Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strömungsgleichrichter, insbesondere eine Strömungsgleichrichterplatte umfassend eine Lochplatte (6) mit einer

näherungsweise kreisförmigen Prallfläche, welche im Betriebszustand von einem Fluid angeströmt wird und welche einen Durchmesser D aufweist und welche mehrere Löcher mit verschiedenen Durchmessern aufweisen.

Strömungsgleichrichter sind seit langem bekannt, um eine Strömung in eine

Strömung mit bekanntem Strömungsprofil zu überführen, beispielsweise aus der US 3,840,051 , der US 5,341 ,848 oder der US 5,529,093. Bekannte Ausführungsformen werden auch in dem Aufsatz„A new concept of flow conditioner under test" von B. Mickan, G. Pereira, J. Wu und D. Dopheide gezeigt. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen verbesserten Strömungsgleichrichter bereit zu stellen.

Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 . Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Merkmalen der jeweils abhängigen Ansprüche wider.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Einige davon sollen hier kurz anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert werden. Gleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt einen Strömungsgleichrichter des Stands der Technik,

Fig. 2 zeigt eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichters.

In Fig. 1 ist ein verbreiteter Strömungsgleichrichter dargestellt. Er ist unter dem Namen„Laws Strömungsgleichrichter" bekannt geworden. Eine Lochplatte 6 weist Löcher 1 , 2, 3 mit drei verschieden großen Lochdurchmessern auf. Das größte Loch ist in der Mitte der Lochplatte 6 angeordnet. Die anderen Löcher 2 und 3 sind auf zwei konzentrischen Lochkreisen angeordnet. Fig. 2 veranschaulicht eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen

Strömungsgleichrichters, welcher eine Lochplatte 6 mit einer näherungsweise kreisförmigen Prallfläche umfasst, in der Draufsicht und im Schnitt. Auch hier weist die Lochplatte 6 Löcher 1 , 2, 3, 4, 5 auf konzentrischen Lochkreisen um den

Mittelpunkt der Lochplatte 6 auf. Im Betrieb wird die Lochplatte 6 von einem Fluid angeströmt, welches die Löcher 1 , 2, 3, 4, 5 durchdringt. Die Lochplatte 6 kann auf ihrem gesamten Durchmesser P angeströmt werden oder sie wird lediglich auf einem kreisförmigen Abschnitt mit einem Durchmesser D angeströmt, welcher die

Prallfläche der Lochplatte 6 begrenzt. Durch den Durchmesser D ist somit der

Mittelpunkt der Prallfläche festgelegt, welcher insbesondere auch der Mittelpunkt der Lochplatte 6 ist, wie hier gezeigt. Der Mittelpunkt und der Durchmesser D der

Prallfläche sind nicht extra in die Figur einbeschrieben.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Lochplatte einen

Durchmesser P von 150 mm auf. Sie ist geeignet, zwischen zwei Flansche zweier Rohre einer Rohrleitung eingebracht zu werden, wofür sie vier Bohrungen 7 auf einem weiteren Lochkreis K mit 125 mm mit jeweils einem Durchmesser B aufweist. Der Durchmesser D der Prallfläche der Lochplatte 6, also der Teil der Lochplatte 6, welcher vom Fluid, welches in der besagten Rohrleitung strömt, angeströmt wird, beträgt hier 54,5 mm. Er entspricht dem Innendurchmesser der Rohrleitung.

Das erste Loch 1 der Lochplatte 6 weist einen ersten Durchmesser di auf, die zweiten Löcher 2 der Lochplatte 6 weisen jeweils einen zweiten Durchmesser d ₂ auf, die dritten Löcher 3 der Lochplatte 6 weisen jeweils einen dritten Durchmesser d ₃ auf, die vierten Löcher 4 der Lochplatte 6 weisen jeweils einen vierten Durchmesser d auf, und die fünften Löcher 5 der Lochplatte 6 weisen jeweils einen fünften

Durchmesser ds auf, wobei der Mittelpunkt des ersten Lochs 1 im Mittelpunkt der Prallfläche, welcher hier auch der Lochplatte 6 ist, liegt, wobei die Mittelpunkte der zweiten Löcher 2 auf einem ersten Lochkreis L-i um den Mittelpunkt der Prallfläche liegen, wobei die Mittelpunkte der dritten Löcher 3 auf einem zweiten Lochkreis L ₂ um den Mittelpunkt der Prallfläche liegen, wobei die Mittelpunkte der vierten Löcher 4 auf einem dritten Lochkreis L ₃ um den Mittelpunkt der Prallfläche liegen, und wobei die Mittelpunkte der fünften Löcher 5 auf einem vierten Lochkreis L ₄ um den

Mittelpunkt der Prallfläche liegen. Die Löcher 1 , 2, 3, 4 und 5 sind dabei näherungsweise kreisrund. Auch die Durchmesser di, d ₂ , d ₃ , d ₄ und ds sind nicht extra in der Figur bemaßt.

Das erste Loch 1 ist dabei größer als das zweite Loch 2 - es weist einen größeren Durchmesser di auf. Die zweiten Löcher 2 weisen einen größeren Durchmesser d ₂ als die dritten Löcher 3 auf, welche wiederum einen größeren Durchmesser d3 als die vierten Löcher 4 aufweisen, wobei die vierten Löcher 4 wiederum größer sind als die fünften Löcher. Für die Lochkreise gilt folgendes: der erste Lochkreis ist der Kleinste. Er weist somit den geringsten Durchmesser L-i auf und liegt am nächsten zum Mittelpunkt der Prallfläche. Der vierte Lochkreis weist den größten Durchmesser L ₄ auf und liegt am weitesten entfernt vom Mittelpunkt der Prallfläche. Der zweite und der dritte

Lochkreis liegen zwischen dem ersten und dem vierten Lochkreis. Sie weisen jeweils einen Durchmesser auf L ₂ und L ₃ , welche jeweils kleiner als der Durchmesser L ₄ des vierten Lochkreises und größer als der der Durchmesser L-i des ersten Lochkreises sind, wobei der Durchmesser L ₃ des dritten Lochkreises gleich groß oder größer ist, als der Durchmesser L ₂ des zweiten Lochkreises. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist er größer und es gilt L ₂ < L ₃ . Theoretisch liegt das erste Loch 1 ebenfalls auf einem fünften Lochkreis mit einem Durchmesser L ₅ = 0.

Erfindungsgemäß erfüllen die Durchmesser d ₃ und d ₄ der dritten und vierten Löcher 3 und 4 und die Durchmesser L ₂ und L ₃ des zweiten und dritten Lochkreises weitere Bedingungen: 0,75 ^* d ₃ < d ₄ und 1 ,75 ^* L ₂ > L ₃ .

In dem hier skizzierten Ausführungsbeispiel umfasst die Lochplatte 6 genau achtzehn fünfte Löcher 5, jeweils sechs vierte, dritte und zweite Löcher 4, 3, 2 und ein erstes Loch 1 mit D = 54,5 mm und L-i = 20 mm und L ₂ = 33 mm und L ₃ = 36 mm und L = 48 mm und di = 9 mm und d ₂ = 8 mm und d ₃ = 7,5 mm und d ₄ = 6 mm und ds = 4 mm. Zusätzlich beträgt die Dicke T der Lochplatte 6 10 mm (T = 10 mm). Es existieren drei erste Geraden durch den Mittelpunkt des ersten Lochs und durch die Mittelpunkte zweier zweiter, vierter und fünfter Löcher. Bei den gezeichneten sechs dritten Löchern existieren auch drei zweite Geraden durch den Mittelpunkt des ersten Lochs und durch die Mittelpunkte zweier dritter Löcher, mit Winkeln von 30° zu den ersten Geraden. Zueinander weisen die zweiten Geraden wiederum einen Winkel von 60° auf, genau wie die ersten Geraden. Alle Geraden durch die

Mittelpunkte der jeweils einzelnen Löcher und durch den Mittelpunkt der Prallfläche der Lochplatte 6 weisen gleiche Winkel zueinander auf. Es könnte auch von einer Gleichverteilung gesprochen werden.

Gemäß mehreren, voneinander unabhängigen, jedoch miteinander kombinierbaren Weiterbildungen der Erfindung gilt hingegen allgemein: 0,25 ^* D < L-i < 0,50 ^* D und/oder 0,50 ^* D < L ₂ < 0,75 ^* D und/oder 0,55 ^* D < L ₃ < 0,80 ^* D und/oder 0,75 ^* D < L ₄ < 1 ^* D und/oder 0,15 ^* D < di < 0,18 ^* D und/oder 0,13 ^* D < d ₂ < 0,16 ^* D und/oder 0,12 ^* D

< d ₃ < 0,15 ^* D und/oder 0,09 ^* D < d ₄ < 0,13 ^* D und/oder 0,06 ^* D < d ₅ < 0,09 ^* D und/oder 0,15 ^* D < T < 0,25 ^* D; mit 25 mm < D < 250 mm folglich: 3,75 mm < di < 45 mm und/oder 3,25 mm < d ₂ < 40 mm und/oder 3 mm < d ₃ < 37,5 mm und/oder 2,25 mm < d ₄ < 32,5 mm und/oder 1 ,5 mm < ds < 22,5 mm und/oder 6,25 mm < Li < 125 mm und/oder 12,5 mm < L ₂ < 187,5 mm und/oder 13,75 mm < L ₃ < 200 mm und/oder 18,75 mm < L ₄ < 250 mm und/oder 3 mm < T < 62,5 mm. D kann auch bis zu 1500 mm betragen.

Einem Ausführungsbeispiel der Erfindung folgend gilt: 0,34 ^* D < L-i < 0,39 ^* D und/oder 0,58 ^* D < L ₂ < 0,63 ^* D und/oder 0,63 ^* D < L ₃ < 0,68 ^* D und/oder 0,86 ^* D < L ₄ < 0,91 ^* D und/oder 0,16 ^* D < di < 0,17 ^* D und/oder 0,14 ^* D < d ₂ < 0,15 ^* D und/oder 0,13 ^* D < d ₃

< 0,14 ^* D und/oder 0,10 ^* D < d ₄ < 0,12 ^* D und/oder 0,07 ^* D < d ₅ < 0,08 ^* D und/oder 0,17 ^* D < T < 0,20 ^* D. Eine weitergebildete Lochplatte 6 weist folgende relative Maße auf: 0,34 ^* D < L-i <

0,39 ^* D und 0,58 ^* D < L ₂ < 0,63 ^* D und 0,63 ^* D < L ₃ < 0,68 ^* D und 0,86 ^* D < L ₄ < 0,91 ^* D und 0,16 ^* D < di < 0,17 ^* D und 0,14 ^* D < d ₂ < 0,15 ^* D und 0,13 ^* D < d ₃ < 0,14 ^* D und 0,10 ^* D < d ₄ < 0,12 ^* D und 0,07 ^* D < d ₅ < 0,08 ^* D. Für die Dicke T der Lochplatte 6 gilt dann: 0,182 ^* D < T < 0,184 ^* D. Mit D = 54,5 mm ergeben sich die oben genannten Maße der Lochplatte 6 aus Fig. 2.

Darüber hinaus weisen die einzelnen Löcher einen Abstand zueinander auf, der mindestens 0,001 ^* D, insbesondere mindestens 0,1 mm, gemäß einer Ausgestaltung gar mindestens 0,5 mm beträgt. Die Abstände bemessen sich zwischen zwei, das jeweilige Loch begrenzenden Lochrändern. Hier in Fig. 2 sind mit a12 und a23 die Abstände zwischen zwei benachbarten ersten und zweiten Löchern und zwei benachbarten zweiten und dritten Löchern angedeutet. Hier gilt a12 < a23. Sämtliche Löcher überschneiden sich somit nicht. Ein Abstand der Mittelpunkte zweier Löcher beträgt somit zumindest die Hälfte der Summe aus deren jeweiligen Durchmessern addiert mit 0,001 ^* D.

Wie für den Strömungsgleichrichter gemäß der Figur, weist eine Weiterbildung der Erfindung eine Gerade durch den Mittelpunkt der Prallfläche und durch den

Mittelpunkt eines dritten Lochs 3 mit einem Winkel von 10° bis 50°, insbesondere mit einem Winkel von genau 30°, zu einer Geraden durch den Mittelpunkt der Prallfläche und durch den Mittelpunkt eines benachbarten vierten Lochs 4 auf. Zusätzlich oder alternativ dazu sind die jeweiligen Löcher 1 , 2, 3, 4 und 5 symmetrisch um den Mittelpunkt der kreisförmigen Prallfläche auf der Lochplatte 6 angeordnet. Die zweiten Löcher liegen beispielsweise hexagonal dicht gepackt um das erste Loch auf dem zweiten Lochkreis.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung weisen die Löcher 1 , 2, 3, 4 und 5 der Lochplatte 6 jeweils eine Fase auf. Die Löcher sind scharfkantig, können jedoch auch ein- oder beidseitig angefast sein, beispielsweise mittels eines

Kegelsenkers. Die Größe der Fase kann abhängig vom jeweiligen Lochdurchmesser gewählt sein oder ist für alle Löcher 1 , 2, 3, 4 und 5 konstant.

Die Weiterbildungen sind einer Weiterbildung der Erfindung gemäß so

zusammengestellt, insbesondere sind die oben genannten Maße so gewählt, dass eine Durchtrittsfläche durch die Prallfläche, gebildet durch die Löcher, in einem Verhältnis größer 0,5 zur Prallfläche steht.

Ein erfindungsgemäßer Strömungsgleichrichters wird z.B. stromaufwärts vor einem Durchflussmessgerät, insbesondere ein Durchflussmessgerät der industriellen

Prozessmesstechnik, beispielsweise ein Thermischer Massenstrommesser, in eine Rohrleitung eingesetzt. Diese Verwendung ist beispielsweise zur Verringerung einer so genannten Einlauflänge vor dem Durchflussmessgerät, z.B. nach einer

Krümmung der Rohrleitung, also stromabwärts einer Krümmung der Rohrleitung, sinnvoll. Die Länge der Strecke parallel zur Hauptströmungshchtung des Fluids in der Rohrleitung, meistens entlang der Rohrleitungslängsachse, zwischen dem

Strömungsgleichrichter und dem Durchflussmessgerät beträgt dann beispielsweise weniger als 3 ^* D. Die gleichermaßen bemessene Länge der Strecke zwischen dem Ende der Rohrkrümmung und des Strömungsgleichrichters beträgt beispielsweise weniger als 5 ^* D. Besonders geeignet sind erfindungsgemäße Strömungsgleichrichter bei Strömungen im laminaren, transistenten und turbulenten Bereich, insbesondere für Gase.

Bezugszeichenliste

Erstes Loch

Zweites Loch

Drittes Loch

Viertes Loch

Fünftes Loch

Lochplatte

Bohrung