DE102007023802A1

DE102007023802A1 - Clamp on flow meter for fixing in pipe line, has multiple modular shaped components, which are combined in different arrangements and two different types of clamp on flow meters are realized

Info

Publication number: DE102007023802A1
Application number: DE200710023802
Authority: DE
Inventors: Achim Wiest; Andreas Berger
Original assignee: Endress and Hauser Flowtec AG; Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date: 2007-05-21
Filing date: 2007-05-21
Publication date: 2008-11-27

Abstract

The clamp on flow meter (1a) has two ultrasonic sensors. A control or evaluation unit (12) is provided to determine the volume or the mass flow of the medium (13) on the basis of the delay time principle or Doppler principle. The multiple modular shaped components are provided, which are combined in different arrangements. Two different types of clamp on flow meters are realized.

Description

Die Erfindung betrifft ein Clamp-On Durchflussmessgerät zur Befestigung an einer Rohrleitung, wobei zumindest zwei Ultraschallsensoren vorgesehen sind, die Ultraschall-Messsignale in eine von einem Medium durchströmte Rohrleitung aussenden bzw. aus der Rohrleitung empfangen, oder wobei zumindest ein Ultraschallsensor vorgesehen ist, der Ultraschall-Messsignale in die Rohrleitung aussendet und empfängt, und wobei eine Regel-/Auswerteeinheit vorgesehen ist, die den Volumen- und/oder den Massedurchfluss des Mediums anhand der Laufzeitdifferenz der Ultraschall-Messsignale, die die Rohrleitung in Strömungsrichtung und entgegen der Strömungsrichtung des Mediums durchlaufen, oder anhand des Doppler-Prinzips bestimmt.The The invention relates to a clamp-on flowmeter for Attachment to a pipeline, wherein at least two ultrasonic sensors are provided, the ultrasonic measurement signals in one of a medium flowed through pipe or out of the pipeline receive, or wherein at least one ultrasonic sensor is provided is that sends out ultrasonic measuring signals into the pipeline and receives, and wherein a control / evaluation unit is provided , which is based on the volume and / or mass flow of the medium the transit time difference of the ultrasonic measuring signals, the pipeline in the flow direction and against the flow direction of the medium, or determined by the Doppler principle.

Clamp-on Ultraschall-Durchflussmessgeräte werden vielfach in der Prozess- und Automatisierungstechnik eingesetzt. Sie erlauben es, den Volumen- und/oder Massestrom eines Mediums in einem Behältnis, insbesondere in einer Rohrleitung, berührungslos und somit nicht-invasiv zu bestimmen, da sie von außen an die Rohrleitung angebracht werden. Clamp-On Ultraschall-Durchflussmessgeräte sind beispielsweise in der EP 0 686 255 B1 , der US-PS 4,484,478 oder der US-PS 4,598,593 beschrieben. Üblicherweise werden die Ultraschallsensoren einzeln mit Bändern auf die Rohrleitung, in der der Durchfluss bestimmt werden soll, aufgeschnallt.Clamp-on ultrasonic flowmeters are widely used in process and automation technology. They make it possible to determine the volume and / or mass flow of a medium in a container, in particular in a pipeline, contactless and thus non-invasive, since they are attached to the outside of the pipeline. Clamp-on ultrasonic flowmeters are for example in the EP 0 686 255 B1 , of the U.S. Patent 4,484,478 or the U.S. Patent 4,598,593 described. Usually, the ultrasonic sensors are individually strapped with bands on the pipeline in which the flow is to be determined.

Die von der Anmelderin angebotenen und vertriebenen Ultraschall-Durchflussmessgeräte arbeiten nach dem Laufzeitdifferenz-Prinzip. Beim Laufzeitdifferenz-Prinzip wird die unterschiedliche Laufzeit von Ultraschall-Mess signalen, die das Medium in Strömungsrichtung und entgegen der Strömungsrichtung durchlaufen, ausgewertet. Zwei in Richtung der Längsachse der Rohrleitung angeordnete Ultraschallsensoren senden und empfangen die Ultraschall-Messsignale alternierend. Anhand der Laufzeitdifferenz der Ultraschall-Messsignale lässt sich die Strömungsgeschwindigkeit und somit bei bekanntem Durchmesser des Rohres der Volumendurchfluss bzw. bei bekannter Dichte des Mediums der Massendurchfluss bestimmen.The by the applicant offered and sold ultrasonic flowmeters work according to the transit time difference principle. At the transit time difference principle is the different transit time of ultrasonic measuring signals, the medium in the flow direction and against the flow direction go through, evaluated. Two in the direction of the longitudinal axis send and receive ultrasonic sensors arranged in the pipeline the ultrasonic measuring signals alternating. Based on the transit time difference The ultrasound measurement signals the flow velocity and thus with known diameter of the tube, the volume flow or determine the mass flow at a known density of the medium.

Bei Clamp-On Ultraschall-Durchflussmessgeräten, die nach dem Laufzeitdifferenz-Prinzip arbeiten, werden die Ultraschall-Messsignale unter einem vorgegebenen Winkel in die Rohrleitung, in der sich das Medium befindet, ein- bzw. ausgestrahlt. Damit ein möglichst großer Anteil der von einem Ultraschallwandler in das Behältnis eingestrahlten Energie im jeweils anderen Ultraschallsensor empfangen wird, müssen die beiden Ultraschallsensoren einen definierten Abstand voneinander haben. Die jeweilige Position der Ultraschallsensoren an der Rohrleitung ist abhängig von dem Innendurchmesser der Rohrleitung und von der Schallgeschwindigkeit des Mediums. Als weitere Applikationsparameter, denen mitunter eine relativ große Bedeutung zuzumessen ist, sind die Wandstärke der Rohrleitung und die Schallgeschwindigkeit des Materials der Rohrleitung zu nennen.at Clamp-on ultrasonic flowmeters after the Running time difference principle, the ultrasonic measurement signals are at a predetermined angle into the pipeline, in which the medium is located, on or radiated. So that as possible large proportion of an ultrasonic transducer in the container radiated energy is received in the other ultrasonic sensor, the two ultrasonic sensors must have a defined Have distance from each other. The respective position of the ultrasonic sensors on the pipe depends on the inside diameter the pipeline and the speed of sound of the medium. When Other application parameters, sometimes a relatively large Importance is, are the wall thickness of the pipeline and to call the speed of sound of the material of the pipeline.

Bei Clamp-On Ultraschall-Durchflussmessgeräten, die auf dem Doppler-Prinzip basieren, werden die Ultraschall-Messsignale an Verunreinigungen in dem Medium reflektiert. Somit sind diese Messgeräte nur bei speziellen Anwendungen einsetzbar. Anhand der Dopplerverschiebung der Ultraschall-Messsignale lässt sich die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums, und bei bekanntem Innendurchmesser der Rohrleitung der Volumendurchfluss des Mediums durch die Rohrleitung bestimmen.at Clamp-on ultrasonic flowmeters operating on the Doppler principle, the ultrasonic measurement signals are on Impurities reflected in the medium. So these are gauges only suitable for special applications. Based on the Doppler shift The ultrasound measurement signals the flow velocity of the medium, and with known inner diameter of the pipeline determine the volume flow of the medium through the pipeline.

Bekannte Clamp-On Durchflussmessgeräte haben den Nachteil, dass sie dem Anwender stets in einer fest vorgegebenen Ausgestaltung für eine fest vorgegebene Applikation bereitgestellt werden. Üblicherweise sind z. B. Durchflussmessgeräte, die nach dem Laufzeitdifferenz-Prinzip arbeiten, in Ein-, Zwei- oder Mehrtraversen-Ausgestaltung beziehbar; nachträglich ist diese Anordnung nicht mehr veränderbar. Auf Herstellerseite bedeutet dies, dass der Hersteller in der Lage sein muss, eine Vielzahl von Durchflussmessgeräten zu liefern, um auf die unterschiedlichsten Kundenanforderungen in Richtung Applikation und Rohrdurchmesser reagieren zu können. Nachteilig an den bekannten Lösungen ist somit, dass einerseits der Anwender auf eine einmal gewählte Applikation beschränkt ist; andererseits muss der Hersteller ein breites Produktangebot zur Verfügung stellen.Known Clamp-on flowmeters have the disadvantage that They always provide the user with a fixed configuration be provided for a fixed predetermined application. Usually are z. B. flowmeters, according to the transit time difference principle working, in one-, two- or multi-traverse design available; Subsequently, this arrangement is no longer changeable. On Manufacturer side, this means that the manufacturer will be able need to deliver a variety of flowmeters, to meet the most diverse customer requirements in the direction of application and To be able to react pipe diameter. A disadvantage of the known solutions is thus that on the one hand the user limited to a selected application is; On the other hand, the manufacturer has a wide product range provide.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Baukasten-System zur Verfügung zu stellen, mit dem sich unterschiedliche Typen von Clamp-On Durchflussmessgeräten auf einfache und kostengünstige Weise realisieren lassen.Of the Invention is based on the object, a modular system available to face different types of clamp-on flowmeters can be implemented in a simple and cost-effective manner.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Clamp-On-Durchflussmessgerät aus mehreren modular ausgestalteten Komponenten besteht, die in unterschiedlicher Anzahl und/oder unterschiedlicher Ausgestaltung derart kombinierbar sind, dass zumindest zwei Typen von unterschiedliche Clamp-On-Durchflussmessgeräten realisierbar sind. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich bei den unterschiedlichen Typen von Clamp-On Durchflussmessgeräten um Ein-, Zwei- oder Mehr-Traversen-Durchflussmessgeräte. Es kann sich jedoch auch jeweils um ein Ein-, Zwei- oder Mehrtraversen Durchflussmessgerät handeln, wobei unterschiedliche Befestigungsarten für die Ultraschallsensoren vorgesehen sind.The Task is solved by the clamp-on flowmeter consists of several modular designed components that are in different Number and / or different design combinable These are at least two types of different clamp-on flowmeters are feasible. According to an advantageous embodiment the device according to the invention is on the different types of clamp-on flowmeters one, two or more traverse flowmeters. However, it can also be a one-, two- or multi-traverse flowmeter act, with different types of fastening for the Ultrasonic sensors are provided.

Darüber hinaus sind gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zumindest zwei Sensorhalter vorgesehen, denen zumindest ein Ultraschallsensor zugeordnet ist. Weiterhin ist ein Spannelement mit zwei Spannwürfeln vorgesehen, mit dem die Sensorhalter und die Ultraschallsensoren auf die Rohrleitung aufklemmbar sind. Im einfachsten Fall handelt es sich bei dem Spannelement um eine Spannschraube. Bevorzugt aber ist das Spannelement so ausgestaltet, dass es mit einer definierten Kraft auf die Rohrleitung aufpressbar ist. Mögliche vorteilhafte Ausgestaltungen des Spannelements sind im Detail in der nicht vorveröffentlichten Deutschen Patentanmeldung DE 10 2007 019 610.7 , die die Anmelderin am 24.04.2007 beim Deutschen Patent- und Markenamt hinterlegt hat, beschrieben. Der Offenbarungsgehalt dieser nicht vorveröffentlichten Anmeldung ist explizit dem Offenbarungsgehalt der vorliegenden Patentanmeldung zuzurechnen. Durch die beiden in der DE 10 2007 019 610.7 beschriebenen Spannelemente lässt sich das Clamp-On Durchflussmessgerät auf einfache Art und Weise ohne zusätzliche Montagehilfen in einer gewünschten Position an der Rohrleitung befestigen. Bevorzugt handelt es sich bei dem Spannelement übrigens um eine federnd an der Rohrleitung befestigbare Spann- bzw. Schnellspannvorrichtung.In addition, according to a vorteilhaf th embodiment of the device according to the invention at least two sensor holders are provided, which is associated with at least one ultrasonic sensor. Furthermore, a clamping element with two clamping cubes is provided, with which the sensor holder and the ultrasonic sensors can be clamped onto the pipe. In the simplest case, the clamping element is a clamping screw. Preferably, however, the clamping element is designed so that it can be pressed onto the pipeline with a defined force. Possible advantageous embodiments of the clamping element are described in detail in the not previously published German patent application DE 10 2007 019 610.7 , which the Applicant filed with the German Patent and Trademark Office on 24.04.2007. The disclosure of this non-prepublished application is explicitly attributable to the disclosure of the present patent application. By the two in the DE 10 2007 019 610.7 As described clamping elements, the clamp-on flowmeter can be easily attached to the pipeline in a desired position without additional mounting aids. Incidentally, the tensioning element is preferably a tensioning or quick-tensioning device that can be fastened resiliently to the pipeline.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht an jedem Sensorhalter und an jedem Spannprisma eine Zentrier-/Positonier-Geometrie vor, die so ausgestaltet ist, dass der Sensorhalter bzw. das Spannprisma in einer genau definierten Position an der Rohrleitung befestigbar ist. Hierdurch ist eine einfache und sichere Anbringung des Clamp-On Durchflussmessgeräts an einer Rohrleitung mit unterschiedlichen Nennweiten gewährleistet. Insbesondere handelt es sich bei dem mit der Rohrleitung in Kontakt kommenden Bereich des Sensorhalters um ein Zentrier-Prisma, welches die Positionierung von beliebigen Ultraschallsensoren auf der Rohrleitung erlaubt. Weiterhin ist eine derartige Geometrie einfach zu fertigen und lässt, wie bereits gesagt, sensorseitig viele Sensorkonstruktionen zu. Generell wird die Multifunktionalität des erfindungsgemäßen Clamp-On Durchflussmessgeräts durch wenige ausgewählte modulare Komponenten möglich.A preferred embodiment of the invention Device looks at each sensor holder and at each clamping prism a centering / positioning geometry that is designed that the sensor holder or the clamping prism in a well-defined Position can be fastened to the pipeline. This is a easy and safe attachment of the clamp-on flowmeter guaranteed on a pipeline with different nominal sizes. In particular, it is in the case of the pipeline in contact coming area of the sensor holder to a centering prism, which the Positioning of any ultrasonic sensors on the pipeline allowed. Furthermore, such a geometry is easy to manufacture and leaves, as already said, sensor side many sensor designs to. In general, the multifunctionality of the invention Clamp-on flowmeter by a few selected modular components possible.

Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Vorrichtung bei kleinen Nennweiten der Rohrleitungen einsetzbar, da eine sehr ausgewogene Gewichtsverteilung des Clamp-On Durchflussmessgeräts durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erreicht wird. Auch werden verformbare Rohre aufgrund der definierten Anpresskraft nicht deformiert.Prefers the device according to the invention is small Nominal diameters of piping can be used as a very balanced Weight distribution of the clamp-on flowmeter through the device according to the invention is achieved. Also deformable pipes are due to the defined contact pressure not deformed.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zumindest ein Ultraschallsensor an den Sensorhalter adaptiert; beispielsweise sind die Anlageflächen komplementär ausgestaltet, so dass ein nachträgliches Anbringen des Ultraschallsensors an einem Sensorhalter problemlos möglich ist. Befindet sich ein Spannelement darüber hinaus auf der Höhe eines Ultraschallsensors, so ist sichergestellt, dass der Ultraschallsensor stets mit einem definierten, vorzugsweise gefederten Anpressdruck auf die Rohrleitung aufgepresst ist.According to one advantageous embodiment of the invention Device is at least an ultrasonic sensor to the sensor holder adapted; For example, the contact surfaces are designed to be complementary, so that a subsequent attachment of the ultrasonic sensor is easily possible on a sensor holder. is In addition, a clamping element at the height an ultrasonic sensor, it is ensured that the ultrasonic sensor always with a defined, preferably spring-loaded contact pressure the pipe is pressed.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass zumindest das eine Spannelement im wesentlichen in der seitlichen Verbindungslinie der beiden Sensorhalter an der Rohrleitung vorgesehen ist. Bei mehreren Spannelementen sind diese parallel zueinander ausgerichtet.Farther It is proposed that at least the one clamping element substantially in the lateral connecting line of the two sensor holders on the Pipeline is provided. For several clamping elements these are aligned parallel to each other.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das Clamp-On Durchflussmessgerät an einer Seite der Rohrleitung zumindest eine Führungsschiene auf, die parallel zur Längsachse der Rohrleitung angeordnet ist und auf der der Sensorhalter bzw. die Sensorhalter und/oder der bzw. die Sensorhalter mit integriertem Ultraschallsensor in einer vorgegebenen Ausrichtung verschiebbar angeordnet ist bzw. sind. Hierdurch lässt sich die Anzahl der an einer Seite der Rohrleitung angeordneten Sensorhalter und/oder Ultraschallsensoren beliebig variieren.According to one preferred embodiment of the invention Device has the clamp-on flowmeter on a Side of the pipe at least one guide rail, the is arranged parallel to the longitudinal axis of the pipeline and on which the sensor holder or the sensor holder and / or the or the sensor holder with integrated ultrasonic sensor in one is arranged displaceable predetermined orientation or are. hereby can be the number of on one side of the pipeline arranged sensor holder and / or ultrasonic sensors arbitrarily vary.

Um eine exakte Positionierung zu erreichen, wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass das Clamp-On Durchflussmessgerät zwei parallel zueinander und parallel zur Längsachse der Rohrleitung verlaufende Führungsschienen aufweist, auf denen der bzw. die Sensorhalter und/oder der Sensorhalter mit integriertem Ultraschallsensor verschiebbar angeordnet sind/ist.Around achieving an exact positioning is beyond suggested that the clamp-on flowmeter two parallel to each other and parallel to the longitudinal axis of the pipeline extending guide rails on which the or the sensor holder and / or the sensor holder with integrated ultrasonic sensor are slidably disposed / is.

Um eine Zwei-Traversen-Anordnung der Ultraschallsensoren zu realisieren, ist das Clamp-On Durchflussmessgerät so aufgebaut, dass zumindest zwei Ultraschallsensoren auf derselben Seite der Rohrleitung angeordnet sind.Around to realize a two-truss arrangement of the ultrasonic sensors, the clamp-on flowmeter is constructed so that at least two ultrasonic sensors on the same side of the pipeline are arranged.

Alternativ wird vorgeschlagen, dass das Clamp-On Durchflussmessgerät so aufbaubar ist, dass zumindest ein weiterer Ultraschallsensor auf der gegenüberliegenden Seite der Rohrleitung anordenbar ist. Eine weitere Variante sieht vor, dass das Clamp-On Durchflussmessgerät so aufgebaut ist, dass zumindest zwei Ultraschallsensoren auf gegenüberliegenden Seiten der Rohrleitung anordenbar sind.alternative It is suggested that the clamp-on flowmeter is so buildable that at least one other ultrasonic sensor can be arranged on the opposite side of the pipeline is. Another variant provides that the clamp-on flowmeter is constructed so that at least two ultrasonic sensors on opposite Sides of the pipeline can be arranged.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:The The invention will be explained in more detail with reference to the following figures. It shows:

1: eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ein-Traversen-Clamp-On Durchflussmessgeräts, 1 FIG. 1 shows a first embodiment of the single-transverse clamp-on flowmeter according to the invention, FIG.

2: eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ein-Traversen-Clamp-On Durchflussmessgeräts, 2 FIG. 2 shows a second embodiment of the single-transverse clamp-on flowmeter according to the invention, FIG.

3: eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Zwei-Traversen-Clamp-On Durchflussmessgeräts, 3 FIG. 1 shows a first embodiment of a two-traverse clamp-on flowmeter according to the invention, FIG.

4: eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zwei-Traversen-Clamp-On Durchflussmessgeräts, 4 FIG. 2 shows a second embodiment of the two-traverse clamp-on flowmeter according to the invention, FIG.

4a: eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts A aus 4, 4a : an enlarged view of the section A from 4 .

5: eine dritte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zwei-Traversen-Clamp-On Durchflussmessgeräts und 5 A third embodiment of the two-traverse clamp-on flowmeter according to the invention and

5a: eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts A aus 5. 5a : an enlarged view of the section A from 5 ,

1 zeigt eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Durchflussmessgeräts 1 mit einer sog. Ein-Traversen Anordnung eines Clamp-On Durchflussmessgeräts. Ein-Traversen Anordnung bedeutet, dass die Ultraschall-Messignale die Rohrleitung 6 einmal queren. 1 shows a first embodiment of the flowmeter according to the invention 1 with a so-called one-traverse arrangement of a clamp-on flowmeter. One-truss arrangement means that the ultrasonic measurement signals the pipeline 6 cross once.

Die beiden Ultraschallsensoren 10a, 10b sind auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Rohrleitung 6 in Richtung der Längsachse 7 der Rohrleitung 6 diametral versetzt zueinander angeordnet. Zwecks Bestimmung des Volumen- oder Massedurchflusses eines Mediums 15 durch die Rohrleitung 6 emittieren und empfangen die Ultraschallsensoren 10a, 10b alternierend Ultraschall-Messsignale. Da die Ultraschall-Messsignale die Rohrleitung 6 abwechselnd auf demselben Pfad in und entgegen der Strömungsrichtung des Mediums 15 durchlaufen, ist die Laufzeit in beide Richtungen unterschiedlich. Die Differenz der Laufzeiten der Ultraschall-Messsignale ist bei bekanntem Innendurchmesser der Rohrleitung ein Maß für den Volumendurchfluss des Mediums 15 durch die Rohrleitung 6. Bei bekannter Dichte des Mediums 15 lässt sich weiterhin der Massedurchfluss des Mediums 15 durch die Rohrleitung 6 bestimmen.The two ultrasonic sensors 10a . 10b are on two opposite sides of the pipeline 6 in the direction of the longitudinal axis 7 the pipeline 6 diametrically offset from each other. For the purpose of determining the volume or mass flow of a medium 15 through the pipeline 6 emit and receive the ultrasonic sensors 10a . 10b alternating ultrasonic measuring signals. Because the ultrasonic measurement signals the pipeline 6 alternately on the same path in and against the flow direction of the medium 15 run through, the duration is different in both directions. The difference of the transit times of the ultrasonic measuring signals is a measure of the volume flow of the medium with known inner diameter of the pipeline 15 through the pipeline 6 , With known density of the medium 15 continues to be the mass flow of the medium 15 through the pipeline 6 determine.

Im gezeigten Fall sind an der Vorderseite der Rohrleitung 6 zwei zueinander parallele Führungsschienen 11a, 11b vorgesehen, die parallel zur Längsachse 7 der Rohrleitung 6 verlaufen. Auf diesen Führungsschienen 11a, 11b sind ein Sensorhalter 9a und zwei Spannprismen 14 montiert. Zumindest der Sensorhalter 9a mit dem integrierten Ultraschallsensor 10a ist in Längsrichtung verschiebbar auf den Führungsschienen 11a, 11b angeordnet.In the case shown are at the front of the pipeline 6 two mutually parallel guide rails 11a . 11b provided, which are parallel to the longitudinal axis 7 the pipeline 6 run. On these guide rails 11a . 11b are a sensor holder 9a and two clamping prisms 14 assembled. At least the sensor holder 9a with the integrated ultrasonic sensor 10a is longitudinally displaceable on the guide rails 11a . 11b arranged.

Hierdurch kann einerseits das Spannprisma 14a, das der Befestigung des Clamp-On Durchflussmessgeräts auf der Rohrleitung 6 dient, auf einfache Art und Weise durch einen Sensorhalter 9a, 9b mit integriertem Ultraschallsensor 10a, 10b ersetzt werden. Hierdurch lassen sich beliebige Traversenanordnungen realisieren. Auch lässt sich beispielsweise der Sensorhalter 9a mit dem integrierten Ultraschallsensor 10a in Abhängigkeit von den am Messort herrschenden Gegebenheiten optimal zu dem Sensorhalter 9b mit dem integrierten Ultraschallsensor 10b positionieren. Optimal positionieren heißt in diesem Zusammenhang, dass die von einem Ultraschallsensor 10a; 10b ausgesendeten Ultraschall-Messsignale von dem anderen Ultraschallsensor 10b; 10a empfangen werden und umgekehrt. Der Sensorhalter 9b mit integrierten Ultraschallsensor 10c ist auf der gegenüberliegenden Seite der Rohrleitung 6 nahezu mittig zwischen den dem Sensorhalter 9a und dem Spannprisma 14 angeordnet.As a result, on the one hand, the clamping prism 14a that of attaching the clamp-on flowmeter to the piping 6 serves, in a simple way by a sensor holder 9a . 9b with integrated ultrasonic sensor 10a . 10b be replaced. As a result, any truss arrangements can be realized. Also, for example, the sensor holder can be 9a with the integrated ultrasonic sensor 10a depending on the conditions prevailing at the measuring location optimally to the sensor holder 9b with the integrated ultrasonic sensor 10b position. Positioning optimally in this context means that that of an ultrasonic sensor 10a ; 10b emitted ultrasonic measurement signals from the other ultrasonic sensor 10b ; 10a be received and vice versa. The sensor holder 9b with integrated ultrasonic sensor 10c is on the opposite side of the pipeline 6 almost midway between the sensor holder 9a and the tension prism 14 arranged.

Die Sensorhalter 9a, 9b und die Spannprismen 14 liegen mit prismenförmig ausgestalteten Auflageflächen 8 an der Rohrleitung 6 an. Hierdurch wird die Montage an der Rohrleitung 6 in einer korrekt ausgerichteten Position erheblich vereinfacht und sichergestellt.The sensor holder 9a . 9b and the clamping prisms 14 lie with prism-shaped designed bearing surfaces 8th on the pipeline 6 at. This will cause the assembly to the pipeline 6 greatly simplified and secured in a correctly aligned position.

2 zeigt eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ein-Traversen-Clamp-On Durchflussmessgeräts. Die Unterschiede liegen in der Anzahl und der Anordnung der modularen Elemente. Da die Spannprismen 14 auf der Höhe der beiden Sensorhalter 3a, 3b positioniert sind, wird ein sehr gleichmäßiger Anpressdruck der Sensorhalter 3a, 3b und der Ultraschallsensoren 10a, 10b sowie der Spannprismen 14 erreicht. Hierdurch wird eine angestrebte Messgenauigkeit auch bei sich ändernden Umgebungsbedingungen in weitem Rahmen sichergestellt. Es versteht sich von selbst, dass auch die beiden Sensorhalter 3a, 3b auf zwei parallelen Führungsschienen 11a, 11b angeordnet sein können. Die entsprechenden Bohrungen 14 oder sonstige Befestigungskomponenten sind an den Sensorhaltern 3a, 3b vorgesehen. 2 shows a second embodiment of the inventive single-transverse clamp-on flowmeter. The differences lie in the number and arrangement of the modular elements. Because the clamping prisms 14 at the height of the two sensor holders 3a . 3b are positioned, a very uniform contact pressure of the sensor holder 3a . 3b and the ultrasonic sensors 10a . 10b and the clamping prisms 14 reached. As a result, a desired measurement accuracy is ensured even with changing environmental conditions in a wide range. It goes without saying that even the two sensor holders 3a . 3b on two parallel guide rails 11a . 11b can be arranged. The corresponding holes 14 or other fastening components are on the sensor holders 3a . 3b intended.

3 zeigt eine erste Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Zwei-Traversen Anordnung des erfindungsgemäßen Clamp-On Durchflussmessgeräts 2a. Auf der dem Betrachter zugewandten Seite der Rohrleitung 6 ist in den beiden Endbereichen der beiden parallel verlaufenden Führungsschienen 11a, 11b jeweils ein Spannprisma 14 angeordnet. Auf der gegenüberliegenden Seite der Rohrleitung sind gleichfalls zwei Spannprismen 14 angeordnet. Jeweils zwei gegenüberliegende Spannprismen 14 sind über jeweils ein Spannelement bzw. eine Hohlwelle 5a, 5b und die Führungswürfel 13 miteinander verbunden. Bevorzugt ist die Verbindung federnd ausgestaltet, so dass auch bei sich ändernden Umgebungsbedingungen die erfindungsgemäße Vorrichtung stets mit einer vorgegebenen Anpresskraft an der Rohrleitung 6 anliegt. 3 shows a first embodiment of a two-truss arrangement according to the invention of the clamp-on flowmeter according to the invention 2a , On the side of the pipeline facing the observer 6 is in the two end regions of the two parallel guide rails 11a . 11b one tension prism each 14 arranged. On the opposite side of the pipeline are also two clamping prisms 14 arranged. Two opposite clamping prisms each 14 are each about a clamping element or a hollow shaft 5a . 5b and the guide cubes 13 connected with each other. Preferably, the compound is resiliently configured so that even with changing environmental conditions, the device according to the invention always with a predetermined contact pressure the pipeline 6 is applied.

Mittig zwischen den beiden Spannprismen 14 sind zwei weitere Sensorhalter 3a, 3b mit Ultraschallsensoren 10a, 10b verschiebbar angeordnet. Die beiden Ultraschallsensoren 10a, 10b sind so voneinander beabstandet, dass die von dem einen Ultraschallsensor 10a ausgesendeten Ultraschall-Messsignale nach der Reflektion an der Innenwand der Rohrleitung möglichst vollständig in dem zweiten Ultraschallsensor 10b empfangen werden. Wie bereits im Zusammenhang mit der in 2 gezeigten Ausgestaltung beschrieben, können auch auf dieser Seite die Sensorhalter 3a, 3b auf zwei parallelen Führungsschienen 11c, 11d angeordnet sein.Midway between the two clamping prisms 14 are two more sensor holders 3a . 3b with ultrasonic sensors 10a . 10b slidably arranged. The two ultrasonic sensors 10a . 10b are spaced apart from each other such that the one of the one ultrasonic sensor 10a emitted ultrasonic measuring signals after reflection on the inner wall of the pipeline as completely as possible in the second ultrasonic sensor 10b be received. As already mentioned in connection with in 2 described embodiment, also on this page, the sensor holder 3a . 3b on two parallel guide rails 11c . 11d be arranged.

4 zeigt eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Zwei-Traversen-Clamp-On Durchflussmessgeräts 2c. Von der in 3 gezeigten Lösung unterschiedet sich diese Variante dadurch, dass anstelle der Spannprismen 14 die Sensorhalter 3a, 3b mit Ultraschallsensoren 10a, 10b verwendet werden. Somit werden zwei Spannprismen 14 eingespart. Bei den Spannelementen 4a, 4b handelt es sich im gezeigten Fall um Schnellspannelemente. in 4a ist der mit A gekennzeichnete Ausschnitt von 4 vergrößert dargestellt. 4 shows a second variant of the inventive two-traverse clamp-on flowmeter 2c , From the in 3 This solution differs in that instead of the clamping prisms 14 the sensor holder 3a . 3b with ultrasonic sensors 10a . 10b be used. Thus, two clamping prisms 14 saved. For the clamping elements 4a . 4b in the case shown are quick-action clamping elements. in 4a is the section of A marked with A 4 shown enlarged.

In 5 ist eine dritte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zwei-Traversen-Clamp-On Durchflussmessgeräts 2b dargestellt. 5a zeigt eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts A aus 5. Wiederum sind die beiden Sensorhalter 3a, 3b mit den Ultraschallsensoren 10a, 10b verschiebbar auf den beiden parallelen Führungsschienen 11a, 11b angeordnet. Mittig zwischen den beiden Sensorhaltern 9a, 9b ist ein Spannprisma 14 auf den Führungsschienen befestigt. Die Befestigung des Clamp-On Durchflussmessgeräts an der Rohrleitung 6 erfolgt über zwei sich gegenüberliegenden Spannprismen 14 und über das Schnellspannelement 4a.In 5 is a third embodiment of the inventive two-traverse clamp-on flowmeter 2 B shown. 5a shows an enlarged view of the section A from 5 , Again, the two sensor holders 3a . 3b with the ultrasonic sensors 10a . 10b slidable on the two parallel guide rails 11a . 11b arranged. Centered between the two sensor holders 9a . 9b is a tension prism 14 attached to the guide rails. The attachment of the clamp-on flowmeter to the pipeline 6 takes place via two opposite clamping prisms 14 and about the quick-release element 4a ,

Einfach realisieren lässt sich auch folgende günstige Ausgestaltung: Der Sensorhalter 3b wird durch einen Sensorhalter 9a mit Ultraschallsensor 10c ersetzt wird. Bevorzugt durchstrahlt dieser Zusatzsensor 10c die Rohrleitung senkrecht zur Rohrwand. Hierdurch lässt sich die Dicke der Rohrwand und/oder die Schallgeschwindigkeit des Mediums ermitteln.The following favorable configuration can also be realized simply: The sensor holder 3b is through a sensor holder 9a with ultrasonic sensor 10c is replaced. Preferably, this additional sensor radiates through 10c the pipeline perpendicular to the pipe wall. This makes it possible to determine the thickness of the pipe wall and / or the speed of sound of the medium.

1a/1b1a / 1b: Ein-Traversen-DurchflussmessgerätA truss flowmeter
2a/2b/2c2a / 2b / 2c: Zwei-Traversen-DurchflussmessgerätTwo trusses flowmeter
3a3a: Sensorhaltersensor holder
3b3b: Sensorhaltersensor holder
4a4a: SchnellspannerQuick release
4b4b: SchnellspannerQuick release
4c4c: SterngriffSterngriff
4d4d: SterngriffSterngriff
5a5a: Spannelement/HohlwelleTensioner / hollow shaft
5b5b: Spannelement/HohlwelleTensioner / hollow shaft
66: Rohrleitungpipeline
77: Längsachselongitudinal axis
88th: Zentrier-/Positionier-Geometrie/PrismaCentering / positioning geometry / Prisma
9a9a: Sensorhalter mit integriertem Ultraschallsensorsensor holder with integrated ultrasonic sensor
9b9b: Sensorhalter mit integriertem Ultraschallsensorsensor holder with integrated ultrasonic sensor
10a10a: Ultraschallsensorultrasonic sensor
10b10b: Ultraschallsensorultrasonic sensor
10c10c: Ultraschallsensor integriertultrasonic sensor integrated
11a11a: Führungsschieneguide rail
11b11b: Führungsschieneguide rail
1212: Regel-/AuswerteeinheitControl / evaluation unit
1313: Führungswürfelguide cubes
1414: Spannprismaclamping prism
1515: Mediummedium

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0686255 B1 [0002]
US 4484478 [0002]
US 4598593 [0002]
- DE 102007019610 [0009, 0009]

Claims

Clamp-on flowmeter ( 1a . 1b . 2a . 2 B . 2c ) for attachment to a pipeline ( 6 ), wherein at least two ultrasonic sensors ( 10a . 10b ) are provided, the ultrasonic measurement signals in one of a medium ( 13 ) flowed through the pipeline ( 6 ) or out of the pipeline ( 6 ) or at least one ultrasonic sensor ( 10a ), the ultrasonic measuring signals into the pipeline ( 6 ) and out of the pipeline ( 6 ), and wherein a control / evaluation unit ( 12 ), which determines the volume and / or mass flow of the medium ( 13 ) determined on the basis of the transit time difference principle or on the basis of the Doppler principle, characterized in that the clamp-on flowmeter ( 1a . 1b . 2a . 2 B . 2c ) consists of a plurality of modularly designed components that can be combined in different numbers and / or different configurations such that at least two types of different clamp-on flowmeters ( 1a . 1b . 2a . 2 B . 2c ) are feasible.

Device according to claim 1, characterized in that the different types of clamp-on flowmeters are single or double or multi-traverse flowmeters ( 1a . 1b . 2a . 2 B . 2c ).

Apparatus according to claim 1, characterized in that at least two sensor holder ( 3a . 3b ) are provided, which at least one ultrasonic sensor ( 10a ; 10b ) and that a tensioning element ( 4a ; 4b ; 4c ; 4d ) and two jigs ( 13 ) are provided, with which the sensor holder ( 3a . 3b ; 9a . 9b ) and / or the ultrasonic sensor ( 10a ; 10b ) on the pipeline ( 6 ) are clamped / is.

Apparatus according to claim 3, characterized in that at least one clamping prism ( 14 ) and that on each sensor holder ( 3a . 3b . 9a . 9b ) and on each prism ( 14 ) a centering / positioning geometry ( 8th ) is provided, which is designed so that the or the sensor holder ( 3a . 3b . 9a . 9b ) on the pipeline ( 6 ) is aligned fastened or are.

Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the sensor holder ( 3a . 3b . 9a . 9b ) or the clamping prisms ( 14 ) with the clamping cubes ( 13 ) and the clamping elements or hollow shafts ( 4a . 4b ) according to the desired truss arrangement ( 1 . 2a . 2 B . 2c ) can be combined.

Device according to claim 3 or 5, characterized in that the clamping cubes ( 13 ) with the hollow shafts or the clamping elements ( 4a . 4b ) form a unit which is designed so that the tensioning prisms ( 14 ) are displaceable in alignment.

Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that it is in the clamping element ( 4a . 4b ) around a spring on the pipeline ( 6 ) attachable quick release device ( 5a . 5b ).

Apparatus according to claim 3, 4 or 5, characterized in that the clamp-on flowmeter ( 1a . 1b . 2a . 2 B . 2c ) on one side of the pipeline ( 6 ) at least one guide rail ( 11a . 11b ) parallel to the longitudinal axis ( 7 ) of the pipeline ( 6 ) and on which the sensor holders ( 3a . 3b ) and / or the sensor holder (s) ( 9a . 9b ) with integrated ultrasonic sensor ( 10a . 10b ) is arranged displaceably in a predetermined orientation or are.

Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the clamp-on flowmeter ( 2a . 2 B . 2c ) is constructed so that at least two ultrasonic sensors ( 10a . 10b ) on the same side of the pipeline ( 6 ) are arranged.

Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the clamp-on flowmeter ( 2a . 2 B . 2c ) is so buildable that at least one further ultrasonic sensor ( 10a . 10b ) on the opposite side of the pipeline ( 6 ) is arranged.

Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the clamp-on flowmeter ( 1 ) is constructed so that at least two sensor holder ( 9a . 9b ) with integrated ultrasonic sensor ( 10a . 10b ) on opposite sides of the pipeline ( 6 ) are arranged.