CN108072771A - 超声波测量仪 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于检测流体流速的超声波测量仪，有流体进口(2)、流体出口(3)和使得流体进口(2)与流体出口(3)连接的流动通道(4)，其中，流动通道(4)有测量管(5、28、29、31)，所述测量管沿流动方向以直线延伸，其中界定测量管(5、28、29、31)的流动截面的侧壁(12)的内壁有至少一个槽(14)，所述槽沿流动方向延伸，所述槽(14)扩大了流动截面，其中，侧壁(12)有孔(15、24、25、26、30)和/或台阶(34)，所述孔和/或台阶只在槽(14)内，沿流动方向在正常区域(33)和凹入区域(32)之间，所述槽(14)的槽深度在凹入区域(32)中比在正常区域(33)中更大。

Description

超声波测量仪

技术领域

本发明涉及一种用于检测流体的流速的超声波测量仪，所述超声波测量仪有流体进口、流体出口以及使得流体进口与流体出口连接的流动通道，其中，流动通道具有测量管，所述测量管沿流动方向成直线延伸。

背景技术

用于检测流体(例如液体或气体，特别是水)的流速的超声波测量仪应当能够尽可能准确地检测流速，即使当流动高度动态时。特别是，相对于内部和外部干扰，流速的检测应该稳固。这里，在测量区域中的流动稳定是必要的。特别是，应该避免突然的扰动变化(例如以特殊流速)，因为这样的变化可能导致测量曲线的变化。因为转换点可能取决于大量因素，例如温度和超声波测量仪的老化状态，这种变化的可靠补偿实际上是不可能的。

减少或防止流动突然变化的一种可能性是在进入测量管之前将湍流引入流动中。为此，文献EP0565851A1提出将流动引导到测量管，所述流动基本垂直于流过测量管的流动方向，且在测量管的影响区域中提供腹板(web)，所述腹板使测量管延伸，湍流通过所述腹板而引入这些流动中。

发明内容

本发明的基本目的是进一步提高在超声波测量仪的测量管区域中的流动引导，以便在测量精度和测量动力学方面满足较高标准。

根据本发明，所述目的通过在开始处所述类型的超声波测量仪来实现，其中，界定测量管的流动截面的侧壁的内部壁有至少一个槽，所述槽沿流动方向延伸，所述槽扩大了流动截面，其中，侧壁有孔和/或台阶，所述孔和/或台阶只在槽内，沿流动方向上在正常区域和凹入区域之间，所述槽的槽深度在凹入区域中比在正常区域中更大。

根据本发明，使用侧壁有多个沿圆周方向的槽(凸出区域在槽之间)的测量管来代替例如有基本圆形流动截面的测量管。槽能够为梯形，或者侧壁的内表面能够有梯形轮廓。这种轮廓中的边缘也能够被弄圆。内表面的轮廓也能够为波形。已经认识到，侧壁的相应形状能够有助于稳定在测量管中的流动型面。在很多情况下，最佳的流动引导将很有利，以便使用槽的较大槽深度，或者最大可能地减小这些槽的宽度。同时，测量管的流动截面不应该减小太多，以便控制横过测量管的压力降。因此，槽深度受到可用安装空间的限制。而且，槽的宽度不能减小太多，否则例如悬浮物质可能沉积在这些槽中，从而污染它们。不过，为了使得流动型面实现尽可能的最佳稳定，尽管有这些给定的设计限制，但是本发明表明，通过在侧壁中提供孔或通向凹入区域的台阶而改变至少一个槽。因此，槽的深度局部增加，从而能够进一步稳定流动引导。在孔的情况下，当测量管平齐地抵靠超声波测量仪的壳体或超声波测量仪的一些其它部件放置时(例如在孔的区域中)，槽的深度将增加至少测量管的壁厚。如后面详细所述，孔也能够终止于流体填充的交换容积，所述流体填充的交换容积例如与流体出口流体连接。有效结果是槽深度进一步增加，因为流动能够局部引导通过交换容积。

根据本发明，在凸出区域中并不提供台阶或孔。在大致圆形流动截面的情况下，在相应凸出区域中在侧壁和测量管的中心线之间的距离能够恒定，或者能够沿流动方向连续变化，例如，以便形成测量管的稍微圆锥形形状。流动截面沿流动方向的变化能够为实现小于2°的梯度，特别是在0.5°和2°之间或在0.7°和1°之间的梯度。孔或凹入区域能够为狭槽形状。特别是，孔或凹入区域沿流动方向的延伸范围能够比沿测量管的圆周方向更大。在根据本发明的超声波测量仪中，各槽都能够有引导到凹入区域的孔和/或台阶。在全部槽的情况下，孔或凹入区域能够沿流动方向在相同测量管段上延伸。

优选是，沿测量管的圆周方向在位于槽之间的凸出区域和槽之间的转换能够周期性进行。多个凸出区域和槽能够各自为彼此相同设计，或者相互不同。例如，多个槽的深度能够不同。

根据本发明的超声波测量仪能够设计成这样，使得流动通道由超声波测量仪的管状壳体来形成。测量管能够这样插入至所述壳体中，即使得在超声波测量仪内在流体进口和流体出口之间的流体交换只能够通过测量管。通过基本平行于流动方向来发送超声波信号穿过测量管，能够检测流速。流速能够根据所述超声波信号的频移和/或传播时间来确定。这种方法在现有技术中已知，将不再详细介绍。为了发送和接收超声波信号，能够使用超声波换能器，所述超声波换能器布置在壳体的侧壁中，并基本垂直于流动方向来发送或接收超声波信号。为了偏转超声波信号，偏转超声波信号的相应反射元件能够提供在测量管的流体进口侧和/或流体出口侧。这些能够固定在壳体和/或测量管上，特别是通过相连的保持元件，或者能够与壳体或测量管形成一体。

内壁能够有多个槽，其中，一个槽有孔和/或台阶，或者多个槽具有相应的孔和/或相应的台阶。

这些槽能够各自有水平或圆形段形状的槽基部以及与所述槽基部成一定角度延伸的槽壁。槽基部能够基本垂直于槽壁，或者与所述壁围成钝角。特别是，孔能够是在槽基部中的孔。在这种情况下，整个槽基部能够在孔的区域中穿透，或者只能够穿透槽基部的局部区域。当提供倒角槽壁时，孔还能够另外穿透一个或两个壁的一部分。槽基部的圆形段形状能够选择为这样，即使得侧壁的内表面在槽基部部分中环绕测量管的中心线形成圆形段。

孔能够使得测量容积与交换容积连接，所述测量容积由测量管的侧壁的内表面包围，所述交换容积邻接侧壁的外表面，以便能够在这些容积之间流体交换。特别是，在这种情况，超声波测量仪能够有密封元件，所述密封元件使得交换容积与流体进口分离，从而允许只通过测量管在超声波测量仪中的流体进口和交换容积之间流体交换。在超声波测量仪的流体出口侧的流体容积能够与交换容积直接相连，或者形成所述交换容积，从而能够在流体出口和交换容积(所述交换容积在超声波测量仪内在测量管外)之间进行流体交换。特别是，在流体出口侧，测量管能够自由地终止于在流体出口侧的容积中，所述容积形成交换容积。

密封元件能够布置在测量管的流体进口端。因此，迫使全部流体通过测量管的进口。对于从测量管进入交换容积的流动部分并不绝对必需返回至测量管。因此，交换容积能够与流体出口直接连接，从而能够进一步降低横过测量管的压力降。

特别是，密封元件能够与测量管形成一体。它能够由同样的材料制成，并能够与测量管共同生产，例如在注射模制处理中。密封元件能够设计为轴环，所述轴环在测量管的流体进口端处从测量管的侧壁径向向外延伸。

孔和/或凹入区域能够延伸直至测量管的、面对流体出口的端部。这在开始所述的反射元件布置于流动通路中的情况下特别有利。由于在管的端部处的凹入区域或孔，流能够很容易地绕相应反射元件流动。总的来说，能够减少超声波测量仪中的压力降，并能够减少或避免在反射器处的流动突然变化。

在可选实施例中，孔和/或凹入区域与测量管的、面对流体出口的端部以及与测量管的、面对流体进口的端部间隔开。例如，在至少一个槽中能够提供孔或凹入区域，所述孔或凹入区域沿流动方向以相对于测量管的中心基本对称的方式延伸，或者提供借助于测量管而形成的测量区域。根据超声波测量仪的具体实施例，这能够稳定在与测量特别相关的区域中的流动型面。

在侧壁有多个槽(各槽有孔和/或台阶)的情况下，侧壁在至少两个孔的区域中的壁厚、和/或至少两个孔和/或至少两个凹入区域沿流动方向和/或周向方向的尺寸、和/或至少两个孔和/或至少两个台阶相对于相应槽的位置、和/或至少两个台阶的高度能够彼此不同。因此能够进一步破坏流动型面的对称性。当对称性稍微破坏时，流动型面的对称性可能导致流动的突然变化。通过这种对称性的选择性破坏，能够在很大程度上防止或减少流动的相应变化，从而能够总体提高测量的稳定性。

侧壁的壁厚和/或与流动方向垂直的侧壁的外表面的位置能够沿孔的边缘在所述侧壁的、界定所述孔的部分中变化。特别是，相应变化能够在不同的孔之间不同。通过这种方法，也能够破坏流动型面的对称性，从而有上述优点。

破坏流动型面对称性的另一方法是改变槽的槽深度。因此，当沿流动方向看时，多个槽中的槽深度能够在相同的位置中彼此不同。这特别应用在测量管的整个长度上。如上所述，当槽包括槽基部和槽壁时，特别是可以使得多个槽区域的槽基部在离测量管的中心线不同距离处。

槽或各槽和/或凹入区域或各凹入区域和/或孔或各孔的、沿圆周方向的宽度能够沿流体出口的方向增加。如在开始处关于槽所述，测量管的相应结构可能被污染，因此不再能够执行它们的功能，或只在有限程度上执行。通过如所说明的沿流体出口的方向加宽相应结构，能够防止或减少颗粒的沉积，因为能够更容易地将颗粒冲出至这些结构之外。

在管的至少一个部分中的流动截面能够沿流体出口的方向连续减小，以便连续增加流体的流动速度。特别是，所述部分位于孔或台阶的流体进口侧。在孔或台阶的区域和/或它们的下游，即沿流体出口的方向，在凸出区域和/或槽区域中在测量管的中心线和侧壁之间的距离能够优选是恒定，或者能够增加。因此，通过侧壁的相应形状，流动截面能够在孔或台阶的区域中增加，和/或在其流体出口侧增加。增加流体的流动速度能够有助于进一步稳定流动，并因此进一步提高流测量的稳定性。

在测量管的圆周的至少30％中的侧壁内表面能够由位于槽外部或槽之间的凸出区域来形成。这能够特别应用于测量管的整个长度。优选是，至少40％，特别是至少50％由凸出区域来形成。优选是，沿圆周方向，少于侧壁的80％，特别是少于60％由凸出区域来形成。上述将圆周划分为凸出区域和槽使得能够形成相对窄的槽，如已经在本发明的上下文中所知，所述槽特别有利于流动型面的稳定，同时保证槽足够宽，以便保证不会由污物堵塞。

至少在孔的区域中，侧壁的壁厚能够是槽深度的至少20％。特别是，它能够是槽深度的至少30％，优选是小于150％，特别是小于70％的槽深度。当侧壁穿透时，槽深度增加至少所述壁厚。因此，能够使用表示的壁厚来优化槽的加深，以用于预定的可能安装空间。

凹入区域和/或孔沿流动方向的延伸范围能够是测量管长度的至少5％。沿流动方向的延伸范围优选是相应于测量管的长度的至少10％，其中，所述延伸范围还优选是小于测量管长度的90％，特别是小于70％。在表示的长度范围内，用于孔的凹入区域能够以特别有效的方式来帮助稳定流动型面。

在流体出口侧，超声波测量仪能够有反射元件，所述反射元件与流动方向成一定角度地布置，通过所述反射元件，超声波能够从超声波换能器反射至测量管中，或者相反，其中反射元件在测量管的第一圆周段中比在第二圆周段中更远离测量管，在第二圆周段中只一个槽或多个槽有孔和/或台阶。换言之，能够将孔和/或台阶只布置在第二圆周段中，在所述第二圆周段中，反射元件相对靠近测量管。这很有利，因为孔或台阶的相应布置将选择地加宽测量管的流动截面，从而将特别容易流过反射元件，因此能够避免要测量的流体积累在反射元件处。

内壁能够恰好有一个槽，或者有例如在两个和十个之间的槽，或者甚至更多槽。

当内壁有至少两个槽时，内壁的至少两个凸出区域有沿圆周方向彼此不同的延伸范围，所述凸出区域各自在两个槽之间延伸。这能够很有利，以便破坏流体流动的旋转对称或一些其它对称性，从而能够稳定通过测量管的流动。

除了槽之外，测量管的流动截面有圆形或椭圆形或多边形的形状。通常选择圆形或椭圆形的测量管。不过，在根据本发明的超声波测量仪中，还能够选择例如矩形、正方形、六边形或八边形的流动截面。有角度的流动截面能够用于破坏流体流动的对称性，从而能够稳定流体流动。

根据本发明的超声波测量仪(所述超声波测量仪只在槽中有孔)的变化形式能够这样发展，即槽壁台阶设置于至少一个槽的至少一个槽壁上，和/或内壁台阶设置于槽的外部。当槽有槽基部和与所述槽基部成角度的槽壁时，能够只穿透槽基部，其中，槽壁有沿流动方向的槽壁台阶，在两个槽壁之间的槽宽度或距离沿朝向流体出口的方向增加。作为补充或可选措施，内壁能够有在槽外部的侧壁台阶，在所述台阶处流动截面沿朝向流体出口的方向增加。

槽壁台阶和/或侧壁台阶优选是能够沿流动方向布置在与槽中的孔的边缘相同的水平。因此，测量管的环绕边缘能够沿圆周方向由孔的边缘与槽壁台阶和/或侧壁台阶一起形成。

测量管的这种实施例很有利，特别是当测量管将通过注射模制处理来制造时。在这种情况下，例如测量管能够成形为这样，即，由于测量管的圆锥形形状，测量管的流动截面首先沿流动方向变窄，直到到达孔开始的区域。从所述点开始，流动截面能够再次成圆锥形加宽。因此，注射模具能够在孔开始的表面处连接在一起。

在注射模具连接在一起的点处通常形成脱模毛刺(demoulding flash)。在根据本发明的设计的情况下能够避免这种情况，因为注射模具的连接平面与侧壁台阶或槽壁台阶重合，从而不需要在连接平面处产生与所述连接平面垂直的水平壁部分。因此，测量管的所述实施例能够有简单和非常稳定的注射模制处理，其中，由台阶导致的流动截面加宽能够进一步提高在流体出口侧绕反射元件的流动。

附图说明

通过下面所示实施例和相关附图，将清楚本发明的其它优点和细节，附图中：

图1表示了根据本发明的超声波测量仪的示例实施例，

图2和3表示了图1所示的超声波测量仪的详细视图，所述图表示了使用的测量管，

图4-6表示了用于根据本发明的超声波测量仪的还一示例实施例的、使用相应测量管的多种方式，

图7表示了根据本发明的超声波测量仪的另一示例实施例，以及

图8至10表示了用于根据本发明的超声波测量仪的还一示例实施例的、使用相应测量管的其它可能方式。

具体实施方式

图1表示了用于检测流体流速的超声波测量仪1。超声波测量仪1有流体进口2和流体出口3，所述流体进口2和流体出口3能够与流体网络连接。流动通道4使得流体进口2与流体出口3连接。测量管5布置在流动通道4中，所述测量管5沿一个流动方向成直线延伸。

为了测量流速，通过基本平行于流动方向来发送超声波信号通过测量管5以及估计超声波信号的传播时间和/或频移，从而确定介质的流动速度。这种处理过程原则上为现有技术中已知，将不再详细说明。用于提供或接收超声波信号的超声波换能器7、8布置在壳体21的侧壁上，所述壳体21形成流动通路4的至少一部分。超声波信号能够由超声换能器7、8来大约垂直于流动方向地发射和接收。为了在测量管内基本平行于流动方向地引导超声波信号，因此提供了反射元件9、10，在所示示例中，这些反射元件9、10通过保持元件11、34而保持在测量管5上。也可选择，反射器元件9、10也能够保持在壳体21上。

当在所示装置中使用其测量管5时，所述测量管5的侧壁始终水平，在特定流速下在反射器元件9、10处可能发生的积累(build-up)例如能够导致流动通路4中的流动的突然变化。因此，在超声波测量仪1中，使用可选的测量管，所述测量管在图2和图3中以不同的透视图来表示。测量管5的侧壁12沿测量管的圆周方向以这样的方式成形，即当沿圆周方向观察时，凸出区域13和槽14交替地形成，其中，侧壁12的内表面在槽14中比在凸出区域13中更远离沿流动方向延伸的测量管中心线20。在这种情况下，槽14具有圆形段形状的槽基部22和相对于测量管的径向方向倾斜的槽壁23。因此，内表面的轮廓基本为梯形轮廓。也能够将所述轮廓中的边缘弄圆，或者使用波形的轮廓。

为了进一步增加测量管5中的流动稳定性，在侧壁12中的孔15只设置于槽14中。孔15使得由测量管5的侧壁12的内表面包围的测量容积与邻接测量管5的外表面的交换容积16连接。如图1中所示，交换容积16与流体出口侧的流体容积17直接连接。另一方面，与测量管5形成一体的密封元件18使得交换容积16与流体进口侧的流体容积19分离。这保证流体只能通过经过在超声波换能器1中的测量管5而从流体进口2通向流体出口3。

在超声波换能器的可选实施例中，测量管5的外表面能够至少在孔区域中平齐地搁置在壳体21上。在这种情况下，使得槽14在测量管5的流体出口端处的深度增加侧壁12的壁厚将通过孔来实现。

在侧壁12中的孔15执行多个功能。一方面，提供孔15有使得在测量管5的流出区域中的流动截面扩大的效果。因此，流体能够更容易地引导通过反射器元件9，因此，一方面，横过超声波换能器的压力降减小，另一方面，由于在反射器元件9处的积累而引起流动变化的危险能够减小。另一方面，已经看到，测量管5的槽14能够增加流动的稳定性，特别是当它们相对较深时。提供孔15有实际获得更深的槽的效果。这是通过阶梯状的过渡来实现的，这同样能够有助于稳定流动。因此，提供这些孔使得能够局部加深槽，而并不增加超声波换能器1的安装空间需求。

图4表示了可选的测量管28，所述测量管28能够用于超声波换能器1中，代替测量管5。测量管28的结构基本对应于测量管5的结构，但是，与测量管5相比(在测量管5中的全部孔15有相同的设计)，在测量管28中的多个孔24、25、26有不同的设计。孔24的结构基本对应于测量管5中的孔15的结构。孔25的区别在于，侧壁12在孔25区域中的壁厚在孔25的不同侧上不同，结果是，测量管28的侧壁12的外表面离中心线(为了清楚而未示出)的距离在孔25的不同侧上不同。孔26与孔24的区别在于，孔26不仅穿过槽的基部，还在朝向测量管28端部的区域27中穿过槽壁。因此，孔24、25、26在其区域中有不同的侧壁壁厚，或者有不同的孔24、25、26尺寸。

在可选的示例实施例中，另外或者也可选择，通过改变孔24、25、26沿流动方向和/或圆周方向相对于相应槽14的位置和/或通过改变槽14的深度，能够破坏流动型面的对称性。

图5表示了另一测量管29，所述测量管29可以用于超声波测量仪1中，作为测量管5的可选形式。尽管在测量管5、28中的孔15、24、25、26各自延伸至测量管5、28的、面对流体出口3的端部，但是在测量管29中的孔30离测量管29的两端一定距离处，并沿中心布置在测量管29的槽14中。根据超声波换能器1的特定实施例，这种测量管29能够有利地稳定在测量管的中心区域中的流动。因为邻接孔30的补偿区域19(所述补偿区域19与在流体出口侧的流体容积17连接)通过密封元件18而与流体进口2分离，因此保证通过流体进口2而送入的全部流体也通过测量管。因此，不需要保证通过孔30进入交换容积16的流体被引导回测量管29中。在通过孔30出现之后，流体能够沿测量管29的外表面被引导到流体出口3。

如已经说明，在前述示例实施例中的孔15、24、25、26、30基本用于有效加深槽。因此，也可以代替孔15、24、25、26、30，而使用图6中的测量管31所示类型的凹入区域32。这里，台阶6设置于相应槽14的凹入区域32和正常区域33之间。当然，对于孔的可能位置和设计的前述说明也能够转用于凹入区域32和台阶6的设计。例如，这些能够布置在不同的位置处，或者能够在不同的槽14中有不同的设计。因此，台阶6能够有不同的高度，以便破坏流动截面的对称性。还能够将凹入区域32沿中心地布置在测量管31中，如图5中的孔30所示。

在前面的说明中，假设测量管5、28、29、31的侧壁12形成为在凸出区域13的区域中基本平行于各个测量管5、28、29、31的中心线。不过，为了进一步稳定在测量管5、28、29、31中的流动，能够至少在测量管5、28、29、31的、沿流动方向位于孔15、24、25、26、30和台阶6之前的部分中朝流体出口3的方向减小流动截面，以便连续增加流动速度。在孔15、24、25、26、30和台阶6的区域中及其下游，流动截面能够保持恒定或加宽。

为了防止或减少污物在槽14、孔15、24、25、26、30和/或凹口32中的粘附，它们各自能够朝流动出口3的方向加宽。

图7表示了超声波测量仪1的另一示例实施例。超声波测量仪1的结构基本对应于图1中所示超声波测量仪1的结构。因此，下面将只介绍在这两个超声波测量仪1之间的差异。在图7所示的超声波测量仪1中，反射元件9(通过所述反射元件9，来自超声波换能器7的超声波能够反射至测量管5中，或者相反)与流动方向成一定角度地设置于流体出口侧。在测量管5的第一圆周段中，反射元件9比在第二圆周段中更远离测量管5。在图7中，测量管5表示为这样，即使得第一圆周段面对附图的顶部，而第二圆周段面对底部。测量管5有两个槽14，即一个在顶部，一个在底部。只有在测量管5底部的槽14(即在第二圆周段中的槽14)有孔15。孔的这种不对称布置能够避免在反射元件9相对靠近测量管5的区域中积累。因此，能够避免由于积累而引起的流动突然变化。

图8和9表示了能够用于根据本发明的超声波测量仪中的测量管5的另外两个示例实施例。它们各自表示了与流动方向垂直的部分，更具体地说，在没有布置凹入区域、台阶或孔的区域中。因此，图8和图9只表示了相应测量管5的、具有槽14的相应流动截面，所述槽14扩大了相应的流动截面。除了槽之外，测量管的流动截面在图8中为基本圆形形状，而在图9中为基本矩形形状。

图8中提供了五个槽，图9中提供了六个槽。也可选择，例如能够只提供一个槽，或者提供直到十个槽。

尽管前面所示的实施例具有规则的槽结构，其中在各种情况下在两个槽14之间的所有凸出区域13有沿圆周方向的相同延伸范围，但是在图8中不是这样。这里，不同的凸出区域13有沿测量管5的圆周方向的、彼此不同的延伸范围。

图10表示了能够用于根据本发明的超声波测量仪中的测量管5的另一示例实施例。测量管的基本结构对应于图2所示的测量管。不过，与所述测量管不同，除了孔15之外，还提供了侧壁台阶35和槽壁台阶36，在所述台阶处，测量管5的流动截面在沿流动方向的、孔15开始的各位置处另外加宽。这些台阶执行两个功能。一方面，流动截面的另外加宽能够使得流动更容易流过布置在流体出口侧的反射元件周围。而且，通过注射模制方法，生产测量管5更容易。为了稳定流动的引导，可能希望首先沿流动方向在孔15上游使得流动截面连续变窄，并从孔15开始的点来加宽所述截面。当测量管5要通过注射模制来生产时，优选是在这种情况下，注塑模具的连接平面精确地放置在从圆锥形变窄向圆锥形加宽转变的位置处，即在孔15的起点处。当水平壁将垂直于注射模具的连接平面形成时，在注射模具的连接平面处通常产生脱模毛刺。在所述实施例中，通过在连接平面中提供台阶来防止这种情况。因此能够防止形成相应的脱模毛刺。

参考标号列表

1 超声波测量仪

2 流体进口

3 流体出口

4 流动通道

5 测量管

6 台阶

7 超声波换能器

8 超声波换能器

9 反射元件

10 反射元件

11 保持元件

12 侧壁

13 凸出区域

14 槽

15 孔

16 交换容积

17 流体容积

18 密封元件

19 流体容积

20 中心线

21 壳体

22 槽基部

23 槽基部

24 孔

25 孔

26 孔

27 区域

28 测量管

29 测量管

30 孔

31 测量管

32 凹入区域

33 正常区域

34 保持元件

35 侧壁台阶

36 槽壁台阶

Claims (20)

1.用于检测流体流速的超声波测量仪，具有流体进口(2)、流体出口(3)和连接所述流体进口(2)与流体出口(3)的流动通道(4)，其中流动通道(4)具有测量管(5、28、29、31)，所述测量管(5、28、29、31)沿流动方向成直线延伸，其特征在于：界定测量管(5、28、29、31)的流动截面的侧壁(12)的内壁具有至少一个槽(14)，所述槽(14)沿流动方向延伸，所述槽(14)扩大了流动截面，其中，侧壁(12)只在槽(14)内且沿流动方向在正常区域(33)和凹入区域(32)之间具有孔(15、24、25、26、30)和/或台阶(34)，所述槽(14)的槽深度在凹入区域(32)中比在正常区域(33)中大。

2.根据权利要求1所述的超声波测量仪，其特征在于：内壁具有多个槽(14)，其中，一个槽(14)具有孔(15、24、25、26、30)和/或台阶(34)，或者多个槽(14)具有相应的孔(15、24、25、26、30)和/或相应的台阶(34)。

3.根据前述一项权利要求所述的超声波测量仪，其特征在于：在各种情况下，槽(14)具有水平或圆形段形状的槽基部(22)以及与槽基部(22)成一角度延伸的槽壁(23)。

4.根据前述一项权利要求所述的超声波测量仪，其特征在于：孔(15、24、25、26、30)使得由测量管(5、28、29、31)的侧壁(12)的内表面包围的测量容积与邻接侧壁(12)的外表面的交换容积(16)连接，以便能够在测量容积和交换容积之间流体交换。

5.根据权利要求4所述的超声波测量仪，其特征在于：所述超声波测量仪具有密封元件(18)，所述密封元件(18)使得交换容积(16)与流体进口(2)分离，从而使得在超声波测量仪(1)中的流体进口(2)和交换容积(16)之间只通过测量管(5、28、29、31)进行流体交换。

6.根据权利要求5所述的超声波测量仪，其特征在于：密封元件(18)与测量管(5、28、29、31)一体形成。

7.根据前述一项权利要求所述的超声波测量仪，其特征在于：孔(15、24、25、26、30)和/或凹入区域(32)延伸直至测量管(5、28、29、31)面对流体出口(3)的端部。

8.根据权利要求1至6中的一项所述的超声波测量仪，其特征在于：孔(15、24、25、26、30)和/或凹入区域(31)与测量管(5、28、29、31)面对流体出口(3)的端部以及与测量管(5、28、29、31)面对流体进口(2)的端部间隔开。

9.根据前述一项权利要求所述的超声波测量仪，其中：侧壁(12)具有多个槽(14)，各槽具有孔(15、24、25、26、30)和/或台阶(34)，其特征在于：侧壁在至少两个孔(15、24、25、26、30)的区域中的壁厚彼此不同、和/或至少两个孔(15、24、25、26、30)和/或至少两个凹入区域(32)沿流动方向和/或圆周方向的尺寸彼此不同、和/或至少两个孔(15、24、25、26、30)和/或至少两个台阶(34)相对于相应槽(14)的位置彼此不同、和/或至少两个台阶(34)的高度彼此不同。

10.根据前述一项权利要求所述的超声波测量仪，其特征在于：侧壁(12)的壁厚和/或与流动方向垂直的侧壁(12)的外表面的位置沿孔(15、24、25、26、30)的边缘在所述侧壁(12)界定所述孔(15、24、25、26、30)的部分中变化。

11.根据前述一项权利要求所述的超声波测量仪，其特征在于：内壁具有多个槽(14)，当沿流动方向看时，所述多个槽(14)的槽深度在相同位置处彼此不同。

12.根据前述一项权利要求所述的超声波测量仪，其特征在于：槽或各槽(14)和/或凹入区域或各凹入区域(32)和/或孔或各孔(15、24、25、26、30)沿圆周方向的宽度朝流体出口(3)的方向增加。

13.根据前述一项权利要求所述的超声波测量仪，其特征在于：在测量管(5、28、29、31)的至少一个部分中的流动截面朝流体出口(3)的方向连续减小，以便连续增加流体的流动速度。

14.根据前述一项权利要求所述的超声波测量仪，其特征在于：在测量管(5、28、29、31)的圆周的至少30％中的侧壁(12)的内表面由位于槽外部或槽之间的凸出区域(13)形成。

15.根据前述一项权利要求所述的超声波测量仪，其特征在于：至少在孔(15、24、25、26、30)的区域中，侧壁(12)的壁厚为槽深度的至少20％。

16.根据前述一项权利要求所述的超声波测量仪，其特征在于：凹入区域(32)和/或孔(15、24、25、26、30)沿流动方向的延伸范围为测量管(5、28、29、31)的长度的至少5％。

17.根据前述一项权利要求所述的超声波测量仪，其特征在于：所述超声波测量仪具有反射元件(9)，所述反射元件(9)与流动方向成一定角度地布置在流体出口侧，通过所述反射元件，超声波能够从超声波换能器(7)反射至测量管(5)中，或者从测量管(5)反射至超声波换能器(7)中，其中反射元件(9)在测量管(5)的第一圆周段中比在第二圆周段中更远离测量管(5)，在第二圆周段中只一个槽(14)或多个槽(14)具有孔(15、24、25、26、30)和/或台阶(6)。

18.根据前述一项权利要求所述的超声波测量仪，其特征在于：内壁恰好具有一个槽(14)，或者具有在两个和十个之间的槽(14)。

19.根据前述一项权利要求所述的超声波测量仪，其特征在于：内壁具有至少两个槽(14)，其中，内壁的至少两个凸出区域(13)具有沿圆周方向彼此不同的延伸范围，所述凸出区域(13)各自在两个槽(14)之间延伸。

20.根据前述一项权利要求所述的超声波测量仪，其特征在于：除了槽(14)之外，测量管(5、28、29、31)的流动截面具有圆形或椭圆形或多边形的形状。