NL1003690C2 - Stroomrichter voor een turbineradgasmeter. - Google Patents

Description

Korte Titel: Stroomrichter voor een turbineradgasmeter

De uitvinding heeft betrekking op een stroomrichter voor het elimineren van wervelingen uit een gasstroom in een buis op een afstand stroomopwaarts van een turbineradgasmeter die aan de naar de stroomrichter gerichte of te richten 5 zijde is voorzien van een stomp, afgerond neusdeel. De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting voor het meten van het debiet van een gasstroom in een buis bestaande uit een in de buis te plaatsen turbineradgasmeter en een stroomrichter die ten opzichte van de turbineradgas-10 meter stroomopwaarts is geplaatst of dient te worden geplaatst op een afstand van de turbineradgasmeter, waarbij de turbineradgasmeter aan de naar de stroomrichter toe gerichte zijde is voorzien van een stomp, afgerond neusdeel .

15

Een dergelijke stroomrichter en een dergelijke inrichting zijn bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage NL-A-9400445. De turbineradgasmeter van deze bekende inrichting bestaat uit een cirkelsymmetrisch lichaam dat met behulp 20 van spaken in de buis is gemonteerd. De gasstroom wordt langs het bovenstroomse stompe, afgeronde neusdeel van de turbineradgasmeter geleid naar de ringvormige spleet tussen het centrale lichaam en de binnenwand van de stromingsbuis. Een schoepenwiel is zodanig in de turbineradgasmeter gemon-25 teerd dat de schoepen zich in de ringvormige spleet bevinden. Het schoepenwiel wordt aangedreven door het door de ringvormige spleet stromende gas. Op een afstand boven-strooms van het neusdeel is de stroomrichter geplaatst, die bij deze bekende inrichting bestaat uit een plaat waarin 30 een cirkelsymmetrisch gatenpatroon is aangebracht. De stroomrichter elimineert de wervels in de gasstroom. Deze wervelingen ontstaan bij obstakels in de gasleiding, bijvoorbeeld bij bochtstukken, overgangen naar andere buisdia-meters of bij appendages. De gasstroom wordt na het passe-35 ren van de stroomrichter door radiale impulsuitwisseling in de ruimte tussen de stroomrichter en het neusdeel gehomogeniseerd, zodat in de ringvormige spleet tussen de buiswand 1003690 2 en de turbineradgasmeter een homogeen of uniform stromings-profiel ontstaat. Dit homogene stromingsprofiel is nodig om met behulp van de turbineradgasmeter nauwkeurige metingen te kunnen uitvoeren. Het neusdeel dient daartoe een afge-5 ronde, enigszins stompe vorm te hebben die niet is gestroomlijnd opdat voldoende impulsuitwisseling met de gasstroom plaats vindt.

Het drukverlies is bij deze bekende inrichting echter rela-10 tief groot. Dit is met name nadelig bij omstandigheden waarbij er niet veel druk ter beschikking is, zoals bij lage druk systemen. Ook is dit drukverlies nadelig indien het gas, na het passeren van de turbineradgasmeter, weer gecomprimeerd wordt. Door het opgetreden drukverlies liggen 15 de compressiekosten hoger.

Andere bekende stroomrichters zijn in eerste instantie ontworpen voor gebruik bij meetflenzen in plaats van turbi-neradgasmeters. Hiervoor is het noodzakelijk dat de stroom-20 richter niet alleen wervels elimineert, maar ook een stromingsprof iel geeft dat binnen zekere foutmarges overeenkomt met een volledig ontwikkeld stromingsprofiel zoals dit zou optreden aan het eind van een zeer lange pijpleiding. Het stromingsprofiel dat nodig is voor een meetflens moet dus 25 een zeer bepaalde vorm hebben. De stroomrichters die hiervoor nodig zijn leveren noodzakelijkerwijs een betrekkelijk hoog drukverlies.

Het doel van de vinding is een stroomrichter voor een 30 turbineradgasmeter, welke stroomrichter met zo min mogelijke drukverlies wervelingen in een gasstroom kan elimineren, waarbij de stroming zo wordt gericht dat de stroming een in hoofdzaak cirkelsymmetrisch profiel vertoont.

35 Dit doel van de vinding wordt bereikt doordat de stroomrichter tenminste één tussenwand omvat die in hoofdzaak concentrisch is met de binnenwand van de buis met aan beide zijden van de concentrische tussenwand een aantal gelijkmatig verdeelde radiale tussenwanden. Hierdoor is het open 1 0 0 3 6 90 3 oppervlak waar het gas doorheen kan stromen, maximaal zodat het drukverlies minimaal is. Terwijl in de bekende stroom-richters, bestaande uit een plaat met cirkelvormige gaten, de totale doorstroomopening ongeveer 50 tot 60 % bedraagt 5 van het oppervlak van de dwarsdoorsnede van de buis, is de netto doorstroomopening bij een stroomrichter volgens de uitvinding 80 tot 90 % van het dwarsdoorsnede oppervlak van de buis of zelfs meer. Gebleken is dat bij lage drukken de wervelingen in een gasstroom voldoende worden geëlimineerd.

10

Uit het Amerikaanse octrooi US-A-4,308,755 is een stroomrichter bekend die voor een turbineradgasmeter is geplaatst en die bestaat uit een aantal radiale tussenwanden die in het midden bij elkaar samenkomen. Deze stroomrichter is 15 bedoeld voor het richten van een vloeistofstroom en is niet geschikt voor het elimineren van wervelingen uit een gasstroom. De turnbineradgasmeter is op korte afstand achter deze bekende stroomrichter geplaatst en is bovendien niet voorzien van een stomp neusdeel. Door de afwezigheid van 20 het neusdeel en de korte afstand tussen de stroomrichter en de turbineradgasmeter vindt er geen radiale impulsuitwisseling plaats die de stroom verder homogeen maakt. Deze bekende stroomrichter is verder niet voorzien van een concentrische tussenwand. De doorstroomopening is daardoor 25 opgedeeld in taartpunt-vormige openingen. Deze openingen kunnen de wervelingen in een gasstroom niet voldoende elimineren en veroorzaken bovendien extra wervelingen. Indien deze bekende stroomrichter gebruikt zou worden voor het elimineren van wervelingen uit een gasstroom, dan zou 30 de stroomrichter zeer lang uitgevoerd moeten worden hetgeen tot een onbruikbare lengte zou leiden en een groot drukverlies .

Bij een voorkeursuitvoering omvat de stroomrichter een 35 buitenste concentrische wand met in hoofdzaak dezelfde omtrek als de binnenwand van de buis. Hierdoor sluit de stroomrichter goed aan op de binnenwand van de buis en kan deze op eenvoudige wijze in de buis worden bevestigd. De stroomrichter moet goed passend in de buis worden aange- 1003690 4 bracht waarbij er geen noemenswaardige stroming buiten de stroomrichter om mag plaats vinden. Om de stroomrichter nog eenvoudiger te kunnen plaatsen en bevestigen in de buis is de buitenste concentrische wand bij voorkeur in axiale 5 richting langer dan de tussenwanden van de stroomrichter.

De stroomrichter omvat bij voorkeur een in hoofdzaak cirkelvormig middendeel waarvan de diameter ongeveer een kwart is van de omtrek van de stroomrichter waarbij de stroom-10 richter twee concentrische tussenwanden omvat en waarbij de afstand tussen de concentrische tussenwanden ongeveer gelijk is aan de afstand tussen de binnenste concentrische wand en het middendeel en tevens ongeveer gelijk is aan de afstand tussen de buitenste concentrische tussenwand en de 15 buitenomtrek van de stroomrichter. Hierdoor wordt een gelijkmatige verdeling van de radiale en concentrische tussenwanden verkregen waardoor de wervelingen al op doelmatige wijze worden geëlimineerd door de radiale tussenwanden bij betrekkelijk korte lengte van de stroomrichter in 20 axiale richting. Het drukverlies blijft zeer beperkt door het geringe aantal wanden en de grote netto doorstroomope-ning.

Het aantal radiale tussenwanden tussen het middendeel en de 25 binnenste concentrische wand is bij voorkeur half zo groot als het aantal radiale tussenwanden tussen de twee concentrische tussenwanden, waarbij het aantal radiale tussenwanden tussen de buitenste concentrische tussenwand en de buitenomtrek van de stroomrichter gelijk is aan het aantal 30 radiale tussenwanden tussen de twee concentrische tussenwanden. Hierdoor wordt een verdeling van doorstroomopenin-gen verkregen waarbij de grootte van de doorstroomopeningen steeds ongeveer even groot is, zodat daardoor reeds over korte lengte in axiale richting de' wervelingen in de 35 gasstroom worden geëlimineerd. Het middendeel kan een doorstromopening omvatten, maar kan ook gesloten zijn en bijvoorbeeld dienen als aangrijpingspunt voor bevestigingsmiddelen .

1003690 5

Bij voorkeur liggen de radiale tussenwanden tussen de beide concentrische tussenwanden steeds in het verlengde van de radiale tussenwanden tussen de buitenste concentrische tussenwand en de buitenomtrek van de stroomrichter, terwijl 5 de radiale tussenwanden tussen het middendeel en de binnenste concentrische tussenwand steeds in het verlengde liggen van een paar radiale tussenwanden tussen de binnenste concentrische tussenwand en de buitenomtrek van de stroomrichter. De stroomrichter is daardoor gemakkelijk te ver-10 vaardigen met behulp van bijvoorbeeld spuitgieten. Een matrijs kan daartoe op betrekkelijk goedkope wijze worden vervaardigd.

Bij een andere voorkeursuitvoering, die met name geschikt 15 is voor toepassing in buizen met grotere binnendiameters, omvat de stroomrichter een in hoofdzaak cirkelvormig middendeel met een diameter die ongeveer een vijfde is van de diameter van de buitenomtrek van de stroomrichter waarbij de stroomrichter verder drie concentrische tussenwanden 20 omvat waarbij het aantal radiale tussenwanden tussen de buitenomtrek van de stroomrichter en de buitenste concentrische tussenwand drie keer groter is dan het aantal radiale tussenwanden tussen het middendeel en de binnenste concentrische tussenwand en waarbij het aantal radiale 25 tussenwanden tussen twee naast elkaar gelegen concentrische tussenwanden twee maal zo groot is als het aantal radiale tussenwanden tussen het middendeel en de binnenste concentrische tussenwand.

30 Het doel van de vinding wordt tevens bereikt met een inrichting voor het meten van het debiet van een gasstroom in een buis bestaande uit een in de buis te plaatsen turbi-neradgasmeter en een stroomrichter die ten opzichte van de turbineradgasmeter stroomopwaarts is geplaatst of dient te 35 worden geplaatst op een afstand van de turbineradgasmeter, waarbij de turbineradgasmeter aan de naar de stroomrichter toe gerichte zijde is voorzien van een stomp, afgerond neusdeel, waarbij de stroomrichter bestaat uit een aantal gelijkmatig verdeelde concentrische tussenwanden en een 1 0 0 3 6 9 Ü 6 aantal gelijkmatig verdeelde radiale tussenwanden. Wervelingen worden bij lage drukken in de gasstroom door de stroomrichter geëlimineerd. Na het passeren van de stroom-richter wordt de gasstroom door radiale impulsuitwisseling 5 in de ruimte tussen het neusdeel en de stroomrichter zodanig gericht dat het stromingsprofiel homogeen is in de ringvormige spleet tussen de turbineradgasmeter en de binnenwand van de buis.

10 De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening. Hierin toont: ---.....

Fig. 1 In dwarsdoorsnede inrichting volgens de uit vinding ; 15 Fig. 2 In vooraanzicht stroomrichter volgens de uitvinding,-

Fig. 3 In achteraanzicht stroomrichter overeenkom stig figuur 2;

Fig. 4 In vooraanzicht andere mogelijke stroomrich- 20 ter volgens de uitvinding.

Figuur 1 toont in dwarsdoorsnede een buis 1 met een bocht 2. Door de buis stroomt een gas. Indien het gas door een zeer lange buis met continue diameter stroomt, dan wordt 25 een stromingsprof iel 3 verkregen waarbij het gas in het midden sneller stroomt dan nabij de wand 4 van de buis 1. Dit stromingsprofiel wordt verstoord door obstakels in de gasleiding, zoals bijvoorbeeld bochten, vernauwingen of appendages, waarbij wervelingen in de gasstroom worden 30 veroorzaakt. Na het passeren van de bocht 2 vertoont de gasstroom een stromingsprof iel 5. Om het debiet van de gasstroom te meten is een turbineradgasmeter 6 in de buis 1 geplaatst. De turbineradgasmeter 6 bestaat uit een in hoofdzaak cilindrisch lichaam 7, dat met behulp van radiale 35 spaken 8 concentrisch is opgehangen in de buis 1, waarbij tussen de binnenwand van de buis 1 en het cilindrische lichaam van de turbineradgasmeter 6 een ringvormige spleet 9 open blijft waar het gas doorheen stroomt. In de turbineradgasmeter 6 is een draaibaar schoepenrad 10 opgenomen, 1003690 7 waarvan de schoepen 11 in de ringvormige spleet 9 zijn geplaatst· Het schoepenrad 10 wordt door het gas dat door de ringvormige spleet 9 stroomt, in beweging gebracht. Door de draaisnelheid van het schoepenrad 10 te meten kan het 5 debiet van de gasstroom door de ringvormige spleet 9 worden berekend. Hiertoe dient de stroom in de ringvormige spleet 9 uniform te zijn en mag de gasstroom geen wervelingen vertonen. Indien het gas met een ongelijkmatig stromings-profiel door de ringvormige spleet 9 zou stromen, waarbij 10 bijvoorbeeld aan de ene zijde van het schoepenrad 10 meer gas zou stromen dan aan de andere zijde, dan zou dit leiden tot meetfouten.

Om de gasstroom met een uniform stromingsprofiel door de 15 ringvormige spleet te laten stromen, is de turbineradgasme-ter 6 aan het bovenstrooms gerichte uiteinde voorzien van een stomp, afgerond neusdeel 12, waarbij op een afstand bovenstrooms van het neusdeel 12 een stroomrichter 13 is geplaatst. De stroomrichter 13 elimineert wervelingen in de 20 gasstroom. Na het passeren van de stroomrichter 13 is het stromingsprof iel van de gasstroom vrij van wervelingen maar nog niet uniform. In de ruimte 14 tussen de stroomrichter 13 en het neusdeel 12 wordt de gasstroom door radiale impulsuitwisseling verder gehomogeniseerd. De vorm van het 25 neusdeel 12 is daartoe stomp uitgevoerd en is niet gestroomlijnd. De stroomrichter 13 omvat een gesloten cirkelvormig middendeel 15 en een cilindrische buitenwand 16 die passend in de buis 1 is geplaatst. De ruimte tussen het middendeel 15 en de buitenwand 16 is opgedeeld door radiale 30 tussenwanden 17 en concentrische tussenwanden 18. De buitenste wand 16 loopt in axiale richting uit over een zekere lengte tot een uitloop 19. Deze cilinder-vormige uitloop 19 dient voor bevestiging van de stroomrichter 13 aan de binnenwand van de buis 1.

35

Figuur 2 en 3 tonen achtereenvolgens de stroomrichter 13 in voor- resp. achteraanzicht. De stroomrichter 13 omvat een gesloten middendeel 15, twee concentrische tussenwanden 18 en een cilindrische buitenwand 16. Het middendeel 15 is in 1 0 03 690 8 hoofdzaak cirkelvormig. De diameter van het middendeel 15 is ongeveer een kwart is van de omtrek van de stroomrichter 13. De afstand tussen de concentrische tussenwanden 18 is gelijk aan de afstand tussen de binnenste concentrische 5 wand en het middendeel 15 en is tevens gelijk aan de afstand tussen de buitenste concentrische tussenwand 18 en de buitenwand 16. Tussen het middendeel 15 en de binnenste concentrische tussenwand 17 bevinden tien gelijkmatig verdeelde radiale tussenwanden 17. Tussen de concentrische 10 tussenwanden 18 bevinden zich twintig gelijkmatig verdeelde radiale tussenwanden 17, evenals·tussen de buitenste concentrische tussenwand en de buitenwand 16. De radiale tussenwanden 17 tussen de beide concentrische tussenwanden 18 liggen steeds in het verlengde van de radiale tussenwan-15 den 17 tussen de buitenste concentrische tussenwand 18 en de buitenwand 16 terwijl de radiale tussenwanden 17 tussen het middendeel 15 en de binnenste concentrische tussenwand 18 steeds in het verlengde liggen van een paar radiale tussenwanden 17 tussen de binnenste concentrische tussen-20 wand 18 en de buitenwand 16. De radiale en concentrische tussenwanden 17, 18 begrenzen aldus steeds min of meer even grote doorstroomopeningen 20. Aan de voorzijde van het gesloten middendeel 15 lopen de tussenwanden 17 iets door in radiale uitlopen 21 waarbij ze schuin aflopen naar het 25 midden van het middendeel 15 toe. Hierdoor kan een gunstiger matrijsconstructie worden verkregen.

Figuur 4 toont een stroomrichter 22 voor grotere buisdiame-ters. Deze stroomrichter 22 is uitgevoerd met een in hoofd-30 zaak cirkelvormig middendeel 15 met een diameter die ongeveer een vijfde is van de diameter van de buitenwand 16. De stroomrichter 22 omvat verder drie concentrische tussenwanden 18 waarbij het aantal radiale tussenwanden 17 tussen de buitenwand 16 en de buitenste concentrische tussenwand 18 35 drie keer groter is dan het aantal radiale tussenwanden 17 tussen het middendeel 15 en de binnenste concentrische tussenwand 18. Het aantal radiale tussenwanden 17 tussen twee naast elkaar gelegen concentrische tussenwanden 18 is twee maal zo groot is als het aantal radiale tussenwanden 1003690 9 17 tussen het middendeel 15 en de binnenste concentrische tussenwand 18, zodat een betrekkelijk fijnmazig netwerk van min of meer gelijke en gelijkmatig verdeelde doorstroom-openingen wordt verkregen.

5 1003690

Claims (8)

1. Stroomrichter voor het elimineren van wervelingen uit een gasstroom in een buis op een afstand stroomopwaarts van een turbineradgasmeter die aan de naar de stroomrichter gerichte of te richten zijde is voorzien van een stomp, 5 afgerond neusdeel met het kenmerk, dat de stroomrichter tenminste één tussenwand omvat die in hoofdzaak concentrisch is met de binnenwand van de buis met aan beide zijden van de concentrische tussenwand een aantal gelijkmatig verdeelde radiale tussenwanden.

2. Stroomrichter volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de stroomrichter een buitenste concentrische wand omvat met in hoofdzaak dezelfde omtrek als de binnenwand van de buis. 15

3. Stroomrichter volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat de buitenste concentrische wand in axiale richting langer is dan de tussenwanden van de stroomrichter.

4. Stroomrichter volgens conclusie 1, 2 of 3 met het kenmerk, dat de stroomrichter een in hoofdzaak cirkelvormig middendeel omvat waarvan de diameter ongeveer een kwart is van de omtrek van de stroomrichter en dat de stroomrichter twee concentrische tussenwanden omvat, waarbij de afstand 25 tussen de concentrische tussenwanden ongeveer gelijk is aan de afstand tussen de binnenste concentrische wand en het middendeel en tevens ongeveer gelijk is aan de afstand tussen de buitenste concentrische tussenwand en de buitenomtrek van de stroomrichter. 30

5. Stroomrichter volgens conclusie 4 met het kenmerk, dat het aantal radiale tussenwanden tussen het middendeel en de binnenste concentrische wand half zo groot is als het aantal radiale tussenwanden tussen·de twee concentrische 35 tussenwanden en het aantal radiale tussenwanden tussen de buitenste concentrische tussenwand en de buitenomtrek van 1003690 de stroomrichter.

6. Stroomrichter volgens conclusie 4 of 5 met het kenmerk, dat de radiale tussenwanden tussen de beide con- 5 centrische tussenwanden steeds in het verlengde liggen van de radiale tussenwanden tussen de buitenste concentrische tussenwand en de buitenomtrek van de stroomrichter, terwijl de radiale tussenwanden tussen het middendeel en de binnenste concentrische tussenwand steeds in het verlengde liggen 10 van een paar radiale tussenwanden tussen de binnenste concentrische tussenwand en de buitenomtrek van de stroomrichter.

7. Stroomrichter volgens conclusie 1, 2 of 3 met het 15 kenmerk, dat de stroomrichter een in hoofdzaak cirkelvormig middendeel omvat met een diameter die ongeveer een vijfde is van de diameter van de buitenomtrek van de stroomrichter en dat de stroomrichter verder drie concentrische tussenwanden omvat waarbij het aantal radiale tussenwanden tussen 20 de buitenomtrek van de stroomrichter en de buitenste concentrische tussenwand drie keer groter is dan het aantal radiale tussenwanden tussen het middendeel en de binnenste concentrische tussenwand en waarbij het aantal radiale tussenwanden tussen twee naast elkaar gelegen concentrische 25 tussenwanden twee maal zo groot is als het aantal radiale tussenwanden tussen het middendeel en de binnenste concentrische tussenwand.

8. Inrichting voor het meten van het debiet van een 30 gasstroom in een buis bestaande uit een in de buis te plaatsen turbineradgasmeter en een stroomrichter die ten opzichte van de turbineradgasmeter stroomopwaarts is geplaatst of dient te worden geplaatst op een afstand van de turbineradgasmeter, waarbij de turbineradgasmeter aan de 35 naar de stroomrichter toe gerichte zijde is voorzien van een stomp, afgerond neusdeel met het kenmerk, dat de stroomrichter bestaat uit een aantal gelijkmatig verdeelde concentrische tussenwanden en een aantal gelijkmatig verdeelde radiale tussenwanden. 1003690