CN111512083B - 用于换能器的管件、包括该管件的换能器以及由此形成的测量系统 - Google Patents

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Abstract

管件被用于引导流体沿指定的流动方向流过该管件，并且为此，该管件包括管壁(110)和干扰体(120)，该管壁封围出所述管件的内腔(100*)，并且该干扰体被布置在该管件内，但仍在所述管壁的面向所述内腔的内表面处连接到所述管壁。在根据本发明的管件中，所述管壁具有最大壁厚(smax)和至少两个相互隔开的子区段(100‑1、100‑2)，该最大壁厚超过1mm，并且所述至少两个相互隔开的子区段具有相应的偏离所述最大壁厚(smax)的壁厚(s110‑1、s110‑2)，其中，所述子区段(100‑1)沿所述流动方向被定位在所述干扰体(120)的上游，并且所述子区段(100‑2)沿所述流动方向被定位在所述子区段(100‑1)的下游。

Description

用于换能器的管件、包括该管件的换能器以及由此形成的测 量系统
技术领域
本发明涉及一种适用于换能器的管件，并且涉及一种通过这种管件形成的用于检测流动的流体的测量变量的换能器，或者涉及一种由此形成的用于测量在管道中流动的流体的流动参数的测量系统。
背景技术
在工艺、测量和自动化技术中，通常被设计为涡街流量计或差压流量计的测量系统被用于测量，以测量在管道中流动的流体、特别是快速流动的并且/或者热的气体和/或具有高雷诺数(Re)或具有对应于相应流速(u)的体积或质量流率的流体流的流动参数，例如，流速和/或体积流量。这种测量系统的示例特别是从JP-A 0682281、US-A 2017/0328750、WO-A 2008/061551、WO-A 2009/158605或WO-A 2013/180843中获悉，并且特别是也由申请人自己例如以产品名称“DELTABAR PMD 55”来提供。
所示出的测量系统每个均包括换能器和测量电子单元，该换能器用以检测流动的流体中的压力波动，即，例如用以检测在流动的流体中形成的卡曼涡街中的压力波动，和/或用以检测在流动的流体中发生的压降，并且该测量电子单元被耦合到该换能器，并且被配置用以接收和处理通过该换能器产生的传感器信号，特别是，即用以产生代表至少一个流动参数的测量值。继而，所述换能器通过管件(该管件例如是单体的或由多个单独部件组装而成)形成，该管件插入到相应的管道(该管道也例如设计成供热网络或涡轮机回路的设备部件)的管路中，并且用于引导流体沿指定的流动方向流过管件。该管件包括金属管壁、由金属管壁封围出来的内腔，以及至少部分地被布置在该管件的内腔中的金属钝体，例如，该金属钝体还在管壁的面向该内腔的内侧处与该管壁相连接，并且因此使得流体在操作过程中围绕或穿过流动。在JP-A 0682281中示出的换能器或由该换能器形成的测量系统中，该钝体例如被设计为棱柱形的干扰体，或者该钝体在各种情形中构造用以在流经的流体中引起具有取决于所述流体的流速的脱落率(1/fVtx)的涡流，以使得在钝体的下游流动的流体中形成卡曼涡街(Kármán vortex street)。替代地是，特别是如也在US-A 2017/0328750、WO-A 2008/061551、WO-A 2009/158605或WO-A 2013/180843中示出的钝体也可以例如构造用以增加流经的和/或流过的流体的流速，并且/或者用以减小在流经的和/或流过的流体中占优势存在的静态压力，并且/或者用以沿着由管壁的第一子区段和第二子区段形成的测量段引起取决于体积流量的压差，或者该钝体被设计成孔板、即，特别是被设计为标准孔板。于是，每个管件相应地具有最大的第一流截面和第二流截面，该最大的第一流截面通常是圆形的，并且该第二流截面在毗邻钝体的、例如形成在钝体和管壁之间的和/或形成在钝体内的至少一个区域中偏离所述最大的流截面。特别是，如例如也在前述专利申请WO-A 2009/158605中示出的是，该管件此外可以在沿流动方向位于钝体的上游的、但仍位于前述第一截面的下游的区域中具有圆形的第三流截面，该第三流截面偏离所述第一流截面且偏离前述第二流截面，例如被设计成大于该管件的第二流截面。此外，在沿流动方向位于钝体的下游的区域中，该管件可以具有第四流截面，该第四流截面偏离前述第一流截面且偏离前述第二流截面，即，例如设计成大于该管件的第二流截面。这两个、即第三流截面和第四流截面例如也可以是同等大小的，并且/或者各自通过管件的大致中空柱形的第一子区段和该管件的大致中空柱形的第二子区段形成，该大致中空柱形的第一子区段封围出该内腔的大致圆柱形的第一区域，并且该大致中空柱形的第二子区段封围出该内腔的大致圆柱形的第二区域。继而，该管件的前述第一流截面可以由此通过该管件的第三子区段形成，该第三子区段封围出该内腔的圆锥形的第三区域并且/或者沿流动方向形成同心减小部。
为了产生传感器信号，每个前述换能器均包括至少两个(通常是等同地设计的)传感器元件，其中的第一传感器元件被定位在位于钝体的上游的区域中，并且第二传感器元件被定位在位于钝体的下游的区域中。至少在JP-A 0682281中示出的换能器的情形中，前述第二传感器元件用于检测形成在流动的流体中的卡曼涡街中的压力波动，并且用于转换代表该压力波动的传感器信号，即用于供应与占优势存在于流体内的压力相对应的信号(这里是电信号)，该信号由于相反的涡流而经受在扰动体下游的周期性波动，或者具有与涡流的脱落率相对应的信号频率(～fVtx)。
在JP-A 0682281中或者在WO-A 2009/158605中示出的换能器中，开口设置在管壁中，以将传感器元件连接到管件，或者用于与在管件中引导的流体相耦合，在各种情形中，用于传递压力的压力管线被引导通过这些开口，或者在各种情形中，这种压力管线连接到这些开口。使用这种压力管线的缺点特别是在于，由于管壁中的开口，需要采取额外的措施来以可靠且无泄漏的方式再次密封管件以及压力管线。此外，另一缺点也在于，这种压力管线自身就可能影响测量或者可能导致测量误差。
发明内容
考虑到这一点，本发明的目的是提供一种适合用于前述类型的换能器的管件，即使在取消了管壁中的开口的情况下，也能够将测量所需的所述至少两个传感器元件耦合到该管件。
为了实现该目的，本发明包括这样一种管件，该管件用于引导流体沿指定的流动方向流过管件，并且该管件包括管壁和钝体，该管壁例如是金属和/或单体的，并且该管壁封围出管件的内腔，并且该钝体例如是金属和/或单体的，并且该钝体被布置在管件的内部，但是仍在管壁的面向内腔的内侧处连接到该管件。根据本发明的管件的管壁具有超过1mm(例如，超过2mm)的最大壁厚，以及至少两个相互隔开的(例如同等大小和/或同等形状的)子区段，每个子区段均具有的壁厚例如小于1mm和/或超过0.1mm，与最大壁厚偏离例如超过所述最大壁厚的30％和/或超过1mm，其中，第一子区段沿流动方向被定位在钝体的上游，以及第二子区段沿流动方向至少部分地被定位在第一子区段的下游，即，例如至少部分地被定位在钝体的区域中和/或沿流动方向至少部分地被定位在钝体的下游。
此外，本发明包括一种换能器，该换能器通过这种管件形成并且用于检测流动的流体的至少一个测量变量，该换能器另外包括：第一传感器元件，该第一传感器元件例如是压电的或电容的或光学的传感器元件，并且该第一传感器元件被固定到管壁的第一子区段并且/或者位于该第一子区段附近，并且该第一传感器元件被配置用以检测所述子区段的弹性变形并且将这些弹性变形转换成与所述变形相对应的第一传感器信号，例如使用取决于所述变形的电压和/或取决于所述变形的电流来将这些弹性变形转换成所述第一传感器信号；以及第二传感器元件，该第二传感器元件例如是压电的或电容的或光学的传感器元件并且/或者与第一传感器元件等同地设计，并且该第二传感器元件被固定到管壁的第二子区段并且/或者位于该第二子区段附近，并且该第二传感器元件被配置用以检测所述子区段的弹性变形并且转换与所述变形相对应的第二传感器信号，例如使用取决于所述变形的电压和/或取决于所述变形的电流来转换所述第二传感器信号。
此外，本发明还包括一种测量系统，该测量系统通过这种换能器形成，以用于测量在管道中流动的流体的至少一个流动参数，该至少一个流动参数例如随时间变化，即，例如是流速和/或体积流量，该测量系统另外包括测量电子单元，该测量电子单元被配置用以接收并处理第一传感器信号和第二传感器信号两者，即用以产生代表所述至少一个流动参数的测量值。
根据本发明的第一实施例，进一步提出，该管件具有例如超过20mm2的最大的第一流截面，并且/或者具有圆形设计。在该实施例的改型中，进一步提出，该管件在毗邻钝体的、例如即形成在钝体和管壁之间的至少一个区域中具有第二流截面，并且该第二流截面在尺寸和/或形状方面偏离所述最大流截面。此外，在沿流动方向位于钝体的上游的、但仍位于第一流截面的下游的区域中，该管件可以具有第三流截面，该第三流截面偏离第一流截面且偏离第二流截面，并且例如是圆形的并且/或者被设计成大于第二流截面，并且在沿流动方向位于钝体的下游的区域中，该管件可以具有第四流截面，该第四流截面偏离第一流截面且偏离第二流截面，并且例如设计成与第三流截面相同并且/或者是圆形的并且/或者设计成大于第二流截面。
根据本发明的第二实施例，进一步提出，沿流动方向在钝体的上游，该管件包括例如中空柱形的第一子区段，该第一子区段封围出内腔的柱形(例如，圆柱形的)第一区域，并且沿流动方向在钝体的下游，该管件包括例如中空柱形的第二子区段，该第二子区段封围出内腔的柱形(例如，圆柱形的)第二区域。在该实施例的改型中，进一步提出，沿流动方向在该管件的第一子区段的上游，该管件包括第三子区段，该第三子区段例如封围出内腔的圆锥形的第三区域并且形成第一流截面，该圆锥形的第三区域沿流动方向形成同心减小部。沿流动方向在第二子区段的下游，该管件此外还可以包括第四子区段，该第四子区段具有偏离第二子区段的流截面的流截面。
根据本发明的第三实施例，进一步提出，该管壁的第一子区段在背对内腔的外侧上是圆形的和/或是平面的。
根据本发明的第四实施例，进一步提出，该管壁的第二子区段在背对内腔的外侧上是圆形的和/或是平面的。
根据本发明的第五实施例，进一步提出，该管壁的第一子区段和第二子区段是同等大小的和/或同等形状的，即例如是同等设计的。
根据本发明的第六实施例，进一步提出，该管壁和钝体是同一单体模制部件的组成部件。
根据本发明的第七实施例，进一步提出，该管壁和钝体由相同材料制成。
根据本发明的第八实施例，进一步提出，管壁的内侧不具有焊缝。
根据本发明的第九实施例，进一步提出，该管壁不具有接头。
根据本发明的第十实施例，进一步提出，该管壁并不具有任何孔口或开口。
根据本发明的第十一实施例，进一步提出，该管壁的内侧不具有突出部。
根据本发明的第十二实施例，进一步提出，该管壁的内侧至少在所述子区段的区域中是光滑的。
根据本发明的第十三实施例，进一步提出，钝体被构造用以增加流经的和/或流过的流体的流速，并且/或者用以降低流经的和/或流过的流体中占优势存在的静态压力，并且/或者用以沿着通过管壁的第一子区段和第二子区段形成的测量段引起取决于体积流量的压差。
根据本发明的第十四实施例，进一步提出，钝体被构造用以在流经的流体中引起涡流，例如使得在钝体的下游流动的和/或沿着由管壁的第一子区段和第二子区段形成的测量段流动的流体中形成卡曼涡街。
根据本发明的第十五实施例，进一步提出，钝体被设计成棱柱形的扰动体。
根据本发明的第十六实施例，进一步提出，钝体被设计成孔板，例如，即被设计成标准孔板。
根据本发明的第十七实施例，进一步提出，该管件通过金属注塑成型(MIM)方法生产。
根据本发明的改型，该管件此外包括第一连接法兰和第二连接法兰，该第一连接法兰围绕沿流动方向在入口侧上的第一管端，并且该第二连接法兰围绕沿流动方向在出口侧上的第二管端。该管壁以及第一连接法兰和第二连接法兰也可以例如是同一单体模制部件的一体部件。
本发明的基本构思在于，通过在管壁中提供两个子区段，所述两个子区段各自能够用作传感器容座，并且各自适合用于接纳至少一个传感器元件，从而避免在适合用于所述类型的换能器的管件的管壁中的不期望的开口或孔口，其中，能够容易地选择每个前述子区段的壁厚，从而使得一方面，在操作期间可以实现这样的变形，该变形足以产生或处理通过传感器元件产生的传感器信号，并且另一方面，确保了管件具有足够的压缩强度来进行操作。
下文基于在附图的各视图中示出的示例性实施例来更详细地解释本发明及其有利的实施例。相同的或作用相同或功能相同的部件在所有附图中均设有相同的附图标记；出于清楚起见或者如果出于其它原因而看起来合理的话，在后续附图中省去之前提及的附图标记。此外，通过附图的图以及权利要求书自身可以得出本发明的其它有利实施例或改进方案、特别是起初仅仅单独解释的本发明的部分方面的组合。
附图说明
在附图中详细示出了：
图1以侧视图示出了测量系统，该测量系统由换能器和与该换能器相连接的测量电子单元形成，用于测量在管道中流动的流体的测量变量；
图2以俯视图示出了适合用于根据图1的测量系统的换能器；
图3A、3B分别以侧剖视图和正视图示出了适合用于根据图1的测量系统的换能器的变型；以及
图4A、4B分别以侧剖视图和正视图示出了适合用于根据图1的测量系统的换能器的另一变型。
具体实施方式
图1、2、3A、3B、4A或4B示出了测量系统的示例性实施例，该测量系统用于测量在管道中流动的流体的至少一个测量变量，该至少一个测量变量也可以可选地是随时间变化的，特别是流动参数，诸如，例如流速v和/或体积流量V'。该管道例如可以设计成供热网络或涡轮机回路的装瓶设施(bottling facility)的设备部件，使得流体可以例如是水性液体、蒸汽或例如也可以是从蒸汽管线排出的冷凝物。然而，流体也可以例如是(经压缩的)天然气或沼气，以使得该管道也可以例如是天然气或沼气厂或供气网络的组成部件。
为了检测所述至少一个测量变量，该测量系统包括换能器10，该换能器10被设置或设计用以使得流体在操作期间沿流动方向流过，并且/或者用以检测流动的流体中的随着时间变化的压力和/或在流动的流体中发生的压降和/或在流动的流体中(例如，在其中形成的卡曼涡街中)的压力波动，并且用以将它/它们转换成与之相对应的两个(例如，电气或光学的)传感器信号s1、s2。此外，该测量系统包括测量电子单元20，该测量电子单元20被配置用以接收并处理前述的传感器信号，即，例如用以产生代表所述至少一个流动参数的测量值XM。如从图1中显而易见的是，该测量系统为此还包括测量电子单元20，该测量电子单元20例如被接纳在耐压并且/或者耐冲击的保护壳体200中，并且该测量电子单元20在测量系统的操作期间被电气地连接到换能器10或者与换能器1通信。测量电子单元20特别地是被配置用以接收并处理传感器信号s1、s2，即，例如用以产生代表所述至少一个测量变量的测量值XM。测量值XM可以现场显示，并且/或者经由连接的现场总线通过有线方式或符合DIN 60381-1的要求和/或通过无线电以无线方式或符合IEEE 802.15.1或IEEE 802.15.4的要求传输到电子数据处理系统，例如可编程的逻辑控制器(SPS)和/或过程控制站。用于测量电子单元20的保护壳体200例如可以由诸如不锈钢或铝的金属生产，并且/或者通过铸造方法生产，例如熔模铸造或压铸方法(HPDC)；然而，该保护壳体也可以通过以注塑成型方法生产的塑料模制部件形成。如也在图1中示出的，该测量系统也可以例如设计成紧凑的测量系统，在该紧凑的测量系统中，保护壳体200以及布置在该保护壳体200中的测量电子单元20被直接定位在换能器10处，并且例如通过颈状连接件300而刚性地(也可能是可释放地)连接到换能器10。
为了引导流动的流体，如也在图3A和3B以及图4A和4B中示出，并且通过这些图的组合显而易见的是，该换能器包括管件100，该管件100包括管壁110和钝体120，该管壁110例如是金属和/或单体的并且封围出管件100的内腔100*，并且该钝体120例如是金属和/或单体的，并且被布置在管件100或者该管件100的内腔100的内部，但是仍在管壁100的面向内腔100的内侧处与该管壁100相连接。所述钝体120可以例如被设置或构造用以增加流经的和/或流过的流体的流速，并且/或者用以降低流经的和/或流过的流体中占优势存在的静态压力，例如还使得这样还会沿流动方向引起取决于体积流量的压差。替代地是或附加地是，该钝体也可以设计用以在流经的流体中引起涡流，例如使得还会在钝体的下游流动的流体中形成卡曼涡街。管壁和钝体例如能够有利地是由相同材料制成的，即，例如由钢(可选地还是不锈钢)或者镍基合金制成。根据本发明的另一实施例，该管壁和钝体是同一单体模制部件的组成部件。于是，可以有利地使得管壁不具有接头(这些接头通常难以形成和/或测试)，或者能够避免在管壁的内侧上的不期望的或破坏性的焊缝。根据本发明的另一实施例，该管件为此通过金属注塑成型(MIM)方法来生产。在金属注塑成型方法中，首先由细金属粉末和类似的粉状塑料材料生产出糊状的、但仍可喷涂的组分，该组分具有通常超过90wt.％(重量百分比)的金属粉末含量，并且该组分通过注塑成型机器(该注塑成型机器例如也适合用于常规的塑料注塑成型)进行处理，以形成与待生产的管件相对应的模制部件。此外，在金属注塑成型工艺中，在保持该模制部件的形状的同时，再次将塑料材料从该模制部件中去除，并且最终将模制部件中剩余的金属进行烧结。通过采用这种用于生产管件的金属注塑成型方法，能够极为精确地制造出管壁110以及(最后但同样重要的是)该管壁的子区段110-1、110-2，甚至同时可能避免否则对管件100或其表面进行极为复杂的返工。
根据本发明的另一实施例，如也在图3A和/或3B中示出的，或者从图3A、3B、4A和4B的组合中显而易见的是，管件100进一步具有第一流截面A1，该第一流截面例如超过20mm2并且/或者具有圆形设计，并且同时与管件100的最大流截面相对应(A1→Amax)。在仅仅具有圆形流截面的内腔100的情形中，流截面A1的直径(例如也超过5mm)也与内腔100*的最大直径相对应。为了引入管件或由此形成的换能器，根据本发明的另一实施例，管件100可以包括第一连接法兰130和第二连接法兰140，该第一连接法兰130接纳沿流动方向在入口侧上的第一管端10+，并且该第二连接法兰140接纳沿流动方向在出口侧上的第二管端10#。如也在图1、3A和4A的每个附图中示出的是，管壁110和连接法兰130、140此外还可以例如包括同一单体模制部件的组成部件，该模制部件例如还包括钝体120。
例如，管件100还可以设计成：沿流动方向在钝体120的上游包括第一子区段100-1，该第一子区段例如也是中空柱形的，并且封围出内腔的柱形的、可选地也是圆柱形的(如在各种情形中在图3A和3B以及图4A和4B所示的)第一区域；并且沿流动方向在钝体120的下游包括第二子区段100-2，该第二子区段例如是中空柱形的，并且封围出内腔的柱形的(例如，圆柱形的)第二区域。根据本发明的另一实施例，进一步提出，除了前述子区段100-1、100-2以外，沿流动方向在前述子区段100-1的上游，管件100包括第三子区段100-3，该第三子区段封围出内腔的圆锥形的第三区域，并且可选地是也形成流截面A1，该圆锥形的第三区域例如沿流动方向形成同心减小部。沿流动方向在前述子区段100-2的下游，管件100可以包括第四子区段100-4，该第四子区段形成扩流器或沿流动方向的加宽部，或者形成节流阀或沿流动方向的减小部，并且该第四子区段具有的流截面偏离子区段100-2的流截面，例如，该流截面与子区段100-2的所述流截面相比增大或减小。
根据本发明的另一实施例，如在各种情形中在图3A和3B中所示，或者从这些附图的组合中显而易见的是，该管件100在毗邻钝体120的、例如也形成在钝体120和管壁110之间的至少一个区域中具有第二流截面A2，该第二流截面在尺寸和/或形状方面偏离前述的最大流截面A1。此外，在沿流动方向位于钝体120的上游、但仍位于流截面A1的下游的区域中，管件100可以具有第三流截面A3，该第三流截面例如也设计成大于所述流截面A2，并且在大小和/或形状方面偏离所述流截面A1且偏离前述的流截面A2，并且在沿流动方向位于钝体120的下游的区域中，该管件可以具有第四流截面A4，例如，该第四流截面也设计成与前述的流截面A3相同并且/或者设计成大于流截面A2，并且该第四流截面类似地是在尺寸和/或形状方面偏离流截面A1且偏离流截面A2。流截面A3和/或A4也可以例如设计成是圆形的。此外，流截面A3可以通过管件100的前述子区段100-1形成，并且流截面A4可以通过管件100的前述子区段100-2形成。
在根据本发明的管件100的情形中，管壁110具有超过1mm的最大壁厚smax以及至少两个相互隔开(特别是，沿流动方向隔开)的子区段(110-1、110-2)，该最大壁厚例如在周向上或者沿着假想的周向线是恒定的，并且该至少两个子区段例如是同等大小和/或同等形状的，并各自具有偏离前述最大壁厚smax的壁厚s110-1或s110-2(即，与该最大壁厚相比而言较小)，如也从图3A和4A中显而易见的是，在这两个子区段中，第一子区段110-1沿流动方向被定位在钝体120的上游，并且第二子区段110-2沿流动方向被定位在子区段110-1的下游，即，例如也至少部分地被定位在钝体120的区域中，可选地是也沿流动方向部分地被定位在钝体120的下游。两个子区段110-1、110-2特别地是被设置用以各自接纳至少一个传感器元件或者形成该管件的对应传感器容座，该至少一个传感器元件用于产生其中一个前述传感器信号。因此，管壁110的子区段110-1、110-2可以有利地设计成同等大小和/或同等形状的(即，例如是同等设计的)，并且/或者设计成圆形的。替代地是或附加地是，子区段100-1和/或子区段100-2在背对内腔的相应的外侧上可以是平坦的，从而例如允许相应的传感器元件能够尽可能简单地联接到相应的子区段。由此，该管壁也可以例如有利地设计成不具有任何的孔口或开口，并且/或者不包括任何的突出部，或者至少在子区段110-1、110-2的区域中是光滑的。
根据本发明的另一实施例，通过管件100形成的换能器由此包括第一传感器元件210，该第一传感器元件例如一体地或粘合地固定到子区段110-1或者位于该子区段附近，并且被配置用以检测所述子区段的弹性变形并且将这些变形转换成与所述变形相对应的第一传感器信号，例如，即使用取决于所述变形的电压和/或取决于所述变形的电流来将这些变形转换成所述第一传感器信号。该换能器还包括第二传感器元件220，该第二传感器元件例如也与传感器元件210相同，并且例如一体地或粘合地固定到子区段110-2或者位于该子区段附近，并且被配置用以检测所述子区段的弹性变形并且将这些变形转换成与所述变形相对应的第二传感器信号，例如，即使用取决于所述变形的电压和/或取决于所述变形的电流来将这些变形转换成所述第二传感器信号。传感器元件210、220均例如可以设计成压电的、电容的传感器元件，或者也可以设计成光学传感器元件。在各种情形中，有利地是将前述的子区段110-1、110-2的壁厚s110-1、s110-2选择为使得在操作期间，可能产生的变形足以产生或处理传感器信号s1、s2，但仍确保管件具有足够的压缩强度，并且该壁厚可以例如小于1mm和/或超过0.1mm，并且/或者在各种情形中，也可以将壁厚选择成与最大壁厚偏离超过1mm和/或偏离超过最大壁厚的30％。继而，前述最大壁厚也可以超过2mm，即例如也可以超过5mm。根据本发明的另一实施例，进一步提出，在各种情形中，每个子区段110-1、110-2在背对内腔100*的相应侧上具有最大直径，该最大直径不超过前述流截面A1的最大直径，并且/或者小于20mm。
根据本发明的另一实施例，钝体被构造用以在流经的流体中引起涡流，从而使得在钝体120的下游流动的和/或沿着由管壁110的子区段110-1、110-2形成的测量段流动的流体中形成卡曼涡街，并且/或者如也在图3A和3B中所示的或者从这些附图的组合中显而易见的是，钝体120被设计成棱柱状的扰动体。管壁110的子区段110-1、110-2和钝体120特别地是在工艺中将尺寸设计成并且被布置成使得，在测量系统(例如，设计成涡街流量计)的操作期间定期由前述卡曼涡街所占据的区域中，子区段110-2毗邻管件100的内腔100*或者与在该区域中所引导的流体相接触，使得由传感器元件220检测到的并且由在钝体120处以脱落率(～1/fVtx)脱落的涡流所引起的压力波动是周期性的压力波动，并且传感器信号s2具有与所述涡流的脱落率相对应的信号频率(～fVtx)。因此，测量电子单元20还可以进一步被配置用以基于传感器信号s2的信号频率、可选地是还考虑传感器信号s1(如在前述JP-A 0682281中所示的那样)来确定待检测的测量变量，即，例如流速和/或体积流量。
根据本发明的另一实施例，钝体120被设置或者构造用以沿着由管壁110的前述的子区段100-1、100-2形成的测量段引起取决于体积流量的压差，并且/或者如也在图4A和4B中示意地示出的或者从这些附图中显而易见的是，该钝体被设计成孔板，即例如设计成标准孔板。测量电子单元20也可以进一步配置用以基于传感器信号s1、s2确定前述压差，并且由此得出针对待检测的所述至少一个测量变量的测量值。

Claims (48)

1.一种管件，所述管件用于引导流体沿预定的流动方向流过所述管件，所述管件包括：
-管壁(110)，所述管壁封围出所述管件的内腔(100*)；
-以及钝体(120)，所述钝体被布置在所述管件内，但在所述管壁的面向所述内腔(100*)的内侧上与所述管件相连接；
-所述管壁(110)具有最大壁厚(smax)，所述最大壁厚超过1mm；
其特征在于
-所述管壁(110)包括至少两个相互隔开的子区段(110-1、110-2)，每个子区段各自具有的壁厚(s110-1、s110-2)偏离所述最大壁厚，
-并且，在所述两个子区段(110-1、110-2)中，第一子区段(110-1)沿所述流动方向被定位在所述钝体(120)的上游，并且第二子区段(110-2)沿所述流动方向至少部分地被定位在所述子区段(110-1)的下游。
2.根据权利要求1所述的管件，其中，所述管件具有最大的第一流截面(A1)。
3.根据权利要求2所述的管件，其中，在毗邻所述钝体(120)的至少一个区域中，所述管件具有在尺寸和/或形状方面偏离所述最大的第一流截面的第二流截面(A2)。
4.根据权利要求3所述的管件，
-其中，在沿所述流动方向位于所述钝体(120)的上游、但仍位于所述第一流截面(A1)的下游的区域中，所述管件具有第三流截面(A3)，所述第三流截面偏离所述第一流截面(A1)且偏离所述第二流截面(A2)；
-并且，在沿所述流动方向位于所述钝体(120)的下游的区域中，所述管件具有第四流截面(A4)，所述第四流截面在尺寸和/或形状方面偏离所述第一流截面且偏离所述第二流截面。
5.根据权利要求1或2所述的管件，其中，沿所述流动方向在所述钝体(120)的上游，所述管件包括第一子区段(100-1)，所述第一子区段封围出所述内腔的柱形的第一区域，并且沿所述流动方向在所述钝体的下游，所述管件包括第二子区段(100-2)，并且所述第二子区段封围出所述内腔的柱形的第二区域。
6.根据权利要求4所述的管件，
-其中，沿所述流动方向在所述钝体(120)的上游，所述管件包括第一子区段(100-1)，所述第一子区段封围出所述内腔的柱形的第一区域，并且沿所述流动方向在所述钝体的下游，所述管件包括第二子区段(100-2)，并且所述第二子区段封围出所述内腔的柱形的第二区域；
-其中，所述第一子区段(100-1)形成所述第三流截面(A3)；
-并且，其中，所述第二子区段(100-2)形成所述第四流截面(A4)。
7.根据权利要求5所述的管件，其中，沿所述流动方向在所述管件的所述第一子区段(100-1)的上游，所述管件包括第三子区段(100-3)，所述第三子区段封围出所述内腔的圆锥形的第三区域。
8.根据权利要求7所述的管件，其中，沿所述流动方向在所述管件(100)的所述第二子区段(100-2)的下游，所述管件(100)包括第四子区段(100-4)，所述第四子区段具有的流截面偏离所述第二子区段(100-2)的流截面。
9.根据权利要求5所述的管件，
-其中，所述管壁的所述第一子区段在背对所述内腔的外侧上是圆形的和/或平面的；并且/或者
-其中，所述管壁的所述第二子区段在背对所述内腔的外侧上是圆形的和/或平面的；并且/或者
-其中，所述管壁的所述第一子区段和所述第二子区段是同等大小和/或同等形状的。
10.根据权利要求1或2所述的管件，
-其中，所述管壁和所述钝体是同一单体模制部件的组成部件；并且/或者
-其中，所述管壁和所述钝体由相同的材料制成。
11.根据权利要求1或2所述的管件，
-其中，所述管壁的内侧不具有焊缝；并且/或者
-其中，所述管壁不具有接头；并且/或者
-其中，所述管壁的内侧不具有突出部；并且/或者
-其中，所述管壁的内侧至少在所述子区段的区域中是光滑的；并且/或者
-其中，所述管壁不具有孔口或开口。
12.根据权利要求1或2所述的管件，还包括：
-第一连接法兰(130)，所述第一连接法兰围绕沿所述流动方向在入口侧上的侧向的第一管端(100+)；
-以及第二连接法兰(140)，所述第二连接法兰围绕沿所述流动方向在出口侧上的第二管端(100#)。
13.根据权利要求12所述的管件，其中，所述管壁以及所述第一连接法兰和所述第二连接法兰是同一单体模制部件的组成部件。
14.根据权利要求1或2所述的管件，其中，所述钝体被构造用以增加流经的和/或流过的流体的流速，并且/或者用以降低流经的和/或流过的流体中占优势存在的静态压力，并且/或者用以沿着由所述管壁的所述第一子区段和所述第二子区段形成的测量段引起取决于体积流量的压差。
15.根据权利要求1或2所述的管件，其中，所述钝体被构造用以在流经的流体中引起涡流。
16.根据权利要求1或2所述的管件，其中，所述钝体被设计成棱柱状的扰动体。
17.根据权利要求1或2所述的管件，其中，所述钝体被设计成孔板。
18.根据权利要求1或2所述的管件，所述管件通过金属注塑成型(MIM)方法生产。
19.根据权利要求7所述的管件，其中，所述第三子区段(100-3)沿所述流动方向形成同心减小部。
20.根据权利要求7所述的管件，其中，所述第三子区段(100-3)形成所述第一流截面。
21.根据权利要求4所述的管件，其中，所述第三流截面(A3)是圆形的。
22.根据权利要求4所述的管件，其中，所述第三流截面(A3)被设计成大于所述管件的所述第二流截面。
23.根据权利要求4所述的管件，其中，所述第四流截面(A4)是圆形的。
24.根据权利要求4所述的管件，其中，所述第四流截面(A4)被设计成大于所述管件的所述第二流截面。
25.根据权利要求1或2所述的管件，其中，所述管壁是金属的。
26.根据权利要求1或2所述的管件，其中，所述管壁是单体的。
27.根据权利要求1或2所述的管件，其中，所述钝体是金属的。
28.根据权利要求1或2所述的管件，其中，所述钝体是单体的。
29.根据权利要求1或2所述的管件，其中，所述管壁的所述最大壁厚(smax)超过2mm。
30.根据权利要求1或2所述的管件，其中，所述管壁的所述第一子区段(110-1)和所述第二子区段(110-2)是同等大小的。
31.根据权利要求1或2所述的管件，其中，所述管壁的所述第一子区段(110-1)和所述第二子区段(110-2)是同等形状的。
32.根据权利要求1或2所述的管件，其中，所述第一子区段(110-1)的壁厚偏离所述最大壁厚超过所述最大壁厚的30％。
33.根据权利要求1或2所述的管件，其中，所述第二子区段(110-2)的壁厚偏离所述最大壁厚超过所述最大壁厚的30％。
34.根据权利要求1或2所述的管件，其中，所述第一子区段(110-1)的壁厚偏离所述最大壁厚超过1mm。
35.根据权利要求1或2所述的管件，其中，所述第二子区段(110-2)的壁厚偏离所述最大壁厚超过1mm。
36.根据权利要求1或2所述的管件，其中，所述第一子区段(110-1)的壁厚小于1mm。
37.根据权利要求1或2所述的管件，其中，所述第二子区段(110-2)的壁厚小于1mm。
38.根据权利要求1或2所述的管件，其中，所述第一子区段(110-1)的壁厚超过0.1mm。
39.根据权利要求1或2所述的管件，其中，所述第二子区段(110-2)的壁厚超过0.1mm。
40.一种换能器，所述换能器用于检测流动的流体的至少一个测量变量，并且所述换能器包括：
-根据前述权利要求中任一项所述的管件(100)；
其特征在于进一步包括：
-第一传感器元件(210)，所述第一传感器元件被固定到所述管壁的所述第一子区段并且/或者位于所述第一子区段附近，并且所述第一传感器元件被构造用以检测所述子区段的弹性变形并用以将所述弹性变形转换成与所述变形相对应的第一传感器信号；
-以及第二传感器元件(220)，所述第二传感器元件被固定到所述管壁的所述第二子区段并且/或者位于所述第二子区段附近，并且所述第二传感器元件被构造用以检测所述子区段的弹性变形并且用以将所述弹性变形转换成与所述变形相对应的第二传感器信号。
41.根据权利要求40所述的换能器，其中，所述第一传感器元件(210)是压电的传感器元件。
42.根据权利要求40所述的换能器，其中，所述第一传感器元件(210)是电容的传感器元件。
43.根据权利要求40所述的换能器，其中，所述第一传感器元件(210)是光学的传感器元件。
44.根据权利要求40所述的换能器，其中，所述第二传感器元件(220)是压电的传感器元件。
45.根据权利要求40所述的换能器，其中，所述第二传感器元件(220)是电容的传感器元件。
46.根据权利要求40所述的换能器，其中，所述第二传感器元件(220)是光学的传感器元件。
47.一种测量系统，所述测量系统用于测量在管道中流动的流体的至少一个流动参数，所述测量系统包括：
-根据权利要求40所述的换能器(10)，所述换能器用于检测流动的流体中的压力波动，并且/或者用于检测在所述流动的流体中发生的压降；
其特征在于进一步包括：
-测量电子单元(20)，所述测量电子单元被配置用以接收并处理所述第一传感器信号和所述第二传感器信号。
48.根据权利要求47所述的测量系统，其中，所述测量电子单元(20)被配置用以产生代表所述至少一个流动参数的测量值(XM)。
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