用於對一股流體流進行整流的組件的製作方法
2023-09-18 02:30:30
專利名稱：用於對一股流體流進行整流的組件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於對一股流體流進行整流的組件，包括一個在一個管道段內的整流裝置。
背景技術：
在幾種氣體流量測量儀例如渦輪氣體計量表中，測量結果的精確性強烈地取決於輸入端的流動斷面(Strmungsprofil)的性質。測量儀的校準在一個不受幹擾的、基本上完全展開的流動斷面中進行。因此一個儘可能不受幹擾的流動斷面對於在應用設備中的精確測量結果是重要的前提條件。
整流裝置可以安裝到一個管道內或者作為一個測量儀的組成部分。
實際中經常在幹擾的設備構件例如彎管或壓力調節器後面，只有短的流入段可供使用。出於這個原因，在測量儀內部或者分開地在其上遊需要一個開頭所述類型的用於整理流動斷面的組件。
另外，整流裝置的有效性例如對於渦輪氣體計量表量化地定義在EN12261中。在這兒根據兩個標準化的預幹擾類型區分成一個弱的預幹擾和一個強的預幹擾，並且由預幹擾確定測量儀的相應的最小距離，以便與不受幹擾的校準過程相比較遵守一個最大允許的測量誤差。
用於形成預幹擾的試驗結構產生流動斷面幹擾的兩個重要特徵，更確切地說是一種帶有渦流與偏心位置相結合的非對稱性。
外面的整流裝置的不同結構是已知的。孔板-管束-或徑向葉片(星形(Etoile))-整流器屬於此類，它們描述在EN ISO 5167中。這些已知的整流裝置經常對於兩種幹擾分量不是足夠有效的；有時候它們還產生一個非常高的壓力損失。對於集成到氣體流量測量儀中的整流裝置同樣適用。在此介入本發明。
發明內容
本發明的目的是，實現不同幹擾分量的有效整流，並且在這種情況下僅僅引起一個較小的壓力損失。
從開頭所述類型的組件出發，為了解決所述的目的本發明規定，在管道段內在整流裝置的上遊設有一個節流環，使得在整流裝置的入流區域內的流動斷面收縮，並且節流環到整流裝置的距離t根據下面關係式確定大小0＜t＜E，其中E為流體流的收縮部分的指向下遊的軸向延伸長度。
節流環具有一個最佳的到整流裝置的距離t，該距離取決於整流裝置的實施方式。
當距離t太小時，流體流在整流裝置內部由於筋、管、孔等被分成一些分流，並且在它們之間不再平衡。由此首先非對稱性直到從整流裝置流出還不充分地整流。
當距離t太大時，在整流裝置中尤其是不能充分利用旋轉加速，並且從而主要對渦流分量影響較小。
當在兩個極限位置0和E之間的距離t最佳時，按本發明組件的整流的總效果上升到最大。節流環在整個圓周上在流體流內產生一個指向通流斷面中心的徑向分量。因此對於旋轉對稱分布的軸向速度，質量流暫時朝中心集中，並且在隔板下遊也保持對稱性。當軸向速度非對稱分布時，在較高的流動速度的區域內出現一個較大的、指向中心的徑向分量。由此質量流的重心向中間推移，並且非對稱性下降。
同時隔板強迫渦流到總體較小的迴轉軌道上，這對於渦流整流是有利的。因為渦流的角動量得到保持，渦流的切向分量與收縮成比例地增大。由此在渦流分量內的動能以一個平方函數上升，其結果是，旋轉能量的明顯較高的耗散和相應更有效的整流。
此外當流體流流入到後面的整流裝置內時改變流入角度。
軸向分量隨著管直徑的收縮成平方增大。因此在提高切向分量的同時流入角度的正切隨著管直徑的收縮成比例地減小。
雖然這單獨考慮起來對渦流整流不利的，但是通過明顯提高的耗散得到更多補償。
節流環具有一個軸向寬度b，該寬度優選小於伸入到流體流內的高度h(h＝(D-d)/2，其中D節流環的外直徑，d節流環的內直徑)。
但是寬度b也可以大於節流環的高度h。
在一種優選的實施方式中規定，節流環的節流直徑和/或與整流裝置之間的軸向距離與整流裝置的結構形式和構造相協調，從而提高整流效率和/或減少在整流中的壓力損失或者整流裝置的結構費用。優化過程優選根據經驗來進行。
作為替代或者作為補充，與在一種半球形狀情況下相比，排擠體的圓周隨著軸向流動方向以較小的程度逐漸增大。由此被強迫到較小的迴轉軌道上的渦流更長地保持在靠近軸線的區域內，在那裡兩個筋的切向距離或者一根旋轉線的割線較短。因此通常還改善了渦流整流。
本發明的有利的進一步拓展在從屬權利要求中給出。
下面藉助於在附圖中示意地示出的實施例詳細解釋本發明。其中圖1示意地示出一個按本發明的用於對一股流體流進行整流的組件的一個第一實施例，其中導筋的入流邊在管道的一個徑向平面內延伸，該徑向平面與排擠體的半球形球冠的頂點對齊。
圖2示意地示出一個按本發明的用於對一股流體流進行整流的組件的一個第二實施例，其中導筋的入流邊在管道的一個徑向平面內延伸，該徑向平面設置在排擠體的半球形球冠的頂點的上遊。
圖3示意地示出一個按本發明的用於對一股流體流進行整流的組件的一個第三實施例，其中整流裝置的排擠體的形狀不同於按圖1和圖2的實施例中的形狀。
圖4集成在同一殼體內的一個構成為渦輪氣體計量表的氣體流量測量儀與按實施例(圖1)的整流組件的組合體的軸向剖面圖。
具體實施例方式
圖1示意地示出一個管道段1和一個按本發明第一實施例的整流裝置2。整流裝置2具有一個排擠體3和一些環繞排擠體分布的徑向筋4。排擠體3構成為具有連接的圓筒的半球形球冠。筋4的指向上遊的入流邊41在管道1的一個徑向平面內延伸，該徑向平面與半球形球冠的頂點31基本上對齊。
一個節流環5在管道段內設置在整流裝置2的上遊，使得流動斷面在整流裝置2的入流區域內收縮。節流環5與入流邊41的距離為t。距離t的大小使得節流環能最佳地影響入流。節流環的軸向寬度b在本實施例中小於節流環徑向伸入到流體流內的高度h。節流環5的高度h用管道段的內直徑D和節流環的內直徑d由下面關係式得到h＝(D-d)/2。
然而也可能的是，節流環5的高度h小於寬度b。同樣可能的是，只要在整流裝置2的入流區域內的流動斷面收縮，距離t就選擇得較大。
在圖2中示出按本發明的組件的一個第二實施例。該實施例與圖1中的實施例的區別在於，在管道的一個徑向平面內的徑向筋4′的入流邊41′設置在排擠體3′的頂點31′的上遊距離為s處。在被節流環5收縮的流體流碰到位於下遊的排擠體3′之前先碰到整流裝置2′的筋4′。因此在收縮的流體流被排擠體3′偏轉到遠離軸線的流動軌道上之前，它先經過徑向筋4′的靠近軸線作用的一段較長的流動路徑。該組件根據流體流的幹擾的不同情況對整流過程產生有利的作用。
在圖3中示出按本發明的組件的一個第三實施例。它與按圖1的實施例的區別在於排擠體3″的球冠的形狀。球冠在本實施例中具有一個旋轉對稱的形狀，該形狀的圓周與在一種半球形狀情況下相比以較小的程度逐漸增大。旋轉對稱的球冠部分的曲率從中心軸線6開始沿著流動方向隨著旋轉對稱的球冠部分的直徑的逐漸增大而逐漸減小。因此收縮的流體流在排擠體3″的作用下在一段更長的流動路徑上也保持在靠近軸線的區域內。在那兒沿著圓周方向繞著中心軸線6更窄的徑向筋4″能進一步改善流體流的渦流整流過程。
整流裝置2″也能設計成使排擠體3″具有所述的形狀，然而徑向筋4″的入流邊41″在管道的一個徑向平面內設置在排擠體3″的頂點31″的上遊距離為s處。
圖4示出一個由一個流體流量測量儀7、整流裝置2和節流環5構成的組合體的軸向剖面圖。所有所述部件集成在一個殼體13內。流體流量測量儀7是一種渦輪氣體計量表並且具有一個渦輪8、一個流出通道9和一個計數機構10。在殼體13內設有兩個以中心軸線6為中心的內圓筒11、12，其中位於上遊的內圓筒11容納帶有部件4、3的整流裝置2和節流環5，而位於下遊的內圓筒12容納渦輪氣體計量表7的部件。殼體13通過法蘭連接與一個位於上遊的流入段14連接。
在本發明的範疇內可以有大量的變型方案。
整流裝置和節流環也可以與流量測量儀分開地設置在一個管道段內。此外管道段不必構成為單件式的。一個沿著軸向和徑向多件式的結構同樣是可能的。
關於流入段也可能是不同的結構，例如構成為彎管。
筋4、4′、4″的入流邊41、41′、41″不必位於一個徑向平面內，而是可以有一個相對於軸線6彎曲或者傾斜的走向。
按本發明的組件也可以在使用其他整流裝置的情況下使用。
權利要求
1.一種用於在一個管道段(1)內對一股流體流進行整流的組件，該管道段安裝有一個整流裝置(2、2′、2″)，其特徵在於在管道段內在整流裝置(2、2′、2″)的上遊設有一個節流環(5)，使得在整流裝置的入流區域內的流動斷面收縮，並且節流環(5)到整流裝置(2、2′、2″)的軸向距離t根據下面關係式確定大小0＜t＜E，其中E為流體流的收縮部分的指向下遊的軸向延伸長度。
2.根據權利要求1所述的組件，其特徵在於節流環(5)具有一個軸向寬度b，該寬度小於節流環的徑向伸入到流體流內的高度h。
3.根據權利要求1或2所述的組件，其特徵在於節流環(5)具有一個軸向寬度b，該寬度大於節流環的徑向伸入到流體流內的高度h。
4.根據權利要求1至3之一所述的組件，其特徵在於節流環(5)的節流直徑d和/或與整流裝置(2、2′、2″)之間的軸向距離t與整流裝置的結構形式和構造相協調，從而提高整流效率和/或減少在整流中的壓力損失或者整流裝置的結構費用。
5.根據權利要求1至4之一所述的組件，其特徵在於整流裝置(2、2′、2″)作為整理流體流的構件設置在一個流體流量測量儀尤其是一個氣體流量測量儀(7)的測量位置之前。
6.根據權利要求5所述的組件，其特徵在於整流裝置(2、2′、2″)集成到流體流量測量儀(7)內。
7.根據權利要求6所述的組件，其特徵在於整流裝置(2、2′、2″)構成為星形整流器。
8.根據權利要求1至7之一所述的組件，其特徵在於整流裝置(2、2′、2″)具有一個旋轉對稱於流入段的中心軸線(6)設置的排擠體(3、3′、3″)和多個分布在排擠體圓周上的徑向筋(4、4′、4″)，並且所述徑向筋具有一些設置在排擠體的頂點(31、31′、31″)上遊的入流邊(41、41′)。
9.根據權利要求1至8之一所述的組件，其特徵在於整流裝置(2、2′、2″)具有一個旋轉對稱於流入段的中心軸線(6)設置的排擠體(3、3′、3″)和多個分布在排擠體圓周上的徑向筋(4、4′、4″)，並且與在一種半球形狀情況下相比，排擠體(3、3′、3″)的圓周隨著軸向流動方向以較小的程度逐漸增大。
全文摘要
本發明涉及一種用於在一個管道段(1)內對一股流體流進行整流的組件。在管道段內在整流裝置(2)的上遊設有一個節流環(5)，使得在整流裝置的入流區域內的流動斷面收縮。節流環(5)到整流裝置(2)的軸向距離t根據下面關係式確定大小0＜t＜E，其中E為流體流的收縮部分的指向下遊的軸向延伸長度。節流環(5)安裝在整流裝置(2)的前面改善整流效果。
文檔編號G05D7/00GK1836151SQ200480023501
公開日2006年9月20日 申請日期2004年8月4日 優先權日2003年8月16日
發明者V·勒茨-道爾 申請人:艾斯特－因斯特羅梅特產品有限公司