Disposición para la rectificación de un flujo de fluido.

Disposición en un flujo de gas para la rectificación del flujo de gas en una sección de tubería

(1) con una rueda de turbina de una disposición de medición de flujo de gas, habiendo instalado un dispositivo rectificador (2, 2', 2'') aguas arriba de la rueda de la turbina en la sección transversal de la tubería, presentando el dispositivo rectificador (2, 2', 2'') un cuerpo de desplazamiento (3, 3', 3'') dispuesto en simetría de rotación sobre eje del tubo (6) de la sección de entrada, y varios nervios radiales (4, 4', 4'') distribuidos sobre el perímetro del cuerpo de desplazamiento,

caracterizada por que

aguas arriba del dispositivo rectificador (2, 2', 2'') hay dispuesto de tal manera un anillo de apertura (5) en la sección de tubería, que el perfil de flujo del flujo de gas está estrangulado en la sección de entrada del flujo del dispositivo rectificador, de manera que la distancia axial t del anillo de apertura (5) al dispositivo rectificador (2, 2', 2'') se mide según la siguiente relación:

0< t< E,

siendo E la extensión axial, dirigida aguas abajo, del estrangulamiento del flujo.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2004/008752.

Solicitante: ELSTER GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: STEINERNSTRASSE 19-21 55252 MAINZ-KASTEL ALEMANIA.

Inventor/es: LOTZ-DAUER, VOLKER.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > DISPOSITIVOS ACCIONADORES POR PRESION DE UN FLUIDO;... > DINAMICA DE LOS FLUIDOS, ES DECIR, PROCEDIMIENTOS... > Acción sobre el flujo de los fluidos > F15D1/02 (en las tuberías o en los conductos)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DEL VOLUMEN, FLUJO VOLUMETRICO, FLUJO MASICO... > Medida del flujo volumétrico o flujo másico de... > G01F1/12 (Su medios de ajuste, corrección o compensación)

PDF original: ES-2530778_T3.pdf

 

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Disposición para la rectificación de un flujo de fluido.
Disposición para la rectificación de un flujo de fluido.

Fragmento de la descripción:

Disposición para la rectificación de un flujo de fluido La invención se refiere a una disposición en un flujo de gas para la rectificación del flujo de gas con un dispositivo rectificador en una sección de tubería.

En algunos tipos de aparatos de medición de flujo de gas, por ejemplo, contadores de gas de rueda de turbina, la 5 exactitud del resultado de medición depende en gran medida de la naturaleza del perfil del flujo entrante. La calibración del aparato de medición se realiza en un perfil de flujo sin perturbación, por así decirlo, plenamente desarrollado. Por eso, un perfil de flujo con la menor perturbación posible, es la condición esencial para un resultado de medición exacto en la instalación de la aplicación.

El documento U 4, 404, 861 divulga un aparato de medición para flujos de fluido, en el que aguas arriba de una rueda 10 de turbina, una sección de tubo está configurada con una sección transversal cónica.

Los dispositivos rectificadores pueden estar incorporados en una tubería o ser un componente de un aparato de medición.

En la práctica, a menudo se dispone solamente de tomas de entrada cortas detrás de componentes de instalación que estorban, por ejemplo, tubos acodados o aparatos de regulación de la presión. Por esta razón, se necesita una 15 disposición del tipo como mencionado inicialmente para el acondicionamiento del perfil del flujo dentro del aparato de medición o separado del mismo aguas arriba.

La eficacia de la rectificación está definida cuantitativamente, por ejemplo, para el contador de gas de la rueda de turbina, entre otros, en el documento EN 12261. Aquí se distingue entre dos tipos de perturbación anterior estandarizados, entre una perturbación baja y una alta, y se determina la correspondiente distancia mínima del 20 aparato de medición a la perturbación anterior, para mantener una diferencia de medición máxima permitida en comparación con la calibración sin perturbación.

Las configuraciones de prueba utilizadas para la producción de las perturbaciones anteriores producen dos características esenciales de perturbaciones de perfil de flujo, a saber, una asimetría combinada con un movimiento de rotación con posición excéntrica. 25

Se conocen diferentes realizaciones de dispositivos rectificadores externos. Éstos incluyen rectificadores de placas perforadas, de haz de tubos o de paleta radial (Etoile) , que están descritos en EN ISO 5167.

El documento US 5, 596, 152 describe un dispositivo de este tipo con rectificador de flujo, estando introducido un disco con patrón perforado concéntrico en una sección transversal de tubo delante de una rueda de turbina.

Estos dispositivos rectificadores conocidos, a menudo no son lo suficientemente eficaces para los dos componentes 30 de perturbación; en parte también producen una pérdida de presión indeseadamente alta. Lo mismo es válido para dispositivos rectificadores integrados en aparatos de medición de flujo de gas. Aquí es donde interviene la invención.

La invención se basa en la tarea de lograr una rectificación eficaz de distintos componentes de perturbación causando en este caso sólo una pérdida de presión baja.

Partiendo de la disposición del tipo mencionado inicialmente, la invención prevé para solucionar esta tarea, que se 35 disponga en el flujo de gas aguas arriba de un dispositivo rectificador en la sección de tubería, un anillo de apertura de tal manera, que el perfil de flujo en la zona de entrada del flujo del dispositivo rectificador está estrangulado y que la distancia t del anillo de apertura al dispositivo rectificador se mide según la siguiente relación:

< t < E, siendo E la extensión axial del estrangulamiento del flujo dirigida aguas abajo. 40

El anillo de apertura presenta una distancia t óptima hasta el dispositivo rectificador, que depende de la forma de realización del dispositivo rectificador.

En el caso de que la distancia t sea demasiado pequeña, se divide el flujo dentro del dispositivo rectificador mediante nervios, tubos, perforaciones o similares en flujos parciales, y ya no se produce un equilibrado entre ellos. Debido a ello, sobre todo la asimetría hasta la salida del dispositivo rectificador, se rectifica insuficientemente. 45

En el caso de una distancia t demasiado grande, en el dispositivo rectificador no se aprovecha particularmente la aceleración de la rotación, y por lo tanto es menos eficaz, especialmente para el componente de movimiento de rotación.

En caso de una distancia t optimizada entre las dos posiciones límite 0 y E, aumenta el efecto general rectificador de la disposición según la invención, hasta un máximo. El anillo de apertura genera por todo el perímetro un 50

componente radial en el flujo, dirigido hacia el centro del perfil de paso. En el caso de una velocidad axial distribuida en simetría de rotación, el flujo de masa se concentra debido a ello temporalmente hacia el centro y se mantiene también simétrico aguas abajo de la abertura. Con una distribución asimétrica de la velocidad axial se produce en la zona de mayor velocidad de flujo, un componente radial mayor, dirigido hacia el centro. El centro de gravedad del flujo de masa se desplaza en consecuencia hacia el centro y se reduce la asimetría. 5

Al mismo tiempo la abertura obliga al movimiento de rotación a en general órbitas más pequeñas, lo que es ventajoso para la rectificación del movimiento de rotación. Puesto que se mantiene el momento angular del movimiento de rotación, el componente tangencial del movimiento de rotación aumenta proporcionalmente con el estrangulamiento. A causa de esto aumenta, la energía cinética en el componente del movimiento de rotación conforme a una función cuadrática, con la consecuencia de una disipación claramente mayor de la energía de 10 rotación y una rectificación correspondientemente más eficiente.

Para la entrada del flujo en el siguiente dispositivo rectificador, cambia también el ángulo de entrada de flujo.

El componente axial aumenta de manera cuadrática con el estrechamiento del diámetro del tubo. Junto con el aumento del componente tangencial se reduce la tangente del ángulo de entrada de fluido por lo tanto proporcionalmente con respecto al estrechamiento del diámetro del tubo. 15

Esto considerado en sí mismo, en efecto es perjudicial para la rectificación del movimiento de rotación, pero es sobrecompensado por la disipación claramente aumentada.

El anillo de apertura tiene una anchura axial b, que es preferiblemente menor que la altura que se adentra en el flujo h (h = (D-d) / 2, con D: diámetro exterior del anillo de apertura, d: diámetro interior del anillo de apertura) .

La anchura b también puede ser sin embargo, mayor que la altura h del anillo de apertura. 20

En una forma de realización preferida, está previsto que el diámetro de la abertura y/o la distancia axial del anillo de apertura al dispositivo rectificador, estén adaptados de tal manera al tipo de construcción y a la configuración del dispositivo rectificador, que la efectividad de la rectificación se incrementa y/o la pérdida de presión en la rectificación o la complejidad estructural del dispositivo rectificador, se reduce. La optimización se lleva a cabo de manera preferida empíricamente. 25

Alternativa o adicionalmente, el perímetro de un cuerpo de desplazamiento puede aumentar en menor medida con la dirección de flujo axial, que en el caso de una forma semiesférica. De este modo el movimiento de rotación forzado a órbitas más pequeñas permanece más tiempo en la zona cercana al eje, donde la distancia tangencial entre dos nervios, o la secante de una línea de rotación,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Disposición en un flujo de gas para la rectificación del flujo de gas en una sección de tubería (1) con una rueda de turbina de una disposición de medición de flujo de gas, habiendo instalado un dispositivo rectificador (2, 2Â, 2ÂÂ) aguas arriba de la rueda de la turbina en la sección transversal de la tubería, presentando el dispositivo rectificador (2, 2Â, 2ÂÂ) un cuerpo de desplazamiento (3, 3Â, 3ÂÂ) dispuesto en simetría de rotación sobre eje del tubo (6) de la 5 sección de entrada, y varios nervios radiales (4, 4Â, 4ÂÂ) distribuidos sobre el perímetro del cuerpo de desplazamiento,

caracterizada por que

aguas arriba del dispositivo rectificador (2, 2Â, 2ÂÂ) hay dispuesto de tal manera un anillo de apertura (5) en la sección de tubería, que el perfil de flujo del flujo de gas está estrangulado en la sección de entrada del flujo del dispositivo 10 rectificador, de manera que la distancia axial t del anillo de apertura (5) al dispositivo rectificador (2, 2Â, 2ÂÂ) se mide según la siguiente relación:

< t < E, 15

siendo E la extensión axial, dirigida aguas abajo, del estrangulamiento del flujo.

2. Disposición según la reivindicación 1, caracterizada por que el anillo de apertura (5) presenta una anchura axial b, que es menor que la altura h del anillo de apertura que se adentra radialmente en el flujo de gas.

3. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizada por que el dispositivo rectificador (2, 2Â, 2ÂÂ) , así como el anillo de apertura, están integrados en una carcasa (13) .