用于光学流动测量的可通流的管道嵌入件
阅读说明：本技术 用于光学流动测量的可通流的管道嵌入件 (Flow-through pipe insert for optical flow measurement ) 是由 B·维尔克 A·克莱恩瓦切特 M·谢珀 N·达马什克 于 2019-09-11 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于光学流动测量的可通流的管道嵌入件(100),所述管道嵌入件具有流体管道(10),该流体管道具有可通流的流动内室(11),其中,在流体管道(10)中插入有至少一个对于光学测量系统透明的窗元件(12)。根据本发明,流体管道(10)至少在窗元件(12)的区域中被抗压的壳体(13)包围,通过该壳体将窗元件(12)接纳在壳体内室(14)中,其中,壳体内室(14)与流动内室(11)至少间接地流体相互作用地连接和/或流体连接。(The invention relates to a flow-through pipe insert (100) for optical flow measurement, comprising a fluid pipe (10) having a flow interior (11) through which a flow can flow, wherein at least one window element (12) that is transparent to an optical measurement system is inserted into the fluid pipe (10). According to the invention, the fluid line (10) is surrounded at least in the region of the window element (12) by a pressure-resistant housing (13), by means of which the window element (12) is received in a housing interior (14), wherein the housing interior (14) is at least indirectly fluidically connected and/or fluidically connected to the flow interior (11).)
技术领域
本发明涉及一种用于光学的流动测量技术例如流量测量技术的管道嵌入件，所述管道嵌入件具有流体管道，该流体管道具有可通流的流动内室，其中，在流体管道中引入至少一个对于光学测量系统透明的窗元件。
背景技术
文献CA 2 439 242 A1公开了一种用于光学流动测量技术的管道嵌入件，所述管道嵌入件具有流体管道，该流体管道具有可通流的流动内室，其中，在流体管道中引入至少一个对于光学测量系统透明的窗元件。窗元件形成对于所使用的光源透明的窗口并且在流体管道中局部受限制地***。在此，窗口设计为具有一曲率，使得流体管道在不中断的情况下和在不形成流动干扰体的情况下***在管体的壁部中。穿过窗口可以实现用于光学流动测量技术的相应的观测，并且使用激光器作为光源，因此窗元件具有对于激光波长透明的材料。管道嵌入件的流体管道可以在此被激光束透射，其方法是，在直径相对的侧面上分别***自身的窗元件。
由文献DE 10 2009 005 800 A1已知了用于光学流动测量技术的管道嵌入件的另一种实施方式，在流体管道上竖直凸出地布置有测量管，在流体管道和测量管之间的过渡区域中设有卡入式窗口。卡入式窗口被***在穿孔区域中，对于流体管道在窗元件的区域中的内轮廓得出柱形基本形状的中断部。此外，对于流体管道中的大的流体压力，必须将惯常的窗元件设计得非常复杂，这是因为也必须为窗元件加载完全的流体压力并且因此在流体管道中相应费事地接纳窗元件。在管道嵌入件的较长的使用持续时间期间由此产生泄漏危险，必须始终避免这种危险。
发明内容
本发明的目的是改进一种用于光学流动测量技术的管道嵌入件，所述管道嵌入件具有流体管道，在流体管道中引入窗元件，其中，管道嵌入件应该以简单的方式设计，其中，管道嵌入件应该设计为，使得可以将流体的高压引导经过流体管道。
所述目的基于根据权利要求1的前序部分的管道嵌入件利用特征部分实现。本发明的其它改进方案在从属权利要求中给出。
本发明包含以下技术理论：至少在窗元件的区域中用抗压的壳体包围流体管道，通过该壳体将窗元件接纳在壳体内室中，其中，壳体内室与流动内室至少间接地流体相互作用地连接和/或流体连接。
通过壳体内室与流动内室的至少间接的流体连接，在壳体内室和流动内室中都存在相同的流体压力。因此流体不再施加力到窗元件上，并且窗元件能以结构简单的方式设计，特别是不承受大的流体压力。特别是可以这样设计窗元件，即，在流体管道中不产生与柱形外表面的显著偏差，以便在流体流动中尽可能不引起干扰。
对于窗元件的实施方案存在多种可能性，例如该窗元件可以设计为流体管道壁部中的局部受限制的***件，且窗元件在流体管道中的接纳部不必承受大的压力。窗元件的一种有利的实施方式可以借助于由透明物质制成的柱形管道部段实现。柱形管道部段特别是可以例如具有和流体管道本身相同的外直径和内直径，管道部段仅形成一个在流体管道的纵向延伸部中的路段。该柱形管道部段可以设计成整周/整圈
根据一个有利的实施方式，柱形管道部段被***流体管道的轴向中断部的区域中并形成柱形内室，该柱形内室无中断地并且以相同直径连接到流体管道的流动内室上。特别地，两个流体管道连接到柱形管道部段的两个端侧上，其中，柱形管道部段和两个流体管道具有相同的内轮廓、特别是内直径。
特别有利的是，柱形管道部段在至少一个端侧上借助于连接元件连接到该个流体管道或所述多个流体管道上，其中，连接元件是流体可透过的。例如连接元件可以为此由多孔材料制成和/或由烧结材料制成，流体能穿透该多孔材料和/或烧结材料。在本发明的意义上，由此得到在流动内室和壳体内室之间的至少间接的流体连接，其中，例如多个微型孔等也是可行的，其不影响在流体管道和在柱形管道部段中的流动。至少间接的流体连接在此描述了能在流动内室和壳体内室之间实现压力平衡的、各种形式的流体连接。这例如也包括膜连接等。
特别是可以规定，在流动内室和壳体内室之间形成有弹性膜，使得通过膜的变形来调节在流动内室和壳体内室之间的压力平衡。壳体内室因此不强制必须与流动内室进行流体交换，因此这些内室流体相互作用地借助于膜彼此连接。有利的是，弹性膜借助于连接元件形成和/或形成为连接元件的部件。膜可以例如由塑料、特别是橡胶材料、生胶材料或其它弹性体制成或至少包括上述材料。在流动内室和壳体内室之间的相互作用因此通过以下方式产生：在膜的两侧上存在压差的情况下膜例如可以拱起并且两个内室中的流体因此彼此施加相互作用。
为了能实施光学流动测量，规定，壳体也具有至少一个由透明材料、例如玻璃或玻璃陶瓷制成的窗元件。在此，窗元件可以这样设计，即，该窗元件可以没有问题地承受壳体内室中流体的内压，这是因为壳体中的窗元件不必适配于壳体的内轮廓，例如和流体管道的内轮廓一样。窗元件例如可以由设计为平面的扁平体形成并且被镶嵌入壳体中。用于压力系统的典型的窗元件被接纳在多次拧紧的法兰中，窗元件例如设计为圆形的并且压力密封地嵌在两个法兰环之间。
另外的优点是，壳体由金属材料制成，其中，流体管道在壳体的两个相互面对的侧面上延伸到壳体内室中。在例如柱形的或立方体形的壳体的侧平面与流体管道之间的连接可以是焊接连接，其中另选地，流体管道也可以与壳体拧紧在一起。
根据本发明因此这样使用管道嵌入件，即，用和流经流动内室的流体相同的流体填充壳体内室。由此，当对于光学流动测量仅一种流体既存在于流体管道中也存在于壳体内室中时，可以特别是得出光学的优点。壳体内室可以在此被预先填充以应流经管道嵌入件的流体。
附图说明
下面连同对本发明的一个优选实施例的说明借助附图详细示出其它改进本发明的措施。图中示出：
图1以完整横剖面图示出管道嵌入件的第一示意图，和
图2示出管道嵌入件的第二示意图，其包括部分横剖面，且位于关于图1围绕管道纵轴线转动90°的位置中。
附图标记列表：
100 管道嵌入件
10 流体管道
11 流动内室
12 窗元件
13 壳体
14 壳体内室
15 柱形管道部段
16 柱形内室
17 连接元件
18 窗元件
19 打开的区域
20 光学系统
21 传感器
22 纵轴线
23 连接部位
具体实施方式
图1和图2分别示出管道嵌入件100，在图1中以基本上完整的横剖面图示出管道嵌入件100，在图2中管道嵌入件100围绕纵轴线转动了90°且在部分横剖面中示出。
管道嵌入件100被***在流体管道10的延伸路线中并且被流体通流，该流体被流体管道10向管道嵌入件100引导并且被流体管道10重新从管道嵌入件100中引导出来。
光学流动测量基于光束的入射和随后的光束感测。为此，管道嵌入件100必须形成窗口，光束可以通过该窗口入射到流体中。为此且为了进行感测，使用光学系统20和传感器21，其仅示意性地在管道嵌入件100前方的组件中示出。
流体管道10被中断并且在中断部中***有窗元件12，该窗元件设计为柱形管道部段15。被分开的流体管道10和柱形管道部段15在共同的纵轴线22上延伸。
柱形管道部段15关于直径、特别是内直径这样设计，即，使得流体管道10的流动内室11无中断地通过柱形管道部段15继续延伸。由此，在流体管道10的流动内室11中的流体流动中，即使在通流柱形管道部段15时通过柱形内室16也不会产生流动中断。
被设计为柱形管道部段15的窗元件12借助于连接元件17接纳在流体管道10的端部之间。连接元件17例如形成密封圈、例如皮碗，该密封圈完全包围流体管道10和柱形管道部段15的外侧。
连接元件17具有多孔的、特别是在较小程度上让流体透过的材料、例如多孔材料和特别是烧结材料、例如烧结金属。
此外，窗元件12与连接元件17借助于壳体13被完全包围，壳体13通过连接部位23压力密封地与流体管道10连接，例如通过焊接连接或螺纹连接。
基于连接元件17的可透过性，流体可以从流体管道10的流动内室11中和/或从管道部段15的柱形内室16中穿过连接元件17的材料到达被壳体13包围的壳体内室14中。如果管道嵌入件100被用于较高的或非常高的流体压力，则在壳体内室14中形成与在流体管道10中和柱形管道部段15中相同的流体压力。然而，由于壳体内室14在外周包围柱形管道部段15，因此管道部段15的柱形内室16中的流体的压力加载不会引起在管道部段15上的机械压力载荷，这是因为在管道部段15的内侧和外侧都存在相同的流体压力。
为了实施光学流动测量，根据本实施例的窗元件12透明地设计柱形管道部段15，因此可以至少以穿过管道部段15的测量波长观测流体。在壳体13中设有窗元件18，该窗元件和在流体管道10中引入必须承受相应的流体压力的窗元件12的情况相比可以设计得更简单。例如，壳体13中的窗元件18可以设计为平面的窗元件并且壳体13的内轮廓可以通过窗元件18中断，例如与柱形壳体内室14有差别。基于柱形管道部段15，在流体管道10和管道部段15内未产生与流体管道10的直径和圆形横截面形状有差别的流动横截面部段。然而对于壳体13中的可加载压力的窗元件18的布置来说，壳体内室14的内轮廓的干扰对于通过流体管道10的流体的流动是无关紧要的，这是因为壳体内室14不被通流并且仅被加载以相同的压力。
本发明在其实施方案中不限于前面给出的优选实施例，而是可以考虑多个变体，这些变体在原则上不同类型的实施方案中也能被所示出的解决方案使用。所有由权利要求、说明书或附图中得出的特征和/或优点——包括结构细节或空间布置在内——既可以本身也可以以各种组合构成本发明的重要部分。