DE102007004936B4

DE102007004936B4 - Ultraschalldurchflußmeßgerät

Info

Publication number: DE102007004936B4
Application number: DE102007004936A
Authority: DE
Inventors: Jeroen Martin Van Klooster; Cornelius Johannes Hogendoorn
Original assignee: Krohne AG
Current assignee: Krohne AG
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2007-01-26
Publication date: 2011-01-13
Anticipated expiration: 2027-01-27
Also published as: CN101206131B; DE102007004936A1; US7810399B2; NO343514B1; RU2487320C2; CA2615149C; EP1936333B1; MY163904A; MX2007016260A; CN101206131A; RU2007146612A; EP1936333A1; KR20080057199A; US20080141786A1; SG163514A1; JP5260043B2; NO20076534L; JP2008151794A; KR101448034B1; CA2615149A1

Abstract

Ultraschalldurchflußmeßgerät, mit einem von einem Medium durchströmbaren Meßrohr (1), das im Querschnitt gesehen zwei Umfangshälften aufweist, wobei zwei Ultraschallwandlerpaare (2) vorgesehen sind, denen jeweils ein Ultraschallreflektor (4) zugeordnet ist, die Ultraschallwandler (3) eines jeden Ultraschallwandlerpaares (2) auf einer gemeinsamen Umfangshälfte in Längsrichtung des Meßrohrs (1) versetzt zueinander angeordnet sind und der dem jeweiligen Ultraschallwandlerpaar (2) zugeordnete Ultraschallreflektor (4) auf der anderen Umfangshälfte in Längsrichtung des Meßrohrs (1) gesehen zwischen den beiden Ultraschallwandlern (3) angeordnet ist, so daß ein von einem Ultraschallwandler (3) eines Ultraschallwandlerpaares (2) ausgesandtes Ultraschallsignal längs eines V-förmigen Signalpfads (5) über den dem Ultraschallwandlerpaar (2) zugeordneten Ultraschallreflektor (4) zu dem anderen Ultraschallwandler (3) des Ultraschallwandlerpaares (2) gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ultraschallwandlerpaar (2) und der zweite Ultraschallreflektor (4) auf der einen Umfangshälfte und das zweite Ultraschallwandlerpaar (2) und der erste Ultraschallreflektor (4) auf der anderen Umfangshälfte vorgesehen sind, daß die unterschiedlichen Ebenen sich innerhalb des Meßrohrs...

Description

Die Erfindung betrifft ein Ultraschalldurchflußmeßgerät, mit einem von einem Medium durchströmbaren Meßrohr, das im Querschnitt gesehen zwei Umfangshälften aufweist, wobei zwei Ultraschallwandlerpaare vorgesehen sind, denen jeweils ein Ultraschallreflektor zugeordnet ist, die Ultraschallwandler eines jeden Ultraschallwandlerpaares auf einer gemeinsamen Umfangshälfte in Längsrichtung des Meßrohrs versetzt zueinander angeordnet sind und der dem jeweiligen Ultraschallwandlerpaar zugeordnete Ultraschallreflektor auf der anderen Umfangshälfte in Längsrichtung des Meßrohrs gesehen zwischen den beiden Ultraschallwandlern angeordnet ist, so daß ein von einem Ultraschallwandler eines Ultraschallwandlerpaars ausgesandtes Ultraschallsignal längs eines V-förmigen Signalpfads über den dem Ultraschallwandlerpaar zugeordneten Ultraschallreflektor zu dem anderen Ultraschallwandler des Ultraschallwandlerpaars gelangt.
Aus der DE 195 03 714 A1 ist eine Anordnung zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit in Rohren mit kreisförmigem Querschnitt mit Hilfe von Ultraschallsignalen bekannt. Hierbei wird das an sich bekannte Verfahren zur Bestimmung der Laufzeit eines Ultraschallsignals in und entgegen der Strömungsrichtung in Kombination mit einer speziellen Anordnung verwendet, die aus sechs Ultraschallwandlern besteht. Diese Ultraschallwandler spannen mit ihren Messpfaden drei Ebenen auf, die sich innerhalb des Rohres schneiden. Bei einem dieser Messpfade ist der dem diesem Messpfad zugehörigen Ultraschallwandlerpaar zugeordnete Ultraschallreflektor, in diesem Fall die gegenüberliegende Rohrinnenwand, höher angeordnet als das Ultraschallwandlerpaar. Bei einem weiteren Messpfad ist der dem diesem Messpfad zugehörigen Ultraschallwandlerpaar zugeordnete Ultraschallreflektor, in diesem Fall ebenfalls die gegenüberliegende Rohrinnenwand, auf gleicher Höhe mit dem Ultraschallwandlerpaar angeordnet.
Ultraschalldurchflußmeßgeräte zeigen im allgemeinen eine verschlechterte Meßgenauigkeit, wenn das durch das Meßrohr strömende Medium Durchflußstörungen aufweist und damit von einem völlig entwickelten laminaren oder turbulenten Strömungsprofil abweicht. Solche Störungen können z. B. durch Querschnittsveränderungen oder Biegungen der Rohre hervorgerufen werden, durch die das Medium strömt. Bei diesen Störungen unterscheidet man im allgemeinen drei Arten, nämlich axiale Störungen, tangentiale Störungen, wie Wirbel, und radiale Störungen. Tangentiale und radiale Störungen tragen nicht zu einer Veränderung des tatsächlichen Volumendurchflusses bei. Allerdings beeinflussen sie die Ultraschallmessung, wie im folgenden ausgeführt wird.
In einem Ultraschalldurchflußmeßgerät sind im allgemeinen wenigstens zwei Ultraschallwandler vorgesehen, die zusammen ein Ultraschallwandlerpaar bilden und dazu in Strömungsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Einer der Ultraschallwandler sendet ein Ultraschallsignal aus, das durch das strömende Medium hindurchläuft und von dem anderen Ultraschallwandler empfangen wird. Dabei wird im allgemeinen so vorgegangen, daß auch von dem anderen Ultraschallwandler ein Ultraschallsignal ausgesandt werden kann, das von dem ersten Ultraschallwandler empfangen wird. Auf diese Weise laufen abwechselnd Ultraschallsignale mit bzw. gegen die Strömungsrichtung durch das strömende Medium. Aufgrund des Mitführeffektes in dem strömenden Medium ergeben sich unterschiedliche Laufzeiten in Strömungsrichtung bzw. entgegen der Strömungsrichtung. Sind die Länge des akustischen Pfads und der Winkel des akustischen Pfads relativ zur Strömungsrichtung bekannt, so kann mittels der Laufzeiten in Strömungsrichtung bzw. entgegengesetzt dazu auf die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums zurückgeschlossen werden.
Weist eine Rohrleitung z. B. eine Biegung nach oben oder unten und nachfolgend eine Biegung nach rechts oder links auf, so kann man axiale sowie tangentiale Störungen im Strömungsprofil erwarten. Dabei führt die tangentiale Störung zu einer zusätzlichen Geschwindigkeitskomponente längs des durch den akustischen Pfad gegebenen Meßpfads und somit zu einer Verfälschung der für die insgesamt vorliegende Strömungsgeschwindigkeit maßgeblichen Laufzeiten.
Zur Lösung dieses Problems ist bisher derart vorgegangen worden, daß wenigstens zwei sich kreuzende Meßpfade in einer gemeinsamen Ebene verwendet werden. Sind die Winkel der beiden Meßpfade gegenüber der Strömungsrichtung jeweils gleich groß, so werden die unerwünschten tangentialen und radialen Geschwindigkeitskomponenten eliminiert, wenn die für die beiden Pfade jeweils bestimmten Geschwindigkeiten gemittelt werden.
Ein Nachteil liegt dabei darin, daß wenigstens die doppelte Anzahl von Ultraschallwandlern erforderlich ist. Müssen im Meßrohr mehr Ultraschallwandler vorgesehen werden, so müssen für diese im allgemeinen auch zusätzliche Wandlertaschen in der Wand des Meßrohrs bereitgestellt werden, was zu zusätzlichen Störungen der Strömung führt.
Ein anderer Ansatz zur Lösung des oben angesprochenen Problems liegt darin, V-förmige Signalpfade zu verwenden. Dabei wird so vorgegangen, daß die beiden Ultraschallwandler eines Ultraschallwandlerpaares auf einer gemeinsamen Seite des Meßrohrs vorgesehen werden, wobei auf der gegenüberliegenden Seite des Meßrohrs ein Ultraschallreflektor bereitgestellt wird. Je nach Krümmung des Meßrohrs in der jeweiligen Ebene kann ein derartiger Ultraschallreflektor schon alleine durch die Innenwand des Meßrohrs gebildet sein, es kann jedoch auch ein separater Ultraschallreflektor vorgesehen sein, z. B. in Form einer planen Platte. Dies gilt für den Stand der Technik wie auch für die weiter unten beschriebene Erfindung.
Ein von einem Ultraschallwandler ausgesandtes Ultraschallsignal läuft dann längs eines V-förmigen Signalpfads über den Ultraschallreflektor zu dem anderen Ultraschallwandler des Ultraschallwandlerpaars. Ebenso kann ein Ultraschallsignal auch in die andere Richtung ausgesandt werden. Wie zuvor beschrieben, wird damit grundsätzlich ebenfalls eine Anordnung erzielt, bei der eine Eliminierung der tangentialen und radialen Anteile durch Mittelung erzielt werden kann. Ein wesentlicher Vorteil liegt dabei darin, daß keine zusätzlichen Ultraschallwandler erforderlich sind.
Aus der US 2004/0011141 A1 ist ein Ultraschalldurchflußmeßgerät der eingangs beschriebenen Art bekannt. Bei diesem Gerät ist eine Mehrzahl V-förmiger Signalpfade vorgesehen, die in zueinander parallelen Ebenen verlaufen. Die Ultraschallwandlerpaare einerseits und die Ultraschallreflektoren andererseits sind jeweils auf separaten Seiten des Meßrohrs des Ultraschalldurchflußmeßgeräts vorgesehen. Dies ist insofern vorteilhaft, als daß wenigstens der oberste und der unterste V-förmige Signalpfad in geringem maximalen Abstand zur Innenwand des Meßrohrs angeordnet werden können. Es hat sich nämlich gezeigt, daß ein geringer Abstand zur Innenwand des Meßrohrs zu einer Verbesserung der Meßgenauigkeit führt, da insbesondere axiale Störungen bei einem derartigen Signalpfad mit hoher Genauigkeit ermittelt und damit eliminiert werden können. Ferner wird durch die gemeinsame Anordnung der Ultraschallwandler auf nur einer Seite des Meßrohrs die Wartung erleichtert, insbesondere wenn das Meßrohr nur schwer und gegebenenfalls nur von einer Seite her zugänglich ist.
Es hat sich gezeigt, daß eine Verwendung einer Mehrzahl V-förmiger Signalpfade in zueinander parallelen Ebenen, wie zuvor beschrieben, radiale und tangentiale Störungen der Strömung wesentlich besser eliminieren kann, als im Falle der weiter oben beschriebenen herkömmlichen Signalpfadanordnungen. Untersuchungen haben jedoch ergeben, daß immer noch Fehler von ca. 0,15% auftreten.
Damit ist es die Aufgabe der Erfindung, ein derartiges Ultraschalldurchflußmeßgerät anzugeben, das eine beinahe vollständige Eliminierung der tangentialen und radialen Störungen bei der Ermittelung der Strömungsgeschwindigkeit ermöglicht.
Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Ultraschalldurchflußmeßgerät ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das erste Ultraschallwandlerpaar und der zweite Ultraschallreflektor auf der einen Umfangshälfte des Meßrohrs und das zweite Ultraschallwandlerpaar und der erste Ultraschallreflektor auf der anderen Umfangshälfte vorgesehen sind, daß die unterschiedlichen Ebenen sich innerhalb des Messrohrs nicht schneiden und dass die Ultraschallwandler aller Ultraschallwandlerpaare höher angeordnet sind als der zugeordnete Ultraschallreflektor.
Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, daß die Ultraschallwandlerpaare jeweils auf einander gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind, so daß die Ultraschallsignale des einen Ultraschallwandlerpaares von der einen und die Ultraschallsignale des anderen Ultraschallwandlerpaars von der anderen Seite her in das strömende Medium ausgesandt werden. Dieser neuartigen Anordnung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die bisher noch vorhandenen Fehler bei der Eliminierung der tangentialen und radialen Störungen im wesentlichen darauf beruhen, daß diese Störungen in axialer Richtung nicht konstant sind. Durch die vorgeschlagene Anordnung der Signalpfade können jedoch darauf zurückzuführende Fehler im wesentlichen vollständig eliminiert werden, wie weiter unten genauer ausgeführt.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß die Anordnung eines Ultraschallwandlers bzw. eines Ultraschallreflektors ”auf” einer Umfangshälfte eine derartige Anordnung meint, die ein Aussenden, Empfangen bzw. Reflektieren von Ultraschallsignalen im Bereich der Innenwand des Meßrohrs ermöglicht.
Ferner sind mit ”V-förmigen” Signalpfaden alle derartigen Formen von Signalpfaden gemeint, die dadurch erzielt werden, daß die Ultraschallwandler des Ultraschallwandlerpaares in Strömungsrichtung gesehen versetzt zueinander angeordnet sind und der Ultraschallreflektor in Strömungsrichtung gesehen an einem Ort dazwischen angeordnet ist. Insbesondere erfordert ein ”V-förmiger” Signalpfad keinen bestimmten Winkel zwischen den beiden Schenkeln des ”V” und auch keine gleiche Länge der Schenkel.
Die weiter oben angegebenen erfindungsgemäßen Vorteile werden schon beim Vorsehen von nur zwei Ultraschallwandlerpaaren erzielt. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist jedoch wenigstens ein weiteres Ultraschallwandlerpaar mit einem zugeordneten Ultraschallreflektor zur Realisierung eines weiteren V-förmigen Signalpfads vorgesehen. Dabei ist es ganz besonders bevorzugt, daß eine Mehrzahl von zusätzlichen Ultraschallwandlerpaaren bereitgestellt wird, so daß in mehreren voneinander verschiedenen Ebenen jeweils ein V-förmiger Signalpfad realisiert werden kann, wobei bei einander benachbarten Signalpfaden die Ultraschallwandlers jeweils auf unterschiedlichen Umfangshälften des Meßrohrs vorgesehen sind. In radialer Richtung des Meßrohrs gesehen erhält man somit V-förmige Signalpfade deren Öffnung bzw. Spitze abwechselnd auf der einen bzw. auf der anderen Umfangshälfte des Meßrohrs vorgesehen ist.
Es ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß zwei Ultraschallreflektoren in Längsrichtung des Meßrohrs gesehen höchstens um den maximalen Abstand zwischen zwei Ultraschallwandlern eines Ultraschallwandlerpaares voneinander beabstandet sind. Dabei ist es jedoch ganz besonders bevorzugt, daß alle Ultraschallreflektoren in Längsrichtung des Meßrohrs gesehen auf derselben Länge des Meßrohrs angeordnet sind.
Neben der weiter oben angegebenen Aufgabe der Erfindung stellt sich häufig auch das Problem, daß das Ultraschalldurchflußmeßgerät mit einer Diagnosefunktion versehen werden soll, die eine Aussage darüber erlaubt, ob ein korrekter Meßbetrieb aufrechterhalten wird.
Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Ultraschalldurchflußmeßgerät ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein drittes Ultraschallwandlerpaar mit einem zugeordneten Ultraschallreflektor zur Realisierung eines V-förmigen Signalpfads vorgesehen ist, der in einer derartigen Ebene verläuft, die die beiden anderen Ebenen innerhalb des Meßrohrs schneidet, dass die beiden anderen Ebenen sich innerhalb des Messrohrs nicht schneiden und dass die Ultraschallwandler aller Ultraschallwandlerpaare höher angeordnet sind als der zugeordnete Ultraschallreflektor.
Erfindungsgemäß ist gemäß dieser Lösung also vorgesehen, daß ein dritter Signalpfad jedenfalls unter einem von Null verschiedenen Winkel gegenüber den beiden anderen Ebenen verläuft, so daß die beiden anderen Signalpfadebenen im Bereich des strömenden Mediums geschnitten werden. Auf diese Weise wird z. B. eine derartige Diagnosefunktion ermöglicht, mit der erfaßt werden kann, ob sich am Boden des Meßrohrs Schmutz angesammelt hat.
Aufgrund einer derartigen Ansammlung von Schmutz würde sich nämlich der Ort einer dort vorgesehenen Relexion zur Mitte des Meßrohrs hin verschieben, so daß sich auch der akustische Pfad verkürzt. Wird also im Laufe des Meßbetriebs eine sich verkürzende Laufzeit des dritten, die beiden anderen Ebenen schneidenden Signalpfads festgestellt, so kann dies ein Hinweis auf unerwünschte Schmutzablagerungen sein. Darüber hinaus ermöglicht die vorliegend beschriebene Anordnung eines dritten V-förmigen Signalpfads, der die beiden anderen Ebenen innerhalb des Meßrohrs schneidet, auch die zusätzlicher Erfassung eines Durchflußwertes, um die Genauigkeit der Durchflußmessung weiter zu steigern.
Dabei ist es gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung insbesondere vorgesehen, daß die beiden anderen Ebenen parallel zueinander verlaufen und die dritte Ebene senkrecht zu den beiden anderen Ebenen verläuft. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist dabei vorgesehen, daß die dritte Ebene die Längsachse des Meßrohrs enthält.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es jedoch auch möglich, ein viertes Ultraschallwandlerpaar mit einem zugeordneten Ultraschallreflektor zur Realisierung eines V-förmigen Signalpfads vorzusehen, wobei dieser Signalpfad in einer derartigen Ebene verläuft, die die beiden anderen Ebenen innerhalb des Meßrohrs schneidet, wobei die dritte Ebene und die vierte Ebene jeweils unter einem von 90° verschiedenen Winkel relativ zu der ersten Ebene und der zweiten Ebene verlaufen und nicht parallel zueinander sind. Auf diese Weise kann z. B. die zuvor beschriebene Diagnosefunktion auf mehrere überprüfbare Reflektoxionsstellen ausgeweitet werden.
Andere bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich dabei in Analogie zu den weiter oben im Zusammenhang mit der ersten erfindungsgemäßen Lösung beschriebenen Ausgestaltungsmöglichkeiten, insbesondere im Hinblick auf das Vorsehen einer Mehrzahl weiterer Ultraschallwandlerpaare, die insbesondere zur Bereitstellung von V-förmigen Signalpfaden in voneinander verschiedenen, vorzugsweise zueinander parallelen Ebenen vorgesehen sind.
Wie zuvor schon ausgeführt, sind die Ultraschallwandler im allgemeinen in Wandlertaschen vorgesehen, die in der Wand des Meßrohrs angeordnet sein können. Problematisch ist dabei, daß im Falle der Messung von Gasen mit Flüssigkeitsanteilen sich diese in den Wandlertaschen ablagern und dort zu Problemen führen können. Setzt sich z. B. ein Wassertropfen in einer Wandlertasche ab, so kann dieser Tropfen gegebenenfalls eine Brücke zwischen dem Ultraschallwandler und dem Meßrohr bilden, so daß es zu einer unerwünschten Schalleinkopplung von dem ansonsten von dem Meßrohr weitgehend schallisolierten Wandler in das Rohr kommt.
Damit liegt eine weitere Aufgabe der Erfindung darin, ein derartiges Ultraschalldurchflußmeßgerät anzugeben, bei dem die zuvor beschriebene Problematik vermieden wird.
Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Ultraschalldurchflußmeßgerät ist diese Aufgabe sowohl durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Patentanspruchs 1 als auch des Patentanspruchs 5 gelöst.
Erfindungsgemäß wird damit gewährleistet, daß für die Ultraschallwandler vorgesehene Wandlertaschen zum Inneren des Meßrohrs hin geneigt sein können, so daß sie für flüssige und pastöse Medien selbstentleerend sind. Diese Vorgehensweise ist grundsätzlich mit allen zuvor beschriebenen Ausgestaltungen kombinierbar.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens ein weiteres Ultraschallwandlerpaar mit einem zugeordneten Reflektor zur Realisierung eines weiteren V-förmigen Signalpfads vorgesehen, der in einer Ebene verläuft, die die Ebene des ersten V-förmigen Signalpfads innerhalb des Meßrohrs nicht schneidet, wobei die Ultraschallwandler des weiteren Ultraschallwandlerpaars höher angeordnet sind als der zugeordnete Ultraschallreflektor. Ganz besonders bevorzugt ist dabei vorgesehen, daß die Ebenen parallel zueinander verlaufen und die Ultraschallwandlerpaare auf der einen Umfangshälfte und die Ultraschallreflektoren auf der anderen Umfangshälfte des Meßrohrs vorgesehen sind. Damit wird auch beim Vorsehen einer Mehrzahl von V-förmigen Signalpfaden die zuvor angesprochene Selbstentleerung der Wandlertaschen für die Ultraschallwandler erzielt.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigt
1a, b schematisch die Ausgestaltung eines Ultraschalldurchflußmeßgeräts gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel,
2a, b schematisch den Verlauf der Signalpfade in Draufsicht bei dem Ultraschalldurchflußmeßgerät gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel im Vergleich mit dem Stand der Technik,
3a, b schematisch ein Ultraschalldurchflußmeßgerät gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel,
4a, b schematisch ein Ultraschalldurchflußmeßgerät gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel und
5 schematisch ein Ultraschalldurchflußmeßgerät gemäß einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel.
Aus den 1a und 1b ist ein Ultraschalldurchflußmeßgerät gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel schematisch im Querschnitt bzw. in perspektivischer Ansicht ersichtlich. Dargestellt sind nur die erfindungswesentlichen Bestandteile des Ultraschalldurchflußmeßgeräts, nämlich ein von einem nicht weiter dargestellten Medium durchströmbares Meßrohr 1 und eine Mehrzahl von Ultraschallwandlerpaaren 2 mit jeweils einem Ultraschallwandler 3, wobei jedem Ultraschallwandlerpaar 2 ein Ultraschallreflektor 4 zugeordnet ist. Dabei sind die Ultraschallwandlerpaare 2 abwechselnd auf der einen bzw. der anderen Umfangshälfte des Meßrohrs 1 vorgesehen, und zwar derart, daß sich parallele Ebenen mit jeweils einem V-förmigen Signalpfad 5 ergeben. Durch die abwechselnde Anordnung der Ultraschallwandlerpaare 2 bzw. dementsprechend der Ultraschallreflektoren 4 auf der einen bzw. anderen Seite des Meßrohrs 1 ergibt es sich, daß die V-förmigen Signalpfade 5 ihre Öffnung abwechselnd nach der einen bzw. der anderen Seite haben. Dabei sei noch darauf hingewiesen, daß für den Signalpfad 5 in der Mitte die Innenwand des Meßrohrs selbst als Ultraschallreflektor 4 wirkt, also kein separater Ultraschallreflektor erforderlich ist.
Dies ist schematisch auch in den 2a und 2b dargestellt. Diese zeigen in Draufsicht in 2a einen Fall aus dem Stand der Technik, in dem ein einziger V-förmiger Signalpfad 5 vorgesehen ist oder mehrere V-förmige Signal-Pfade 5 vorgesehen sind, die jedoch ihre Öffnung alle nach rechts haben. Dagegen zeigt 2b schematisch eine Anordnung der Signalpfade 5, wie bei dem in 1a und b gezeigten ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, nämlich derart, daß wenigstens ein Signalpfad 5 mit einer Öffnung nach rechts und ein Signalpfad 5 mit einer Öffnung nach links existiert. Untersuchungen haben gezeigt, daß damit die Meßgenauigkeit erheblich verbessert werden kann.
Aus den 3a und 3b ist nun ein Ultraschalldurchflußmeßgerät gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel ersichtlich, nämlich einerseits in einer Querschnittsansicht und andererseits schematisch in einer perspektivischen Ansicht. Bei diesem Ultraschalldurchflußmeßgerät sind die Ultraschallwandlerpaare 2 und die Ultraschallreflektoren 4 ebenfalls derart angeordnet, daß sich V-förmige Signalpfade in zueinander parallelen Ebenen ergeben. Zusätzlich ist nun vorgesehen, daß in einer Ebene senkrecht zu den parallelen Ebenen ein ebenfalls V-förmiger Signalpfad bereitgestellt wird, indem die dafür verwendeten Ultraschallwandler 3 oben am Meßrohr 1 angeordnet werden. Die Signalebene beinhaltet die Längsachse des Meßrohrs 1, so daß als Ultraschallreflektor 4 keine separate Einrichtung vorgesehen werden muß, sondern die Innenwand des Meßrohrs 1 dienen kann. Entsprechendes gilt für die mittlere Ebene der zueinander parallelen Signalpfadebenen.
Mit dieser Ausgestaltung wird eine derartige Diagnosefunktion erreicht, mit der erfaßt werden kann, ob sich am Boden des Meßrohrs 1 Schmutz angesammelt hat. Wie weiter oben schon ausgeführt, würde sich nämlich aufgrund einer derartigen Ansammlung von Schmutz der Ort einer dort vorgesehenen Relexion zur Mitte des Meßrohrs 1 hin verschieben, so daß sich auch der akustische Pfad verkürzt. Wenn im Laufe der Zeit eine kürzere Laufzeit des die anderen Ebenen schneidenden Signalpfads festgestellt wird, so kann dies damit ein Hinweis auf unerwünschte Schmutzablagerungen sein. Außerdem wird durch diese Anordnung eines V-förmigen Signalpfads, der die anderen Ebenen innerhalb des Meßrohrs 1 schneidet, auch die zusätzlicher Erfassung eines weiteren Durchflußwertes ermöglicht, um die Genauigkeit der Durchflußmessung weiter zu steigern.
Aus 4a und 4b ist ein Ultraschalldurchflußmeßgerät gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel ersichtlich, und zwar ebenfalls wieder in einer Querschnittsansicht sowie schematisch in einer perspektivischen Ansicht. Mit dieser Ausgestaltung können im wesentlichen die zuvor im Zusammenhang mit dem Ultraschalldurchflußmeßgerät gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel erläuterten Vorteile erzielt werden, wobei im Unterschied dazu vorgesehen ist, daß nicht nur eine Signalpfadebene die zueinander parallelen Signalpfadebenen schneidet, sondern zwei derartige Signalpfadebenen vorgesehen sind, die in einem Winkel zueinander verlaufen. Wenn auch vorliegend ein gemeinsamer Ultraschallreflektor 4 vorgesehen ist, so kann auf diese Weise die zuvor beschriebene Diagnosefunktion bezüglich der Verschmutzung des Meßrohrs 1 auf mehrere überprüfbare Reflexionsstellen ausgeweitet werden.
Aus 5 ist schließlich ein Ultraschalldurchflußmeßgerät gemäß einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel schematisch in einer Querschnittsdarstellung ersichtlich. Maßgeblich ist dabei, daß die Ultraschallwandler 3 jeweils höher angeordnet sind als die zugeordneten Ultraschallreflektoren 4, so daß die Wandlertaschen 6, in denen die Ultraschallwandler 3 vorgesehen sind, nach unten hin geneigt sind. Wie weiter oben schon ausgeführt, gewährleistet dies, daß die Wandlertaschen 6 für flüssige und pastöse Medien selbstentleerend sind.

Claims

Ultraschalldurchflußmeßgerät, mit einem von einem Medium durchströmbaren Meßrohr (1), das im Querschnitt gesehen zwei Umfangshälften aufweist, wobei zwei Ultraschallwandlerpaare (2) vorgesehen sind, denen jeweils ein Ultraschallreflektor (4) zugeordnet ist, die Ultraschallwandler (3) eines jeden Ultraschallwandlerpaares (2) auf einer gemeinsamen Umfangshälfte in Längsrichtung des Meßrohrs (1) versetzt zueinander angeordnet sind und der dem jeweiligen Ultraschallwandlerpaar (2) zugeordnete Ultraschallreflektor (4) auf der anderen Umfangshälfte in Längsrichtung des Meßrohrs (1) gesehen zwischen den beiden Ultraschallwandlern (3) angeordnet ist, so daß ein von einem Ultraschallwandler (3) eines Ultraschallwandlerpaares (2) ausgesandtes Ultraschallsignal längs eines V-förmigen Signalpfads (5) über den dem Ultraschallwandlerpaar (2) zugeordneten Ultraschallreflektor (4) zu dem anderen Ultraschallwandler (3) des Ultraschallwandlerpaares (2) gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ultraschallwandlerpaar (2) und der zweite Ultraschallreflektor (4) auf der einen Umfangshälfte und das zweite Ultraschallwandlerpaar (2) und der erste Ultraschallreflektor (4) auf der anderen Umfangshälfte vorgesehen sind, daß die unterschiedlichen Ebenen sich innerhalb des Meßrohrs (1) nicht schneiden und daß die Ultraschallwandler (3) aller Ultraschallwandlerpaare (2) höher angeordnet sind als der zugeordnete Ultraschallreflektor (4).
Ultraschalldurchflußmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein weiteres Ultraschallwandlerpaar mit einem zugeordneten Ultraschallreflektor (4) zur Realisierung eines weiteren V-förmigen Signalpfads (5) vorgesehen ist.
Ultraschalldurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ultraschallreflektoren (4) in Längsrichtung des Meßrohrs (1) gesehen höchstens um den maximalen Abstand zwischen zwei Ultraschallwandlern (3) eines Ultraschallwandlerpaares (2) voneinander beabstandet sind.
Ultraschalldurchflußmeßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Ultraschallreflektoren (4) in Längsrichtung des Meßrohrs (1) gesehen auf derselben Länge des Meßrohrs (1) vorgesehen sind.
Ultraschalldurchflußmeßgerät, mit einem von einem Medium durchströmbaren Meßrohr (1), das im Querschnitt gesehen zwei Umfangshälften aufweist, wobei zwei Ultraschallwandlerpaare (2) vorgesehen sind, denen jeweils ein Ultraschallreflektor (4) zugeordnet ist, die Ultraschallwandler (3) eines jeden Ultraschallwandlerpaares (2) auf einer gemeinsamen Umfangshälfte in Längsrichtung des Meßrohrs (1) versetzt zueinander angeordnet sind und der dem jeweiligen Ultraschallwandlerpaar (2) zugeordnete Ultraschallreflektor (4) auf der anderen Umfangshälfte in Längsrichtung des Meßrohrs (1) gesehen zwischen den beiden Ultraschallwandlern (3) angeordnet ist, so daß ein von einem Ultraschallwandler (3) eines Ultraschallwandlerpaares (2) ausgesandtes Ultraschallsignal längs eines V-förmigen Signalpfads (5) über den dem Ultraschallwandlerpaar (2) zugeordneten Ultraschallreflektor (4) zu dem anderen Ultraschallwandler (3) des Ultraschallwandlerpaares (2) gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß ein drittes Ultraschallwandlerpaar (2) mit einem zugeordneten Ultraschallreflektor (4) zur Realisierung eines V-förmigen Signalpfads (5) vorgesehen ist, der in einer derartigen Ebene verläuft, die die beiden anderen Ebenen innerhalb des Meßrohrs (1) schneidet, daß die beiden anderen Ebenen sich innerhalb des Meßrohrs (1) nicht schneiden und daß die Ultraschallwandler (3) aller Ultraschallwandlerpaare (2) höher angeordnet sind als der zugeordnete Ultraschallreflektor (4).
Ultraschalldurchflußmeßgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden anderen Ebenen parallel zueinander verlaufen und die dritte Ebene senkrecht zu den beiden anderen Ebenen verläuft.
Ultraschalldurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Ebene die Längsachse des Meßrohrs enthält.
Ultraschalldurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein viertes Ultraschallwandlerpaar (2) mit einem zugeordneten Ultraschallreflektor (4) zur Realisierung eines V-förmigen Signalpfads (5) vorgesehen ist, der in einer derartigen Ebene verläuft, die die beiden anderen Ebenen innerhalb des Meßrohrs (1) schneidet, wobei die dritte Ebene und die vierte Ebene jeweils unter einem von 90° verschiedenen Winkel relativ zu der ersten Ebene und der zweiten Ebene verlaufen und nicht parallel zueinander sind.
Ultraschalldurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein weiteres Ultraschallwandlerpaar (2) mit einem zugeordneten Ultraschallreflektor (4) zur Realisierung eines weiteres V-förmigen Signalpfads (5) vorgesehen ist, wobei der Signalpfad (5) in einer Ebene verläuft, die parallel zu den ersten beiden zueinander parallelen Ebenen verläuft.
Ultraschalldurchflußmeßgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein weiteres Ultraschallwandlerpaar (2) mit einem zugeordneten Ultraschallreflektor (4) zur Realisierung eines weiteren V-förmigen Signalpfads (5) vorgesehen ist, der in einer Ebene verläuft, die die Ebene des ersten V-förmigen Signalpfads (5) innerhalb des Meßrohrs (1) nicht schneidet, wobei die Ultraschallwandler (3) des weiteren Ultraschallwandlerpaares (2) höher angeordnet sind als der zugeordnete Ultraschallreflektor (4).
Ultraschalldurchflußmeßgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenen parallel zueinander verlaufen und die Ultraschallwandlerpaare (2) auf der einen Umfangshälfte und die Ultraschallreflektoren (4) auf der anderen Umfangshälfte des Meßrohrs (1) vorgesehen sind.