DE102004019519B4

DE102004019519B4 - Flowmeter

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Publication number: DE102004019519B4
Application number: DE200410019519
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Lutz; Daniel Dr.sc.nat. Matter; Beat Dipl.-Ing. Kramer
Original assignee: ABB AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 2004-04-22
Filing date: 2004-04-22
Publication date: 2011-06-16
Anticipated expiration: 2024-04-23
Also published as: DE102004019519A1

Abstract

Durchflussmessgerät für fluide Stoffe, das nach dem Wirkdruckprinzip arbeitet und bei dem mittels eines durch Impulsleitungen mit dem in einem Hauptströmungsrohr strömenden Fluid verbundenen Differenzdruckaufnehmers zwischen einer stromaufwärts des Wirkdruckerzeugers angebrachten Hochdruckmessstelle und einer stromabwärts des Wirkdruckerzeugers angebrachten Niederdruckmessstelle der Wirkdruck als Differenzdruck ermittelt wird, wobei der Wirkdruckerzeuger ein Strömungsformer (20) ist, der aufeinanderfolgende Zonen (22, 24, 23) unterschiedlicher Strömungsformierung umfasst, der wenigstens eine turbulenzerzeugende Zone (Turbulator) (22, 23) und eine turbulenzvermindernde Zone (Laminator) (24) umfasst, wobei die turbulenzerzeugende Zone (22) in Strömungsrichtung vor der turbulenzvermindernden Zone (24) angeordnet ist, und in seinem Wirkungsbereich die Strömung so formiert, dass das Verhältnis zwischen der Wirkdruckdifferenz Δp und der Durchflussrate im Hauptströmungsrohr (2) annähernd linear über einen weiten Bereich der Durchflussrate ist.Flow meter for fluid substances, which operates on the differential pressure principle and in which the differential pressure is determined by means of an impulse lines with the fluid flowing in a main flow differential pressure between a pressure transducer mounted upstream of the differential pressure measuring point and a downstream of the differential pressure generator mounted low pressure measuring point of the differential pressure, the differential pressure generator a flow shaper (20) comprising successive zones (22, 24, 23) of different flow forming comprising at least one turbulence generating zone (turbulator) (22, 23) and a turbulence reducing zone (laminator) (24), the turbulence generating zone (22) upstream of the turbulence reducing zone (24) is arranged, and formed in its area of action, the flow so that the ratio between the differential pressure difference .DELTA.p and the flow rate in the main flow pipe (2) a is approximately linear over a wide range of flow rate.

Description

Die Erfindung betrifft ein nach dem Wirkdruckprinzip arbeitendes Durchflussmessgerät für fluide Medien.The invention relates to a working according to the differential pressure flowmeter for fluid media.

Wirkdruck-Durchflussmessgeräte nutzen zur Messung der Durchflussrate eines in einer Rohrleitung, im folgenden auch Hauptströmungsrohr genannt, strömenden Fluides die Messung einer Druckdifferenz. Die gemessene Durchflussrate ist dabei primär der Volumenstrom, ausgedrückt in Volumen pro Zeit. Bei Kenntnis der Dichte des fluiden Mediums und der Rohrleitungsgeometrie kann daraus auch der Massenstrom, ausgedrückt in Masse pro Zeit, errechnet werden. An einem Wirkdruckerzeuger im Hauptströmungsrohr wird eine Druckdifferenz zwischen der stromauf- und der stromabwärtigen Seite des Wirkdruckerzeugers erzeugt. Zwischen einer stromaufwärts des Wirkdruckerzeugers angebrachten Hochdruckmessstelle und einer stromabwärts des Wirkdruckerzeugers angebrachten Niederdruckmessstelle wird, üblicherweise mittels eines durch sogenannte Impulsleitungen mit dem im Hauptströmungsrohr strömenden Fluid verbundenen Differenzdruckaufnehmers, der Wirkdruck als Differenzdruck ermittelt. Die Begriffe Hochdruck und Niederdruck bezeichnen hier die relative Höhe der Drücke an den einzelnen Messstellen, nicht die absolute Höhe der Drücke. In absoluten Werten bewegen sich bei Wirkdruckmessgeräten die Drücke im mbar-Bereich. In der Wirkdruckmesstechnik spricht man jedoch dennoch von Hoch- bzw. Niederdruckmessstelle, wenn man die jeweiligen Zugänge zu dem Differenzdruckmessaufnehmer bezeichnet.Differential pressure flowmeters use the measurement of a pressure difference to measure the flow rate of a fluid flowing in a pipeline, also referred to below as the main flow pipe. The measured flow rate is primarily the volume flow, expressed in volume per time. With knowledge of the density of the fluid medium and the pipe geometry, the mass flow, expressed in mass per time, can also be calculated therefrom. At a differential pressure generator in the main flow tube, a pressure difference between the upstream and downstream sides of the differential pressure generator is generated. Between a high-pressure measuring point located upstream of the differential pressure generator and a low-pressure measuring point downstream of the differential pressure generator, the differential pressure is determined, usually by means of a differential pressure transducer connected to the fluid flowing in the main flow tube by so-called impulse lines. The terms high pressure and low pressure denote here the relative height of the pressures at the individual measuring points, not the absolute level of the pressures. In absolute values, the pressures in the mbar range are in the case of differential pressure gauges. In the differential pressure measuring technique, however, one speaks nevertheless of high or low pressure measuring point, if one designates the respective entrances to the Differenzdruckmessaufnehmer.

Nach dem Wirkdruckprinzip arbeitende Durchflussmessgeräte sind beispielsweise in Wolfgang Hogrefe, Handbuch der Durchflussmessung, 1994, Fischer und Porter GmbH, Göttingen, beschrieben.Flowmeters operating according to the differential pressure principle are described, for example, in Wolfgang Hogrefe, Handbook of Flow Measurement, 1994, Fischer and Porter GmbH, Göttingen.

Üblicherweise wird als Wirkdruckerzeuger eine Vorrichtung verwendet, die den Rohrquerschnitt verengt. Am weitesten verbreitet sind dabei kreisförmige Blenden, auch Venturi-Düsen werden verwendet.Usually, a device which narrows the pipe cross-section is used as differential pressure generator. Most widespread are circular apertures, also Venturi nozzles are used.

Wird eine Blende als Wirkdruckerzeuger verwendet, so steigt der Wirkdruck Δp quadratisch mit dem Durchfluss an. Bei hohen Durchflössen wird so ein sehr hoher Druckabfall erzeugt, was für die Anwendung in verfahrenstechnischen Prozessen unerwünscht ist (der Energieverlust ist proportional zum Druckabfall)If a diaphragm is used as the differential pressure generator, the differential pressure Δp increases quadratically with the flow. At high flow rates, a very high pressure drop is generated, which is undesirable for use in process engineering processes (the energy loss is proportional to the pressure drop).

Aufgrund der quadratischen Kennlinie ist der Durchflussbereich, in dem eine hinreichend große Änderung des Druckabfalls Δp mit dem Durchfluss vorhanden ist, auf den Teilbereich der großen Durchflösse beschränkt. Im unteren Durchflussbereich ist die Kennlinie so flach, dass eine ausreichende Empfindlichkeit nicht gegeben ist.Due to the quadratic characteristic, the flow area, in which there is a sufficiently large change in the pressure drop Δp with the flow, is limited to the portion of the large flow. In the lower flow range, the characteristic is so flat that sufficient sensitivity is not given.

Wichtige Kennzahlen zur Beurteilung der Eigenschaften eines Durchflussmessers sind der Messbereich (derjenige Bereich zwischen einem unteren und einem oberen Durchfluss, in dem das Durchflussmessgerät arbeitet) und die Messspanne (die Differenz zwischen dem Messbereichsanfang und dem Messbereichsende) oder der Dynamikbereich (der Quotient aus Messbereichsende und Messbereichsanfang). Wird eine Blendenanordnung als Wirkdruckerzeuger verwendet, so ist – wie bereits erwähnt – wegen des quadratischen Zusammenhangs zwischen dem Druckabfall Δp und dem Durchfluss bei einem hohen Dynamikbereich die Empfindlichkeit im unteren Durchflussbereich sehr gering, weswegen solche Durchflussmessgeräte einen beschränkten Dynamikbereich in der Größenordnung von typischerweise 10:1 haben.Important measures for assessing the characteristics of a flow meter are the measuring range (the range between a lower and upper flow in which the flowmeter operates) and the span (the difference between the lower and upper range) or the dynamic range (the quotient of the end of the range) measuring range). If an orifice assembly is used as the differential pressure generator, because of the quadratic relationship between the pressure drop Δp and the high dynamic range flow, the low flow rate sensitivity is very low and therefore such flowmeters have a limited dynamic range of the order of typically 10: 1 have.

Insbesondere für industrielle Anwendungen von Durchflussmessgeräten der gattungsgemäßen Art, beispielsweise in verfahrenstechnischen Prozessen, ist ein möglichst großer Durchflussmessbereich und ein möglichst großer Dynamikbereich bei möglichst niedrigem Druckabfall anzustreben.In particular, for industrial applications of flow meters of the generic type, for example in process engineering processes, the largest possible flow range and the largest possible dynamic range with the lowest possible pressure drop should be sought.

Aus der US 3,504,542 A ist eine Durchflussmesseinrichtung nach dem Wirkdruckprinzip mit einem durch Impulsleitungen an einen Hauptströmungskanal angeschlossenen Differenzdruckaufnehmer bekannt, bei der in dem Hauptströmungskanal zwischen den Anschlüssen der Impulsleitungen ein Wirkdruckerzeuger angeordnet ist. Dieser Wirkdruckerzeuger ist als Sieb ausgebildet, dem jeweils ein weiteres Sieb vor- und nachgeordnet ist.From the US 3,504,542 A a flow measuring device according to the differential pressure principle with a connected by impulse lines to a main flow channel differential pressure transducer is known in which in the main flow channel between the terminals of the impulse lines, a differential pressure generator is arranged. This differential pressure generator is designed as a sieve, which in each case a further sieve upstream and downstream.

Weiterhin ist aus der US 3,349,619 A eine Durchfluss-Messvorrichtung nach dem Wirkdruckprinzip mit einem durch Impulsleitungen an einen Hauptströmungskanal angeschlossenen Differenzdruckaufnehmer bekannt, in deren Hauptströmungskanal zwischen den Anschlüssen der Impulsleitungen ein Wirkdruckerzeuger angeordnet ist. Der Wirkdruckerzeuger ist als Laminar-Flow-Element ausgebildet, das aufeinanderfolgende Zonen gleicher Strömungsformung aufweist.Furthermore, from the US 3,349,619 A a flow measuring device according to the differential pressure principle with a connected by impulse lines to a main flow channel differential pressure transducer known in the main flow channel between the terminals of the impulse lines, a differential pressure generator is arranged. The differential pressure generator is designed as a laminar flow element, which has successive zones of the same flow shaping.

Darüber hinaus zeigt die US 3,838,598 A eine Durchfluss-Messvorrichtung nach dem Wirkdruckprinzip mit einem durch Impulsleitungen an einen Hauptströmungskanal angeschlossenen Differenzdruckaufnehmer, wobei in dem Hauptströmungskanal zwischen den Anschlüssen der Impulsleitungen ein Wirkdruckerzeuger angeordnet ist.In addition, the shows US 3,838,598 A a flow measuring device according to the differential pressure principle with a differential pressure transducer connected to a main flow channel by means of impulse lines, wherein a differential pressure generator is arranged in the main flow channel between the connections of the impulse lines.

In der US 6,601,460 B1 ist eine Durchfluss-Messvorrichtung nach dem Wirkdruckprinzip mit einem durch Impulsleitungen an einen Hauptströmungskanal angeschlossenen Differenzdruckaufnehmer gezeigt, wobei in dem Hauptströmungskanal zwischen den Anschlüssen der Impulsleitungen ein Wirkdruckerzeuger angeordnet ist. Für diesen Wirkdruckerzeuger sind mehrere Anordnungen offenbart, die eine laminarisierende Wirkung haben.In the US 6,601,460 B1 is a flow measuring device according to the differential pressure principle with a connected by pulse lines to a main flow differential pressure sensor shown, wherein in the main flow channel between the terminals of the impulse lines, a differential pressure generator is arranged. For this differential pressure generator, several arrangements are disclosed which have a laminarizing effect.

Schließlich ist der US 6,128,963 A eine Durchfluss-Messvorrichtung nach dem Wirkdruckprinzip mit einem durch Impulsleitungen an einen Hauptströmungskanal angeschlossenen Differenzdruckaufnehmer entnehmbar, in deren Hauptströmungskanal eine rohrförmige Drossel angeordnet ist, die einen inneren Zylinder aufweist, der von einem rohrförmigen Gehäuse umgeben ist.Finally, that is US 6,128,963 A a flow measuring device according to the differential pressure principle with a connected by impulse lines to a main flow channel differential pressure sensor removed, in whose main flow channel a tubular throttle is arranged, which has an inner cylinder which is surrounded by a tubular housing.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Durchflussmessgerät zu schaffen, das die Nachteile des Standes der Technik überwindet und insbesondere einen größeren Dynamikbereich bei niedrigem Druckabfall unabhängig von der Strömungsart im Hauptströmungsrohr aufweist.It is therefore the object of the present invention to provide a generic flow meter that overcomes the disadvantages of the prior art and, in particular, has a greater dynamic range at a low pressure drop regardless of the type of flow in the main flow tube.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein gattungsgemäßes Durchflussmessgerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved by a generic flow meter with the characterizing features of claim 1.

Erfindungsgemäß also ist der Wirkdruckerzeuger ein Strömungsformer, der aufeinanderfolgende Zonen unterschiedlicher Strömungsformierung umfasst und in seinem Wirkungsbereich die Strömung so formiert, dass das Verhältnis zwischen der Wirkdruckdifferenz Δp und der Durchflussrate im Hauptströmungsrohr annähernd linear über einen weiten Bereich der Durchflussrate ist.Thus, according to the invention, the differential pressure generator is a flow former that comprises successive zones of different flow formation and forms the flow in its area of effect such that the ratio between the differential pressure difference Δp and the flow rate in the main flow tube is approximately linear over a wide range of the flow rate.

Eine solche erfindungsgemäße Anordnung weist gegenüber dem Stand der Technik mehrere große Vorteile auf. Strömungsformer erzeugen einen wesentlich geringeren Druckabfall als Blenden, der gleichwohl noch zur Durchflussmessung nach der Wirkdruckmethode ausreicht. Durch die annähernd lineare Δp vs. Durchfluss-Kennlinie ist im unteren Durchflussbereich die Empfindlichkeit stark verbessert gegenüber den im Stand der Technik vorherrschenden quadratischen Kennlinien. Eine erfindungsgemäße Anordnung verfügt somit gegenüber dem Stand der Technik über einen deutlich größeren Dynamikbereich.Such an arrangement according to the invention has several major advantages over the prior art. Flow shapers produce a much lower pressure drop than orifices, which nevertheless suffice for flow measurement according to the differential pressure method. Due to the almost linear Δp vs. Flow characteristic is in the lower flow range, the sensitivity greatly improved over the prevailing in the prior art quadratic characteristics. An inventive arrangement thus has over the prior art over a much larger dynamic range.

Schließlich funktioniert eine erfindungsgemäße Vorrichtung bei jeder Strömungsart im Hauptstrom, sei es eine laminare Strömung, eine turbulente Strömung oder eine Strömung im Übergangsbereich zwischen laminarer und turbulenter Strömung. Dies erweitert nochmals den Durchflussbereich, in dem eine erfindungsgemäße Vorrichtung einsetzbar ist.Finally, a device according to the invention works with any type of flow in the main stream, be it a laminar flow, a turbulent flow or a flow in the transition region between laminar and turbulent flow. This again extends the flow range in which a device according to the invention can be used.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Strömungsformer wenigstens eine turbulenzerzeugende Zone (Turbulator) und eine turbulenzvermindernde Zone (Laminator). Der Begriff „Laminator” wird dabei hier im strömungstechnischen Sinne verstanden als eine Vorrichtung, die Turbulenzen in der Strömung stark vermindert und dadurch die Strömung in eine weitgehend laminare Strömung überführt. Diese strömungstechnische Bedeutung ist nicht zu verwechseln mit der in der Allgemeinheit auch gebräuchlichen Bedeutung des Begriffes „Laminator” zur Bezeichnung einer Vorrichtung, mit der Gegenstände, bevorzugt Bücher, Papierbögen etc, mit einer schützenden Kunststoffbeschichtung überzogen werden können.In a particularly advantageous embodiment, the flow shaper comprises at least one turbulence generating zone (turbulator) and a turbulence reducing zone (laminator). The term "laminator" is understood here in the fluidic sense as a device that greatly reduces turbulence in the flow and thereby converts the flow into a largely laminar flow. This flow-related importance is not to be confused with the common usage of the term "laminator" to designate a device with which objects, preferably books, paper sheets, etc., can be coated with a protective plastic coating.

Ein Turbulator im strömungstechnischen Sinne ist eine Vorrichtung, die in einer Strömung bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit, wenn die Strömung sich weitgehend laminar verhält, Turbulenzen erzeugt.A turbulator in the fluidic sense is a device that generates turbulence in a flow at low flow velocity when the flow is largely laminar.

Für die relative Anordnung der turbulenzerzeugenden und turbulenzvermindernden Zonen gibt es mehrere Möglichkeiten. In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine turbulenzerzeugende Zone in Strömungsrichtung vor der turbulenzvermindernden Zone angeordnet. Die turbulenzvermindernde Zone kann auch zwischen zwei turbulenzerzeugenden Zonen angeordnet sein. Eine solche Anordnung ist dann symmetrisch aufgebaut, was den Vorteil hat, dass sie sich bezüglich der Durchströmungsrichtung invariant verhält.There are several possibilities for the relative arrangement of the turbulence-generating and turbulence-reducing zones. In a preferred embodiment, a turbulence generating zone is arranged upstream of the turbulence reducing zone in the flow direction. The turbulence reducing zone may also be arranged between two turbulence generating zones. Such an arrangement is then constructed symmetrically, which has the advantage that it behaves invariably with respect to the flow direction.

Bezüglich der Anordnung des Strömungsformers im Verhältnis zu den beiden Druckmessstellen ist in einer möglichen Ausführungsform der Strömungsformer zwischen der Hochdruck- und der Niederdruckmessstelle angeordnet.With regard to the arrangement of the flow shaper in relation to the two pressure measuring points, in one possible embodiment the flow shaper is arranged between the high-pressure measuring point and the low-pressure measuring point.

In einer sehr vorteilhaften Ausführungsform kann aber auch allein die turbulenzvermindernde Zone des Strömungsformers zwischen der Hochdruck- und der Niederdruckmessstelle angeordnet sein. Dann kann in einer weiterhin vorteilhaften Ausführungsform die Hochdruckmessstelle zwischen einer turbulenzerzeugenden und der turbulenzvermindernden Zone angeordnet sein. Weiterhin kann auch die Niederdruckmessstelle zwischen der turbulenzvermindernden und einer turbulenzerzeugenden Zone angeordnet sein.In a very advantageous embodiment, however, alone the turbulence-reducing zone of the flow former between the high-pressure and the low-pressure measuring point can be arranged. Then, in a further advantageous embodiment, the high-pressure measuring point can be arranged between a turbulence-generating zone and the turbulence-reducing zone. Furthermore, the low-pressure measuring point can also be arranged between the turbulence-reducing zone and a turbulence-generating zone.

Bezüglich der konkreten Ausgestaltung der einzelnen Zonen ist in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wenigstens eine turbulenzerzeugende Zone als Gitter ausgebildet. Die optimale Anzahl und Weite der Gittermaschen ergibt sich dabei aus dem Fachmann geläufigen Entwurfsregeln oder kann vom Fachmann in einer einfachen Versuchsserie ermittelt werden.With regard to the specific embodiment of the individual zones, in a particularly advantageous embodiment of a device according to the invention, at least one turbulence-generating zone is formed as a grid. The optimum number and width of the grid mesh results from the design rules familiar to the person skilled in the art or can be determined by the person skilled in the art in a simple test series.

Die turbulenzvermindernde Zone ist vorteilhafterweise durch ein Bündel dünner in Strömungsrichtung axial ausgerichteter Röhren ausgebildet. Der Röhrendurchmesser ist so klein zu wählen, dass über dem gesamten Durchflussbereich in jeder Röhre eine weitgehend laminare Strömung herrscht. Es könnte auch ein Stapel achsparalleler dünner Platten eingesetzt werden, der die Strömung in eine Folge dünner, laminarer Strömungsschichten aufspaltet. The turbulence reducing zone is advantageously formed by a bundle of thin tubes axially aligned in the flow direction. The tube diameter should be chosen so small that over the entire flow range in each tube a largely laminar flow prevails. It would also be possible to use a stack of axially parallel thin plates that split the flow into a series of thin, laminar flow layers.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungsform können die dünnen Röhren einen sechseckigen Querschnitt aufweisen und den Querschnitt des Hauptströmungsrohres wabenartig erfüllen. Der Vorteil dieser wabenförmigen Struktur besteht darin, dass sie bei sehr guter turbulenzvermindernder Wirkung einen sehr geringen Strömungswiderstand aufweist.In a particularly advantageous embodiment, the thin tubes may have a hexagonal cross section and fulfill the cross section of the main flow tube honeycomb. The advantage of this honeycomb structure is that it has a very low flow resistance with very good turbulence reducing effect.

Die dünnen Röhren können aber auch einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Diese Ausführungsform ist sehr einfach in der Fertigung.The thin tubes may also have a circular cross-section. This embodiment is very easy to manufacture.

In einer weiteren Ausführungsform können zwischen den strömungsformierenden Zonen Abstandszonen angeordnet sein. Es können aber auch die strömungsformierenden Zonen direkt hintereinander angeordnet sein.In a further embodiment, spacing zones can be arranged between the flow-forming zones. However, it is also possible for the flow-forming zones to be arranged directly behind one another.

Besonders vorteilhaft ist auch eine Ausführungsform, bei der der Strömungsformer eine vormontierte Baueinheit und in das Hauptströmungsrohr einschiebbar ist. Somit ist die Montage des Strömungsformers sehr vereinfacht.Also particularly advantageous is an embodiment in which the flow former is a pre-assembled unit and can be inserted into the main flow tube. Thus, the assembly of Strömungsformers is very simplified.

Das zu messende Fluid kann entweder ein Gas, beispielsweise Luft, oder eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, sein.The fluid to be measured may be either a gas, for example air, or a liquid, for example water.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung und weitere Vorteile sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments and improvements of the invention and further advantages can be taken from the further subclaims.

Anhand der Zeichnungen, in denen drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.Reference to the drawings, in which three embodiments of the invention are shown, the invention and further advantageous embodiments and improvements of the invention will be explained and described in detail.

Es zeigen:Show it:

1 eine erste Ausführungsform der Erfindung, wobei die Hochdruck- und Niederdruckmessstelle jeweils zwischen einem Turbulator und einem Laminator angeordnet sind, 1 a first embodiment of the invention, wherein the high-pressure and low-pressure measuring point are each arranged between a turbulator and a laminator,

2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung, wobei die Hochdruck- und Niederdruckmessstellen außerhalb des Strömungsformers angeordnet sind, 2 A second embodiment of the invention, wherein the high pressure and low pressure measuring points are located outside the flow shaper,

3 eine dritte Ausführungsform der Erfindung, bei der Turbulator und Laminator aufeinanderliegen, und 3 a third embodiment of the invention, in which turbulator and laminator are superposed, and

4 eine schematische Darstellung der an einen erfindungsgemäßen Durchflussmessgerät erreichbaren Verbesserung des Dynamikbereiches. 4 a schematic representation of the achievable to a flow meter according to the invention improvement of the dynamic range.

1 zeigt ein nach dem Wirkdruckprinzip arbeitendes Gas-Durchflussmessgerät 1 mit einem Hauptströmungsrohr 2 und einem an diesem zwischen einer Hochdruckmessstelle 5 und einer Niederdruckmessstelle 7 angebrachten und über Impulsleitungen 5a, 7a mit der Hochdruckmessstelle 5 bzw. der Niederdruckmessstelle 7 verbundenen Differenzdruckmessaufnehmer 50. Als Wirkdruckerzeuger ist in das Hauptströmungsrohr 2 ein Strömungsformer 20 eingefügt. 1 shows a working according to the differential pressure gas flowmeter 1 with a main flow pipe 2 and one at this between a high pressure gauge 5 and a low pressure measuring point 7 attached and via impulse lines 5a . 7a with the high pressure measuring point 5 or the low-pressure measuring point 7 connected differential pressure transducer 50 , As differential pressure generator is in the main flow pipe 2 a flow shaper 20 inserted.

Der Differenzdruckmessaufnehmer 50 entspricht hier im wesentlichen einem aus dem Stand der Technik bekannten Differenzdruckmessaufnehmer. Impulsleitungen führen von der Hoch- und Niederdruckmessstelle 5, 7 zu einer Messzelle 52. Darin wird über eine Hochdrucktrennmembran 56 und ein hochdruckseitiges Kapillarsystem 60 sowie über eine Niederdrucktrennmembran 58 und ein niederdruckseitiges Kapillarsystem 62 ein Differenzdrucksensor 64 mit dem Differenzdruck beaufschlagt.The differential pressure transducer 50 here corresponds essentially to a known from the prior art differential pressure transducer. Impulse lines lead from the high and low pressure measuring points 5 . 7 to a measuring cell 52 , This is via a high pressure separation membrane 56 and a high pressure side capillary system 60 as well as a low pressure separation membrane 58 and a low pressure side capillary system 62 a differential pressure sensor 64 subjected to the differential pressure.

Der Differenzdruckmesswert wird über ein Elektronik- und Kommunikationsmodul 68 erfasst. In dem Elektronik- und Kommunikationsmodul 9a kann ein Mikroprozessor enthalten sein. Es kann dort eine Sensorsignal-Vorverstärkung, Filterung, Kennlinienlinearisierung, Sensorsignalbewertung (etwa ob ein zulässiger Messbereich überschritten ist, oder ob aus dem Zeitverlauf des Sensorsignals sich durch Vergleich mit – eingespeicherten oder aus einem im Mikroprozessor hinterlegten Modell errechneten – Referenzwerten Schlussfolgerungen hinsichtlich der Funktionsfähigkeit des Durchflussmessgerätes ziehen lassen, sog. Diagnosefunktion) und eine Übertragung des Sensorsignals und der ggf. aus dem Sensorsignal abgeleiteten Zusatzinformationen über eine Kommunikationsschnittstelle an ein übergeordnetes Prozessleitsystem oder eine Anzeigeeinheit erfolgen. Die Signalübertragung kann dabei auch drahtlos erfolgen, wie durch den Pfeil 70 angedeutet ist.The differential pressure value is measured via an electronic and communication module 68 detected. In the electronics and communication module 9a a microprocessor may be included. There may be a sensor signal preamplification, filtering, characteristic linearization, sensor signal evaluation (for example, whether an allowable measuring range is exceeded, or if the timing of the sensor signal conclusions by comparison with - stored or from a model stored in the microprocessor - reference values conclusions regarding the functioning of the Flow meter can pull, so-called. Diagnostic function) and a transmission of the sensor signal and optionally derived from the sensor signal additional information via a communication interface to a higher-level process control system or a display unit done. The signal transmission can also be wireless, as indicated by the arrow 70 is indicated.

Zwischen der Hochdruck- und der Niederdruckseite ist in der Messzelle 52 eine Mittenmembran 54 als Überlastschutz angebracht. Vorteilhafterweise wird als Differenzdrucksensor ein mikromechanisch gefertigter Differenzdrucksensor aus Silizium oder Keramik eingesetzt, wobei sowohl das kapazitive als auch das piezoresistive Messprinzip Anwendung finden können.Between the high pressure side and the low pressure side is in the measuring cell 52 a central membrane 54 attached as overload protection. Advantageously, a micromechanically manufactured differential pressure sensor made of silicon or ceramic is used as the differential pressure sensor, wherein both the capacitive and the piezoresistive measuring principle can be used.

Das Hauptströmungsrohr 2 ist in der 1 teilweise ausgeschnitten dargestellt, so dass der darin eingebrachte Strömungsformer 20 sichtbar wird. Der Strömungsformer umfasst drei jeweils in den Innendurchmesser des Hauptströmungsrohres 2 eingepasste Modulteile oder Zonen. Die in Strömungsrichtung erste Strömungsformerzone 22 umfasst ein Gitter, sie könnte anstatt des Gitters auch ein Netz umfassen. Das Gitter ist aus Metall oder Kunststoff gefertigt. Es besitzt eine annähernd gleichmäßige Maschenweite in der Größenordnung von wenigen Millimetern. Die Maschenform ist in der 1 als rechteckig angegeben, sie könnte jedoch auch andere geometrische Formen annehmen, etwa rautenförmig, sechs- oder achteckig. The main flow pipe 2 is in the 1 partially cut out, so that the flow former introduced therein 20 becomes visible. The flow shaper comprises three each in the inner diameter of the main flow tube 2 fitted module parts or zones. The first Strömungsformerzone in the flow direction 22 includes a grid, it could also include a grid instead of the grid. The grid is made of metal or plastic. It has an approximately uniform mesh size of the order of a few millimeters. The mesh is in the 1 However, it could also assume other geometric shapes, such as diamond-shaped, hexagonal or octagonal.

Stromabwärts schließt sich an die erste, gitterförmige Strömungsformerzone 22 zunächst eine Abstandszone 31 an. Die daran anschließende zweite Strömungsformerzone 24 ist aus einem Bündel von in Strömungsrichtung axial ausgerichteten, parallel zueinander verlaufenden dünnen Röhren 26 mit sechseckigem Querschnitt gebildet. Im Querschnitt entsteht so eine wabenförmige Struktur. Die Querschnittsfläche der einzelnen wabenförmigen Röhren liegt in der Größenordnung einiger mm²., die Länge des zweiten Moduls 24 liegt in der Größenordnung des Durchmessers des Hauptströmungsrohres 2.Downstream joins the first, latticed Strömungsformerzone 22 first a clearance zone 31 at. The adjoining second Strömungsformerzone 24 is a bundle of axially aligned, parallel to each other thin tubes 26 formed with hexagonal cross-section. In cross-section, this creates a honeycomb-shaped structure. The cross-sectional area of the individual honeycomb tubes is on the order of a few mm ^2. , The length of the second module 24 is on the order of the diameter of the main flow tube 2 ,

Weiter stromabwärts schließt sich an die zweite wabenförmige Strömungsformerzone 24 eine weitere Abstandszone 31 und daran eine dritte Strömungsformerzone 23 an, die baugleich mit der ersten Strömungsformerzone 22 ist. Der Strömungsformer 20 ist somit hinsichtlich der Durchströmungsrichtung symmetrisch aufgebaut.Farther downstream is the second honeycomb flow forming zone 24 another clearance zone 31 and a third flow forming zone thereon 23 on, the same as the first Strömungsformerzone 22 is. The flow shaper 20 is thus constructed symmetrically with respect to the flow direction.

Die Hochdruckmessstelle 5 befindet sich in der ersten Abstandszone, zwischen der ersten, gitterförmigen Strömungsformerzone 22 und der zweiten, wabenförmigen Strömungsformerzone 24. Die Niederdruckmessstelle 7 befindet sich in der zweiten Abstandszone, zwischen der zweiten, wabenförmigen Strömungsformerzone 24 und der dritten, gitterförmigen Strömungsformerzone 23.The high pressure measuring point 5 is in the first clearance zone, between the first latticed flow forming zone 22 and the second honeycomb flow forming zone 24 , The low pressure measuring point 7 is in the second clearance zone, between the second honeycomb flow forming zone 24 and the third latticed flow forming zone 23 ,

Der Kern der Erfindung liegt nun darin, dass die Strömungsformerzonen 22, 24, 23, die der Strömungsformer 20 umfasst, unterschiedliche strömungsformende Wirkungen auf die Strömung 13 im Hauptströmungsrohr 2 haben und dabei so aufeinander abgestimmt sind, dass insgesamt sich ein weitgehend linearer Zusammenhang zwischen der Druckdifferenz Δp zwischen der Hochdruck- und der Niederdruckmessstelle und dem Durchfluss über einen sehr weiten Durchflussbereich ergibt.The core of the invention lies in the fact that the Strömungsformerzonen 22 . 24 . 23 that the flow shaper 20 includes different flow shaping effects on the flow 13 in the main flow pipe 2 and are coordinated so that overall results in a largely linear relationship between the pressure difference Ap between the high pressure and the low pressure measuring point and the flow over a very wide flow range.

Die erste in Strömungsrichtung 13 liegende Strömungsformerzone 22, ein Gitter, wirkt turbulenzerzeugend, d. h., dass bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten des strömenden Mediums im Hauptströmungsrohr 2, wenn die Strömung dort weitgehend laminar ist, die Strömung nach Durchtritt durch das Gitter turbulent wird. Das Gitter wird daher auch als Turbulator bezeichnet.The first in the flow direction 13 lying Strömungsformerzone 22 , a grid, acts turbulence-generating, ie, that at low flow velocities of the flowing medium in the main flow tube 2 if the flow there is largely laminar, the flow becomes turbulent after passing through the grid. The grid is therefore also called a turbulator.

Die zweite Strömungsformerzone 24 wirkt turbulenzvermindernd, d. h., dass eine turbulent in die Strömungsformerzone 24 eintretende Strömung nach Austritt aus der Strömungsformerzone 24 weniger turbulent ist, sich nahezu laminar verhält. Die zweite Strömungsformerzone 24 wird daher auch als Laminator bezeichnet. Laminator-Module als solche sind im Stand der Technik auch in einer Reihe von unterschiedlichen Ausführungsformen bereits bekannt. Neben der hier in der Ausführungsform nach 1 verwendeten wabenförmigen Konfiguration gibt es auch Laminatoren, die aus einem Bündel parallel angeordneter dünner Röhren mit rundem Querschnitt oder aus einem Stapel ebener Platten bestehen.The second flow forming zone 24 acts turbulence reducing, that is, a turbulent in the Strömungsformerzone 24 entering flow after exiting the Strömungsformerzone 24 less turbulent, almost laminar. The second flow forming zone 24 is therefore also referred to as a laminator. Laminator modules as such are already known in the prior art in a number of different embodiments. In addition to the here in the embodiment according to 1 In the honeycomb configuration used, there are also laminators consisting of a bundle of parallel, round cross-section thin tubes or a stack of planar plates.

Die dritte Strömungsformerzone 23 ist wieder ein Turbulator und baugleich zu der ersten Strömungsformerzone 22.The third flow forming zone 23 is again a turbulator and identical to the first Strömungsformerzone 22 ,

Durch die Aufeinanderfolge der drei Strömungsformerzonen 22, 24, 23 mit den beschriebenen unterschiedlichen strömungsformenden Eigenschaften wird erreicht, dass insgesamt im Wirkungsbereich des Strömungsformers 20 – das ist derjenige Bereich der Strömung 13 im Hauptströmungsrohr 2, der von dem Strömungsformer 20 beeinflusst wird – sich ein annähernd lineares Verhältnis zwischen dem Durchfluss und der Druckdifferenz Δp zwischen den Hoch- und Niederdruckmessstellen 5, 7 im Wirkungsbereich des Strömungsformers 20 einstellt. Durch den symmetrischen Aufbau des Strömungsformers 20 wird dabei erreicht, dass diese Wirkung unabhängig von der Durchströmungsrichtung durch das Hauptströmungsrohr 2 eintritt. Im Falle der umgekehrten Strömungsrichtung würde selbstverständlich die Messstelle 7 zur Hochdruckmessstelle:
4 veranschaulicht die Wirkungsweise des Strömungsformers 20. In 4 ist für ein erfindungsgemäßes Gas-Durchflussmessgerät mit einem Hauptströmungsrohr mit Nennweite 24 mm im Luft-Durchflussbereich zwischen 1 und 60 kg/h in dem Diagramm 100 schematisch der Zusammenhang zwischen dem Druckabfall Δp und dem Durchfluss bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Mehrzonen-Strömungsformers als Wirkdruckerzeuger in Kurve 104 gezeigt. Im Vergleich dazu ist in Kurve 102 der Zusammenhang zwischen dem Druckabfall Δp und dem Durchfluss bei Verwendung einer im Stand der Technik bisher bekannten und gebräuchlichen klassischen Blende gezeigt. Der Durchfluss im Hauptströmungsrohr 2 soll durch Messung des Druckabfalls Δp ermittelt werden, daher sollte auch das Verhältnis zwischen dem Druckabfall Δp und dem Durchfluss im Hauptströmungsrohr möglichst linear sein.By the succession of the three Strömungsformerzonen 22 . 24 . 23 With the described different flow-forming properties it is achieved that, overall, in the area of action of the flow former 20 - that's the area of the flow 13 in the main flow pipe 2 that of the flow shaper 20 is affected - an approximately linear relationship between the flow and the pressure difference Δp between the high and low pressure measuring points 5 . 7 in the sphere of action of the flow former 20 established. Due to the symmetrical structure of the flow former 20 is achieved that this effect regardless of the direction of flow through the main flow tube 2 entry. In the case of the reverse flow direction would of course be the measuring point 7 to the high-pressure measuring point:
4 illustrates the operation of the Strömungsformers 20 , In 4 is for a gas flow meter according to the invention with a main flow pipe with a nominal diameter of 24 mm in the air flow range between 1 and 60 kg / h in the diagram 100 schematically the relationship between the pressure drop Ap and the flow when using a multi-zone flow modulator according to the invention as differential pressure generator in curve 104 shown. In comparison, is in curve 102 the relationship between the pressure drop Δp and the flow using a previously known and commonly used in the art conventional shutter. The flow in the main flow pipe 2 should be determined by measuring the pressure drop Δp, therefore, the ratio between the pressure drop Ap and the flow in the main flow pipe should be as linear as possible.

Bei Verwendung einer Blende ergibt sich bekanntermaßen eine quadratische Kennlinie, siehe Kurve 102 in 4. Die quadratische Kennlinie 102 ist im unteren Durchflussbereich relativ flach, dort ist die Empfindlichkeit gering. In der in 4 gezeigten Kurve 102 ist das der Kurvenabschnitt 106, etwa im Durchflussbereich zwischen 0 und 6 kg/h. Mit ausreichender Empfindlichkeit lässt sich erst in dem Bereich mittlerer und höherer Durchflösse messen. Dadurch ist aber auch der mit gattungsgemäßen Durchflussmessern unter Verwendung von Blenden als Wirkdruckerzeuger erreichbare Dynamikbereich eingeschränkt. td1 bezeichnet den unter Berücksichtigung der eingeschränkten Empfindlichkeit im unteren Durchflussbereich praktisch sinnvoll erreichbaren Dynamikbereich von nur noch etwa 60:6 oder 10:1. Ein weiterer Nachteil der klassischen Blende ist der relativ hohe absolute Druckabfall, den diese erzeugt. When using a diaphragm is known to give a square characteristic, see curve 102 in 4 , The quadratic characteristic 102 is relatively flat in the lower flow range, where the sensitivity is low. In the in 4 shown curve 102 this is the curve section 106 , for example in the flow range between 0 and 6 kg / h. With sufficient sensitivity can be measured only in the range of medium and high flow rates. As a result, however, the achievable with generic flow meters using diaphragms as differential pressure generator dynamic range is limited. td1 refers to the dynamic range of practically only 60: 6 or 10: 1, which can be practically achieved in consideration of the limited sensitivity in the lower flow range. Another disadvantage of the classic orifice is the relatively high absolute pressure drop that it produces.

Durch Verwendung eines Mehrzonen-Strömungsformers 20 nach 1 anstelle einer Blende wird erreicht, dass das Verhältnis zwischen der Druckdifferenz Δp und der Durchflussrate im Hauptströmungsrohr 2 annähernd linear über einen weiten Bereich der Durchflussrate ist, wie in 4 anhand der Kennlinie 104 schematisch dargestellt ist.By using a multi-zone flow shaper 20 to 1 instead of a diaphragm, it is achieved that the ratio between the pressure difference Δp and the flow rate in the main flow tube 2 is approximately linear over a wide range of flow rate, as in 4 based on the characteristic 104 is shown schematically.

Weiterhin sieht man in 4, dass durch die annähernd lineare Δp vs. Durchfluss-Kennlinie 104 im unteren Durchflussbereich die Empfindlichkeit stark verbessert ist gegenüber der quadratischen Kennlinie 102. Damit wird auch der praktisch sinnvoll erreichbare Messbereich zu niedrigen Durchflussraten hin deutlich erweitert. Bereits ab 0,2 kg/h wäre in dem schematischen Beispiel nach 4 eine Messung sinnvoll möglich.Furthermore you can see in 4 that by the approximately linear Δp vs. Flow characteristics 104 in the lower flow range, the sensitivity is greatly improved over the quadratic characteristic 102 , As a result, the measuring range, which can be practically reached, is also significantly expanded at low flow rates. Already from 0.2 kg / h would be in the schematic example after 4 a measurement makes sense.

Als Folge davon erhöht sich der nutzbare Dynamikbereich deutlich. td2 in 4 bezeichnet den theoretisch maximal erreichbaren Dynamikbereich von 60:0,2 oder 300:1.As a result, the usable dynamic range increases significantly. td2 in 4 indicates the theoretically maximum achievable dynamic range of 60: 0.2 or 300: 1.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Mehrzonen-Strömungsformers ist der im Vergleich zu der klassischen Blende geringere absolute Druckabfall, der durch ihn erzeugt wird.Another advantage of the multizone flow shaper according to the present invention is the lower absolute pressure drop produced by it as compared to the conventional orifice.

2 zeigt eine alternative Ausgestaltungsform der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente, Teile oder Baugruppen sind dabei mit den selben Bezugsziffern wie in 1 bezeichnet. 2 shows an alternative embodiment of the invention. The same or equivalent elements, parts or assemblies are given the same reference numerals as in 1 designated.

In der Ausführungsform nach 2 umfasst das Durchflussmessgerät 1a ein Hauptströmungsrohr 2, das an seinen Enden Flansche 4 zum Einbau des Durchflussmessgerätes in eine Prozessrohrleitung aufweist. Der Differenzdruckmessaufnehmer 50 mit dem Elektronik- und Kommunikationsmodul 68 ist durch ein auf der Außenseite des Hauptströmungsrohres 2 angebrachtes Messaufnehmergehäuse 10 abgedeckt und damit geschützt. Im übrigen ist der Differenzdruckmessaufnehmer in der Ausführungsform nach 2 nicht näher detailliert, wodurch zum Ausdruck gebracht ist, dass jede Art von im Stand der Technik bekannten Differenzdruckmessaufnehmern verwendet werden können. Das umfasst explizit auch solche Differenzdruckmessaufnehmer, die nicht nach dem in 1 gezeigten Prinzip arbeiten.In the embodiment according to 2 includes the flowmeter 1a a main flow tube 2 flanges at its ends 4 for installation of the flowmeter in a process pipeline. The differential pressure transducer 50 with the electronics and communication module 68 is through a on the outside of the main flow pipe 2 attached sensor housing 10 covered and thus protected. Incidentally, the differential pressure transducer in the embodiment is after 2 will not be described in detail, indicating that any type of differential pressure transducers known in the art may be used. This includes explicitly also those differential pressure transducers that are not according to the in 1 work principle shown.

Der Mehrzonen-Strömungsformer 20 ist in der Ausführung nach 2 als vorfertigbares Modul ausgeführt. Die ersten, zweiten und dritten Strömungsformerzonen 22 (Gitter), 24 (Laminator), 23 (Gitter) sind zusammen in einer Strömungsformer-Montagehülse 30 angeordnet und befestigt, so dass dadurch ein vorgefertigtes Strömungsformer-Modul entsteht. Die Strömungsformerzonen 22, 23, 24 werden daher auch als Teilmodule bezeichnet.The multi-zone flow shaper 20 is in the execution after 2 executed as a prefabricated module. The first, second and third flow forming zones 22 (Grid), 24 (Laminator) 23 (Grids) are together in a flow former mounting sleeve 30 arranged and fixed, thereby creating a prefabricated Strömungsformer module. The flow forming zones 22 . 23 . 24 are therefore also called sub-modules.

Das Strömungsformer-Modul wird dann in das Hauptströmungsrohr 2 eingesetzt und an die vorgesehene Stelle geschoben und dort befestigt, beispielsweise durch Schrauben.The flow modulator module then becomes the main flow tube 2 used and pushed to the intended location and fastened there, for example by screws.

Die axiale Ausdehnung des Laminators 24 ist dabei in diesem Ausführungsbeispiel deutlich kürzer als der Durchmesser des Hauptströmungsrohres 2. Das Laminator-Modul 24 selbst ist hier als Plattenstapel, bestehend aus in Abständen übereinander angeordneten Platten 28, ausgeführt.The axial extent of the laminator 24 is significantly shorter than the diameter of the main flow tube in this embodiment 2 , The laminator module 24 itself is here as a plate stack consisting of spaced at intervals plates 28 , executed.

Die Hochdruck- und Niederdruckmessstellen 5, 7 liegen in der Ausführungsform nach 2 jeweils vor und hinter den Gitter-Teilmodulen.The high pressure and low pressure measuring points 5 . 7 lie in the embodiment after 2 in front of and behind the grid submodules.

Am eingangsseitigen Flansch ist ein weiteres Gitter 32 angebracht. Dieses dient im Wesentlichen als Schutzgitter, etwa um in der Strömung möglicherweise vorhandene größere Partikel von dem Durchflussmessgerät fernzuhalten. Es kann bei entsprechender Auslegung und Dimensionierung aber auch zur erfindungsgemäßen Strömungsformung beitragen.On the input side flange is another grid 32 appropriate. This serves essentially as a protective grid, for example to keep possibly larger particles in the flow from the flowmeter. However, with appropriate design and dimensioning, it can also contribute to flow shaping according to the invention.

Am ausgangsseitigen Flansch ist ein weiteres Waben- oder Plattenmodul 34 angebracht. Dieses dient einerseits als Schutz des Durchflussmessgerätes vor größeren Partikeln, wenn das Durchflussmessgerät in entgegengesetzter Richtung zu der in 2 durch die Pfeile 13 angegebenen Strömungsrichtung betrieben wird. Bei entsprechender Auslegung und Dimensionierung kann es aber auch zur erfindungsgemäßen Strömungsformung beitragen.On the output side flange is another honeycomb or plate module 34 appropriate. This serves on the one hand as protection of the flow meter from larger particles when the flow meter in the opposite direction to the in 2 through the arrows 13 operated flow direction is operated. With appropriate design and dimensioning, but it can also contribute to the flow shaping according to the invention.

3 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform für ein erfindungsgemäßes Durchflussmessgerät 1b. Gleiche oder gleichwirkende Teile, Komponenten oder Teilsysteme sind dabei mit denselben Bezugsziffern wie in den 1 und 2 bezeichnet. 3 shows a further alternative embodiment of a flow meter according to the invention 1b , The same or equivalent parts, components or subsystems are given the same reference numerals as in 1 and 2 designated.

Im Unterschied zur in 2 gezeigten Ausführungsform weist das Mehrzonen-Strömungsformermodul 20 in der Ausführungsform nach 3 keine Abstandszonen 31 mehr auf. Die beiden Gitter 22, 23 sind sehr nahe an dem dazwischenliegenden Laminator-Teilmodul 24 angebracht.Unlike in 2 embodiment shown, the multi-zone Strömungsformermodul 20 in the embodiment according to 3 no clearance zones 31 more on. The two grids 22 . 23 are very close to the intermediate laminator submodule 24 appropriate.

Weiterhin ist in der Ausführungsform nach 3 das eingangsseitige Gitter durch einen eingangsseitigen Waben- oder Plattenmodul 36 ersetzt.Furthermore, in the embodiment according to 3 the input side grid by an input side honeycomb or plate module 36 replaced.

Die Ausführungsbeispiele der 1 bis 3 haben gezeigt, dass bezüglich der Anzahl und Anordnung von strömungsformenden Teilmodulen in dem Mehrzonen-Modul und darüber hinaus durch Hinzuziehen weiterer strömungsformender Teilmodule am Ein- und Ausgang des Hauptströmungsrohres dem Fachmann aufgrund der Erfindung eine ganze Reihe denkbarer Anordnungsvarianten zur Verfügung steht, um den für das jeweilige Einsatzgebiet optimalen Strömungsformer und damit das jeweils optimal geeignete Durchflussmessgerät zusammenzustellen. Die konkrete Dimensionierung der Teilmodule, etwa nach Längen, Gitterweite, Gittergeometrie, Wabenform, Wabenquerschnitt, etc, und die Anzahl und Anordnung der Teilmodule in dem Mehrzonen-Modul und in dem Hauptströmungsrohr wird der Fachmann dabei durch einfache Versuchsreihen und bekannte Optimierungsverfahren ermitteln. Er wird dabei aus einem ihm bekannten Grundformenschatz von Gitter- und Wabenformen schöpfen und deren Dimensionen und Anordnung zueinander ohne weiteres erfinderische Zutun solange variieren, bis er das optimale Ergebnis erzielt hat.The embodiments of the 1 to 3 have shown that with respect to the number and arrangement of flow-forming sub-modules in the multi-zone module and moreover by adding further flow-forming sub-modules at the inlet and outlet of the main flow tube to those skilled in the art due to the invention a number of conceivable arrangement variants available to the for the respective application optimal Strömungsformer and thus to assemble the most suitable flow meter. The concrete dimensioning of the submodules, for example according to lengths, grid width, grid geometry, honeycomb shape, honeycomb cross section, etc., and the number and arrangement of the submodules in the multizone module and in the main flow tube will be determined by a person skilled in the art by simple test series and known optimization methods. He will draw from a known basic shape treasure of lattice and honeycomb shapes and vary their dimensions and arrangement to each other without further inventive step until he has achieved the optimum result.

Bei einem Hauptströmungsrohr mit Innendurchmesser 25 mm werden sehr gute Ergebnisse erzielt, wenn die erste und dritte Strömungsformerzone 22, 23 Metalldrahtsiebe mit einer Maschenweite von 3 mm und einer Drahtdicke von 0,7 mm enthalten und die zweite Strömungsformerzone 26 eine Länge von 16 mm aufweist. Auch Metalldrahtsiebe mit einer Maschenweite von 1 mm und einer Drahtdicke von 0,6 mm in Verbindung mit einer 16 mm langen zweiten Strömungsformerzone zeigen hervorragende Ergebnisse.For a main flow tube with 25 mm ID, very good results are achieved when the first and third flow forming zones 22 . 23 Metal wire screens with a mesh size of 3 mm and a wire thickness of 0.7 mm and the second Strömungsformerzone 26 has a length of 16 mm. Even metal wire screens with a mesh size of 1 mm and a wire thickness of 0.6 mm in conjunction with a 16 mm long second Strömungsformerzone show excellent results.

Bei Hauptströmungsrohren mit einem größeren Innendurchmesser, etwa im Bereich zwischen 50 mm und 200 mm, werden sehr gute Ergebnisse erzielt, wenn die ersten und dritten Strömungsformerzonen 22, 23 Metalldrahtsiebe mit einer Maschenweite von 3 mm und einer Drahtdicke von 0,7 mm enthalten und die zweite Strömungsformerzone 26 eine Länge von 30 mm aufweist. Auch Metalldrahtsiebe mit einer Maschenweite von 1 mm und einer Drahtdicke von 0,6 mm in Verbindung mit einer 16 mm langen zweiten Strömungsformerzone zeigen hier hervorragende Ergebnisse.For main flow tubes having a larger inside diameter, such as in the range between 50 mm and 200 mm, very good results are achieved when the first and third flow forming zones 22 . 23 Metal wire screens with a mesh size of 3 mm and a wire thickness of 0.7 mm and the second Strömungsformerzone 26 has a length of 30 mm. Even metal wire screens with a mesh size of 1 mm and a wire thickness of 0.6 mm in conjunction with a 16 mm long second Strömungsformerzone show excellent results here.

Der Bereich, in dem sehr gute Ergebnisse erzielt werden, lässt sich auch als Vielfaches des Rohrdurchmessers angeben. So liegt das Verhältnis von Rohrdurchmesser zur Länge der zweiten Strömungsformerzone in einem günstigen Bereich zwischen 1 und 10, in einem besonders günstigen Bereich zwischen 1,5 und 6,5.The range in which very good results are achieved can also be stated as a multiple of the pipe diameter. Thus, the ratio of tube diameter to the length of the second flow forming zone is in a favorable range between 1 and 10, in a particularly favorable range between 1.5 and 6.5.

Das Verhältnis zwischen dem Rohrdurchmesser und der Maschenweite der Metalldrahtsiebe liegt in einem günstigen Bereich zwischen 5 und 200, in einem besonders günstigen Bereich zwischen 8 und 200, in einem sehr günstigen Bereich zwischen 8 und 66 oder zwischen 25 und 200.The ratio between the tube diameter and the mesh size of the metal wire screens is in a favorable range between 5 and 200, in a particularly favorable range between 8 and 200, in a very favorable range between 8 and 66 or between 25 and 200.

Eine weitere Verbesserung der Erfindung lässt sich dadurch erzielen, dass die Drahtsiebe mit einer schmutzabweichenden Kunststoffbeschichtung versehen sind. Damit kann eine Ablagerung von Schmutz verhindert oder doch zumindest stark reduziert werden.A further improvement of the invention can be achieved in that the wire screens are provided with a dirt-repellent plastic coating. Thus, a deposit of dirt can be prevented or at least greatly reduced.

Die in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiele zeigen allesamt Gasdurchflussmessgeräte. Selbstverständlich ist der Kerngedanke der Erfindung auch in entsprechenden Durchflussmessgeräten für Flüssigkeiten realisierbar. Der Fachmann muss bei deren Auslegung dann allerdings die im Vergleich zu Gasen höheren Viskositätswerte und Dichten von Flüssigkeiten berücksichtigen, wodurch die konkreten geometrischen Dimensionen der Strömungsformermodule sich abweichend von den für Gasdurchflussmessgeräte ermittelten ergeben werden.The in the 1 to 3 All shown embodiments show gas flow meters. Of course, the core idea of the invention can also be realized in corresponding flowmeters for liquids. However, the skilled person must then take into account the higher viscosity values and densities of liquids compared with gases, as a result of which the specific geometrical dimensions of the flow former modules will deviate from those determined for gas flowmeters.

Claims

Flow meter for fluid substances, which operates on the differential pressure principle and in which the differential pressure is determined by means of an impulse lines with the fluid flowing in a main flow differential pressure between a pressure transducer mounted upstream of the differential pressure measuring point and a downstream of the differential pressure generator mounted low pressure measuring point of the differential pressure, the differential pressure generator a flow former ( 20 ), the successive zones ( 22 . 24 . 23 ) of different flow forming, the at least one turbulence generating zone (turbulator) ( 22 . 23 ) and a turbulence reducing zone (laminator) ( 24 ), wherein the turbulence generating zone ( 22 ) in the flow direction before the turbulence reducing zone ( 24 ) is arranged, and formed in its area of action, the flow so that the ratio between the differential pressure difference .DELTA.p and the flow rate in the main flow pipe ( 2 ) is approximately linear over a wide range of flow rates.

Flowmeter according to claim 1, characterized in that the turbulence reducing zone ( 24 ) between two turbulence generating zones ( 22 . 23 ) is arranged.

Flowmeter according to one of the preceding claims, characterized in that the flow former ( 20 ) completely between the high and low pressure measuring points ( 5 . 7 ) is arranged.

Flow meter according to one of claims 1 to 2, characterized in that only a part of the Strömungsformers ( 20 ) between the high and low pressure measuring points ( 5 . 7 ) is arranged.

Flow meter according to claim 4, characterized in that the turbulence reducing zone ( 24 ) of the flow former between the high and low pressure measuring points ( 5 . 7 ) is arranged.

Flow meter according to claim 5, characterized in that the high-pressure measuring point ( 5 ) between a turbulence generating ( 22 ) and the turbulence reducing ( 24 ) Zone is arranged.

Flow meter according to claim 6, characterized in that the low-pressure measuring point ( 7 ) between the turbulence reducing ( 24 ) and a turbulence generating ( 23 ) Zone is arranged.

Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the turbulence-generating zones ( 22 . 23 ) comprises a grid.

Flowmeter according to claim 8, characterized in that the grid is a wire mesh of metal or plastic wire.

Flow meter according to claim 9, characterized in that the grid wire is provided with a dirt-repellent coating.

Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that the turbulence-reducing zone ( 24 ) is formed as a stack of parallel thin plates.

Flow meter according to one of claims 1 to 10, characterized in that the turbulence-reducing zone ( 24 ) by an axially aligned in the flow direction tube bundle ( 26 ) is trained.

Flow meter according to claim 12, characterized in that each of the tubes of the tube bundle ( 26 ) has a cross-sectional area substantially smaller than the cross-sectional area of the main flow tube (FIG. 2 ).

Flow meter according to claim 13, characterized in that the tubes of the tube bundle ( 26 ) have a hexagonal cross section and the cross section of the main flow tube ( 2 ) honeycomb-like.

Flow meter according to claim 13, characterized in that the tubes of the tube bundle ( 26 ) have a circular cross-section.

Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that between the flow-forming zones clearance zones ( 31 ) are arranged.

Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that the flow former ( 20 ) as a preassembled unit in the main flow tube ( 2 ) can be inserted.

Flow meter according to claim 17, characterized in that the flow former ( 20 ) in the main flow pipe ( 2 ) is releasably attachable.

Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that the differential pressure with a differential pressure transducer ( 50 ) is detected.

Flowmeter according to claim 19, characterized in that the differential pressure transducer ( 50 ) a micromechanically manufactured differential pressure sensor ( 64 ).

Flowmeter according to claim 19, characterized in that the differential pressure transducer ( 50 ) comprises two Absolutdruckaufnehmer, from whose absolute pressure measured values computationally the differential pressure is determined.

Gas flow meter according to one of the preceding claims.

Flow meter for liquids according to one of claims 1 to 21.