CZ11999U1 - Ultrazvukové měřicí čidlo průtoku kapalin s úpravou úhlových odražečů - Google Patents

Description

Ultrazvukové měřicí čidlo průtoku kapalin s úpravou úhlových odražečů

Oblast techniky

Technické řešení se týká konstrukčního uspořádání ultrazvukového měřicího čidla průtoku kapalin s úpravou úhlových odražečů pro měření rychlosti nebo množství protékající kapaliny. Při měření je využíváno metody měření rozdílu doby průletu ultrazvukového signálu ve směru a protisměru proudění měřené kapaliny pomocí odražených ultrazvukových paprsků šířících se směrem podélně a kolmo k ose měřicího čidla.

Dosavadní stav techniky

Podle základních charakteristických znaků konstrukčního uspořádání lze ultrazvuková měřicí čidla průtoku kapalin rozdělit na bezodrazová nebo s jedním či více odrazy ultrazvukových paprsků vysílaných, po případě přijímaných ultrazvukovými sondami. K odrazu může docházet na vnitřních stěnách měřicího čidla průtoku kapalin nebo k tomu určených úhlových odrážecích.

Protože přesnost měření je přímo úměrná efektivní délce dráhy ultrazvukového paprsku protínající ideální proud média v ultrazvukovém měřicím čidle průtoku kapalin, jsou ultrazvuková měřicí čidla průtoku kapalin využívající odrazů ultrazvukových paprsků výhodnější. Je to dáno tím, že mají ultrazvukové sondy orientované kolmo k ose průtoku měřené kapaliny. Toto uspořádání umožňuje vzhledem k získané délce ultrazvukového měřicího čidla průtoku kapalin dosáhnout největší vzdálenosti ultrazvukových sond a tím i efektivní délky ultrazvukového paprsku.

Až doposud se u ultrazvukových měřicích čidel průtoku kapalin využívajících odrazů ultrazvukových paprsků používala pro uchycení úhlových odražečů, umístěných uvnitř těchto čidel, různá konstrukční řešení, která měla jeden společný nedostatek. Úhlový odražeč byl připevněn k vnitřní straně měřicí trubky tak, že docházelo k nesymetrickému zastínění jejího průtočného profilu. Tím docházelo k větší náchylnosti na vznik kavitace a zhoršení přesnosti měření.

Podstata technického řešení

Podstata technického řešení spočívá v tom, že ultrazvukové měřicí čidlo průtoku kapalin s úpravou úhlových odražečů sestávající z měřicí trubky na koncích opatřené připojovacími prvky, zvláště přírubami, z první a druhé ultrazvukové sondy pevně namontovaných na měřicí trubku tak, že jejich osy jsou kolmé na osu měřicí trubky, jejich umístění je v jedné rovině, buď navzájem nesouose protilehle nebo na stejné straně, z prvního a druhého úhlového odražeče, jejichž středy odrazových ploch jsou umístěny na osách první a druhé ultrazvukové sondy, má první úhlový odražeč a druhý uhlový odražeč umístěny v ose měřicí trubky. První a druhý úhlový odražeč jsou pevně spojeny s usměrňovači proudu s křidélky. Křidélka jsou uchycena ve vnitřní částí měřicí trubky.

Přehled obrázků na výkresech

Ultrazvukové měřicí čidlo průtoku kapalin podle technického řešení je patrné z přiložených obrázků 1 a 2. Na obou obrázcích je znázorněn v nárysu podélný řez ultrazvukového měřicího čidla průtoku kapalin s úpravou úhlových odražečů používaného pro jednokanálový impulzní měřič průtoku s vyhodnocením doby průletu ultrazvukového signálu mezi ultrazvukovými sondami. Na obr. 1 je umístění ultrazvukových sond navzájem nesouose na protilehlých stranách. Na obr. 2 jsou ultrazvukové sondy umístěny na jedné straně.

-1 CZ 11999 Ul

Příklad povedení

Praktické provedení ultrazvukového měřicího čidla průtoku kapalin podle technického řešení je zobrazeno na obr. 1 a 2.

Na obr. 1 jsou na měřicí trubku J pevně namontovány první ultrazvuková sonda 2 a druhá ultrazvuková sonda 9 a to v jedné rovině navzájem nesouose protilehle. Osa 4 první ultrazvukové sondy a osa 6 druhé ultrazvukové sondy jsou kolmé na osu 5 měřicí trubky.

V průsečíku osy 4 první ultrazvukové sondy 2 a osy 5 měřící trubky 1, protilehle první ultrazvukové sondě 2, je umístěn střed odrazové plochy 7 prvního úhlového odražeče 3. První úhlový odražeč 3 je pevně svarem spojen s usměrňovačem proudu VI s křidélky. Ten je uchycen v drážce ve vnitřní části měřicí trubky I. V průsečíku osy 6 druhé ultrazvukové sondy 9 a osy 5 měřicí trubky 4, protilehle druhé ultrazvukové sondě 9, je umístěn střed odrazové plochy J_0 druhého úhlového odražeče 8. Druhý úhlový odražeč 8 je opět pevně svarem spojen s usměrňovačem proudu JJ s křidélky. Ten je uchycen v drážce ve vnitřní Části měřící trubky L Uhel a je úhel mezi osou 4 první ultrazvukové sondy 2 a odrazovou plochou 7 prvního úhlového odražeče 3 a úhel mezi osou 6 druhé ultrazvukové sondy 9 a odrazovou plochou 10 druhého úhlového odražeče 8. V konkrétním případě je tento úhel 45°.

Na obr. 2 je znázorněno naprosto identické ultrazvukové měřicí čidlo průtoku kapalin s úpravou úhlových odražečů jako na obr. 1. Liší se pouze v umístění druhé ultrazvukové sondy 9. Taje umístěna na stejné straně jako první ultrazvuková sonda 2. Všechny vztahové značky i popis zůstávají stejné jako u obr. 1. Výhoda takového řešení je v jednodušším připojení k elektronické vyhodnocovací části.

Ultrazvukový paprsek, šířící se od první ultrazvukové sondy 2, se odráží od odrazové plochy 7 prvního úhlového odražeče 3 přesně na střed odrazové plochy 10 druhého úhlového odražeče 8. Po odrazu následně dopadá na druhou ultrazvukovou sondu 9. Spojnice středů odrazové plochy 7 prvního úhlového odražeče 3 a odrazové plochy JO druhého úhlového odražeče 8 je totožná s osou 5 měřicí trubky I.

Výhodou uspořádání podle technického řešení je hydraulicky symetrické umístění úhlových odražečů v ústí ultrazvukového měřicího čidla průtoku kapalin. Jejich upevnění společně s usměrňovači proudu s křidélky slouží navíc jako stabilizátor proudění kapaliny.

Průmyslová využitelnost

Ultrazvukové měřicí čidlo průtoku kapalin podle technického řešení ve spojení s vyhodnocovací elektronikou tvoří velmi přesný ultrazvukový průtokoměr kapalin jímž lze měřit rychlost, objemový i hmotnostní průtok vody téměř všech klasických kapalin v různých průmyslových odvětvích.

Vztahové značky:

- měřicí trubka

- první ultrazvuková sonda

- první úhlový odražeč

- osa první ultrazvukové sondy

- osa měřicí trubky

- osa druhé ultrazvukové sondy

- odrazová plocha prvního úhlového odražeče

- druhý úhlový odražeč

- druhá ultrazvuková sonda

- odrazová plocha druhého úhlového odražeče

- usměrňovač proudu s křidélky.

Claims (1)

1. Ultrazvukové měřicí čidlo průtoku kapalin s úpravou úhlových odražečů sestávající z měřicí trubky na koncích opatřené připojovacími prvky, zvláště přírubami, z první a druhé ultrazvukové sondy pevně namontovaných na měřicí trubku tak, že jejich osy jsou kolmé na osu

5 měřicí trubky, jejich umístění je v jedné rovině, buď navzájem nesouose protilehle nebo na stejné straně, z prvního a druhého odražeče, jejichž středy odrazových ploch jsou umístěny na osách první a druhé ultrazvukové sondy, vyznačené tím, že první úhlový odražeč (3) a druhý úhlový odražeč (8), umístěné v ose (5) měřicí trubky, jsou pevně spojeny s usměrňovači proudu (11) s křidélky uchycenými ve vnitřní části měřicí trubky (1).