專利名稱：用于對一股流體流進(jìn)行整流的組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對一股流體流進(jìn)行整流的組件，包括一個(gè)在一個(gè)管道段內(nèi)的整流裝置。
背景技術(shù)：
在幾種氣體流量測量儀例如渦輪氣體計(jì)量表中，測量結(jié)果的精確性強(qiáng)烈地取決于輸入端的流動(dòng)斷面(Strmungsprofil)的性質(zhì)。測量儀的校準(zhǔn)在一個(gè)不受干擾的、基本上完全展開的流動(dòng)斷面中進(jìn)行。因此一個(gè)盡可能不受干擾的流動(dòng)斷面對于在應(yīng)用設(shè)備中的精確測量結(jié)果是重要的前提條件。
整流裝置可以安裝到一個(gè)管道內(nèi)或者作為一個(gè)測量儀的組成部分。
實(shí)際中經(jīng)常在干擾的設(shè)備構(gòu)件例如彎管或壓力調(diào)節(jié)器后面，只有短的流入段可供使用。出于這個(gè)原因，在測量儀內(nèi)部或者分開地在其上游需要一個(gè)開頭所述類型的用于整理流動(dòng)斷面的組件。
另外，整流裝置的有效性例如對于渦輪氣體計(jì)量表量化地定義在EN12261中。在這兒根據(jù)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)干擾類型區(qū)分成一個(gè)弱的預(yù)干擾和一個(gè)強(qiáng)的預(yù)干擾，并且由預(yù)干擾確定測量儀的相應(yīng)的最小距離，以便與不受干擾的校準(zhǔn)過程相比較遵守一個(gè)最大允許的測量誤差。
用于形成預(yù)干擾的試驗(yàn)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生流動(dòng)斷面干擾的兩個(gè)重要特征，更確切地說是一種帶有渦流與偏心位置相結(jié)合的非對稱性。
外面的整流裝置的不同結(jié)構(gòu)是已知的?？装?管束-或徑向葉片(星形(Etoile))-整流器屬于此類，它們描述在EN ISO 5167中。這些已知的整流裝置經(jīng)常對于兩種干擾分量不是足夠有效的；有時(shí)候它們還產(chǎn)生一個(gè)非常高的壓力損失。對于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(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，實(shí)現(xiàn)不同干擾分量的有效整流，并且在這種情況下僅僅引起一個(gè)較小的壓力損失。
從開頭所述類型的組件出發(fā)，為了解決所述的目的本發(fā)明規(guī)定，在管道段內(nèi)在整流裝置的上游設(shè)有一個(gè)節(jié)流環(huán)，使得在整流裝置的入流區(qū)域內(nèi)的流動(dòng)斷面收縮，并且節(jié)流環(huán)到整流裝置的距離t根據(jù)下面關(guān)系式確定大小0＜t＜E，其中E為流體流的收縮部分的指向下游的軸向延伸長度。
節(jié)流環(huán)具有一個(gè)最佳的到整流裝置的距離t，該距離取決于整流裝置的實(shí)施方式。
當(dāng)距離t太小時(shí)，流體流在整流裝置內(nèi)部由于筋、管、孔等被分成一些分流，并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(dāng)距離t太大時(shí)，在整流裝置中尤其是不能充分利用旋轉(zhuǎn)加速，并且從而主要對渦流分量影響較小。
當(dāng)在兩個(gè)極限位置0和E之間的距離t最佳時(shí)，按本發(fā)明組件的整流的總效果上升到最大。節(jié)流環(huán)在整個(gè)圓周上在流體流內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)指向通流斷面中心的徑向分量。因此對于旋轉(zhuǎn)對稱分布的軸向速度，質(zhì)量流暫時(shí)朝中心集中，并且在隔板下游也保持對稱性。當(dāng)軸向速度非對稱分布時(shí)，在較高的流動(dòng)速度的區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)一個(gè)較大的、指向中心的徑向分量。由此質(zhì)量流的重心向中間推移，并且非對稱性下降。
同時(shí)隔板強(qiáng)迫渦流到總體較小的回轉(zhuǎn)軌道上，這對于渦流整流是有利的。因?yàn)闇u流的角動(dòng)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(nèi)的動(dòng)能以一個(gè)平方函數(shù)上升，其結(jié)果是，旋轉(zhuǎn)能量的明顯較高的耗散和相應(yīng)更有效的整流。
此外當(dāng)流體流流入到后面的整流裝置內(nèi)時(shí)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(shí)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(dú)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(bǔ)償。
節(jié)流環(huán)具有一個(gè)軸向?qū)挾萣，該寬度優(yōu)選小于伸入到流體流內(nèi)的高度h(h＝(D-d)/2，其中D節(jié)流環(huán)的外直徑，d節(jié)流環(huán)的內(nèi)直徑)。
但是寬度b也可以大于節(jié)流環(huán)的高度h。
在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中規(guī)定，節(jié)流環(huán)的節(jié)流直徑和/或與整流裝置之間的軸向距離與整流裝置的結(jié)構(gòu)形式和構(gòu)造相協(xié)調(diào)，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(jié)構(gòu)費(fèi)用。優(yōu)化過程優(yōu)選根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行。
作為替代或者作為補(bǔ)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(dòng)方向以較小的程度逐漸增大。由此被強(qiáng)迫到較小的回轉(zhuǎn)軌道上的渦流更長地保持在靠近軸線的區(qū)域內(nèi)，在那里兩個(gè)筋的切向距離或者一根旋轉(zhuǎn)線的割線較短。因此通常還改善了渦流整流。
本發(fā)明的有利的進(jìn)一步拓展在從屬權(quán)利要求中給出。


下面借助于在附圖中示意地示出的實(shí)施例詳細(xì)解釋本發(fā)明。其中圖1示意地示出一個(gè)按本發(fā)明的用于對一股流體流進(jìn)行整流的組件的一個(gè)第一實(shí)施例，其中導(dǎo)筋的入流邊在管道的一個(gè)徑向平面內(nèi)延伸，該徑向平面與排擠體的半球形球冠的頂點(diǎn)對齊。
圖2示意地示出一個(gè)按本發(fā)明的用于對一股流體流進(jìn)行整流的組件的一個(gè)第二實(shí)施例，其中導(dǎo)筋的入流邊在管道的一個(gè)徑向平面內(nèi)延伸，該徑向平面設(shè)置在排擠體的半球形球冠的頂點(diǎn)的上游。
圖3示意地示出一個(gè)按本發(fā)明的用于對一股流體流進(jìn)行整流的組件的一個(gè)第三實(shí)施例，其中整流裝置的排擠體的形狀不同于按圖1和圖2的實(shí)施例中的形狀。
圖4集成在同一殼體內(nèi)的一個(gè)構(gòu)成為渦輪氣體計(jì)量表的氣體流量測量儀與按實(shí)施例(圖1)的整流組件的組合體的軸向剖面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示意地示出一個(gè)管道段1和一個(gè)按本發(fā)明第一實(shí)施例的整流裝置2。整流裝置2具有一個(gè)排擠體3和一些環(huán)繞排擠體分布的徑向筋4。排擠體3構(gòu)成為具有連接的圓筒的半球形球冠。筋4的指向上游的入流邊41在管道1的一個(gè)徑向平面內(nèi)延伸，該徑向平面與半球形球冠的頂點(diǎn)31基本上對齊。
一個(gè)節(jié)流環(huán)5在管道段內(nèi)設(shè)置在整流裝置2的上游，使得流動(dòng)斷面在整流裝置2的入流區(qū)域內(nèi)收縮。節(jié)流環(huán)5與入流邊41的距離為t。距離t的大小使得節(jié)流環(huán)能最佳地影響入流。節(jié)流環(huán)的軸向?qū)挾萣在本實(shí)施例中小于節(jié)流環(huán)徑向伸入到流體流內(nèi)的高度h。節(jié)流環(huán)5的高度h用管道段的內(nèi)直徑D和節(jié)流環(huán)的內(nèi)直徑d由下面關(guān)系式得到h＝(D-d)/2。
然而也可能的是，節(jié)流環(huán)5的高度h小于寬度b。同樣可能的是，只要在整流裝置2的入流區(qū)域內(nèi)的流動(dòng)斷面收縮，距離t就選擇得較大。
在圖2中示出按本發(fā)明的組件的一個(gè)第二實(shí)施例。該實(shí)施例與圖1中的實(shí)施例的區(qū)別在于，在管道的一個(gè)徑向平面內(nèi)的徑向筋4′的入流邊41′設(shè)置在排擠體3′的頂點(diǎn)31′的上游距離為s處。在被節(jié)流環(huán)5收縮的流體流碰到位于下游的排擠體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(zhuǎn)到遠(yuǎn)離軸線的流動(dòng)軌道上之前，它先經(jīng)過徑向筋4′的靠近軸線作用的一段較長的流動(dòng)路徑。該組件根據(jù)流體流的干擾的不同情況對整流過程產(chǎn)生有利的作用。
在圖3中示出按本發(fā)明的組件的一個(gè)第三實(shí)施例。它與按圖1的實(shí)施例的區(qū)別在于排擠體3″的球冠的形狀。球冠在本實(shí)施例中具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)對稱的球冠部分的曲率從中心軸線6開始沿著流動(dòng)方向隨著旋轉(zhuǎn)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(dòng)路徑上也保持在靠近軸線的區(qū)域內(nèi)。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(jìn)一步改善流體流的渦流整流過程。
整流裝置2″也能設(shè)計(jì)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(gè)徑向平面內(nèi)設(shè)置在排擠體3″的頂點(diǎn)31″的上游距離為s處。
圖4示出一個(gè)由一個(gè)流體流量測量儀7、整流裝置2和節(jié)流環(huán)5構(gòu)成的組合體的軸向剖面圖。所有所述部件集成在一個(gè)殼體13內(nèi)。流體流量測量儀7是一種渦輪氣體計(jì)量表并且具有一個(gè)渦輪8、一個(gè)流出通道9和一個(gè)計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)10。在殼體13內(nèi)設(shè)有兩個(gè)以中心軸線6為中心的內(nèi)圓筒11、12，其中位于上游的內(nèi)圓筒11容納帶有部件4、3的整流裝置2和節(jié)流環(huán)5，而位于下游的內(nèi)圓筒12容納渦輪氣體計(jì)量表7的部件。殼體13通過法蘭連接與一個(gè)位于上游的流入段14連接。
在本發(fā)明的范疇內(nèi)可以有大量的變型方案。
整流裝置和節(jié)流環(huán)也可以與流量測量儀分開地設(shè)置在一個(gè)管道段內(nèi)。此外管道段不必構(gòu)成為單件式的。一個(gè)沿著軸向和徑向多件式的結(jié)構(gòu)同樣是可能的。
關(guān)于流入段也可能是不同的結(jié)構(gòu)，例如構(gòu)成為彎管。
筋4、4′、4″的入流邊41、41′、41″不必位于一個(gè)徑向平面內(nèi)，而是可以有一個(gè)相對于軸線6彎曲或者傾斜的走向。
按本發(fā)明的組件也可以在使用其他整流裝置的情況下使用。
權(quán)利要求
1.一種用于在一個(gè)管道段(1)內(nèi)對一股流體流進(jìn)行整流的組件，該管道段安裝有一個(gè)整流裝置(2、2′、2″)，其特征在于在管道段內(nèi)在整流裝置(2、2′、2″)的上游設(shè)有一個(gè)節(jié)流環(huán)(5)，使得在整流裝置的入流區(qū)域內(nèi)的流動(dòng)斷面收縮，并且節(jié)流環(huán)(5)到整流裝置(2、2′、2″)的軸向距離t根據(jù)下面關(guān)系式確定大小0＜t＜E，其中E為流體流的收縮部分的指向下游的軸向延伸長度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于節(jié)流環(huán)(5)具有一個(gè)軸向?qū)挾萣，該寬度小于節(jié)流環(huán)的徑向伸入到流體流內(nèi)的高度h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的組件，其特征在于節(jié)流環(huán)(5)具有一個(gè)軸向?qū)挾萣，該寬度大于節(jié)流環(huán)的徑向伸入到流體流內(nèi)的高度h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的組件，其特征在于節(jié)流環(huán)(5)的節(jié)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(jié)構(gòu)形式和構(gòu)造相協(xié)調(diào)，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(jié)構(gòu)費(fèi)用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的組件，其特征在于整流裝置(2、2′、2″)作為整理流體流的構(gòu)件設(shè)置在一個(gè)流體流量測量儀尤其是一個(gè)氣體流量測量儀(7)的測量位置之前。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的組件，其特征在于整流裝置(2、2′、2″)集成到流體流量測量儀(7)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組件，其特征在于整流裝置(2、2′、2″)構(gòu)成為星形整流器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的組件，其特征在于整流裝置(2、2′、2″)具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)對稱于流入段的中心軸線(6)設(shè)置的排擠體(3、3′、3″)和多個(gè)分布在排擠體圓周上的徑向筋(4、4′、4″)，并且所述徑向筋具有一些設(shè)置在排擠體的頂點(diǎn)(31、31′、31″)上游的入流邊(41、41′)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的組件，其特征在于整流裝置(2、2′、2″)具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)對稱于流入段的中心軸線(6)設(shè)置的排擠體(3、3′、3″)和多個(gè)分布在排擠體圓周上的徑向筋(4、4′、4″)，并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(dòng)方向以較小的程度逐漸增大。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在一個(gè)管道段(1)內(nèi)對一股流體流進(jìn)行整流的組件。在管道段內(nèi)在整流裝置(2)的上游設(shè)有一個(gè)節(jié)流環(huán)(5)，使得在整流裝置的入流區(qū)域內(nèi)的流動(dòng)斷面收縮。節(jié)流環(huán)(5)到整流裝置(2)的軸向距離t根據(jù)下面關(guān)系式確定大小0＜t＜E，其中E為流體流的收縮部分的指向下游的軸向延伸長度。節(jié)流環(huán)(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(yōu)先權(quán)日2003年8月16日
發(fā)明者V·勒茨-道爾 申請人:艾斯特－因斯特羅梅特產(chǎn)品有限公司