugewandte) Mantelline der Umlenkschaufel 111 und einer gegenüber- bzw. nächstliegenden Mantellinie der (dem Lumen 100* zugewandten) Innenseite der Wandung 101 des Diffusors 100, weniger als 8°, insb. nämlich nicht mehr als 6°, beträgt (Fig. 2) bzw. kleiner als ein Öffnungswinkel ist, ab dem ein Einsetzen von Grenzschichtablösungen in wandnahen Bereichen der Fluidströmung zu erwarten ist. Durch Verwendung des Leitwerks 110 ist es so u.a. ermöglicht, einen dementsprechenden (Gesamt-)Öffnungswinkel 2F der Wandung 101 des Diffusors 100, gemessen als ein größter (Schnitt-)Winkel zwischen zwei einer gegenüberliegenden Mantellinien der Innenseite der Wandung 101 , im Vergleich zu einem - typischerweise ca. 16°- 12° oder auch weniger betragenden - Öffnungswinkel des Diffusors in konventionellen Strömungsgleichrichtern der in Rede stehenden Art insgesamt zu vergrößern, beispielsweise nämlich auf mehr als 16° bzw. auf das Doppelte, ohne ein Risiko von Grenzschichtablösungen in wandnahen Bereichen der Fluidströmung zu erhöhen und damit einhergehend auch eine Einbaulänge des Strömungskonditionierers, gemessen als ein (kleinster) Abstand zwischen dem Diffusor-Ende 100+ und dem Konfusor-Ende 300# im Vergleich zur Einbaulänge konventioneller Strömungsgleichrichter der in Rede stehenden Art bei gleicher Effizienz bzw. Wirksamkeit, betreffend die Ausbildung eines voll entwickelten turbulenten Strömungsprofil ausgangs des Strömungskonditionierers, in entsprechendem Maße zu verkürzen.
Dementsprechend ist gemäß einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung der Strömungskonditionierer so ausgebildet, daß dessen Einbaulänge nicht mehr als ein 15-faches, insb. weniger als ein 12-faches, einer Quadratwurzel des vorbezeichneten ersten Strömungsquerschnitts des Diffusors 100 bzw. nicht mehr als ein 12-faches, insb. weniger als ein 10-faches, eines hydraulischen Durchmessers der Strömungsöffnung 100a des Diffusors 100 bzw. einer Nennweite des Strömungsgleichrichters beträgt, beispielsweise auch in der Weise, das die Einbaulänge nicht mehr als ein 5-faches des hydraulischen Durchmessers der Strömungsöffnung 100a des Diffusors bzw. der Nennweite des Strömungsgleichrichters beträgt. Dafür ist gemäß einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung der Diffusor so ausgebildet, daß eine Länge des Diffusors, gemessen als ein (kleinster) Abstand zwischen dem Diffusor-Ende 100+ und dem Diffusor-Ende 100#, nicht mehr als ein 0,4-faches der Einbaulänge des Strömungsgleichrichters und/oder nicht mehr als ein 7-faches der Quadratwurzel des ersten Strömungsquerschnitts des Diffusors 100 bzw. nicht mehr als ein 6-faches des hydraulischen Durchmessers der ersten Strömungsöffnung des Diffusors 100 beträgt; dies insb. auch in der Weise, daß die vorbezeichnete Länge des Diffusors 100 nicht kleiner als ein 0,2-faches der Einbaulänge des Strömungsgleichrichters ist.
Zur weiteren Verbesserung der vorbezeichneten Effizienz des Strömungskonditionierers hinsichtlich der Formung eines vollentwickelten turbulenten Strömungsprofils bei festgelegter Einbaulänge weist das Leitwerk 110 nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung - wie auch in Fig. 5 und 6 angedeutet bzw. aus deren Zusammenschau ohne weiteres ersichtlich - ferner eine hülsenförmige, beispielsweise zumindest abschnittsweise hohlzylinderförmige und/oder- wie in Fig. 5 gezeigt - zumindest abschnittsweise trichterförmige, zweite Umlenkschaufel 113 sowie eine Vielzahl von im Abstand zueinander jeweils sowohl mit der zweiten Umlenkschaufel 113 als auch der ersten Umlenkschaufel 111 verbundenen, beispielsweise stabförmigen und/oder plattenförmigen, Verbindungselementen 114 (114.1 , 114.2, 114.3, 114.4) auf und ist das Leitwerk 110 zudem so ausgebildet und positioniert, daß die Umlenkschaufel 113 von sowohl der Wandung 120 des Diffusors 100 als auch der Umlenkschaufel 111 beabstandet und koaxial zum Lumen des Diffusors 100 angeordnet ist, beispielsweise nämlich auch innerhalb der Umlenkschaufel 111 ; dies im besonderen auch in der Weise, daß eine Hauptträgheitsachse der Umlenkschaufel 113 mit der vorbezeichneten Hauptträgheitsachse des Lumens des Diffusors 200 bzw. mit der vorbezeichneten Hauptträgheitsachse der Umlenkschaufel 111 koinzidiert und/oder daß ein oder mehrere Teilabschnitte des vorbezeichneten Strömungspfades des Strömungskonditionierers durch die Umlenkschaufel 113 hindurch verlaufen und/oder daß ein oder mehrere Teilabschnitte des Strömungspfades des Strömungskonditionierers zwischen der Umlenkschaufel 113 und der Umlenkschaufel 111 verlaufen, beispielsweise nämlich jeweils zwischen zwei einander benachbarten, jeweils mit der Umlenkschaufel 113 und der Umlenkschaufel 111 verbundenen Verbindungselementen 114 jeweils ein Teilabschnitt des Strömungspfades des Strömungskonditionierers verläuft. Die Umlenkschaufel 113 und die Verbindungselemente 114 können beispielsweise aus demselben Material, beispielsweise auch aus demselben Material wie die Umlenkschaufel 111 bzw. die Verbindungselemente 112, und/oder aus Metall hergestellt sein. Zudem können die Verbindungselemente 114 einander baugleich ausgebildet und/oder entlang einer der Umlenkschaufel 111 zugewandten Mantelfläche der Umlenkschaufel 113 sternförmig bzw. entlang einer Umfanglinie nämlicher Mantelfläche der Umlenkschaufel 113 äquidistant angeordnet sein. Nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Umlenkschaufel 113 des Leitwerks 110 bezüglich einer wenigstens vierzähligen (gedachten) Rotationsachse (Längsachse) rotationssymmetrisch, beispielsweise auch in der Weise, daß jede der Umlenkschaufeln 111 , 113 des Leitwerks 110 jeweils bezüglich einer wenigstens vierzähligen (gedachten)
Rotationsachse (Längsachse) rotationssymmetrisch ausgebildet und zudem so angeordnet sind, daß nämliche Rotationsachsen koinzident sind und/oder daß ein (zweiter) kritischer Öffnungswinkel cp2 des Diffusors 100, gemessen als ein größter (Schnitt-)Winkel zwischen einer (der Umlenkschaufel 111 zugewandten) Mantellinie der Umlenkschaufel 112 und einer gegenüber- bzw. nächstliegenden Mantellinie einer (der Umlenkschaufel 112 zugewandten) Innenseite der Umlenkschaufel 111 , weniger als 8°, insb. nämlich nicht mehr als 6°, beträgt (Fig. 5); dies im besonderen auch in der Weise daß sowohl der vorbezeichnete kritische Öffnungswinkel cp1 als auch der kritischer Öffnungswinkel cp2 jeweils weniger als 8°, insb. nämlich jeweils nicht mehr als 6°, betragen und/oder das der vorbezeichnete (Gesamt-)Öffnungswinkel 2F der Wandung 101 des Diffusors 100 mehr als 20°, beispielsweise mehr als 30 , beträgt.
Das Leitwerk 110 kann ferner auch dafür vorgesehen bzw. eingerichtet sein, einen im in den Strömungskonditionierer einströmenden Fluid allfällig ausgebildeten Drall aus dem strömenden Fluid zu entziehen oder zumindest in ausreichendem Maße zu reduzieren, beispielsweise mittels an der Umlenkschaufel 111 und/oder an der Wandung 120 des Diffusors 100 angebrachten Leitflächen bzw. Leitschaufeln. Dafür können vorteilhaft auch einige oder auch sämtliche der Verbindungselemente 112 des Leitwerks, ggf. auch einige oder sämtliche der Verbindungselemente 114 jeweils als eine Leitschaufel ausgebildet und zudem so angeordnet sein, daß mittels der Verbindungselemente 112 bzw. 114 ein, insb. dem Entziehen eines Dralls aus einem durch den Diffusor 100 strömenden Fluids dienlicher, Schaufelkranz des Leitwerks 110 gebildet ist. Dementsprechend sind nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung wenigstens drei, beispielsweise nämlich auch vier oder mehr, Verbindungselemente 112 jeweils als eine, insb. flache und/oder ein symmetrisches Profil aufweisende, Leitschaufel ausgebildet. Alternativ oder in Ergänzung können dementsprechend auch die ggf. vorgesehenen Verbindungselemente 114 jeweils als eine, insb. flache und/oder ein symmetrisches Profil aufweisende, Leitschaufel ausgebildet sein,
Wie bereits angedeutet, kann der Strömungskonditionierer im besonderen auch als eine Komponente bzw. als ein Bestandteil einer dem Messen einer oder mehrerer Meßgrößen, beispielsweise wenigsten eines Strömungsparameters und/oder wenigstens eines Stoffparamters, eines strömenden fluiden Meßstoffs dienliches Meßsystem ausgebildet sein. Ein solches Meßsystem kann demenstsprechend außer dem erfindungsgemäßen Strömungskonditionierer 10 wenigstens ein Meßgerät 20, beispielsweise ein Strömungsmeßgerät, wie etwa ein Vortex-Durchflußmeßgerät, ein thermisches (Massestrom-)Meßgerät, ein Ultraschall-Durchflußmeßgerät oder ein anderes Strömungsparameter messendes (In-Line-)Durchflußmeßgerät, ein Temperatur-Meßgerät, Druck-Meßgerät und/oder vom strömenden Meßstoff übertragenen Ultraschall und/oder emittierten Schall messendes (Ultra-)Schall-Meßgerät umfassen. Das vorbezeichnete (In-Line-)Durchflußmeßgerät des Meßsystem kann - wie auch in Fig. 1 dargestellt - vorteilhaft stromabwärts des Strömungskonditionierers angeordnet, beispielsweise nämlich unmittelbar an den Konfusor 300 angeschlossen sein, derart, daß der Strömungskonditionierer und das Strömungsmeßgerät unter Bildung eines sich von der Strömungsöffnung 100a des Diffusors 100 bis zu einer in einem vom Konfusor-Ende 300b des Konfusors 300 entfernten Meßgerät-Auslaßende verödeten Auslaßsöffnung des Strömungsmeßgeräts erstreckenden, nämlich sowohl die Lumen von Diffusor 100, Strömungsgleichrichter 200 und Konfusor 300 als auch ein sich von einer in einem Meßgerät-Einlaßende verorteteten Einlaßöffnung des Strömungsmeßgeräts bis zu dessen Auslaßöffnung erstreckendes Lumen des Strömungsmeßgeräts involvierenden Strömungspfades fluidisch in Reihe geschaltet sind, beispielsweise indem das Meßgerät-Einlaßende mit dem Konfusor-Ende 300# des Konfusors 300 verbunden ist. Alternativ oder in Ergänzung können zumindest das vorbezeichnete Temperatur-Meßgerät und/oder das vorbezeichnete Druck-Meßgerät und/oder das vorbezeichnete (Ultra-)Schall-Meßgerät - wie in Fig. 8 schematisch angedeutet - jeweils auch direkt am bzw. anteilig innerhalb des Strömungskonditionierers 10 selbst, insb. nämlich an der Wandung des Konfusors 300 angeordnet sein; dies beispielsweise derart, daß das Temperatur-Meßgerät wenigstens einen innerhalb des Lumens des Konfusors 300 positionierten Temperatursensor aufweist bzw. daß das Druck-Meßgerät einen über eine Öffnung in der Wandung des Konfusors 300 dessen Lumen kontaktierenden Drucksensor aufweist bzw. daß das (Ultra-)Schall-Meßgerät ein die Wandung des Diffusors an einer dessen Lumen abgewandten Außenseite der Wandung kontaktierendes Mikrofon und/oder zwei einander gegenüber liegend jeweils die Wandung des Diffusors an einer dessen Lumen abgewandten Außenseite der Wandung kontaktierende Ultraschall-Transceivern aufweist. Jedes der vorbezeichneten Temperatur-, Druck-Meßgerät bzw. (Ultra-)Schall-Meßgeräte kann zudem mit einem stromabwärts des Strömungskonditionierers ggf. angeordneten Strömungsmeßgerät elektrisch verbunden sein, beispielsweise um Meßdaten vom Strömungsmeßgerät zu empfangen und/oder Meßdaten zum Strömungsmeßgerät übermitteln. Zum (fluidischen) Anschließen des vorbezeichneten Druck-Meßgeräts oder des vorbezeichneten Temperatur-Meßgeräts kann in der Wandung des Konfusors 301 ferner wenigstens eine, beispielsweise zunächst mit einem Stopfen verschlossene und/oder mit einem entsprechenden Anschlußstutzen versehene, Wand-Öffnung 301* vorgesehen sein. Vorteilhaft kann Wand-Öffnung in Richtung der Gravitation an einem tiefsten oder an einem höchsten Punkt des Diffusors verortet sein. Alternativ oder in Ergänzung kann die vorbezeichnete Wand-Öffnung auch verwendet werden, eine Kondensatableitung oder einen Gasabscheider fluidisch an den Strömungskonditionierer anzuschließen.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Strömungskonditionierer für ein in einer, insb. eine Nennweite von mehr als 15 mm aufweisenden,
Rohrleitung, insb. mit einer Reynolds-Zahl von mehr als 1000, strömendes Fluid, insb. zum
Erzeugen einer Rohrströmung des Fluids mit homogener oder isotroper Turbulenz, welcher
Strömungskonditionierer umfaßt:
- einen, insb. als Kegel-Diffusor oder als Ring-Diffusor ausgebildeten, Diffusor (100)
- mit einem von einer trichterförmigen, insb. zumindest abschnittsweise kegelstumpfförmigen, Wandung (101), insb. aus einem Metall, umhüllten, sich von einer in einem, insb. von einem Anschlußflansch gefaßten, ersten Diffusor-Ende (100+) verödeten, insb. kreisförmigen, ersten Strömungsöffnung (100a) des Diffusors bis zu einer in einem zweiten Diffusor-Ende (100#) verödeten zweiten Strömungsöffnung (100b) des Diffusors erstreckenden, insb. bezüglich einer wenigstens vierzähligen (gedachten) Rotationsachse des Diffusors rotationssymmetrischen und/oder zumindest abschnittsweise kegelstumpfförmigen, Lumen (100*)
- und mit einem innerhalb nämlichen Lumens angeordneten, insb. dem Verhindern einer Grenzschichtablösung und dem Entziehen eines Dralls aus dem strömenden Fluid dienliches, Leitwerk (110);
- einen, insb. bezüglich einer (gedachten) Längsachse rotationssymmetrischen, Strömungsgleichrichter (200)
- mit einem von einer Wandung (201 ), insb. aus einem Metall, umhüllten, sich von einer in einem ersten Strömungsgleichrichter-Ende (200+) verödeten ersten Strömungsöffnung (200a) des Strömungsgleichrichters bis zu einer in einem zweiten Strömungsgleichrichter-Ende (200#) verödeten zweiten Strömungsöffnung (200b) des Strömungsgleichrichters erstreckenden, insb. bezüglich einer wenigstens vierzähligen (gedachten) Rotationsachse des Strömungsgleichrichters rotationssymmetrischen und/oder kreiszylinderförmigen, Lumen (200*)
- und mit wenigstens einem innerhalb nämlichen Lumens angeordneten, eine Vielzahl von, insb. kreisförmigen und/oder polygonen, Strömungsöffnungen aufweisenden scheibenförmigen (ersten) Strömungshindernis (210), insb. einer Lochplatte, einem Turbulenzgitter oder einem Sieb;
- sowie einen Konfusor (300) mit einem von einer trichterförmigen, insb. zumindest abschnittsweise glockenförmigen und/oder zumindest abschnittsweise trompetenförmigen, Wandung (301), insb. aus einem Metall, umhüllten, sich von einer in einem ersten Konfusor-Ende (300+) verödeten ersten Strömungsöffnung (300a) des Konfusors bis zu einer in einem, insb. von einem Anschlußflansch gefaßten, zweiten Konfusor-Ende (300#) verödeten, insb. kreisförmigen, zweiten Strömungsöffnung (300b) des Konfusors erstreckenden, insb. zumindest abschnittsweise glockenförmigen und/oder zumindest abschnittsweise trompetenförmigen und/oder bezüglich einer wenigstens vierzähligen (gedachten) Rotationsachse des Konfusors rotationssymmetrischen, Lumen (300*);
- wobei Diffusor (100), Strömungsgleichrichter (200) und Konfusor (300) unter Bildung eines sich von der ersten Strömungsöffnung des Diffusors bis zur zweiten Strömungsöffnung des Konfusors erstreckenden, nämlich die Lumen von Diffusor, Strömungsgleichrichter und Konfusor involvierenden Strömungspfades des Strömungskonditionierers fluidisch in Reihe geschaltet sind, insb. indem das zweite Diffusor-Ende (100#) mit dem ersten Strömungsgleichrichter-Ende (200+) und das zweite Strömungsgleichrichter-Ende (200#) mit dem ersten Konfusor-Ende (300+) verbunden sind und/oder derart, daß eine einen (Flächen-)Schwerpunkt der ersten Strömungsöffnung (100a) des Diffusors und eine einen (Flächen-)Schwerpunkt der zweiten Strömungsöffnung (300b) des Konfusors imaginär verbindenden gedachten Längs- bzw. Strömungsachse des Strömungskonditionierers mit einer Hauptträgheitsachse (Längsachse) des Lumens des Diffusors und/oder einer Hauptträgheitsachse (Längsachse) des Lumens des Konfusors und/oder einer eine einen (Flächen-)Schwerpunkt der ersten Strömungsöffnung des Strömungsgleichrichters und einen (Flächen-)Schwerpunkt der zweiten Strömungsöffnung des Strömungsgleichrichters imaginär verbindenden (gedachten) Längs- bzw. Strömungssachse des Lumens des Strömungsgleichrichters koinzidiert;
- wobei das Leitwerk (110)
- wenigstens eine hülsenförmige, insb. zumindest abschnittsweise hohlzylinderförmige und/oder zumindest abschnittsweise trichterförmige und/oder bezüglich einer wenigstens vierzähligen (gedachten) Rotationsachse (Längsachse) rotationssymmetrische, erste Umlenkschaufel (111), insb. aus einem Metall,
- sowie eine Vielzahl von im Abstand zueinander jeweils sowohl mit der ersten Umlenkschaufel als auch der Wandung des Diffusors verbundenen, insb. stabförmigen und/oder plattenförmigen und/oder einander baugleichen und/oder entlang einer der Wandung des Diffusors zugewandten Mantelfläche der ersten Umlenkschaufel sternförmig angeordneten und/oder jeweils als Leitschaufel ausgebildete und/oder entlang einer Umfanglinie der Mantelfläche der ersten Umlenkschaufel äquidistant angeordnete,
Verbindungselementen (112, 112.1 , 112.2, 112.3, 112.4), insb. aus Metall, aufweist; - und wobei das Leitwerk (110) so ausgebildet und so positioniert ist, daß die erste Umlenkschaufel (111) von der Wandung des Diffusors beabstandet und koaxial zum Lumen des Diffusors angeordnet ist, insb. derart, daß eine Hauptträgheitsachse der ersten Umlenkschaufel mit einer Hauptträgheitsachse des Lumens des Diffusors koinzidiert.
2. Strömungskonditionierer nach einem der vorherigen Ansprüche,
- wobei das Leitwerk (110) so ausgebildet und so positioniert ist, daß ein oder mehrere Teilabschnitte des Strömungspfades des Strömungskonditionierers durch die erste Umlenkschaufel hindurch verlaufen; und/oder
- wobei das Leitwerk (110) so ausgebildet und so positioniert ist, daß ein oder mehrere Teilabschnitte des Strömungspfades des Strömungskonditionierers zwischen der ersten Umlenkschaufel und der Wandung des Diffusors verlaufen; und/oder
- wobei das Leitwerk (110) so ausgebildet und so positioniert ist, daß jeweils zwischen zwei einander benachbarten, jeweils mit der ersten Umlenkschaufel und der Wandung des Diffusors verbundenen Verbindungselementen ein Teilabschnitt des Strömungspfades des Strömungskonditionierers verläuft.
3. Strömungskonditionierer nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Leitwerk (110) und die
Wandung (101) des Diffusors (100) so ausgestaltet sind, daß ein (erster) kritischer
Öffnungswinkel cp1 des Diffusors (100), gemessen als ein größter (Schnitt-)Winkel zwischen einer
Mantelline der Umlenkschaufel (111) und einer gegenüber- bzw. nächstliegenden Mantellinie einer dem Lumen (100*) des Difufsors (100) zugewandten Innenseite der Wandung (101) des
Diffusors (100), weniger als 8°, insb. nämlich nicht mehr als 6°, beträgt.
4. Strömungskonditionierer nach einem der vorherigen Ansprüche,
- wobei eine, insb. einer zumindest vierzähligen Rotationsachse der ersten Umlenkschaufel (111) entsprechende, Hauptträgheitsachse der ersten Umlenkschaufel mit einer, insb. einer zumindest vierzähligen Rotationsachse des Lumens des Diffusors entsprechenden, Hauptträgheitsachse des Lumens des Diffusors koinzidiert; und/oder
- wobei das Leitwerk bezüglich einer wenigstens dreizähligen (gedachten), insb. mit einer Hauptträgheitsachse des Lumens des Diffusors koinzidierenden, Rotationsachse (Längsachse) rotationssymmetrisch ist; und/oder
- wobei wenigstens drei, insb. mehr als vier, Verbindungselemente jeweils als eine, insb. flache und/oder ein symmetrisches Profil aufweisende, Leitschaufel ausgebildet sind; und/oder
- wobei mittels der Verbindungselemente ein, insb. dem Entziehen eines Dralls aus einem durch den Diffusor strömenden Fluids dienlicher, Schaufelkranz gebildet ist.
5. Strömungskonditionierer nach einem der vorherigen Ansprüche,
- wobei das Leitwerk
- eine hülsenförmige, insb. zumindest abschnittsweise hohlzylinderförmige und/oder zumindest abschnittsweise trichterförmige und/oder bezüglich einer wenigstens vierzähligen (gedachten) Rotationsachse (Längsachse) rotationssymmetrische, zweite Umlenkschaufel (113), insb. aus einem Metall,
- sowie eine Vielzahl von im Abstand zueinander jeweils sowohl mit der zweiten Umlenkschaufel (113) als auch der ersten Umlenkschaufel verbundenen, insb. stabförmigen und/oder plattenförmigen und/oder einander baugleichen und/oder entlang einer der ersten Umlenkschaufel zugewandten Mantelfläche der zweiten Umlenkschaufel (113) sternförmig angeordneten und/oder jeweils als Leitschaufel ausgebildete und/oder entlang einer Umfanglinie der Mantelfläche der zweiten Umlenkschaufel äquidistant angeordnete,
Verbindungselementen (114), insb. aus Metall, aufweist;
- und wobei das Leitwerk (110) so ausgebildet und so positioniert ist, daß die zweite Umlenkschaufel (113) von sowohl der Wandung (101) des Diffusors als auch der ersten Umlenkschaufel (111) beabstandet und koaxial zum Lumen des Diffusors angeordnet ist, insb. derart, daß eine Hauptträgheitsachse der zweiten Umlenkschaufel mit einer Hauptträgheitsachse des Lumens des Diffusors und/oder mit einer Hauptträgheitsachse der ersten Umlenkschaufel koinzidiert.
6. Strömungskonditionierer nach dem vorherigen Anspruch,
- wobei das Leitwerk so ausgebildet und so positioniert ist, daß ein oder mehrere Teilabschnitte des Strömungspfades des Strömungskonditionierers durch die zweite Umlenkschaufel hindurch verlaufen; und/oder
- wobei das Leitwerk so ausgebildet und so positioniert ist, daß ein oder mehrere Teilabschnitte des Strömungspfades des Strömungskonditionierers zwischen der zweiten Umlenkschaufel und der ersten Umlenkschaufel verlaufen; und/oder
- wobei das Leitwerk so ausgebildet und so positioniert ist, daß jeweils zwischen zwei einander benachbarten, jeweils mit der ersten Umlenkschaufel und der zweiten Umlenkschaufel verbundenen Verbindungselementen ein Teilabschnitt des Strömungspfades des Strömungskonditionierers verläuft; und/oder
- wobei das Leitwerk (110) des Diffusors (100) so ausgestaltet ist, daß ein (zweiter) kritischer Öffnungswinkel cp2 des Diffusors (100), gemessen als ein größter (Schnitt-)Winkel zwischen einer Mantelline der zweiten Umlenkschaufel (112) und einer gegenüber- bzw. nächstliegenden Mantellinie einer der zweiten Umlenkschaufel (112) zugewandten Innenseite der ersten Umlenkschaufel (111), weniger als 8°, insb. nämlich nicht mehr als 6°, beträgt.
7. Strömungskonditionierer nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein durch die erste Strömungsöffnung (300a) des Konfusors (300) bereitgestellter erster Strömungsquerschnitt des Konfusors (300) größer ist als ein durch die zweite Strömungsöffnung (300b) des Konfusors (300) bereitgestellter zweiter Strömungsquerschnitt des Konfusors (300), insb. derart, daß der erste Strömungsquerschnitt des Konfusors mehr als ein 1 ,4-faches des zweiten Strömungsquerschnitts des Konfusors, insb. nicht weniger als ein 2-faches des zweiten Strömungsquerschnitts des Konfusors und/oder nicht mehr als ein 25-faches des zweiten Strömungsquerschnitts des Konfusors, beträgt.
8. Strömungskonditionierer nach dem vorherigen Anspruch,
- wobei der erste Strömungsquerschnitt des Konfusors (300) gleich groß ist wie der zweite Strömungsquerschnitt des Diffusors (100); und/oder
- wobei der erste Strömungsquerschnitt des Diffusors (100) gleich groß ist wie der zweite Strömungsquerschnitt des Konfusors (300).
9. Strömungskonditionierer nach einem der vorherigen Ansprüche,
- wobei eine Hauptträgheitsachse (Längsachse) des Lumens des Diffusors mit einer einen (Flächen-)Schwerpunkt der ersten Strömungsöffnung (100a) des Diffusors und eine einen (Flächen-)Schwerpunkt der zweiten Strömungsöffnung (300b) des Konfusors imaginär verbindenden gedachten Längs- bzw. Strömungsachse des Strömungskonditionierers koinzidiert; und/oder
- wobei eine einen (Flächen-)Schwerpunkt der ersten Strömungsöffnung des Diffusors und einen (Flächen-)Schwerpunkt der zweiten Strömungsöffnung des Diffusors imaginär verbindenden (gedachten) Längs- bzw. Strömungssachse des Lumens des Diffusors mit einer einen (Flächen-)Schwerpunkt der ersten Strömungsöffnung (100a) des Diffusors und eine einen (Flächen-)Schwerpunkt der zweiten Strömungsöffnung (300b) des Konfusors imaginär verbindenden gedachten Längs- bzw. Strömungsachse des Strömungskonditionierers koinzidiert; und/oder
- wobei eine Hauptträgheitsachse (Längsachse) des Lumens des Konfusors mit einer einen (Flächen-)Schwerpunkt der ersten Strömungsöffnung (100a) des Diffusors und eine einen (Flächen-)Schwerpunkt der zweiten Strömungsöffnung (300b) des Konfusors imaginär verbindenden gedachten Längs- bzw. Strömungsachse des Strömungskonditionierers koinzidiert; und/oder
- wobei eine einen (Flächen-)Schwerpunkt der ersten Strömungsöffnung des Konfusors und einen (Flächen-)Schwerpunkt der zweiten Strömungsöffnung des Konfusors imaginär verbindenden (gedachten) Längs- bzw. Strömungssachse des Lumens des Konfusors mit einer einen (Flächen-)Schwerpunkt der ersten Strömungsöffnung (100a) des Diffusors und eine einen (Flächen-)Schwerpunkt der zweiten Strömungsöffnung (300b) des Konfusors imaginär verbindenden gedachten Längs- bzw. Strömungsachse des Strömungskonditionierers koinzidiert; und/oder
- wobei eine einen (Flächen-)Schwerpunkt der ersten Strömungsöffnung des Strömungsgleichrichters und einen (Flächen-)Schwerpunkt der zweiten Strömungsöffnung des Strömungsgleichrichters imaginär verbindenden (gedachten) Längs- bzw. Strömungssachse des Lumens des Strömungsgleichrichters mit einer einen (Flächen-)Schwerpunkt der ersten Strömungsöffnung (100a) des Diffusors und eine einen (Flächen-)Schwerpunkt der zweiten Strömungsöffnung (300b) des Konfusors imaginär verbindenden gedachten Längs- bzw. Strömungsachse des Strömungskonditionierers koinzidiert.
10. Strömungskonditionierer nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein durch die erste Strömungsöffnung (100a) des Diffusors bereitgestellter erster Strömungsquerschnitt des Diffusors kleiner ist als ein durch die zweite Strömungsöffnung (100a) des Diffusors bereitgestellterzweiter Strömungsquerschnitt des Diffusors, insb. derart, daß der zweite Strömungsquerschnitt des Diffusors mehr als ein 1 ,4-faches des ersten Strömungsquerschnitts des Diffusors beträgt.
11. Strömungskonditionierer nach dem vorherigen Anspruch,
- wobei der zweite Strömungsquerschnitt des Diffusors mehr als ein 1 ,4-faches des ersten Strömungsquerschnitts des Diffusors, insb. nicht weniger als ein 2-faches des ersten Strömungsquerschnitts des Diffusors und/oder nicht mehr als 25-faches des ersten Strömungsquerschnitts des Diffusors, beträgt; und/oder
- wobei ein Strömungsquerschnitt einer größten Strömungsöffnung des ersten Strömungshindernisses nicht weniger als ein 0,1-faches des ersten Strömungsquerschnitts des Diffusors und/oder nicht mehr als ein 0,3-faches des ersten Strömungsquerschnitt des Diffusors beträgt.
12. Strömungskonditionierer nach einem der Ansprüche 10 bis 11 , wobei eine Einbaulänge des Strömungsgleichrichter, gemessen als ein (kleinster) Abstand zwischen dem ersten Diffusor-Ende und dem zweiten Konfusor-Ende, nicht mehr als ein 15-faches, insb. weniger als ein 12-faches, einer Quadratwurzel des ersten Strömungsquerschnitts des Diffusors und/oder nicht mehr als ein 12-faches, insb. weniger als ein 10-faches, eines hydraulischen Durchmessers der ersten Strömungsöffnung des Diffusors und/oder einer Nennweite des Strömungsgleichrichters beträgt; insb. nämlich nicht mehr als ein 5-faches des hydraulischen Durchmessers der ersten Strömungsöffnung des Diffusors bzw. der Nennweite des Strömungsgleichrichters beträgt.
13. Strömungskonditionierer nach dem vorherigen Anspruch,
- wobei eine Länge des Diffusors nicht weniger als ein 0,2-faches und/oder nicht mehr als ein 0,4-faches der Einbaulänge des Strömungsgleichrichters beträgt; und/oder
- wobei eine Länge des Diffusors nicht mehr als ein 7-faches der Quadratwurzel des ersten Strömungsquerschnitts des Diffusors und/oder nicht mehr als ein 6-faches des hydraulischen Durchmessers der ersten Strömungsöffnung des Diffusors und/oder der Nennweite des Strömungsgleichrichters beträgt.
14. Strömungskonditionierer nach einem der vorherigen Ansprüche,
- wobei eine Nennweite des Strömungskonditionierer mehr als 15 mm, insb. nicht weniger als 50 mm, beträgt; und/oder
- wobei ein hydraulischer Durchmesser der ersten Strömungsöffnung des Diffusors mehr als 15 mm, insb. nicht weniger als 50 mm, beträgt.
15. Strömungskonditionierer nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei ein durch die erste Strömungsöffnung (200a) des Strömungsgleichrichters bereitgestellter erster Strömungsquerschnitt des Strömungsgleichrichters gleich ist groß ist wie der zweite Strömungsquerschnitt des Diffusors.
16. Strömungskonditionierer nach dem vorherigen Anspruch,
- wobei ein durch die zweite Strömungsöffnung (200b) des Strömungsgleichrichters bereitgestellter zweiter Strömungsquerschnitt des Strömungsgleichrichters gleich ist groß ist wie der erste Strömungsquerschnitt des Strömungsgleichrichters und/oder der erste Strömungsquerschnitt des Konfusors; und/oder
- wobei ein durch die Strömungsöffnungen des ersten Strömungshindernis des Strömungsgleichrichters insgesamt bereitgestellter erster reduzierter Strömungsquerschnitt des Strömungsgleichrichters nicht kleiner ist als ein 0,3-faches des ersten Strömungsquerschnitts des Strömungsgleichrichters.
17. Strömungskonditionierer nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das wenigstens eine Strömungshindernis Strömungsöffnungen mit voneinander abweichenden Strömungsquerschnitten aufweist, insb. derart, daß ein Strömungsquerschnitt einer größten Strömungsöffnung des ersten Strömungshindernisses nicht weniger beträgt als ein 1 ,1-faches und/oder nicht mehr beträgt als ein 1 ,5-faches einer kleinsten Strömungsöffnung des ersten Strömungshindernisses.
18. Strömungskonditionierer nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Strömungsgleichrichter wenigstens ein eine Vielzahl von Strömungsöffnungen aufweisendes scheibenförmiges, insb. dem ersten Strömungshindernis nicht baugleiches, zweites Strömungshindernis aufweist.
19. Strömungskonditionierer nach dem vorherigen Anspruch,
- wobei ein durch die Strömungsöffnungen des ersten Strömungshindernis des Strömungsgleichrichters insgesamt bereitgestellter erster reduzierter Strömungsquerschnitt des Strömungsgleichrichters nicht größer ist als ein durch die Strömungsöffnungen des zweiten Strömungshindernis des Strömungsgleichrichters insgesamt bereitgestellterzweiter reduzierter Strömungsquerschnitt des Strömungsgleichrichters; und/oder
- wobei ein Strömungsquerschnitt (hydraulischer Durchmesser) einer größten Strömungsöffnungen des ersten Strömungshindernisses nicht kleiner ist als ein Strömungsquerschnitt einer größten Strömungsöffnungen des zweiten Strömungshindernisses; und/oder
- wobei die ersten und zweiten Strömungshindernisse des Strömungsgleichrichters in Richtung einer (gedachten) Längsachse des Strömungsgleichrichters voneinander, insb. um nicht weniger als ein 5-faches einer Quadratwurzel eines Strömungsquerschnitts einer größten Strömungsöffnung des ersten Strömungshindernisses und/oder nicht weniger als ein 5-faches eines hydraulischer Durchmesser einer größten Strömungsöffnung des ersten Strömungshindernisses, beabstandet sind.
20. Strömungskonditionierer nach einem der Ansprüche 18 bis 19, wobei der Strömungsgleichrichter wenigstens ein eine Vielzahl von Strömungsöffnungen aufweisendes scheibenförmiges, insb. dem ersten Strömungshindernis und/oder dem zweiten Strömungshindernis nicht baugleiches, drittes Strömungshindernis aufweist.
21. Strömungskonditionierer nach einem der vorherigen Ansprüche, welcher Strömungskonditionierer eingerichtet ist, in den Verlauf einer Rohrleitung, insb. wieder lösbar und/oder mittels Flanschenverbindungen, eingegliedert zu werden.
22. Strömungskonditionierer nach einem der vorherigen Ansprüche,
- wobei die Wandung des Diffusors wenigstens eine Wand-Öffnung, insb. zum Anschließen einer Kondensatableitung, eines Gasabscheiders, eines Druck- Meßgeräts oder eines Temperatur-Meßgeräts, aufweist; und/oder
- wobei die Wandung des Konfusors wenigstens eine Wand-Öffnung, insb. zum Anschließen einer Kondensatableitung, eines Gasabscheiders, eines Druck- Meßgeräts oder eines Temperatur-Meßgeräts, aufweist.
23. Strömungskonditionierer nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Wandung des Konfusors wenigstens zwei, insb. einander diametral gegenüberliegende, Wand-Öffnungen, insb. zum Anschließen sowohl eines Druck-Meßgeräts als auch eines Temperatur-Meßgeräts an den Strömungskonditionierer oder zum Anschließen eines Ultraschall-Meßgeräts an den Strömungskonditionierer, aufweist.
24. Strömungskonditionierer nach einem der vorherigen Ansprüche, zumindest teilweise hergestellt durch ein additives Fertigungsverfahren, insb. ein Freiraum und/oder ein Pulverbettverfahren.
25. Strömungskonditionierer nach einem der vorherigen Ansprüche,
- wobei zumindest das Leitwerk des Diffusors ein, insb. additive hergestelltes, monolithisches Formteil ist; und/oder
- wobei die Umlenkschaufel und die Verbindungselemente des Leitwerks Bestandteile ein und desselben, insb. additive hergestellten, monolithischen Formteils sind, insb. derart, daß sowohl die Umlenkschaufel, die Verbindungselemente sowie die die Wandung des Diffusors Bestandteile ein und desselben monolithischen Formteils sind.
26. Meßsystem zum Messen wenigstens einer Meßgröße eines, insb. in einer Rohrleitung, mit einer Strömungsrichtung strömenden Fluids, insb. einem Gas, einer Flüssigkeit oder einer Dispersion, welches Meßsystem umfaßt: einen Strömungskonditionierer gemäß einem der vorherigen Ansprüche.
27. Meßsystem nach dem vorherigen Anspruch, weiters umfassend: ein stromabwärts des Strömungskonditionierers angeordnetes, insb. an den Konfusor angeschlossenes, Strömungsmeßgerät, insb. ein Vortex-Durchflußmeßgerät oder ein thermisches (Massestrom-)Meßgerät.
28. Meßsystem nach dem vorherigen Anspruch, wobei der Strömungskonditionierer und das Strömungsmeßgerät unter Bildung eines sich von der ersten Strömungsöffnung des Diffusors bis zu einer in einem vom zweiten Konfusor-Ende entfernten Meßgerät-Auslaßende verödeten Auslaßsöffnung des Strömungsmeßgeräts erstreckenden, nämlich sowohl die Lumen von Diffusor, Strömungsgleichrichter und Konfusor als auch ein sich von einer in einem Meßgerät-Einlaßende verorteteten Einlaßöffnung des Strömungsmeßgeräts bis zu dessen Auslaßöffnung erstreckendes Lumen des Strömungsmeßgeräts involvierenden Strömungspfades fluidisch in Reihe geschaltet sind, insb. indem das Meßgerät-Einlaßende mit dem zweiten Konfusor-Ende verbunden ist.
29. Meßsystem nach einem der Ansprüche 26 bis 28, weiters umfassend:
- ein an der Wandung des Konfusors des Strömungsgleichrichters angeordnetes, insb. nämlich wenigstens einen innerhalb des Lumens des Konfusors positionierten Temperatursensor aufweisenden und/oder mit einem stromabwärts des Strömungskonditionierers angeordneten Strömungsmeßgerät elektrisch verbundenes, Temperatur-Meßgerät; und/oder
- ein an der Wandung des Konfusors des Strömungsgleichrichters angeordnetes, insb. nämlich einen über eine Öffnung in der Wandung des Konfusors dessen Lumen kontaktierenden Drucksensor aufweisendes und/oder mit stromabwärts des Strömungskonditionierers angeordneten Strömungsmeßgerät elektrisch verbundenes, Druck-Meßgerät; und/oder
- ein an der Wandung des Konfusors des Strömungsgleichrichters angeordnetes, insb. nämlich ein die Wandung des Konfusors an einer dessen Lumen abgewandten Außenseite der Wandung kontaktierendes Mikrofon aufweisendes und/oder zwei einander gegenüber liegend jeweils die Wandung des Konfusors an einer dessen Lumen abgewandten Außenseite der Wandung kontaktierende Ultraschall-Transceivern aufweisendes und/oder mit stromabwärts des Strömungskonditionierers angeordneten Strömungsmeßgerät elektrisch verbundenes, (Ultra-)Schall-Meßgerät; und/oder
- in der Wandung des Konfusors wenigstens eine, insb. in Richtung der Gravitation an einem tiefsten oder an einem höchsten Punkt des Konfusors verödete und/oder von mit einem Anschlußstutzen versehene und/oder mit einem Stopfen verschlossene, Wand-Öffnung, insb. zum Anschließen einer Kondensatableitung, eines Gasabscheiders, eines Druck-Meßgerät oder eines Temperatur-Meßgeräts.
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