DE69516885T2 - Mischer und vorrichtung zur analyse des flusses von fluiden - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf einen Mischer und eine Vorrichtung zum Analysieren eines Fluidflusses.
• Mischer werden in einer Anzahl von Industriezweigen weitreichend verwendet. Ein derartiger Industriezweig ist die Ölindustrie. Ölquellen fördern eine Mischung aus Öl, Wasser und Gas und eine Homogenisierung dieser Komponenten zur exakten Flußmessung ist wünschenswert.
• Die EP 0 395 635 offenbart eine Anzahl von statischen Mischereinrichtungen. Eine derartige Einrichtung weist eine Platte auf, die senkrecht zu dem Fluß durch das Rohr angeordnet ist. Die Platte weist zwei Öffnungen auf und zwei gebogene Schaufeln aus Plattenmaterial liegen direkt hinter diesen Öffnungen. Fluida, die in dem Rohr fließen, durchtreten die eine oder andere der Öffnungen, um in zwei Ströme geteilt zu werden, und werden mittels der Schaufeln abgelenkt, um sich in entgegengesetzten Richtungen um parallel zu der Flußrichtung des Fluids verlaufende Achsen zu drehen, und werden somit homogenisiert.
• Die GB 982729 bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Homogenisierung von Kunststoffmaterial. In dem Rohr fließendes Kunststoffmaterial wird in entgegengesetzte Richtungen abgelenkt.
• Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein statischer Mischer für ein oder mehrere Fluida vorgesehen, die in einem Rohr fließen, wobei der Mischer ein Element umfaßt, um die strömenden Fluida in zumindest zwei Ströme innerhalb des Rohrs zu teilen und um zwei der resultierenden Ströme abzulenken, so daß sich diese Ströme in entgegengesetzten Richtungen um parallel zu der Flußrichtung des Fluids verlaufende Achsen drehen, wobei das Element so geformt ist, daß die Bewegung des Flusses in einer im wesentlichen glatten Art und Weise beibehalten wird, wobei der maximale Winkel der Richtungsänderung der Flußoberfläche des Elements 90º ist.
• Auf diese Art und Weise kann eine wirksame Homogenisierung erreicht werden, ohne daß eine unnötige Turbulenz eingeführt oder der Fluß auf andere Weise übermäßig gestört wird.
• Der erfindungsgemäße Mischer liefert eine adäquate Mischung in einem weiten Bereich von Flußbedingungen, wodurch exakte Messungen der Phasenfraktion und der Geschwindigkeit an Punkten, die stromabwärts des Mischers liegen, mittels einzelner schmaler Gamma- oder Röntgenstrahlen oder anderer etablierter Techniken ermöglicht sind.
• Ohne eine adäquate Mischung sind die Phasen nicht homogen über den Rohrquerschnitt verteilt, was dazu führt, daß ein einzelner schmaler Strahl eine fehlerhafte Anzeige der Phasengehalte liefern kann, die durch die Ungleichmäßigkeit und die exponentielle Art der Photonenabsorption verursacht ist. Außerdem bewegen sich die Phasen ohne eine adäquate Mischung mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und eine einzelne Geschwindigkeitsmessung liefert kein exaktes Maß der Fließgeschwindigkeiten, sondern muß durch die Verwendung von theoretischen Modellen oder Korrelationen korrigiert werden, um den relativen Geschwindigkeiten der Phasen Rechnung zu tragen. Diese Erfindung vermeidet den Bedarf für solche Korrekturen und deren damit verbundene Unsicherheit.
• Ferner sind die Merkmale des erfindungsgemäßen Mischers derart, daß der Differenzdruck entlang des Mischers, wenn er mit der Phasenfraktionsinformation kombiniert wird, eine exakte Messung der Geschwindigkeit der strömenden Fluida in einem weiten Bereich von Fließbedingungen liefert, die Schwallströmung umfassen.
• Vorzugsweise weist das Element eine glatt profilierte Oberfläche auf, die zu dem Teil des Elements führt, der die strömenden Fluida teilt. Ferner weist das Element vorzugsweise eine glatt profilierte Oberfläche auf, die von dem Teil des Elements wegführt, welcher zwei der resultierenden Ströme so ablenkt, daß sich diese Ströme in entgegengesetzten Richtungen drehen.
• Vorzugsweise erstreckt sich der Teil des Elements, welcher die strömenden Fluida in zumindest zwei Ströme innerhalb des Rohrs teilt, über eine signifikante axiale Distanz, die ungefähr eine Hälfte bis zu drei Vierteln eines Durchmessers des Rohrs betragen kann und vorzugsweise ungefähr fünf Achtel des Durchmessers des Rohrs beträgt. Da die Trennung der Flüsse über eine signifikante Strecke geschieht, werden eine übermäßige Turbulenz und Störung vermieden. Vorzugsweise erstreckt sich der Teil des Elements, welcher zwei der resultierenden Ströme so ablenkt, daß sich diese Ströme in entgegengesetzten Richtungen drehen, über eine signifikante axiale Distanz, welche eine Hälfte bis zu drei Vierteln eines Durchmessers des Rohrs betragen kann und vorzugsweise ungefähr fünf Achtel eines Durchmessers des Rohrs beträgt.
• Vorzugsweise definiert die Oberfläche des Elements, welche stromabwärts weist, ein wesentliches Fehlen von Kavitäten, die stromabwärts liegen. Vorzugsweise definiert die Oberfläche des Elements, welche stromaufwärts weist, ein wesentliches Fehlen von Kavitäten, die stromaufwärts liegen.
• Ferner ist vorzugsweise im wesentlichen die gesamte Aufprallfläche des Elements in einem Winkel von nicht größer als 85º in der Flußrichtung angeordnet, vorzugsweise 80º, am bevorzugtesten 70º. Vorzugsweise ist im wesentlichen die gesamte Nach-Aufprallfläche des Elements in einem Winkel von nicht größer als 85º zu der Flußrichtung angeordnet, vorzugsweise 75º, am bevorzugtesten 60º. Vorzugsweise ist der maximale Winkel der Richtungsänderung der Flußoberfläche des Elements 70º.
• Der am weitesten stromaufwärts liegende Teil des Elements kann einen Teil umfassen, der eine Steigung von einer inneren Wand des Rohrs zu einem Grat aufweist und dann ein Gefälle zurück zu der inneren Wand des Rohrs aufweisen kann. Das Element kann einen zentralen Wandteil umfassen, welcher das Rohr in zwei teilt. Das Element kann ein Paar handartig gekrümmte Teile umfassen, die den Fluß innerhalb eines Winkels von 60º bis 120º leiten, vorzugsweise 80º bis 100º, am bevorzugtesten ungefähr 90º.
• Das Element kann in irgendeiner geeigneten Art und Weise hergestellt werden und wird vorzugsweise in einem oder zwei Teilen produziert, beispielsweise durch Gießen oder Formpressen.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Überwachung eines Flusses vorgesehen, die einen Mischer gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, Mittel zum Messen des Druckabfalls entlang dem Mischer und ein Mittel zum Messen der Flüssigkeitsfüllmenge nach dem Mischer umfaßt.
• Anhand der Messung des Druckabfalls, können Strömungsgeschwindigkeitsberechnungen durchgeführt werden.
• Durch das Messen des Druckabfalls und der Flüssigkeitsfüllmenge können die Gesamtgeschwindigkeit des Fluids im Rohr und die Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit berechnet werden.
• Das Mittel zum Messen der Flüssigkeitsfüllmenge kann jede geeignete Form haben und kann Phasenfraktions- oder Flüssigkeitsfraktionsmeßinstrumente umfassen. Das oder jedes Mittel zum Messen kann mindestens eine Strahlungsquelle, wie beispielsweise eine Röntgen- oder vorzugsweise Gammastrahlungsquelle, und mindestens einen Strahlungssensor umfassen. Der glatte Durchfluß, der durch den erfindungsgemäßen Mischer ermöglicht ist, ermöglicht es, widerspruchsfreie und exakte Berechnungen der Gesamtmischungsgeschwindigkeit und der mittleren Strömungsgeschwindigkeit durchzuführen. Dies ist beispielsweise dort besonders wichtig, wo Öl aus einer oder einer Gruppe von Ölquellen gefördert wird. Die Gesamtgeschwindigkeit der homogenisierten Mischung kann in Verbindung mit der Phasenfraktionsinformation benutzt werden, um die Verhältnisse und Mengen des geförderten Öls, Gases und Wassers zu berechnen. Tatsächlich kann eine Genauigkeit von mehr als 5% in einem weiten Bereich von Fließbedingungen mit dieser Technik erreicht werden, was eine erhebliche Verbesserung gegenüber früheren Techniken bedeutet.
• Vorzugsweise sind die Strahlungsquelle oder -quellen eingerichtet, um Strahlung auf mindestens zwei verschiedenen Energieniveaus zu emittieren, und ist zumindest ein Strahlungsdetektor ist vorgesehen, der angeordnet ist, um Strahlung von der Quelle oder den Quellen zu empfangen, die durch den Fluß getreten ist, wobei die Quelle oder Quellen Strahlung auf mindestens zwei verschiedenen Energieniveaus emittieren, wobei der oder jeder Detektor ein Signal zu einem Verarbeitungsmittel liefert und wobei das Verarbeitungsmittel eingerichtet ist, um das Signal zu verarbeiten, um eine Reihe von chronologischen Werten zu liefern und um die Werte für eine Analyse durch Analysemittel der Größe nach zu gruppieren.
• Eine Situation, in der eine Fluidflußanalyse wichtig ist, ist die Förderung von Öl aus einer Ölquelle oder einer Gruppe von Ölquellen. Öl wird üblicherweise vermischt mit Wasser und Gas aufgefunden und liefert somit ein Dreiphasenfluidfluß. Offensichtlich ist es wichtig, feststellen zu können, wieviel des Fluidflusses durch jede der drei Phasen ausgemacht ist.
• Die bekannte Vorrichtung zur Phasenfraktionsanalyse umfaßt zwei Gammastrahlungsquellen mit dazugehörigen Detektoren, die entlang eines Rohrs in Flußrichtung mit einem Zwischenraum angeordnet sind. Die Quellen emittieren Strahlung auf verschiedenen Energieniveaus. Die Signale der Detektoren sind proportional zu der empfangenen Gammastrahlung und kennzeichnen deshalb die Strahlungsabsorption des Flusses. Diese Information ermöglicht es, die Phasenfraktionen des Flusses zu bestimmen. Die Phasenfraktionen des Flusses können in Abhängigkeit von der Zeit, während welcher der Fluß die Detektoren passiert, in Folge des Auftritts von beispielsweise Schwallströmung stark variieren, und die Analyse unterliegt infolgedessen einer Ungenauigkeit, und zwar insbesondere weil die Beziehung zwischen der Strahlungsabsorption und der Menge von Fluid, die den Strahl auffängt, exponentiell ist.
• Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Mittel zum Messen der Flüssigkeitsfüllmenge in einem Rohr mindestens eine Strahlungsquelle, um Strahlung durch den Fluß zu leiten, und mindestens einen Strahlungsdetektor, der angeordnet ist, um Strahlung von der Quelle oder den Quellen zu empfangen, die durch den Fluß getreten ist, wobei die Quelle oder Quellen Strahlung auf mindestens zwei verschiedenen Energieniveaus emittieren, wobei der oder jeder Detektor ein Signal zu einem Verarbeitungsmittel liefert und wobei das Verarbeitungsmittel eingerichtet ist, um das Signal zu verarbeiten, um eine Reihe von chronologischen Werten zu liefern und um die Werte für eine Analyse durch Analysemittel der Größe nach zu gruppieren.
• Da das Signal eine Reihe von Werten wird, die gruppiert sind, können die Analysemittel eine verfeinertere Analyse als ein einfaches Mitteln durchführen und es kann eine exaktere Analyse durchgeführt werden. Vorzugsweise sind die Analysemittel eingerichtet, um die Phasenfraktionen im Fluß zu bestimmen. Alternativ oder zusätzlich können die Analysemittel eingerichtet sein, um die Art des Flusses, beispielsweise Schwallströmung oder Schichtströmung, zu bestimmen. Zusätzlich liefert die Analyse der Signale durch die Gruppierung Informationen über die Änderung der Zusammensetzung der Mischung mit der Zeit. Beispielsweise können in einer Schwallströmung die Öl-/Wasserverhältnisse in dem Schwall und in dem dünnen Film zwischen den Schwallen gesondert bestimmt werden.
• Vorzugsweise wird die Strahlung von der oder jeder Quelle über eine Reihe von kurzen Zeitintervallen gemessen. Ein einzelner Detektor kann vorgesehen sein. In diesem Fall können zwei Quellen vorgesehen sein, wobei jede Quelle Strahlung auf einem verschiedenen Energieniveau emittiert. Bei dem früheren Aufbau führte die erforderliche Trennung der beiden Quellen zu Fehlern, da die Strahlen der Strahlung nicht den gleichen Ausschnitt des Flusses "gesehen" haben. Aufgrund der Verarbeitung und Analyse, die durchgeführt wird, ist diese notwendige Trennung möglich, ohne Fehler einzuführen.
• Alternativ zu zwei Quellen kann eine einzelne Quelle verwendet werden, die eingerichtet ist, um Strahlung auf mindestens zwei verschiedenen Energieniveaus zu emittieren, beispielsweise eine Cäsiumquelle, die Strahlung auf 32 keV und 661 keV emittiert.
• Die Vorrichtung ist hauptsächlich zur Verwendung mit einem Dreiphasenfluß vorgesehen und die Strahlung wird daher vorzugsweise bei nur zwei verschiedenen Energien durch die Quelle oder Quellen emittiert.
• Die Strahlung kann Röntgen- und/oder Gammastrahlung sein.
• Die Vorrichtung ermöglicht es, Geschwindigkeitsberechnungen durchzuführen.
• Die Vorrichtung kann nur zwei Quellen und nur zwei Detektoren aufweisen und die Analysemittel sind eingerichtet, um sowohl die Phasenfraktion als auch die Strömungsgeschwindigkeit zu bestimmen. Die Phasenfraktion wird mittels zweier Energieniveaus von einer der Quellen bestimmt und die Geschwindigkeit wird durch den Vergleich der dynamischen Strahlungssignale bestimmt, die durch die axial entlang dem Rohr beabstandeten beiden Detektoren empfangen werden. Diese Anordnung nutzt eine minimale Anzahl von Komponenten und ist somit besonders einfach und kostengünstig.
• Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun mittels eines Beispiels mit Bezug auf die begleitende Zeichnung beschrieben, in der:
• Fig. 1 eine Seitenansicht in einem Teilquerschnitt der Vorrichtung der Ausführungsform ist,
• Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Mischers der Ausführungsform ist,
• Fig. 3 eine Seitenansicht des Mischers der Ausführungsform ist und
• Fig. 4 eine Draufsicht des Mischers der Ausführungsform ist.
• Die Vorrichtung 10 umfaßt zwei Gammastrahlungseinheiten 12, 14, zwei Druckmeßwandler 16, 18 und eine zentrale Verarbeitungseinheit 20.
• Die Druckmeßwandler 16, 18 sind auf einer Seite eines statischen Flußmischers 22, der innerhalb des Rohrs 24 angeordnet ist, vorgesehen. Die Druckmeßwandler 16, 18 sind mit der zentralen Verarbeitungseinheit 20 verbunden. Stromabwärts des Mischers 22 ist ein Temperatursensor 26 vorgesehen, der ebenfalls mit der zentralen Verarbeitungseinheit 20 verbunden ist. Etwas stromabwärts des Temperatursensors 26 ist die erste Gammastrahlungseinheit 12 vorgesehen. Die erste Gammastrahlungseinheit 12 umfaßt eine Cäsiumquelle der Energieniveaus 32 keV und 661 keV. Die Quelle leitet ihre Strahlung durch das Rohr 24 zu einem einzelnen Detektor auf die andere Seite des Rohrs 24. Der Detektor ist an einen Verstärker und Analysator 28 angeschlossen, der Hoch- und Tief-Ausgänge zu der zentralen Verarbeitungseinheit 20 aufweist. Der Verstärker und Kanalanalysator 28 wird durch eine Gleichstromversorgung 30 neben der zentralen Verarbeitungseinheit 20 versorgt. Stromabwärts der ersten Strahlungseinheit 12 ist die zweite Strahlungseinheit 14 vorgesehen. Diese weist eine einzelne 661 keV-Cäsiumquelle und einen dicken Kristall detektor auf, der mit einem zweiten Verstärker und Analysator 32 verbunden ist, der auch durch die Stromversorgung 30 versorgt wird und ebenfalls mit der zentralen Verarbeitungseinheit 20 verbunden ist.
• Während des Gebrauchs strömt ein Dreiphasenfluidstrom aus Öl, Wasser und Gas durch das Rohr 24 und durch den Mischer 22. Der Temperatursensor 26 nimmt dessen Temperatur auf und die stromaufwärts und stromabwärts des Mischers 22 angeordneten Druckmeßwandler 16, 18 liefern Druckinformationen zu der zentralen Verarbeitungseinheit 20, um es zu ermöglichen, den Druckabfall entlang dem Mischer 22 zu bestimmen. Hohe und tiefe Energieniveaustrahlung von der Quelle der ersten Strahlungseinheit 12 wird durch den einzelnen Detektor der ersten Strahlungseinheit 12 nach der Absorption durch das Fluid detektiert und wird durch die zentrale Verarbeitungseinheit 20 gemeinsam mit den Signalen der zweiten Strahlungseinheit 14 verarbeitet und analysiert. Die Signale der ersten Strahlungseinheit 12 sind chronologisch unterteilt und der Größe nach in Bänder zur statistischen Analyse durch die zentrale Verarbeitungseinheit 20 (welche die obengenannten "Verarbeitungsmittel" und "Analysemittel" bildet) gruppiert, um es zu ermöglichen, eine exakte Bestimmung der Phasenfraktion zu erstellen. Die zweite Strahlungseinheit 14 ermöglicht es in Verbindung mit dem Signal der ersten Strahlungseinheit 12, die Geschwindigkeit zu berechnen, und diese Information ermöglicht es zusammen mit der Berechnung des Druckabfalls, die totale und die Phasenströmungsgeschwindigkeit zu bestimmen. Die Information des Temperatursensors wird benötigt, um der Tatsache Rechnung zu tragen, daß das Gas eine komprimierbare Phase ist.
• Alternativ oder zusätzlich kann die Geschwindigkeit aus dem Druckabfall entlang dem Mischer derart hergeleitet werden, daß die zweite Strahlungseinheit 14 weggelassen werden kann.
• Die Fig. 2 bis 4 zeigen den Mischer 22 detaillierter. Der Mischer 22 der Ausführungsform ist in einem Stück gegossen, kann aber so aufgefaßt werden, daß er zwei Teile 112, 114 umfaßt. Der Mischer 22 ist in einem zylindrischen Rohr 108 vorgesehen. Der erste Teil 112 steigt vom Boden des Rohrs 108 an, wobei er dem durch das Rohr 108 ankommenden Fluidstrom eine ebene Oberfläche 116 in einem Winkel von ungefähr 20º zu der Längsachse des Rohrs 108 darbietet. Die Oberfläche 116 steigt zu einem stetig gebogenen Grat 118 der Höhe W an, von dem aus sie wieder als eine ebene Oberfläche 120 mit einem Winkel von ungefähr 40º zu der Achse des Rohrs 108 abfällt, wobei der Neigungswinkel sich nahe des Bodens des Rohrs 108 verringert, so daß die Oberfläche 120 sich stetig biegt, um den Boden des Rohrs 108 zu treffen.
• Der zweite Teil 114 ist zu seiner oberstromigen Seite hin als aufrechte Wand 124 mit konstanter Dicke und mit einer abgerundeten Vorderkante 126 geformt, auf die der ankommende Strom aufprallt. Die Wand 124 schneidet die ansteigende Oberfläche 116 des ersten Teils 112. Kurz nach dem Grat 118 ändert sich die Form des zweiten Teils 114. Die untere Kante dieses Mittelteils 128 des zweiten Teils 114 setzt sich auf der Höhe des Grats 118 und mit der gleichen Dicke wie die Wand 124 fort. Der obere Teil des Mittelteils 128 weitet sich zunehmend in einer stetig gebogenen Art. Der Grad des Verbreiterns des Mittelteils 128 erhöht sich entlang der Achse des Rohrs, bis der zweite Teil 114 die Wand des Rohrs 108 auf der Höhe des Grats 118 schneidet, wobei an diesem Punkt der Winkel der gebogenen Oberfläche zu der Achse des Rohrs ungefähr 70º ist. Der unterstromige Teil 130 des zweiten Teils 114 biegt sich stetig gegen die Wand des Rohrs 108 in einem zu der Achse des Rohrs 108 zunehmenden Winkel zurück, wobei der größte Winkel gerade vor dem Schnittpunkt mit dem Rohr 108 ungefähr 60º beträgt.
• Während des Gebrauchs durchfließt der Fluß aus beispielsweise Öl, Gas und Wasser das Rohr 108 und prallt zunächst auf die ansteigende Oberfläche 116 des ersten Teils, der den Flußbereich des Rohrs 108 beschränkt. Sobald der Fluß die Wand 124 erreicht, wird er in zwei Ströme geteilt und weiter beschränkt, bis er den Grat 118 erreicht. Da der Mittelteil 128 des zweiten Teils 114 sich erweitert, wird jeder Strom einer induzierten Rotation unterworfen, wobei die Ströme in verschiedene Richtungen gedreht werden. Der unterstromige Teil 130 des zweiten Teils 114 und das Gefälle 120 des ersten Teils fallen dann von der Achse des Rohrs 108 ab und der Flußbereich verbreitert sich somit, und das homogenisierte gemischte Fluid durchfließt weiter das Rohr 108. Es ist demnach zu erkennen, daß das Fluid stetig durch den Mischer 22 geleitet ist.
• Die Distanz A von der oberstromigen Kante der Oberfläche 116 bis zum Schnittpunkt mit der oberstromigen Kante 126 der Wand 124 kann ungefähr sieben Achtel des Durchmessers B des Rohrs 108 betragen. Die Distanz C von der oberstromigen Kante 126 der Wand 124 zu dem Grat 118 kann ungefähr fünf Achtel des Durchmessers B des Rohrs 108 betragen. Die Distanz D von dem Grat 118 bis zu dem Ende des Mittelteils 128 des zweiten Teils 114 kann fünf Achtel des Durchmessers B des Rohrs 108 betragen. Die Distanz E von dem Ende des Mittelteils 128 zu der unterstromigen Kante des unterstromigen Teils 130 des zweiten Teils 114, die weiter stromabwärts als die unterstromige Kante des ersten Teils 112 liegt, kann ungefähr neun Sechzehntel des Durchmessers des Rohrs betragen. Der Durchmesser des Rohrs kann ungefähr 50 bis 150 mm betragen und ist in einer speziellen Ausführungsform 80 mm.
• Gamma- oder Röntgenstrahlungsquellen und Sensoren oder andere Mittel können nach dem Mischer 22 vorgesehen sein, um es zu ermöglichen, die Flüssigkeitsfüllmenge zu messen, und Meßwandler können vorgesehen sein, um den Druckabfall entlang dem Mischer 22 zu messen, um dadurch die Berechnung der Geschwindigkeit der gesamten Mischung zu ermöglichen. Es ist experimentell festgestellt worden, daß der Druckabfall DP mit dem Produkt der Gesamt- und der Oberflächenflüssigkeitsgeschwindigkeit Vt, VL in einer linearen Beziehung steht:
• DP = a + b Vt VL
• Die Flüssigkeitsfüllmenge EL ergibt sich durch EL = VL/Vt.
• Somit: Vt = [(DP - a)/ (bEL)]1/2,
• wobei a und b Kalibrierungsfaktoren sind, die hauptsächlich von den Eigenschaften der Flußkomponenten abhängen. Wegen der Eigenart des Mischers, eine gute Homogenisierung ohne eine übermäßige Flußstörung zu erreichen, sind die Faktoren a und b relativ unempfindlich gegenüber dem Verhältnis der Komponenten, insbesondere von Wasser, Öl und Gas. Dies ist anders als beispielsweise bei den bekannten statischen Mischern der EP 0 395 635, welche Bedingungen hervorrufen, unter denen die relevanten Gleichungen nicht mit ausreichender Genauigkeit eingehalten werden. Gesamtgeschwindigkeiten von Multiphasen und Oberflächenflüssigkeitsgeschwindigkeiten können mit einer Genauigkeit von mehr als 5% gemessen werden.
• Die erste Strahlungseinheit 12 kann zwei einzelne Cäsiumquellen oder eine einzige Cäsiumquelle aufweisen, welche auf beiden Energieniveaus strahlen kann. Offensichtlich können andere Arten von Strahlungsquellen benutzt werden.
• In einer weiteren Ausführungsform benutzen die erste Strahlungseinheit 12 und die zweite Strahlungseinheit 14 verschiedene Energieniveaus und eine Quelle mit nur einem einzigen Energieniveau ist in der ersten Strahlungseinheit vorgesehen.
• Offensichtlich können die Dimensionen des Mischers in verschiedenen Ausführungsformen variiert werden. Die Höhe W des Grats 118 kann erhöht werden, um eine engere Beschränkung des durchfließenden Stroms vorzusehen, oder sie kann verringert werden. Die Länge D des Mittelteils 128, der die zwei Ströme dreht, kann erhöht werden, um den Strom weiter zu glätten, oder sie kann verringert werden. Der Differentialdruck entlang dem Mischer kann auf diese Weise eingestellt werden, um der speziellen Anlage angepaßt zu werden.

Claims (16)

1. Ein statischer Mischer (22) für ein oder mehrere Fluida, die in einem Rohr fließen, wobei der Mischer (22) ein Element (112, 114) umfaßt, um die strömenden Fluida in zumindest zwei separate Ströme zu teilen, die innerhalb des Rohrs strömen, ein Strom auf einer Seite des Rohrs und ein anderer Strom zu der anderen Seite des Rohrs, und um zwei der resultierenden Ströme abzulenken, so daß sich diese Ströme in entgegengesetzten Richtungen drehen, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (112, 114) so geformt ist, daß die Bewegung des Flusses in einer im wesentlichen glatten Art und Weise beibehalten wird, wobei der maximale Winkel der Richtungsänderung der Flußoberfläche des Elements 90º ist.

2. Ein statischer Mischer (22) nach Anspruch 1, wobei das Element (112, 114) eine glatt profilierte Oberfläche (126) aufweist, die zu dem Teil (124) des Elements (114) führt, der die strömenden Fluida teilt.

3. Ein statischer Mischer nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das = Element (112, 114) eine glatt profilierte Oberfläche (128) aufweist, die von dem Teil (124) des Elements wegführt, welcher zwei der resultierenden Ströme so ablenkt, daß sich diese Ströme in entgegengesetzten Richtungen drehen.

4. Ein statischer Mischer nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei sich der Teil (124) des Elements, welcher die strömenden Fluida in zumindest zwei Ströme innerhalb des Rohrs teilt, über eine signifikante axiale Distanz erstreckt.

5. Ein statischer Mischer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich der Teil (124) des Elements, welcher zwei der resultierenden Ströme so ablenkt, daß sich diese Ströme in entgegengesetzten Richtungen drehen, über eine signifikante axiale Distanz erstreckt.

6. Ein statischer Mischer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberfläche (130) des Elements, welche stromabwärts weist, ein wesentliches Fehlen von Kavitäten, die stromabwärts liegen, definiert.

7. Ein statischer Mischer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberfläche des Elements (116), welche stromaufwärts weist, ein wesentliches Fehlen von Kavitäten, die stromaufwärts liegen, definiert.

8. Ein statischer Mischer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im wesentlichen die gesamte Aufprallfläche des Elements in einem Winkel von nicht größer als 85º angeordnet ist.

9. Ein statischer Mischer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im wesentlichen die gesamte Nach-Aufprallfläche des Elements in einem Winkel von nicht größer als 85º zu der Flußrichtung angeordnet ist.

10. Ein statischer Mischer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der maximale Winkel der Richtungsänderung der Flußoberfläche des Elements 70º ist.

11. Ein statischer Mischer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der am weitesten stromaufwärts liegende Teil des Elements einen Teil umfaßt, der eine Steigung (116) von einer inneren Wand des Rohrs zu einem Grat (118) aufweist und dann ein Gefälle (120) zurück zu der inneren Wand des Rohrs aufweist.

12. Ein statischer Mischer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Element einen zentralen Wandteil (124) umfaßt, welcher das Rohr in zwei teilt.

13. Ein statischer Mischer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Element ein Paar handartig gekrümmte Teile (128) umfaßt, die den Fluß innerhalb eines Winkels von 60º bis 120º leiten.

14. Vorrichtung zur Überwachung eines Flusses, die einen Mischer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Mittel zum Messen des Druckabfalls entlang dem Mischer und ein Mittel zum Messen der Flüssigkeitsfüllmenge nach dem Mischer umfaßt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei das Mittel zum Messen der Flüssigkeitsfüllmenge Phasenfraktions- oder Flüssigkeitsfraktionsmeßinstrumente umfaßt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei das oder jedes Mittel zum Messen der Flüssigkeitsfüllmenge mindestens eine Strahlungsquelle (12) umfaßt, wobei die oder jede Strahlungsquelle eingerichtet ist, um Strahlung auf mindestens zwei verschiedenen Energieniveaus zu emittieren, und mindestens einen Strahlungsdetektor, wobei der oder jeder Strahlungsdetektor angeordnet ist, um Strahlung, die durch den Fluß getreten ist, von der jeweiligen Quelle (12) zu empfangen, wobei der oder jeder Detektor ein Signal zu einem Verarbeitungsmittel liefert und wobei das Verarbeitungsmittel eingerichtet ist, um das Signal zu verarbeiten, um eine Reihe von chronologischen Werten zu liefern und um die Werte für eine Analyse durch Analysemittel der Größe nach zu gruppieren.