CH648932A5 - TRANSMITTER FOR DETERMINING THE FLOW RATE OF A FLOWING LIQUID. - Google Patents

TRANSMITTER FOR DETERMINING THE FLOW RATE OF A FLOWING LIQUID. Download PDF

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Hubert Lechner
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Landis & Gyr Ag
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Messwertgeber zur « keit ausgesetzte Übertragungsflächen 14,15 von Messwand- The invention relates to a transmitter for transmission surfaces 14, 15 of measuring wall

Bestimmung der Durchflussmenge einer strömenden Flüssig- lern 16,17 weisen je einen Abstand E von der Stirnseite der keit durch Messung der mittleren Durchflussgeschwindigkeit Enden 8 und 9 des Messrohres 7 auf. Die Abstände E sind so derselben mit Hilfe von Ultraschall-Signalen der im ersten gewählt, dass sich für den Durchfluss der Flüssigkeit einer- Determining the flow rate of a flowing liquid 16, 17 is at a distance E from the end face of the speed by measuring the mean flow rate ends 8 and 9 of the measuring tube 7. The distances E are so selected with the aid of ultrasound signals that in the first one that there is a

Patentanspruch angeführten Gattung. seits zwei möglichst grosse Durchflussquerschnitte an den Claim cited genus. on the one hand, two flow cross sections as large as possible

Zur Bestimmung der Durchflussmenge einer Flüssigkeit 50 Stirnflächen des Messrohres 7 ergeben, andererseits ist für die durch ein Rohrsystem ist es bekannt, Ultraschall-Impulse Genauigkeit der Messung von Laufzeiten von durch die durch die strömende Flüssigkeit zu senden, um aus der Lauf- Messwandler ausgesandten und empfangenen Ultraschallzeit der Impulse auf die mittlere Fliessgeschwindigkeit und so- Impulsen erwünscht, die Abstände E möglichst klein zu hal- To determine the flow rate of a liquid 50 end faces of the measuring tube 7 result, on the other hand, for the through a pipe system, it is known to send ultrasonic pulses accuracy of the measurement of transit times through the flowing fluid to be sent out by the flow transducer and received ultrasound time of the impulses on the mean flow velocity and so impulses desired to keep the distances E as small as possible

mit auf die Durchflussmenge schliessen zu können. Dabei er- ten. Zufriedenstellende Ergebnisse liegen dann vor, wenn die wies sich die Messung der Laufzeiten der Impulse längs eines 55 Abstände E annähernd die Hälfte des Innendurchmessers des von der Flüssigkeit durchflossenen Rohrstückes am zweck- Messrohres 7 betragen. to be able to infer the flow rate. Satisfactory results are obtained when the measurement of the transit times of the pulses over a distance E is approximately half the inner diameter of the tube section through which the liquid flows on the purpose measuring tube 7.

mässigsten. most moderate.

Die Fig. 2 zeigt in einer ähnlichen Weise wie die Fig. 1 ein FIG. 2 shows a similar way to FIG. 1

Bei bekannten Messwertgebern dieser Art hängt die auf- erstes Ausführungsbeispiel des Messwertgebers, wobei die grund der Laufzeit der Ultraschall-Impulse bestimmte 60 gleichen Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Der In the case of known sensors of this type, the first exemplary embodiment of the sensor hangs, with 60 identical parts being identified with the same reference numbers due to the transit time of the ultrasound pulses. The

Durchflussgeschwindigkeit unter anderem von den Strö- Unterschied zur Konstruktion gemäss Fig. 1 liegt darin, dass mungsprofilen ab, die sich im Rohr bilden und sich zum Bei- die Enden 8,9 des Messrohres 7 in einem geringeren Abstand spiel in Funktion der Durchflussrichtung und Temperatur E zu den Übertragungsflächen 14 und 15 der Messwandler 16 Flow speed, among other things, from the flow difference to the construction according to FIG. 1, lies in the fact that flow profiles that form in the pipe and end to end 8, 9 of the measuring pipe 7 play at a smaller distance as a function of the flow direction and temperature E to the transmission surfaces 14 and 15 of the transducers 16

ändern. Diese Änderung der Strömungsprofile hat dann zur und 17 liegen können und mit Offnungen 18 versehen sind, to change. This change in the flow profiles could then lie at and 17 and be provided with openings 18,

Folge, dass die Bestimmung der mittleren Durchflussge- 65 durch welche ein Teil der strömenden Flüssigkeit in das Mess- As a result, the determination of the average flow rate through which a part of the flowing liquid flows into the measuring

schwindigkeit und somit der Durchflussmenge mit Messfeh- röhr 7 eindringt und es auch verlässt. Dadurch entsteht im lern behaftet ist. Messrohr 7 ein definiertes Turbulenzprofil, das eine bessere speed and thus the flow rate penetrates with measuring tube 7 and also leaves it. This creates in learning is afflicted. Measuring tube 7 a defined turbulence profile, the better

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Bestimmung der mittleren Geschwindigkeit mit bedeutend The invention has for its object the significant determination of the average speed mentioned

kleinerem Fehler ermöglicht. Die Öffnungen 18 können ringförmig in einer oder in mehreren Reihen angeordnet sein. allows minor error. The openings 18 can be arranged in a ring in one or more rows.

Weitere Ausführungsbeispiele der Anordnung zur Beeinflussung der Strömungsprofile im Messrohr 7 sind in den Figuren 3 bis 5 dargestellt. Bei der Lösung nach der Fig. 3 sind die Enden 8, 9 des Messrohres 7 mit Schlitzen 19, bei der Lösung gemäss der Fig. 4 mit an der Aussenwand des Messrohres 7 angeordneten vorzugsweise aufsteckbaren Teilen 20, wie z.B. Zapfen und dgl. versehen. Die Fig. 5 zeigt eine vierte Ausführung, die aus einem Steg 21 im Messrohr 7 besteht. Es können aber auch mehrere Stege 21 im Messrohr 7 vorgesehen werden. Der bzw. die Stege 21 können durch eine bzw. mehrere Trennwände oder durch Speichen gebildet sein. Further exemplary embodiments of the arrangement for influencing the flow profiles in the measuring tube 7 are shown in FIGS. 3 to 5. In the solution according to FIG. 3, the ends 8, 9 of the measuring tube 7 are provided with slots 19, in the solution according to FIG. 4 with preferably pluggable parts 20 arranged on the outer wall of the measuring tube 7, e.g. Provide cones and the like. 5 shows a fourth embodiment, which consists of a web 21 in the measuring tube 7. However, several webs 21 can also be provided in the measuring tube 7. The web (s) 21 can be formed by one or more partition walls or by spokes.

Auch in diesen Fällen entsteht bei Durchfluss der Flüssigkeit durch das Messrohr 7 ein definiertes Turbulenzprofil, welches dazu beiträgt, dass der Fehler bei der Bestimmung der Durchflussgeschwindigkeit vernachlässigbar klein wird. In these cases too, a defined turbulence profile arises when the liquid flows through the measuring tube 7, which contributes to the fact that the error in the determination of the flow rate becomes negligibly small.

3 648 932 3,648,932

Alle beschriebenen Anordnungen beeinflussen die sich im Messrohr während des Durchflusses der Flüssigkeit bildenden Strömungsprofile derart, dass die mittlere Geschwindigkeit der Flüssigkeit mit Hilfe der Ultraschall-Signale besser 5 als bisher gemittelt werden kann, was die Genauigkeit der Messung erhöht. Dabei bleibt die Änderung der Durchflussrichtung des durch das Messrohr 7 strömenden Mediums ohne Einfluss auf die Messgenauigkeit, so dass ein solcher Messwertgeber in beiden Richtungen betrieben werden kann. Der 10 gegenüber der bekannten Anordnung nach der Fig. 1 verringerte Abstand E zwischen den Stirnseiten des Messrohres 8,9 und den Übertragungsflächen 14,15 der Messwandler 16,17 trägt im Zusammenwirken mit den beschriebenen Massnahmen nun ebenfalls zur Erhöhung der Messgenauigkeit bei. All of the arrangements described influence the flow profiles which form in the measuring tube during the flow of the liquid in such a way that the average speed of the liquid can be better averaged with the aid of the ultrasound signals, which increases the accuracy of the measurement. The change in the direction of flow of the medium flowing through the measuring tube 7 has no influence on the measuring accuracy, so that such a sensor can be operated in both directions. The 10, compared to the known arrangement according to FIG. 1, reduced distance E between the end faces of the measuring tube 8, 9 and the transmission surfaces 14, 15 of the measuring transducers 16, 17, in cooperation with the measures described, now also contributes to increasing the measuring accuracy.

15 15

c c

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims (9)

648 932 2 PATENTANSPRÜCHE Messfehler bei den angeführten Messwertgebern auf ein zu-648 932 2 PATENT CLAIMS Measurement errors in the listed sensors on an 1. Messwertgeber für die Bestimmung der Durchfluss- lässiges Minimum herabzusetzen. 1. Reduce the transmitter for determining the minimum flow rate. menge einer durch ein Rohrsystem strömenden Flüssigkeit Die gestellte Aufgabe ist durch die Merkmale des ersten durch Messung der mittleren Durchflussgeschwindigkeit mit Patentanspruches gelöst. amount of a liquid flowing through a pipe system The task is solved by the features of the first by measuring the mean flow rate with claim. Hilfe von Ultraschall-Signalen, ausgestattet mit als grossge- 5 Durch die erfindungsgemässe Lösung werden die Strö-räumige Verteilerkammern ausgebildeten und mit einem mungsprofile der durch das Messrohr fliessenden Flüssigkeit Messrohr versehenen Anschlussköpfen für einen Zu- und Ab- so beeinflusst, dass die Durchflussgeschwindigkeit derselben fluss der Flüssigkeit und mit gegenüber den beiden Enden des besser als bisher gemittelt und somit die Messfehler auf ein Messrohres in den Anschlussköpfen angeordneten, mit der vernachlässigbares Minimum herabgesetzt werden können. Flüssigkeit in unmittelbarer Berührung stehenden Mess- 10 Ausführungsbeispiele des erfmdungsgemässen Messwertwandlern, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (7) mit gebers werden nachstehend anhand der Zeichnungsfiguren einer Anordnung versehen ist, die die Strömungsprofile der näher erläutert. With the help of ultrasound signals, equipped with large connection heads, the flow-space distribution chambers are formed and provided with a flow profile of the liquid flowing through the measuring tube, so that the flow rate of the same flow of the liquid and with the two ends of the averaged better than before and thus the measurement errors arranged on a measuring tube in the connection heads, with which negligible minimum can be reduced. 10 exemplary embodiments of the transducer according to the invention, characterized in that the measuring tube (7) is provided with a sensor based on the drawing figures of an arrangement which explains the flow profiles of the fluid. durch das Messrohr (7) strömenden Flüssigkeit so beeinflusst, Es zeigen: Influenced by the liquid flowing through the measuring tube (7), dass der Messfehler bei der Bestimmung der mittleren Strö- Fig. 1 einen bekannten Messwertgeber im Schnitt, that the measurement error in the determination of the average current. mungsgeschwindigkeit herabgesetzt ist. 15 Fig. 2 eine erste Ausführung des Messwertgebers gemäss speed is reduced. 15 Fig. 2 shows a first embodiment of the sensor according to 2. Messwertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- der Erfindung im Schnitt, 2. Transducer according to claim 1, characterized in the invention, in section, net, dass die Anordnung derart ausgebildet ist, dass die durch Fig. 3,4 und 5 einen Teil des Messrohres im Schnitt, einen das Messrohr (7) strömende Flüssigkeit ein definiertes Turbu- Teil des Messrohres in der Draufsicht und einen Querschnitt lenzprofil aufweist. durch das Messrohr net, that the arrangement is designed such that the part of the measuring tube shown in FIGS. 3, 4 and 5 in section, a liquid flowing through the measuring tube (7) has a defined turbo part of the measuring tube in plan view and a cross-section profile. through the measuring tube 3. Messwertgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- 20 Gemäss der Fig. 1 besteht die Messstrecke des im Schnitt kennzeichnet, dass die Anordnung zur Beeinflussung der gezeigten Messwertgebers aus zwei Anschlussköpfen 1 und 2 Strömungsprofile durch an den Enden (8,9) in der Wand des mit zwei grossräumige Hohlkörper bildenden Verteilerkam-Messrohres (7) vorgesehene Öffnungen (18) gebildet ist. mern 3 und 4 mit aneinander liegenden Trennwänden 5 und 3. Transducer according to claim 1 or 2, characterized by 20. According to FIG. 1, the measuring section is characterized in that the arrangement for influencing the shown transducer consists of two connection heads 1 and 2 flow profiles through at the ends (8, 9). openings (18) are provided in the wall of the distributor chamber measuring tube (7) which forms two large hollow bodies. mern 3 and 4 with adjacent partitions 5 and 4. Messwertgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- 6, welche die beiden Verteilerkammern 3 und 4 miteinander kennzeichnet, dass die Anordnung zur Beeinflussung der 25 fest verbinden. 4. Transducer according to claim 1 or 2, characterized 6, which identifies the two distribution chambers 3 and 4 with each other, that the arrangement for influencing the 25 firmly connect. Strömungsprofile durch an den Enden (8,9) in der Wand des Ein Messrohr 7 durchdringt die Trennwände 5,6 und liegt Flow profiles through at the ends (8,9) in the wall of a measuring tube 7 penetrates the partition walls 5,6 and lies Messrohres (7) vorgesehenen Schlitze (19) gebildet ist. mit den Enden 8 bzw. 9 so weit im Innern der Verteilerkam- Measuring tube (7) provided slots (19) is formed. with the ends 8 and 9 as far inside the distributor chamber 5. Messwertgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- mern 3,4, dass diese die Enden 8 und 9 des Messrohres 7 auf kennzeichnet, dass die Anordnung zur Beeinflussung der einer Länge allseitig umschliessen, die grösser ist als der lichte Strömungsprofile aus Teilen (20) besteht, die an den Enden 30 Durchmesser des Messrohres 7. 5. Transducer according to claim 1 or 2, in that 3.4 that the ends 8 and 9 of the measuring tube 7 indicate that the arrangement for influencing the length encompasses on all sides, which is greater than the clear flow profiles from parts (20), the diameter of the measuring tube 7 at the ends 30. 6. Messwertgeber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich- für einen durch einen Pfeil bezeichneten Zufluss 11 der Flüs-net, dass die Teile (20) aus Zapfen bestehen. sigkeit in die Verteilerkammer 3 und der andere Anschluss- 6. Transducer according to claim 5, characterized in that for an inflow 11 indicated by an arrow, the flow that the parts (20) consist of pegs. liquid into the distribution chamber 3 and the other connection 7. Messwertgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- köpf 2 einen weiteren Anschlussnippel 12 für einen ebenfalls kennzeichnet, dass die Anordnung zur Beeinflussung der 35 durch einen Pfeü bezeichneten Abfluss 13 der Flüssigkeit aus Strömungsprofile mindestens aus einem im Innern des Mess- der Verteilerkammer 4 auf. Diese Anschlussnippel 10 und 12 rohres (7) angeordneten Steg (21) besteht. liegen vorteilhaft in einer gemeinsamen Achse mit einem 7. Transducer according to claim 1 or 2, characterized in 2 a further connection nipple for one also identifies that the arrangement for influencing the outflow 13 of the liquid from a flow profile, indicated by a plug, at least from one inside the measuring chamber 4 on. This connecting nipple 10 and 12 tubes (7) arranged web (21). are advantageously in a common axis with a 8. Messwertgeber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich- Stirnseitenabstand A, welcher einem Normabstand für den net, dass der bzw. die Stege (21) durch Speichen gebildet sind. Einbau von Wasserzählern in die Wasserleitung entspricht. 8. Transducer according to claim 7, characterized gekennzeich- end face distance A, which is a standard distance for the net that the or the webs (21) are formed by spokes. Installation of water meters in the water pipe corresponds. (8,9) an der Aussenwand des Messrohres (7) vorgesehen sind. Der erste Anschlusskopf 1 weist einen Anschlussnippel 10 (8,9) are provided on the outer wall of the measuring tube (7). The first connection head 1 has a connection nipple 10 9. Messwertgeber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich- 40 Die zu messende Flüssigkeit durchströmt vom Zufluss 11 net, dass der bzw. die Stege (21) aus Trennwänden bestehen. her die erste Verteilerkammer 3, dringt an der einen Stirnseite des Endes 8 in das Messrohr 7 ein, verlässt dieses an seinem anderen Ende 9, durchströmt die zweite VerteÜerkammer 4 9. Sensor according to claim 7, characterized in that the liquid to be measured flows through the inflow 11 net, that the web (s) (21) consist of partitions. forth the first distributor chamber 3, penetrates into the measuring tube 7 on one end face of the end 8, leaves it at its other end 9, flows through the second distributor chamber 4 und gelangt zum Abfluss 13. Direkt der strömenden Flüssig- and arrives at the drain 13. Directly from the flowing liquid
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