CZ32497A3 - Ultrasonic transmitter of measured values for determining rate of a liquid flow - Google Patents

Description

Ultrazvukový vysílač naměřených hodnot pro určení pru

Vynález se týká ultrazvukového vysílače naměřených hodnot pro určení průtokového množství kapaliny proudící trubkovým systémem měřením střední průtokové rychlosti pomocí ultrazvukových signálů v podstatě trubkovým tělesem, které má přívodní nátrubek a výtokový nátrubek, které jsou spojeny mezičástí, přičemž kapalina proudí přívodním nátrubkem, mezičástí a výto kovým nátrubkem stejným axiálním směrem, přičemž jsou uspořádané ultrazvukové měniče, vyzařující v axiálním směru a držené vždy jedním nosičem převodníku a které jsou v bezprostřědním dotyku s kapalinou, takže v mezičástí mezi ultrazvukovými měniči je tvořen /ultrazvukový měřicí úsek.

Takovéto vysílače naměřených hodnot jsou vhodné pro zachycování průtokové rychlosti a na to navazujcí snímání průtovkého množství s měřeními teplotních rozdílů pro snímání spotřeby tepla a jeho zúčtování.

D os av adní _ s t av _ t ec hni ky.

Ultrazvukový vysílač naměřených hodnot shora uvedého druhu je znám z mezinárodní patent.přihlášky WO 86/02722. Vysílač naměřených hodnot má zde trubkové těleso s ultrazvukovým měřicím úsekem. Koncové částí jsou rozšířeny a opatřeny vnějším závitem pro zabudovánÉ°trubkového systému. Ultrazvukové měniče jsou vy středěny aa axiální trubkové ose a prostřednictvím nosičů jsou radiálně upevněny v koncových částech.Potřeba místa pro vnější závity a pro upevnění nosičů měničů vedou při předem zadané délce pro zabudování tělesa ke krátkému ultrazvukovému měřicímu úseku a tím ke zmenšení přenosti vysílače naměřených hodnot. Navíc je utěsnění přívodních drátů ultrazvukévho mě— niče v koncové části v důsledku zaoblených ploch,ob tížné. Pro zmenšení odporu proudění jsou ultrazvukovým měničům předřazena vytěsňovací tělíska.

Další ultrazvukové vysílače naměřených hodnot jsou známy za pat. spisu US 3 817 098, mezinárodní pat. přihlášky WO 94/20822 a německého zveřejnovací ho spisu DOS 35 18 266.

Ze 3výcarského pat. spisu CH 654 410 je znám ultrazvukový měnič, kterým se dosáhne zvláštním tvarem elektrod zvonovitého vyzařování zvuku.

Podstata vynálezu.

Úkolem vynálezu je navrhnout ultrazvukový vysílač naměřených hodnot, u kterého jsou nosiče měničů snadno upevnitelné, utěsnění přívodních drátů ultrazvukových měničů vedených směrem ven, je bezproblémové a minimální délka pro zabudování při předem zadaném ultrazvukovém měřicím úseku, je co nejmenší.

Tento úkols se podle vynálezu řeší tím, že mezi část obsahuje radiálně směrované plochy, na kterých jsou upevněny nosiče měničů a tyto plochy jsou opatřenyOtvorem pro vedení přípojných drátů ultrazvukových měničů ze vnitř tělesa směrem ven.

Výhodná provedení vynálezu jsou uvedena v podružných nárocích.

Přehled obrázků na výkrese.

Vynález bude v dalším textu blíže objasněn na příkladu provedení, znázorněného na připojených výkresech.

Obr. 1 ukazuje těleso ultrazvukového vysílačen naměřených hodnot v první rovině řezu.

Obr. 2aaž 2ó ukazuje těleso ultrazvukového vysílače naměřených hodnot v různých rovinách řezu.

Obr. 3a,-2 b ukazuje nosič měniče s jedním ultra zvukvoým měničem.

Obr. 4 ukazuje vysílač naměřených hodnot pro malé jmenovité průtoky dimenzovaný jako vlnovod, s přídavnou měřicí trubkou.

Obr. 5 znázorňuje část tělesa zmenšující odraz.

Obr. 6 znázorňuje detail vytěsnovacího tělíska a tělesa.

Obr. 7 znázorňuje další vysílač naměřených hodnot pro malé jmenovité průtokydimenzovaný jako vlnovod.

Obr. 8 znázorňuje vysílač naměřených hodnot pro velké jmenovité průtoky, který není diraenzován-.j’ jako vlnovod.

<«

Obr. 9 znázorňuje vysílač naměřených hodnot s asy metricky uspořádaným ultrazvukovým měřícím úsekem.

Obr. 10/ ukazuje těleso, sestávající z více dílů /

Obr. 11 ukazuje vysílač naměřených hodnot, zabudovaný do trubkového systému se zabudovanou clonou proudění.

Příklady provedení yynálezu^

Obr. 1 ukazuje v první rovině řezu těleso 1 ultrazvukového vysílače naměřených hodnot pro určení průtokového množství kapaliny proudící trubkovým systémem, měřením střední průtokové ryehlosti ultrazvu kovými signály. Přibližně trubkové těleso 1 má přívodní nátrubek 2 a výtokový nátrubek 3, které jsou spojeny mezičástí 4. Přívodní nátrubek 2,mezičást 4 a výtokový nátrubek 3 jsou výhodně zhotoveny v jednom celku, přičemž jako vhodný materiálu, v důsledku jeho vysoké odolnosti proti otěru, je zejména mosaz, hliníkový bronz, ocel a červený bronz, Kapalina proudí přívodním nátrubkem 2, střední částí 4,výtokovým nátrubkem 3 v podst&tě stejným, axiálním směrem, znázorněným šipkou _5. Přívodní nátrubek 2 a výtokový nátrubek 3 jsou opatřeny vnějším závitem 7 a rovinnou plochou 8, směrovanou radiálně, t.j. kolmo^aproti axiálnímu směru, označeného šipkou 5,vytvořenou pro axiální upevnění nosiče 11, 11*» .ne soucího ultrazvukový měnič _5 resp. 10.

Obr. 2a ukazuje přívodní nátrubek 2 v první rovině řezu, která podle obr. 2 probíhá podle čáry A A~. Obr. 2c ukazuje přívodní nátrubek 2 v druhé τοvině řezu, která v obr. 2b probíhá podle čáry B-Bj. Obr. 2b konečně ukazuje pohled ve směru proudění ve směru proudění do prázného tělesa 1. Plocha 8 obsa huje otvor 12, směrovaný paralelně k axiálnímu smě ru 5, který se táhne z vnitřku tělesa 1 směrem ven, jakož i dva slepé otvory 13» 14» které probíhají rovnoběžně s otvorem 12. Plocha 8 má dále prohloubení 15» které obklopuje otvor 12, do kterého je vložen _; těsnicí prvek 16 (obr. 2a). Nosič 11 měniče (obr. 1) je prostřednictvím šroubů, zašroubovaných do álepých otvorů 13, 14» upevněn na ploše 8, přičemž těsnicí prvek 16 je sevřen mezi nosičem 11 měniče a plo chou 8.Rozměry těsnicího prvku 16 a prohloubení 15 jsou dimenzovány tak, že je zaručeno utěsnění vnitřku tělesa 1 vůči vnějšku tělesa 1 a to i tehdyj kčtyž montované nosiče 11 narážejí na opěrnou plochu 8. Tou to konstrukcí se dossáhne, že maximální deformacé,které se může dosáhnout u těsnicího prvku 16, je omezena hloubkou prohloubení 15· Otvorem 12 jsou vedeny přípojné dráty 17, 18 (obr. 3a) vzduchotěsně a vodotěsně ultrazvukových měničů 9 resp. 10 (obr. 1) až ven z tělesa 1.

Jak je zřejmé z obr. 1, tvoří oba navzájem proti sobě ultrazvuk vyzařující měniče 9 a 10 ultra zvuku ve střední části 4 ultrazvukový měřicí úsek. Trubková mezičást 4 má trubkovou osu 19, oba nátrubky 2, 3 mají trubkovou osu 20. Vnitřní průměr a me zičásti 4 je menší nežli vnitřní průmyr b přívodního nátrubku 2 a výtokového nátrubku 3· To zvyšuje průtokovou rychlost v oblasti měřicího úseku. Přechod od přívodního nátrubku 2 na me^část 4 probíhá např.

kónicky, přirozeně s výjimkou té části kruhu, která obsahuje rovinnou plochu 8. Tento přechod je v obr. 2a, a 2b znázorněn přímkou. Přechod tvoří však výhodně ohnuté plochy, aby byl pokles tlaku minimální. Při pro vedéní tělesa 1 podle obr. 2a až 2c osová trubka 19i mezi-části 4 a trubková osa 20 přívodního nátrubku 2 navzájem spolu lícují. U provedení tělesa 1 podle obr. 1 jsou trubkové osy 19 a 20 navzájem vůči sobě přesazené.

Ultrazvukové měniče 9 a 10 (obr. 1) sestávají z kotoučových měničů zvuku z piezokeramiky· Vzdálenost d (obr. 2a) otvoru 12 od trubkové osy 19 je pře dem určena tak, že ultrazvukové měniče 9 a 10 při předem zadané délce nosiče 11 měniče i při rozdílně dlouhých tělesech 1 jsou vy středěny na trubkovou osu

19. Tato podmínka může se podle znázornění v obr. 2a až 2c prostřednictvím odpovídajícího tvaru přívodního nátrubku 2 resp. výtokového nátrubku 3 a pomocí odpovídající polohy a velikosti plochy 8, dodržet.

Obr. 3a a 3b ukazují nosič 11 měniče se zabudovaným ultrazvukovým měničem 9 ve dvou navzájem k sobě kolmých rovinách řezu. Nosič 11 měniče sestává z nosného dílu 21 a z membrány 22 z nerezivějící oceli a z dílu 23 z umělé hmoty. Kotoučový ultrazvukový měnič 9 je uložen do dílu’ 23 z umělé hmoty, která slouží k elektrické izolací elektrod 24, 25 ultrazvukového měniče 9 vůči nosnému dílu 21 a membráně 22.Díl 23 s ultrazvukovým měničem 9 je vložen do nosného dílu 21 a svařen s membránou 22. Díl 23 z umělé hmoty má dále dutý výstupek 26, který je zasunovatelný do otvoru 12 (obr. 1). Díl 23 z umělé hmoty má dále prohloubení a otvor, kterým jsou vedeny přípojr drát 17 elektrody 24 na přední straně nosiče 11 měniče na jeho zadní stranu, odkud je společně veden s pří pojným drátem 18 druhé elektrody 25 k výstupku 26 a dále skrz něj. Přípojné dráty 17 a 18 tvoří společně např. koaxiální kabel, který má průměr 1 mm.fi·-. sný díl 21 je výhodně vystřižený 5 vyš tane ováný) a oh nútý díl, může to být ale také výkovek nebo výlisek.

Jak jez obr. 3b zřejmé, má nosič 11 zaoblený tvar s podélným nástavcem. V zabblené části je ulo žen ultrazvukový měnič 9. Jeho vnější průměr je jen o zlomek milimetru větší, nešli průměr ultrazvukového měniče 9. Membrána 22 je s nosným dílem 21 svařena podél jeho okraje. Ačkoliv membrána 22 má ve výšce výstupku 26 odpovídající otvor, je ultrazvukový měnič 9 po montáží díky těsnicímu prvku 16 (obr.2a) oddělen od kapaliny v tělese 1, obr. 2a).

Obě elektrody 24 a 25 (obr. 3a) jsou kruhové a mají poloměr R^, který je menší nežli poloměr Rg kotoučového ultrazvukového měniče 9. Poloměr R1 ₇ je výhodně⁰ 0,4 mm menší nežli poloměr Rg. Tvar dílu 23 z umělé hmoty a nosného dílu 21 jsou dimenzovány tak, še jednak ultrazvukový měnič,-vložený do dílu 23 z umělé hmoty,ve směru vyzařování zvuku přesahuje díl 23 z umělé hmoty a nosný díl 21 a jednak ul trazvukový měnič 9 je do dílu 23 z umělé hmoty vložen s radiální vůlí. Membrána 22 je na nosný díl 21 přivařena tak napnutě, např. laserovým svařením, že přidržuje ultrazvukový měnič 9 pod napětím v tahu, a tlačí ho axiálně proti dílu 23 z umělé hmoty. Elek8 troda 24 nebo membrána 22 byly před svařovacím pro cesem opatřeny vrstvou pružného pryskyřičného lepidla čímž‘js®u elektroda 24 a membrána 22 elektricky izolovány a slepeny, aby se kmity ultrazvukového měniče 9 dobrou mechanickou vazbou přenášely na membránu 22 a jako ultrazvuk se vysílaly na kapalinu.Protože elektroda _24 nepokrývá přední stranu až k o kraji, je vyloužéno, aby membrána 22 vytlačila pryskyřičné lepidlo tak daleko, že by nastal zkrat mezi elektrodou _24 a membránou 22. Jestliže elektroda 24 dosahuje až k okraji kotouče, t. j. = R₂, pak může se spolehlivé izolace mezi elektrodou 24 a membránou 22 prostřednictvím tenkého prstence z umělé hmoty, uloženého nebo nalepeného na elektrodě 24,Jinak zaručuje upnutí ultrazvukového měniče 9 membránou 22, že jeho uložení v držáku 11 měniče je přesně definováno a dlouhodobě stabilní. Při kmitání činí vychýlení membrány _22 jak v axiálním směru, tak i v radiálním jen několik mikrometrů. V důsledku toho postačí radiální vůle o několika málo mikrometrech,nebo nebo přibližně jedna setina milimetru k tomu, aby membrána 22 mohla kmitat v makroskopicky definované poloze, bez toho, Že budou kmity tlumeny radiálně dílem 23 z umělé hmoty.

U první varianty (obr. 3a) je na zadní straně nosiče 11 nasunuto vytěsnovací tělísko 27 z umělé hmoty, které způsobuje zmenšení průtokového odporu nosiče 11 měniče. Vytěsnovací tělísko 27 má tudíž proudnicový, zaoblený povrch.

U druhé varianty není utěsňovací tělísko upev něno na nosiči 11 měniče na přívodním nátrubku 2 příp. výtokovem nátrubku 3.Tato varianty má tu přednost, že nosič 11 měniče a vytěsnovací tělísko 27 jsou mechanicky odděleny. Náhlý proudový náraz_ve bysílači naměřené hodnoty, nebo úder nástrojem na vytěsňovací tělísko 27 nezpůsobí změnu polohy ultrazvukového měniče 9, resp. 10.Tím je zaručeno, že vzdálenost S (obr. 1) mezi ultrazvukovými měniči 9a 10 se: nezmění a tím se nezmění ani přesnost měření vysí lače naměřených hodnot.

Maximální vzdálenost S (obr. 1) ultrazvukových měnič&*^2 předem určena montážní délkou nej menšího vysílače naměřených hodnot. Průřez mezičásti 4, případně měřicí trubky, zabudované přídavně od mezičásti 4, je s výhodou souhlasný se vzdálennstí S,tak, že fázové posunutí mezi ultrazvujovými vlnami vysílanými proti směru průtoku a ve směru průtoku, při jmenovitém prů toku, je 300°. U vysílače naměřených hodnot, dimenzovaného pro malé průtoky, je průměr přívodního a výto kového nátrubku 2 resp. 3 rovněž předem zadán a činí asi 20 mm. Kapalina obtéká ultrazvukové měniče 9 resp.

)

10. Průtokový odpor ultrazvukových měničů 9 resp. 10 se tudíž se vzrůstajícím jejich průměrem zvětšuje, stejně tak i s jejich nosiči 11.

Průměr 2.Rg kotouče ultrazvukového měniče 9 je u první verze výhodně asi 7,5 mm, nejvýše však 9 mm,u druhé verze asi 16 mm, tlouštka Piezokerarniky/ činí v obou případech asi 2 mm. Při průměru kotouče 7,5 mm činí rozměry nosiče 11 měniče kolmo k trubkové ose 20 nejvýše 8 mm.Elektrody 24, 25 jsou výhodně z ušlechtilého kovu jako stříbro, nebo zlato.

Vytvoření elektrod 24, 25 s poloměrem Rp který je menší nežli poloměr Rg Piezokotouče, a upnutí ultrazvukových měničů 9 resp. 10 v nosiči ll,způ10 sobí zvonovité vyzařování ultrazvuku, jehož maximálni zvuková úroveň je směrována na trubkovou osu 19.

Ultrazvukové měniče 9 a 10 vysílají napři klad periodicky během jedné vysílací fáze svazek o n periodách ultrazvukových vln a frekvencí f a s konstantní amplitudou. Po vysílací fázi je ultrazvukový měnič 8 resp. 9 terpve po · čekací době /N/4 iperiod přepnnt„během N/2period na příjem, aby se předem určeny výsek z ultrazvukových vln vedených mezičástí 4,které jsou vysílány druhým ultrazvukovým měničem 10 resp.

9, přeměnil v elektrický signál a přivedl neznázorněnému vyhodnocovacímu zapojení, které určí z fázového posunutí ultrazvukových vln, přijatých oběma měniči 9, 10, průtokovou rychlost a z ní průtokové množství. Frekvence f se blíží rezonanční frekvenci ultrazvukových měničů 9, resp. 10 a činí výhodně asi 1 Mhz.

Ve vodě dostane se potom vlnová délka W asi 1,5 mm.

Vlnová délka W je závislá na kapalině a teplotě.

V dalším bude podrobně popsáno několik ultra zvukových vysílačů naměřených hodnot pro různě velké jemnovité průtoky.

?říkiad_i

Obr. 4 ukazuje vysílač naměřených hodnot pro malý jmenovitý průtok např. 0. až 1,5 m /hod. Místo vnějšího závitu 7 (obr. 1) je uspořádaná příruba.V mezičásti 4 s vnitřním průměrem a = 15 mm je zabudovaná měřící trubka 28,která je na svém konci opírá o odv povídající části rozšířeného vytěsnovacího tělíska 27. Měřicí trubka 28 je zhbtovena z oceli a má světlost o průměru D = 10 mm a délku asi 8Θ mm. Délka L oceli je tedy větší nežli vyplývá z obsáhuevropského pat. spisu EP 451 355, podle kterého se minimální délka A pro vlnovod vypočte ze vztahu

(1) kde hodnota K = 4,67 pro ocel a frekvence f = 1 MHz, A = 78 mm. Zvuk, vyzařovaný ultrazvukovým měničem 10, se na své dráze ke dBuhémá ultrazvukovému měniči¹ i 9 dotkne měřicí trubky 28 nejméně jednou a odrazí se.

Trubková osa 19 mezičásti 4 a trubková osa 20 přívodního nátrubku 2 nejsou totožné. Mezičást 4_ je vůči oběma nátrubkům 2, 3 uspořádaná nesymetricky přesazené.

Čelní hrana 29 měřicí trubky 28 je pod úhlem tak šikmo rozšířena, takže se vnitřní průměr mě řičí trubky 28 směrem ke konci zvětšuje. Toto zešikmení zmenšuje pokles tlaku nad vysílačem naměřené hodnoty, odráží vša část vyskytujícího se zvuku do měřicí trublsy 28, což vede ke zkreslení svazku ultra zvukových vln sířících se měřicí trubkou 28, Pro minimalizaci odrazu zvuku do měřicí trubky 28 nebo zpět k ultrazvukovému měniči 10, provedeu se násle dující opatření at již jednotlivě, nebo v kombinaci.

Úhel «6 se zvolí tak velký, že zvuk, vyskytu jící se pod úhlem β a zvuk odražený pod úhlem odrazu Τ= A , není odražen ani zpět do běřicí trubky 28 ani přímo k ultrazvukovému měniči 10.

Povrch zešikmené plochy je vytvořen vlnitý, aby *✓

Celní hrana _29 měřicí trubky 28 je opatřena vy stýlkou z m&teriálu, pohlcuícího zvuk, např. PVDF.Vystýlka je s výhodou součástí vytěsnovacího tělíska 27 a přebírá současně funkci opěry měřicí trubky 28.

Vystýlka je vytvořena s rýhami, probíhajícími ve směru průtoku, které však nevedou k podstatnějšímu poklesu tlaku.

Vzdálenost E_ mezi měniči zvuku 9 resp.10 'a čelní hranou 29 měřicí trubky 28 je menši nežli

W . N/R.

Vytěsňovací tělísko 27 může přebrat jednotlivě nebo všechny následující funkce:

Minimalizaci poklesu tlaku na vysílačem naměře ných hodnot vytvořením průtokového víčka předřazené ho ultrazvukovým měničém 9 resp. 10.

Vytvořením ochrany ultrazvukových měničů resp. 10 před mechanickým zatížením pomocí tlakových nárazníků v trubkovém systému.

Ovlivnění průtokového profilu nebo teplotního gradientu v měřicí trubce nasazením křidélek 30.

Pohlcování nežádoucího zvuku prostřednictvím vy stýlky konce měřicí trubky.

Podepřením konce měřicí trubky 28 a jejího držení v axiálním směru, takže posunutí měřicí trubky není možné.

Vytěsňovací tělísko _27 má výhodně trubkovou část 31 tělíska, která je opatřena jazýčkovým otvorem 32 i pro uložení čelní hrany 29 měřicí trubky 28. Otvor 32 je vytvořen tak, že měřicí trubka 28 je 'sevřena v lisovaném uložení. Měřicí trubka 28, podepřena na obou stranách části 31 tělíska, nedotýká se tělesa 1. Je od tělesa 1 akusticky oddělena. Pro zvý šení hydraulického těsnění může být měřicí trubka 28 v

přídavně držena kroužkem 35» Část 31 tělíska je např. prostřednictvím čtyř křidélek 30 s vytěsňovacím tělískem 27, přičemž křidélka 30 jsou vytvarovaná na vnitřku části 31 tělíska a zvenku na vytěsňova cím tělísku 27. Křidélka 30, probíhající ve směru průtoku, rozdělují vnitřek tělesa 1 v několik komůrek a způsobují zklidnění toku. Mohou se dotýká stěny tělesa l_nebo mohou být vytvořena jako křidélka 30 s minimální výškou a slouží jen k přidržování části 31 tělíska. Křidélka 30 a/nebo část 31 tělíska obsahují dále západkové pružiny, které nejsou znázorněny a které zapadají do odpovídajících drážek tělesa 1 a tak způsobují neposunovatelné usazení vytěsňova čího tělíska 27 v tělese 1. Křidélka 30 mohou být uspořádaná v pravidelných úhlových vzdálenostech. Růzzné vzdálenosti přicházejí v úvahu jen tehdy, jest tliže trubkové osy 19 a 20 nejsou totožné. Protože křidélka 30 samotná představují překážku průtoku, lze také relativním uspořádáním křidélek 30 lokálně zvýšit, nebo snížit odpor proudění, takže se prův tokový profil na měřicí dráze dá cíleně ovlivňovat. Za tím účelem mohou se křidélka 30 bučí jednotlivě nebo všechna šroubovicově ohnout, a proudící kapalině v případě potřeby vnitit víření. Mezery, které se mohou vytvořit mezi vnitřní stěnou tělesa 1 a částí 31 tělíska, nemají vliv na pokles tlaku, nebo na přes14 nost měření, nebot tam vzedmutá kaplina působí jako pevná překážka. V důsledku zvonovitého tvaru zvukové vlny mohou se křidélka 30 v případě potřeby, tah nout až do měřicí trubky 28, aniž by vytvářely nežádoucí odrazy.

Mezera podél čáry třní stěna části 31 rýhami, pr obíhaj íc ími lizaci zvukových vln, Ultrazvuk, vyzařovaný dle měřicí trubky 28 tečně odrazí částí 31

C-C' je ukázaná v obr. 5.Vnitělíska je s výhodou opatřena ve směru proudění, pro minimaodražených na tělese 1, (obr.4), ultrazvukovým měničem 10,ve (obr. 4), se při doražení částělíska. Při odražení na části 31 tělíska vrátí se případně nepatrný podíl ultrazvuku zpět k ultrazvukovému měniči lO, větší po díl zanikne po více odrazech v rýhách 34 části 31 tělíska.

Výhodně se zvolí vzdálenost E (obr. 4) mezi ultrazvukovým měničem 10 a čelní hranou 29 měřicí trubky 28 tak malá, aby N-tá, t.j. poslední během předcházející vysílací fáze perioda kmitu vyzářeného ultrazvuku se vrátila po odražení na části 31 tělíska ještě během čekací doby opět ke stejnému ultrazvuků vému měniči 10, aby se nerušilo měření během přijímací doby.

Vzdálenost E, kterou odražený kmit během če kácí doby může proběhnout zpět, dříve nežli se ultrazvukový přijímač 10 přepne na příjem, je závislá na vlnové délce ultrazvukových vln. Ve shora uvedeném příkladu je je vzdálenost E menší, nežli N/8 vlno vých délek W, tedy E = W.N/8. V jednom příkladu provedení činí délka během vysílací fáze vyslaného period ultrazvukových vln a vlnová délka W před-r cházejícího ultrazvuku přibližně 1,5 mm. Vzdálenost E je tudíž menší nežli 12 mm.

Vytěsňovací tělísko 27 sestává z výhodou z umělé hmoty odolné proti působení vody až do teploty 150° C, zejména z duroplastu, nebo termoplastu. Takovýto termoplast je např. PVDP.

Příklad 2.

Obr. 6 ukazuje další příklad vytěsnovacího těsňovacího tělíska 27 a usazení měřicí trubky 28 dO tělesa 1. Vytěsňovací tělísko 27 je jediná, v pří pádě totožných trubkových os 19 a 20 rotačně symetrická součást z umělé hmoty, která sestává z polokoule 36 s nasazeným válcem 37 a s dalším válcem 38 opatřeným obvodových sešikmením 39. Poloměr polokoule 3^,25 mm, tlouštka válce 37 je 0,75 mm a tlouštka válce 38 je 1,0 mm. Zešikmení 39 je směrováno k mezičásti 4 a s trubkovou osou 19 svírá úhel = 45°. Vytěsňovací tělísko 27 má vyboulení 40 pro uložení držáku 11 měniče, takže držák 11 měniče po strne zcela uzavřen s výjimkou části, sloužící k upevnění na tělese 1. Vnitřní stěna přívodního nátrubku 2 je rovnoběžná s trubkovou osou 20 na ta kové délce, která přesahuje vytěsňovací tělísko *27* ve směru k mežiěáéti 4 o 2 mm. Na to navazuje vyh nutá plocha 41» která přívodní hrdlo 2 zužuje na poloměr mezičásti 4 neníli použit vlnovod příp. na poloměr měřicí trubky 28 při vlnovodu. Plocha 41 je tak vyhnuta, že její tangenta 42 je v bodě P totož16 ná v bodě P se zešikmenou čelní hranou 29 měřicí trubky 28. Od bodu P je vnitřní stěna tělesa 1 opět opět rovnoběžná s trubkovou osou 20. Mezi měřicí trubkou 28, která je prostřednictvím kroužku 35 v mezičástí 4_ vodotěsně a zvukotěsně zabudovaná, a mezi vnitřní stěnou v mezičástí 4 je uspořádaná z montážních důvodů mezera 43 o velikost 0,5 mm. Pokud se kapalina v mezeře 43 vzdouvá, nemá to žádný vliv na průtokový profil.

Pokud vytěsňovací tělísko ^ffMítiizvukovýho měniče neobklopuje po stranách, pak je výhodně nosný díl 21 (obr. 3a) nosiče 11 měniče vytvořen se sešikrnením 39·

Příklad 3

U příklddu provedení, ukázaného v obr. 7 je zešikmená čelní hrana 29 (obr. 6), konce měřicí trubky 28, směrovaného proti přívodnímu nátrubku 2, na hrazena klínovitým zešikmením 1* v tělese 1.Měřicí trubka 28 je do tělesa 1 zavedena ze strany pří vodního nátrubku 3 a tvoří plynulý přechod se zešikmením 1* v těles 1. Konec měřicí trubky 28,směrovaný proti přívodnímu hrdlu 2, má shora popsané zešikmení. Měřicí trubka 28 je po obou stranách podepřena kroužky 35 v tělese 1, uloženými v dráž kách. U tohoto příklad je ztráta tlaku dále minimalizovaná, nebot zde neznázorněné vytěsňovací tělísko 27 neobsahuje žádné součásti pro výstelku a podpírání měřící trubky 28_x náročné na místo, jak je tomu u příkladu provedení, ukázaného v obr. 6.

Příklad 4.

Vysílač naměřené hodnoty je dimenzován na poněo kud větší jmenovitý průtok např. 2,5 nr/h a má stejné těleso 1 jako vysílač naměřených hodnot u příkladu 1, avšak je vypuštěna měřicí trubka 28. Těleso 1_ je zhotoveno z mosazi, jejíž hodnota K činí po dle evrpského pat. spisu 451 355, K = 2,33«Mezičást 4 slouží jako měřicí trubka, jejíž vnitřní průmyr a = 15 mm a jejíž délka odpovídá vzdálenosti S (obr.l) obou ultrazvukových měničů 9 a 10.Délka mosazi s 94 mm je větší, nežli délka A = 87 mm, vypočtená podle rovnice (l), takže i tato mezičást .4 pracuje jako vlnovod pro ultrazvuk.

Příklad 5

Obr. 8 ukazuje vysílač naměřených hodnot pro velký jmenovitý průtok např. 60 nr/h. Přívodní nátrubek 2 a výtokový nátrubek 3 jsou delší nežli měřicí drá ha tvořená vzdáleností mezi ultrazvukovými měniči 9 a

10. Vytěsňovací tělísko 27 je rovněž podélný útvar, který je bezmála tak dlouhý jako přítokový nátrubek 2 případně výtokový nátrubek 3· Křidélka 30 táhnou se po celé délce vytěsnovacího tělíska 27 a jsou vedena k mezičásti 4. V obrázku řezu je viditelné jen jedno jediné ze třech křidélek 30 uspořádaných v pravidel ných úhlových vzdálenostech 120° navzájem do sebe.Křidélka 30 nesou vytěsňovací tělísko 27. Zapadají do stěny tělesa 1. Vytěsňovací tělíkso 27 obklopuje po stranách nosič 11 měniče. Rubková osa 19 a trub 18 ková huje čem, osa 20 jsou totožné. Nosič 11 ultrazvukový měnič 9 repp. 10 jehož průměr činí přibližně 16 mm měniče obsa s Piezokotou , takže objem měření je poněkud větší nežli objem měřený v předcházejícím příkladu. Vnitřní průměr mezičásti 4 činí nej méně 28 mm a vysílač naměřených hodnot pracuje jako nevlnovod. Přechod od nátrubků 2, 3 k mezičásti 4 jako vyhnutá plooha 41.

Příklad 6.

Obť. 9 ukazuje vysílač naměřených hodnot, dimenzovaný jako nevlnovodič, u kterého ultrazvukové měniče 9, 10 nejsou vystředěny na trubkové ose 20.Střed kruhového Piozekotouče (obe. 3b) ultrazvukových měničů 9, 10 neleží na trubkové ose 19· Měřicí dráha, tvořená mezi ultrazvukovými měniči 9, 10 je tedy vzhledem k trubkové ose 19 asymetricky přesazená. Výhodně jsou ultrazvukové měniče 9, 10 použity s malým Piezokotoučera, aby při větším průměru a mezi části 4 se zvukové vlny pokud možno neodrážely od vnitřní stěny v mezičásti 4. Při menším vnitřním průměru může být to, že/^cásti vnitřní stěny tělesa, které leží blíže k ose, spojující středy ultrazvu kových měničů 9, 10, zvuk naráží, zatím co na vzdálenější části nenaráží. Malé ultrazvukové měniče 9,10 poskytují dále tu výhodu, že u nich dochází k malým ztrátám tlaku. Vytěsňovací tělísko 27 a křidélka 30 jsou vytvořeny tak, že kapalina jak při průtoku v dolní oblasti měření, tak také v horní oblasti vysílače naměřených hodnot proudí objemem kapaliny, na který ha19 ráží zvuk. Vytěsňovací tělísko 27 je tudíž uspořádá no symetricky vzhledem k trubkové ose 19 a nesyme tričky vzhledem k trubkové ose 20. Dále mohou být křidélka 30 uspořádaná v různých úhlových vzdále nostech navzájem od sebe, jak bylo již popsáno u příkladu 1, aby se tak zvýšil, nebo snížil průtokový odpor lokálním způsobem, takže profil průtoku na měřicím úseku se může cíleně ovlivňovat.

Stabilita polohy ultrazvukových měničů 9 a 10 je zvýšena zejména v důsledku toho, že vytěsňovací tělíska 27 jsou upevněna na tělese 1 a nejsou na sazena na nosičích 11 příp. 11* měniče.

Vytvoření tělesa 1 s radiálními plochami 8 dovoluje jak mechanicky stabilní upevnění nosičů 11 mě· niče, tak také jednoduché utěsnění přípojných drátů ultrazvukových měničů 9 resp. 10 vůči . kapalině. Přívodní nátrubek 2, mezičást 4 a výtokový nátrubek 3 mohou být tři oddělené díly. V tomto případě má mezičást 4 na svých koncích příruby 44, vytvořené radiálními plochami 8 a otvory- 12_χ jak je zná zorněno v obr. 10, na kterých jsou upevněny jak nosiče 11 resp. 11_^, tak také přívodní nátrubek 2, příp. výtokový nátrubek 3· V tohoto příkladu je mezi· část 4 navíc proti koncům rozšířena. Přívodní nátrubek 2, mezičást 4 a výtokový nátrubek 3 mohou být přitom sešroubovány, snýtovány, svařeny nebo jinak spojeny.

Příklad 7

Na obr. 11 je znázorněn vysílač naměřených hodnot, >4 u kterého je průměr přívodního nátrubku 2 a vý tokového nátrubku 3 větší, nežli průměr trubek 15, mezi kterými je vysílač naměřených hodnot zabudován.

V tomto případě se z hlediska techniky proudění prokázalo jako výhodnější, zabudovat místo vytěsňovacího tělíska 27, nebo případně přídavně k tomuto vytěs~ňovacímu tělísku 27, clonu 46 alespoň do přívodního nátrubku 2.Je výhodné, zabudujeli se i do výtokového nátrubku 3. Clona 46 má kónický tvar,takže průměr trubky 45,účinný pro proudící médium se ve směru toku k přívodnímu nátrubku 2 plynule zvětšuje. Clona 46 má obvodovou drážku, která zapadá do mezery v přívodním nátrubku 2.Clonu 46 nelze demontovat, aniž by se nepoškodila. V. důsledku clony 46 je profil prou dění ultrazvukového měřicího úseku vysílače naměře ných hodnot nezávislým na průběhu trubky, takže se stává zbytečným uklidňující úsek před přívodním ná trubkem 2.

Jednotlivé příklady slouží pro vysvětlení vynálezu. Technické znaky jedhoho příkladu lze kombino vat také se znaky jiného příkladu.

Claims (12)

1. PATENTOVÉ NÁROKY a

   1.Ultrazvukový vysílač naměřených hodnot pro určení průtokové ho množství proudící kapaliny v trubkovém systému měřením střední průtokové rychlosti pomocí ultrazvukových signálů v podstatě trubkovým tě lesem, které má přívodní nátrubek a výtokový nátrubek, které jsou spojeny mezičástí, přičemž kapalina proudí přívodním nátrubkem, mezičástí a výtokovým nátrubkem stejným axiálním směrem a přičemž jsou uspořádány ultrazvukové měniče, vyzařující vyzařující v axiál ním směru a drženy vždy jedním nosičem měniče a které jsou v bezprostředním dotyku s kapalinou, takže v me zičásti mezi ultrazvukovými měniči je tvořen ultrazvukový měřící úsek,„ vyznačující se tím, že mezičást (4) má radiálně směrované plochy (8), na kterých jsou u pevněny nosiče (11) měniče a že tyto plochy mají otvor (12) pro vyvedení přípojných drátů (17; 18) z vnitřku tělesa (1) směrem ven.
2. 2. Vysílač naměřených hodnot podle nároku 1, vyznačující se tím, že trubková osa (19) přívodního,resp. výtokového nátrubku (2; 3) je vůči trubkové ose (20) mezičásti (4) ve svislém směru posunuta?
3. 3. Vysílač naměřených hodnot podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že v přívodním nátrubku (2) je zabudovaná clona (46).
4. 4. Vysílač naměřených hodnot podle nároku 1, vy značující se tím, že ultrazvukové měniče (9, 10) mají kruhové kotouče z Piezokeramiky, které vyzačují ultrazvuk a-že středy těchto kotoučů leží mimo trubko vou osu (20) mezičásti (4).
5. 5. Vysílač naměřených hodnot podle nároku 1, vyznačující se tím, že ultrazvukové měniče (9} 10) sestávají z kotouče z Piezokeramiky, že ultrazvukový měnič (9; 10), uložený do nosiče (11) měniče, nosič (11) ve směru vysílání zvuku lehce přesahuje a pro střednictvím membrány (22) svařené s nosičem (ll)me niče je upnut s pnutím v tahu v nosiči (11).
6. 6. Vysílač naměřených hodnot pro určení průtokového množství proudící kapaliny v trubkovém systému měřením střední průtokové rychlosti pomocí ultrazvukových signálů v podstatě trubkovým tělesem, které má přívodní nátrubek a výtokový nátrubek, které jsou odděleny mezičásti pro tvoření ultrazvukového měřícího úseku, přičemž kapalina protéká přívodní nátrubek,mezičást a výtokový nátrubek v podstatě stejným, radiálním směrem, přičemž v přívodním nátrubku a ve výtokovém nátrubku je uspořádán ultrazvukový měnič, vy zařující ve směru mezičásti, držený nosičem měničea který je v bezprostředním styku s kapalinou, takže v mezičásti je tvořen mezi ultrazvukovými měniči ultrazvukový měřicí úsek a přičemž jsou uspořádaná vytěs novací tělíska pro zmenšení průtokového odporu nosičů měniče, vyznačující se tím, že vytěsňovací tělísko (27) j.e upevněno na přívodním nátrubku (2) příp. výtokovém nátrubku (3).
7. 7. Vysílač naměřených hodnot podle nároku 5, vyznačující se tím, že vytěsnovací tělíska (27) mají křidélka .(30), která jsou vedená až k ultrazvukovému měřicímu úseku.
8. 8. Vysílač naměřených hodnot podle nároku 5 nebo 6, vyznačující se tím, že vytěsnovací tělíska (27) jsou opatřenejčástí (31), která je prostřednictvím křidélek (30) spojena s vytěsňovacím tělískem (27) a že část (31) tělíska tvoří podpěru měřicí trubky (28) zabudované do mezičásti (4).
9. 9. Vysílač haměřnných hodnot podle nároků 5 až 7, vyznačující se tím, že část (31) tělíska tvoří vystýlku konce měřicí trubky (28) pro minimalizaci odrazů zvuku.
10. 10. Vysílač naměřených hodnot podle některého z nároků 6 až 9, vyznačující se tím, že v přívodním nátrubku (2) je zabudovaná clona (46).
11. 11. Nosič měniče s ultrazvukovým měničem, sestávajícím z kotouče z Piezokeramiky, vyznačující se tím, že ultrazvukový měnič (9; 10) vložený do nosiče (11) tento nosič (11) ve směru vysílání zvuku lehce přesahuje a prostředmictvím membrány (22), svařené s nosičem (11) je upnut s napětím v tahu v nosiči (11).
12. 12.i Nosič tím, že přední kového měniče měniče podle nároku 9, vyznačující se strana a zadní strana kotouče ultrazvu(9; 10) obsahují kruhovou elektrodu (24, 25) a že průměr kotouče ultrazvukového měniče (9; 1<>) je menší nežli 9 mm.