DE102008002027A1 - Measuring cell for use in measuring device of ultrasonic measuring system, has molded part provided with surface for coupling and/or decoupling of ultrasonic signal for determining flow-through of fluid medium through cell - Google Patents

Measuring cell for use in measuring device of ultrasonic measuring system, has molded part provided with surface for coupling and/or decoupling of ultrasonic signal for determining flow-through of fluid medium through cell

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DE102008002027A1
DE102008002027A1 DE200810002027 DE102008002027A DE102008002027A1 DE 102008002027 A1 DE102008002027 A1 DE 102008002027A1 DE 200810002027 DE200810002027 DE 200810002027 DE 102008002027 A DE102008002027 A DE 102008002027A DE 102008002027 A1 DE102008002027 A1 DE 102008002027A1
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measuring
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Andreas Berger
Michal Bezdek
Wolfgang Drahm
Martin Hertel
Jörg Herwig
Alfred Rieder
Frank Schmalzried
Mike Touzin
Achim Wiest
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Endress and Hauser Flowtec AG
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Abstract

The cell (2) has a molded part for providing adjustment of the cell at a measuring device (3), where the molded part exhibits a surface for coupling and/or decoupling of an ultrasonic signal (7) for determining and/or monitoring a flow-through of a measuring medium through the cell. The molded part exhibits an elevation (6) for accommodating into a recess (5). A sensor detects a fluid parameter, and a detecting unit detects storage and transmission of data. Another molded part lies opposite to the former molded part. Independent claims are also included for the following: (1) a measuring system for determining and/or monitoring a flow-through of a measuring medium through a measuring cell (2) a method for operating a measuring system.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messzelle, welche lösbar an einer dafür vorgesehenen Messvorrichtung anbringbar ist. The present invention relates to a measuring cell which is releasably attachable to a dedicated measurement apparatus.
  • Ultraschall-Durchflussmessgeräte werden vielfach in der Prozess- und Automatisierungstechnik eingesetzt. Ultrasonic flowmeters are often used in the process and automation technology. Sie erlauben in einfacher Weise, den Volumendurchfluss und/oder Massendurchfluss in einer Rohrleitung berührungslos zu bestimmen. They allow in a simple manner to determine the volume flow and / or mass flow without contact in a pipeline.
  • Die bekannten Ultraschall-Durchflussmessgeräte arbeiten häufig nach dem Doppler- oder nach dem Laufzeitdifferenz-Prinzip. Known ultrasonic flow measuring devices frequently operate on the Doppler or after the transit time difference principle.
  • Beim Laufzeitdifferenz-Prinzip werden die unterschiedlichen Laufzeiten von Ultraschallimpulsen relativ zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit ausgewertet. The travel time difference principle, the different transit times of ultrasonic pulses are evaluated relative to the flow direction of the liquid. Hierzu werden Ultraschallimpulse sowohl in wie auch entgegen der Strömung gesendet. To this end, ultrasonic pulses are transmitted in both as well as against the flow. Aus der Laufzeitdifferenz lässt sich die Fließgeschwindigkeit und damit bei bekanntem Durchmesser des Rohrleitungsabschnitts der Volumendurchfluss bestimmen. From the transit time difference, the flow velocity and thus at a known diameter of the pipeline section of the volume flow can be determined.
  • Beim Doppler-Prinzip werden Ultraschallwellen mit einer bestimmten Frequenz in die Flüssigkeit eingekoppelt und die von der Flüssigkeit reflektierten Ultraschallwellen ausgewertet. The Doppler principle, ultrasonic waves are coupled at a certain frequency in the fluid and evaluated reflected from the liquid ultrasonic waves. Aus der Frequenzverschiebung zwischen den eingekoppelten und reflektierten Wellen lässt sich ebenfalls die Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit bestimmen. From the frequency shift between the radiated and reflected waves also the flow rate of the liquid can be determined.
  • Reflexionen in der Flüssigkeit treten jedoch nur auf, wenn Luftbläschen oder Verunreinigungen in dieser vorhanden sind, so dass dieses Prinzip hauptsächlich bei verunreinigten Flüssigkeiten Verwendung findet. However, reflections in the liquid occurs only when air bubbles or impurities are present in this, so that this principle is mainly the case of contaminated fluids.
  • Die Ultraschallwellen werden mit Hilfe so genannter Ultraschallwandler erzeugt bzw. empfangen. The ultrasonic waves are generated with the aid of so-called ultrasonic transducer or received. Hierfür sind Ultraschallwandler an der Rohrwandung des betreffenden Rohrleitungsabschnitts fest angebracht. For this, ultrasonic transducers are fixed to the tube wall of the relevant pipeline section. Seit neuerem sind auch Clamp-on-Ultraschall-Durchflussmesssysteme erhältlich. More recently, clamp-on ultrasonic flow measuring systems are available. Bei diesen Systemen werden die Ultraschallwandler nur noch mit einem Spannverschluss an die Rohrwandung gepresst. In these systems, the ultrasonic transducers are pressed only with a snap fastener to the tube wall. Derartige Systeme sind z. Such systems are described. B. aus der Example from the EP-B-686 255 EP-B-686 255 , . US-A 44 84 478 US-A 44 84 478 oder or US-A 45 98 593 US-A 45 98 593 bekannt. known. Clamp-On-Systeme verfügen jedoch in der Regel nicht über die hohe Genauigkeit von Inline-Systemen. However, clamp-on systems do not have a rule about the high accuracy of in-line systems.
  • Ein weiteres Ultraschall-Durchflussmessgerät, das nach dem Laufzeitdifferenz-Prinzip arbeitet, ist aus der Another ultrasonic flow meter that works on the transit time difference principle, is known from US-A 50 52 230 US-A 50 52 230 bekannt. known. Die Laufzeit wird hier mittels Bursts, das sind kurze sinusförmige Ultraschallimpulse, ermittelt. The running time is here by means of bursts which are short sinusoidal ultrasonic pulses is determined.
  • Die Ultraschallwandler bestehen normalerweise aus einem Piezoelement, auch kurz Piezo genannt, und einem Koppelelement, auch Koppelkeil oder seltener Vorlaufkörper genannt. The ultrasonic transducers are usually made of a piezoelectric element, also called short piezo, and a coupling element, and coupling wedge or, more rarely lead body called. Im Piezoelement werden die Ultraschallwellen erzeugt und bei einem Clamp-On-System über das Koppelelement zur Rohrwandung geführt und von dort in die Flüssigkeit geleitet. In the piezoelectric element, the ultrasonic waves are generated and maintained with a clamp-on system via the coupling element to the pipe wall and from there into the liquid. Da die Schallgeschwindigkeiten in Messmedium, Koppelelement und Rohrwandung meist unterschiedlich sind, werden die Ultraschallwellen beim Übergang von einem zum anderen Medium gebrochen. Since the speeds of sound in the measured medium, the coupling element and pipe wall are usually different, the ultrasonic waves in passing from one medium to the other to be broken. Der Brechungswinkel bestimmt sich in erster Näherung nach dem Snell'schen Gesetz. The angle of refraction is determined in a first approximation according to Snell's law. Der Brechungswinkel ist somit abhängig von dem Verhältnis der Ausbreitungsgeschwindigkeiten in den beiden Medien. The angle of refraction is thus dependent on the ratio of the propagation velocities in the two media.
  • Zwischen dem piezoelektrischen Element und dem Koppelelement ist üblicherweise eine Anpassungsschicht angeordnet. Between the piezoelectric element and the coupling element is a matching layer is usually arranged. Die Anpassungsschicht übernimmt dabei die Funktion der Transmission des Ultraschallsignals und gleichzeitig die Reduktion einer durch unterschiedliche akustische Impedanzen verursachte Reflektion an Grenzschichten zwischen zwei Materialen. The adjustment layer takes on the function of the transmission of the ultrasound signal while reducing a reflection caused by different acoustic impedances at interfaces between two materials.
  • In der In the US-PS 5 179 862 US Patent No. 5,179,862 ist ein Ultraschall-Messsystem mit, in einer Ausführungsform, zwei Ultraschallwandlern in einem Gehäuse offenbart. is an ultrasonic measuring system with discloses, in one embodiment, two ultrasonic transducers in a housing. Das Gehäuse kann begrenzt auf Rohre verschiedener Größen aufgeschnappt werden, dh die Erfindung ist auf eine bestimmte Anzahl an festgelegten Rohrgrößen und Formen beschränkt. The housing can be limited snapped on pipes of different sizes, ie, the invention is limited to a certain number of fixed pipe sizes and shapes. Durch verschiedene Verstellmöglichkeiten lässt sich ein Ultraschallsignalpfad mit definierten Abständen der Ultraschallwandler herstellen. Through various adjustments to an ultrasonic signal path with defined intervals, the ultrasonic transducer can be produced. Eine weitere Ausgestaltung besteht in einem Ultraschall-Messsystem, welches zwei Ultraschallsensoren aufweist und der Pfad des Ultraschallsignals zwischen den Sensoren in axialer Richtung durch das Messrohr verläuft. A further embodiment consists in an ultrasonic measurement system comprising two ultrasonic sensors and the path of the ultrasonic signal between the sensors in the axial direction through the measuring tube runs. Das Messrohr hat dabei einen bestimmten Durchmesser, der klein im Vergleich zur Rohrlänge ist. The measuring tube has it a certain diameter, which is small compared to the tube length. Die Ultraschallsensoren sind dabei in einem Gehäuse befestigt, welches ein flexibles Messrohr, also einen Schlauch, umschließt oder welches Gehäuse eine rohrförmige Aussparung aufweist, durch welche das Messmedium strömt. The ultrasonic sensors are mounted in a housing which encloses a flexible measuring tube, ie a tube or housing which has a tubular recess, through which the measuring medium flows. Um die Ultraschallsignale in das Messmedium bzw. in das Messrohr ein- und/oder auszukoppeln sind unterschiedliche Ausprägungen an Koppelementen vorgeschlagen. The ultrasonic signals switched into the measured medium or into the measuring tube and / or decouple different manifestations of Kopp elements are proposed. Diese richten sich stets nach dem Messrohrmaterial, der konstruktiven Ausgestaltung des Gehäuses oder nach dem Messmedium selbst. These always depend on the measuring tube material, the structural design of the housing or after the measuring medium itself.
  • Das vorgeschlagene Ultraschall-Messsystem lässt auf bestimmte bestehende Rohre aufklemmen. The proposed ultrasonic measuring system can clip onto certain existing pipes. Der Feststellmechanismus ist jedoch aufwendig. However, the locking mechanism is complicated. Die Form und Größe der Messrohre ist eingeschränkt und auch die konstruktive Ausgestaltung des Messsystems ist von dem Messrohrwerkstoff abhängig. The shape and size of the measuring tubes is restricted and also the constructive design of the measurement system depends on the measuring tube material.
  • Die The US-PS 5 463 906 US Patent No. 5,463,906 zeigt ein Ultraschall-Durchflussmessgerät mit einer auswechselbaren Kammer, durch die das Messmedium fließt. shows an ultrasonic flow meter with a replaceable chamber through which the measurement fluid flows. Die Kammer verfügt über zwei Düsen, eine Eingangs- und eine Ausgangsdüse, mittels derer ein Schlauch an die Kammer anschließbar ist. The chamber has two nozzles, an input and an exit, by means of which a hose is connectable to the chamber. Die Kammer weist weiterhin eine glatte und merkmalslose Innenseite, in welcher das Messmedium fließt, damit Blutzellen nicht beschädigt werden, und bevorzugt keilförmige Koppelelemente auf. The chamber also has a smooth and featureless inside, in which the measurement fluid flows, so that blood cells are not damaged and preferably wedge-shaped coupling elements. Eine Brechung oder Reflektion des Ultraschallsignals wird jedoch verhindert, da das Koppelelement die gleiche akustische Impedanz wie das Messmedium, insbesondere Blut, besitzt. A refraction or reflection of the ultrasound signal, however, is prevented since the coupling element the same acoustic impedance as the measurement medium, in particular blood possesses. Der Ultraschallsignalpfad verläuft axial in der Kammer und zur Strömung und senkrecht auf die Fläche der Kammer, welche den Ultraschallwandler des Durchflussmessgeräts koppelt. The ultrasound signal path extends axially in the chamber and to the flow and perpendicular to the surface of the chamber, which couples the ultrasonic transducer of the flow meter. Das Ultraschall-Durchflussmessgerät weist mindestens einen Ultraschallwandler auf, der mittels eines Körpers, an welchem die kammerabgewandte Seite des Wandlers befestigt ist, und mittels einer Feder an die Kammer gepresst wird. The ultrasonic flowmeter includes at least one ultrasonic transducer which is attached by means of a body on which the chamber side facing away from the transducer, and is pressed to the chamber by a spring. Sowohl der Körper, an welchem der Ultraschallwandler befestigt ist, als auch die Kammer befinden sich in einem hohlräumigen Aufnehmer. Both the body, which is attached to the ultrasonic transducer, and the chamber are located in a voided pickup. In dessen quaderförmigen Hohlraum kann der Körper mit dem Ultraschallwandler axial verschoben werden. In the block-shaped cavity of the body can be displaced axially with the ultrasonic transducer. Dieser ist mit einer Feder an einem axialen Ende des Aufnehmers verbunden. This is connected to a spring at one axial end of the transducer. Die Kammer hat ebenfalls eine äußere Gestalt, so dass sie in den Hohlraum passt und mittels der Feder am Körper mit dem Ultraschallwandler und der gegenüberliegenden Innenwand der Ausnehmung verspannt werden kann. The chamber also has an external shape so that it fits into the cavity and can be clamped by means of the spring on the body to the ultrasonic transducer and the opposite inner wall of the recess.
  • Das beschriebene Ultraschalldurchflussmessgerät umfasst eine auf das Messmedium Blut abgestimmte Messkammer, welche in eine Ausnehmung gleicher Form und Größe einer Vorrichtung eingelegt ist. The ultrasonic flowmeter described comprises a tuned to the measuring medium blood measuring chamber, which is inserted into a recess of the same shape and size of a device. Dadurch ist es nicht möglich, den Durchfluss anderer Messmedien im gleichen Ultraschalldurchflussmessgerät mit ähnlicher Genauigkeit zu messen oder das Ultraschalldurchflussmessgerät für Du rchflussbereiche einzusetzen, welche stark von einem bestimmten, vorgesehenen Bereich abweichen. This makes it impossible to measure the flow of other measured media in the same ultrasonic flowmeter with similar accuracy or the ultrasonic flowmeter for you rchflussbereiche use, which greatly deviate from a certain designated area.
  • In der In the EP-A 1 840 534 EP-A 1840534 ist ein Ultraschall-Messsystem mit einer chirurgischen Kassette beschrieben. describes a surgical cassette an ultrasonic measuring system. In dieser Kassette befindet sich eine rohrförmige Ausnehmung, durch die ein Messmedium strömt. In this cartridge is a tubular recess through which flows a measurement medium. Auf einer Seite der rohrförmigen Ausnehmung ist ein flaches Koppelelement für die Ein- bzw. Auskopplung eines Ultraschallsignals angeformt und auf der gegenüberliegenden Seite der rohrförmigen Ausnehmung befindet sich ein akustischer Reflektor. On one side of the tubular recess, a flat coupling element for coupling or decoupling of an ultrasonic signal is formed and on the opposite side of the tubular recess is located an acoustic reflector. Beide Bauteile bilden eine Linie, welche senkrecht auf der Achse der rohrförmigen Ausnehmung steht. Both components form a line which is perpendicular to the axis of the tubular recess. Beim Einlegen der Kassette in eine Konsole, welche einen Ultraschallwandler aufweist, wird dieser Ultraschallwandler mit dem Koppelelement der Kassette akustisch gekoppelt. When inserting the cassette into a console, which comprises an ultrasonic transducer of this ultrasonic transducer is acoustically coupled to the coupling element of the cassette. Das Koppelelement besteht dabei bevorzugt aus einem Elastomeren. The coupling element preferably consists of an elastomer.
  • Da das Koppelelement nun nicht mittels Klebstoffen an die Kassette angebracht ist, besteht kein Übergang mit anderer akustischer Impedanz zwischen Koppelelement und Messrohr und kein akustischer Spalt, beispielsweise durch Luftblasen im Klebstoff hervorgerufen. As the coupling element is now not attached to the cassette by means of adhesives, there is no junction with other acoustic impedance between the coupling element and the measuring tube and no acoustic gap, caused for example by air bubbles in the adhesive. Die Anwendung der Kassette ist jedoch sehr beschränkt, insbesondere auf bestimmte Messmedien und bestimmte, enge Durchflussbereiche. However, the use of the cassette is very limited, and in particular certain measuring media and certain, narrow flow areas. Eine Messung einer Laufzeitdifferenz von Ultraschallsignalen auf Signalpfaden senkrecht zur Strömungsrichtung mit einem Ultraschallwandler und einem Reflektor ist dem Fachmann unbekannt und nicht ausführbar. Measuring a transit time difference of ultrasonic signals on signal paths perpendicular to the flow direction with an ultrasonic transducer and a reflector is unknown in the art and not executable. Für eine Messung eines Dopplereffektes wäre der Reflektor überflüssig. For a measurement of a Doppler effect of the reflector would be superfluous. Wahrscheinlich handelt es sich hier um eine Messung von Korrelationen, eine Erkennung von Mustern in der Strömung, deren Genauigkeit bezüglich des Durchflusses beschränkt ist. Probably it is here to provide a measurement of correlations, a detection of patterns in the flow, its accuracy is limited with respect to the flow.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein hochgenaues Ultraschall-Messsystem mit auswechselbaren, je nach Anwendung verschiedenartigen Messzellen vorzuschlagen. The object of the invention is to propose a high-precision ultrasonic measuring system with interchangeable, depending on the application various measuring cells.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine Messzelle vorgeschlagen wird, welche lösbar an einer dafür vorgesehenen Messvorrichtung anbringbar ist, wobei die Messzelle mindestens ein Formstück zur Ausrichtung der Messzelle an einer dafür vorgesehenen Messvorrichtung aufweist und welches Formstück eine Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung eines Ultraschallsignals zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Durchflusses eines Messmediums durch die Messzelle aufweist. The object is achieved in that a measuring cell is proposed, which is releasably attachable to a designated measuring device, the measuring cell has at least one fitting for orienting the measuring cell to a dedicated measuring device and which form piece has a surface for coupling in and / or coupling- having an ultrasonic signal for determining and / or monitoring a flow rate of a medium to be measured through the measuring cell.
  • Ein Formstück ist ein dreidimensionales Gebilde mit äußerer Gestalt, eine Form. A fitting is a three-dimensional structure with an outer shape, a shape. Die Form ist in der Regel einstückig, kann sich aber aus mehreren Formelementen zusammengesetzten. The shape is integrally normally, but can form composed of several elements. Formelemente sind die kleinsten Einheiten einer Form, in welche diese sich zerlegen lässt. Form elements are the smallest units into which they can be broken down a form. Die Eigenschaften, welche die Formelemente charakterisieren, sind ihre Gestalt, Größe, Position bzw. Lagebeziehung und das Material, aus welchem sie bestehen. The properties which characterize the mold elements, their shape, size, position or positional relationship and the material from which they are made. Die Eigenschaften aller Formelemente beschreiben die Form und damit hier das Formstück. The properties of all the form elements describe the shape and here the fitting.
  • Das Formstück ist so ausgestaltet, dass es eine Fläche aufweist, auf welcher ein Ultraschallwandler ohne akustischen Spalt angebracht werden kann und weiterhin Formelemente aufweist, die zur Orientierung der Messzelle an einem entsprechend ausgestalteten Gegenstück der Messvorrichtung dienen. The shaped piece is designed such that it has a surface on which an ultrasonic transducer can be mounted without an acoustic gap and further comprising molding elements which are used for orientation of the measuring cell to a suitably designed counterpart of the measuring device. Ein Formstück kann auch Teil eines Mechanismus' sein, um die Messzelle an der Messvorrichtung lösbar fest zu machen, wie z. A fitting can also be part of a mechanism to make the measuring cell to the measuring device releasably such. B. ein Teil eines zweiteiligen Bajonettverschlusses. As part of a two-part bayonet lock. Das Formstück kann dabei einteilig bzw. integraler Bestandteil der Messzelle sein, oder ein oder mehrere Formelemente sind an der Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung der Ultraschallsignale befestigt. The molding may in this case be integral or integral part of the measuring cell, or one or more mold elements are attached to the surface for the input and / or output coupling of the ultrasonic signals.
  • Eine Variante der erfindungsgemäßen Messzelle besteht daher darin, dass die Messzelle mindestens ein Formelement zur Ausrichtung der Messzelle an der dafür vorgesehenen Messvorrichtung aufweist und dass die Messzelle mindestens eine Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung eines Ultraschallsignals zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Durchflusses eines Messmediums durch die Messzelle aufweist. therefore, a variant of the measuring cell of the invention is that the measuring cell comprises at least one mold member to the orientation of the measuring cell at the appropriate measuring device and that the measuring cell comprises at least an area for the input and / or output coupling of an ultrasound signal for determining and / or monitoring a flow rate of a having medium to be measured through the measuring cell. Das Formelement zur Ausrichtung der Messzelle ist bevorzugt mit der Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung des Ultraschallsignals verbunden. The molded element for alignment of the measuring cell is preferably associated with the area for the input and / or output coupling of the ultrasonic signal. Das Formstück besteht in dieser Variante aus zwei Teilen, also aus zwei Formelementen, einerseits aus dem Formelement zur Ausrichtung der Messzelle an der dafür vorgesehenen Messvorrichtung und andererseits aus der Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung des Ultraschallsignals, welche miteinander in Verbindung stehen. The molding is in this variant of two parts, ie of two mold elements, on the one hand from the molding member to the orientation of the measuring cell at the appropriate measuring device and on the other hand from the area for the input and / or output coupling of the ultrasonic signal, which communicate with each other.
  • Besonders bevorzugt wird die Messzelle in der industriellen Durchflussmesstechnik eingesetzt. The measuring cell is particularly preferably used in industrial flow measurement technology.
  • Die erfindungsgemäße Messzelle kann exakt ein Formstück zur Ausrichtung der Messzelle an der dafür vorgesehenen Messvorrichtung aufweisen, welches Formstück seinerseits exakt eine Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung eines Ultraschallsignals zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Durchflusses eines Messmediums durch die Messzelle aufweist oder die Messzelle weist ein Formstück zur Ausrichtung der Messzelle mit mehreren, insbesondere zwei Flächen zur Ein- und/oder Auskopplung eines Ultraschallsignals auf oder die Messzelle weist mehrere, insbesondere zwei Formstücke zur Ausrichtung der Messzelle auf, welche ihrerseits wiederum über eine oder mehrere Flächen zur Ein- und/oder Auskopplung eines Ultraschallsignals verfügen. The measuring cell of the invention can have exactly a fitting for orienting the measuring cell to the designated measuring device has exactly which form part of his hand, an area for input and / or output coupling of an ultrasound signal for determining and / or monitoring a flow rate of a medium to be measured through the measuring cell or measuring cell has a fitting for orienting the measuring cell with several, in particular two surfaces for the input and / or output coupling of an ultrasound signal, or the measuring cell comprises several, in particular two mold parts for alignment of the measuring cell, which in turn over one or more surfaces for input and / or extraction of an ultrasonic signal feature.
  • Alle Merkmale der nachfolgend beschriebenen Aus- und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösungen sind beliebig untereinander kombinierbar. All features of the education and training of the inventive solutions described below are combined with each other.
  • Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Messzelle sieht vor, dass das Formstück der Messzelle eine Vertiefung zur Aufnahme einer Erhebung eines Formstücks einer dafür vorgesehenen Messvorrichtung aufweist oder dass das Formstück der Messzelle eine Erhebung zur Aufnahme einer Vertiefung eines Formstücks einer dafür vorgesehenen Messvorrichtung aufweist. A particularly advantageous further development of the measuring cell of the invention provides that the fitting of the measuring cell has a recess for receiving an elevation of a molded article of a dedicated measuring device or that the fitting of the measuring cell has an elevation for receiving a recess of a molded piece of a dedicated measuring device. Die Erhebung bzw. Vertiefung kann dabei aber auch am Rand des Formstücks liegen. But the elevation or depression can thereby also are on the edge of the fitting.
  • Nach einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Messzelle ist die Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung eines Ultraschallsignals zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Durchflusses eines Messmediums durch die Messzelle eine Koppelmatte bzw. die Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung eines Ultraschallsignals besitzt die Eigenschaften einer Koppelmatte oder eine Koppelmatte ist auf der Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung eines Ultraschallsignals angebracht. According to an embodiment of the measuring cell of the invention is the area for the input and / or output coupling of an ultrasound signal for determining and / or monitoring a flow rate of a medium to be measured through the measuring cell, a coupling mat or the area for the input and / or output coupling of an ultrasound signal having the characteristics of a coupling mat or a coupling mat is placed on the surface for the input and / or output coupling of an ultrasound signal. Eine Koppelmatte ist elastisch federnd, so dass sie sich sowohl an die Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung eines Ultraschallsignals eines an der Messzelle anlegbaren Ultraschallwandlers, als auch an die Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung eines Ultraschallsignals der Messzelle, auf welcher sie appliziert ist, anpasst. A coupling mat is elastically resilient, so that they are both at the surface for the input and / or output coupling of an ultrasound signal of which can be placed on the measuring cell ultrasound transducer, and to the surface for the input and / or output coupling of an ultrasound signal of the measurement cell on which they is applied, adapts. Durch die guten akustischen Eigenschaften und Koppeleigenschaften der Koppelmatte lässt sich ein Ultraschallwandler ohne akustischen Spalt an die Messzelle koppeln. Due to the good acoustic properties and coupling properties of the coupling mat is an ultrasonic transducer without acoustic gap can be coupled to the measuring cell. Weiterhin weist sie eine geringe Schalldämpfung auf. Further, it has a low acoustic attenuation. Koppelmatten bestehen üblicherweise aus weichen Metallen, Silikonverbindungen oder Polymeren, insbesondere Elastomeren. Coupling mats usually consist of soft metals, silicon compounds or polymers, in particular elastomers.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Messzelle aus einem sterilisierbarem, insbesondere aus einem mit Gammastrahlung sterilisierbarem Material gefertigt ist. A further advantageous embodiment of the device according to the invention envisages that the measuring cell is made of a sterilizable, in particular of a sterilizable by gamma irradiation material.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Messzelle aus einem kompostierbaren Material gefertigt ist oder dass die Messzelle aus einem, zu einem Großteil recycelbaren Material gefertigt ist. A further advantageous embodiment of the device according to the invention envisages that the measuring cell is manufactured from a compostable material, or that the measuring cell of one, is made in large part of recyclable material.
  • Die Messzelle ist aus verschiedenen Materialien, wie z. The measuring cell is made of different materials such. B. Polymeren also Duroplasten, Thermoplasten und auch Elastomeren, Gläsern, Keramiken und auch Metallen, herstellbar. B. polymers so thermosets, thermoplastics and elastomers, glasses, ceramics and metals to produce. Eine Variante ist, eine Messzelle aus mehreren Materialen herzustellen, bspw. für die Koppelmatte, welche üblicherweise aus einem weichen Material mit bestimmten akustischen Eigenschaften besteht, einen anderen Werkstoff auszuwählen als für den Strömungskanal. One variant is to produce a measuring cell of a plurality of materials, eg. for the coupling mat which usually consists of a soft material with certain acoustic characteristics to select a different material for the flow channel. Eine andere Variante ist, ein Basismaterial, aus welchem die Messzelle hauptsächlich gefertigt ist, mit diversen Beschichtungen zu versehen, z. Another variant, a base material from which the measuring cell is mainly made to be provided with various coatings, such. B. um Reflektionseigenschaften zu verbessern. improve as to reflective properties. Eine besonders bevorzugte Eigenschaft ist die Kompostierbarkeit und/oder die Gamma-Sterilisierbarkeit einer speziellen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messzelle. A particularly preferred feature is the compostability and / or gamma sterilization of a particular embodiment of the measuring cell of the invention.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Messzelle weist die Messzelle mindestens einen Sensor zur Erfassung mindestens eines weiteren Fluidparameters auf. According to an advantageous further development of the measuring cell of the invention, the measuring cell at least one sensor for detecting at least one other fluid parameter. Die Bestimmung und/oder Überwachung des ersten Fluidparameters, des Durchflusses, wird dadurch nicht wesentlich eingeschränkt. Determining and / or monitoring of the first fluid parameter, the flow is not thereby limited. Bei diesem Sensor handelt es sich z. This sensor is, for. B. um einen Temperaturfühler, um die Temperatur des Messmediums zu bestimmen. As a temperature sensor to determine the temperature of the medium. Dieser ist bspw. mit elektrischen Anschlüssen auf der Außenseite der Messzelle versehen, um die Signale des Sensors einer Auswerteeinheit zuzuführen. This is, for example, provided with electrical connections on the outside of the measuring cell, to supply the signals from the sensor to an evaluation unit. Aber auch eine induktive Kopplung ist zur Signalübertragung einsetzbar. But also inductive coupling can be used for signal transmission. Der Temperaturfühler kann z. The temperature sensor can eg. B. als Spritzteil in die Messzelle integriert sein. For example, be integrated as a molded part in the measuring cell. über metallisierte Kontaktflächen auf einer Außenwand ist das Sensorsignal einer Auswerteeinheit zuführbar. through metallized contact areas on an outer wall of the sensor signal an evaluation unit can be fed.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung weist die Messzelle eine Vorrichtung zur Erfassung mindestens eines weiteren Fluidparameters auf. In a further embodiment of the solution according to the invention, the measuring cell to a device for detecting at least one other fluid parameter. Eine solche Vorrichtung kann auch z. Such a device may also z. B. darin begründet sein, dass die Messzelle in einem bestimmten Bereich eine transparente und/oder für die Durchstrahlung mit Infrarotem Licht geeignete Wandung aufweist, also von der Außenseite der Messzelle, welche mit der Umwelt in Kontakt steht, bis zur Innenseite der Messzelle, welche mit dem Messmedium in Berührung steht, ist die Messzelle transparent und/oder für die Durchstrahlung mit Infrarotem Licht geeignet. For example, be due to the fact that the measuring cell comprises a transparent and / or suitable for the irradiation with infrared light the wall within a certain range, that is from the outside of the measuring cell which communicates with the environment in contact to the inside of the measuring cell which communicating with the measurement medium in contact, the measuring cell is transparent and / or suitable for the irradiation with infrared light. Damit ist es möglich, mittels eines Infrarotthermometers, welcher nicht Teil der Messzelle ist, die Temperatur des Messmediums in der Messzelle zu bestimmen und/oder zu Überwachen. It is thus possible, by means of an infrared thermometer, which is not part of the measuring cell to determine the temperature of the measuring medium in the measuring cell and / or monitor.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Messzelle besteht darin, dass die Messzelle Mittel zur Identifikation der Messzelle und/oder Mittel zur Erfassung, Speicherung und Übertragung von Daten aufweist. An advantageous further development of the measuring cell of the invention is that the measuring cell means for identifying the measuring cell and / or means for capturing, storing and transferring data has.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messzelle wird vorgeschlagen, dass das Mittel zur Datenerfassung, -speicherung und -übertragung ein RFID-Transponder ist. According to an advantageous embodiment of the measuring cell of the invention it is proposed that the means for data acquisition, storage and transmission is a RFID transponder.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messzelle wird vorgeschlagen, dass das Mittel zur Datenerfassung, -speicherung und -übertragung ein Barcode ist. According to a further advantageous embodiment of the measuring cell according to the invention it is proposed that the means for data acquisition, storage and transmission is a bar code.
  • Die Messzelle kann somit wichtige Daten, welche z. The measuring cell is thus important data for. B. für die Messung relevant sind, mit sich führen. As relevant to the measurement, are carrying. Die Datenspeicherung erfolgt dabei z. The data storage is done for. B. durch einen Barcode einen RFID-Transponder. For example, by a barcode an RFID transponder. Der RFID-Transponder hat den Vorteil, dass er sich bei geändertem Datenbestand einfach aktualisieren lässt, dh der Datenbestand geändert werden kann. The RFID transponder has the advantage that it can be easily updated with a modified database, ie the database can be changed to advantage. Somit könnte z. Thus, for might. B. auf einer Messzelle nach Ihrem Gebrauch gespeichert werden, dass die Messzelle bereits benutzt ist und sie nun sterilisiert oder entsorgt werden muss. For example, be stored on a measuring cell for your use, the measuring cell is already in use and must be sterilized or disposed of now. Werden die Daten beim Anbringen der Messzelle an eine dafür vorgesehene Vorrichtung, z. If the data in mounting the measuring cell to a designated device, eg. B. von dieser Vorrichtung selbst, ausgelesen, kann eine fehlerhafte Verwendung der Messzelle verhindert werden. B. themselves, read out from this device, a faulty use of the measuring cell can be prevented. Weitere Beispiele für speicherbare Parameter sind Beschädigungen, Größe und Form der Messzelle, insbesondere ihre Nennweite, Anschlussmöglichkeiten, Material der Messzelle, ob die Messzelle Steril ist oder nicht, vorhandene integrierte Sensoren und deren Ausgangssignale oder Steuersignale. Other examples of parameters are storable damage, size and shape of the measuring cell, in particular their nominal size, connectivity, material of the measuring cell, whether the cell is sterile or not, existing integrated sensors and their output signals or control signals. Optional können diese Daten verschlüsselt gespeichert werden, um ein unerwünschtes Auslesen oder Manipulieren zu verhindern. Optionally, this data can be stored encrypted to prevent unwanted reading or manipulating. Ebenfalls ist die Einführung eines Schreibschutzes vorsehbar. the introduction of a write protection is providable also.
  • Ein weiteres erfindungsgemäßes Mittel zur Identifikation der Messzelle stellen in die Messzelle integrierte unterschiedliche Reflektionsschichten für das Ultraschallsignal dar. Another inventive means of identification of the measuring cell constitute integrated different reflection layers for the ultrasonic signal into the cell.
  • Eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Messzelle ist darin zu sehen, dass die Messzelle Mittel zur Strömungskonditionierung aufweist. A very advantageous embodiment of the measuring cell of the invention is the fact that the measuring cell comprises means for flow conditioning. Alternativ weist die Messzelle eine Gestalt auf, welche eine Strömungskonditionierung ermöglicht, dh dass die Messzelle so ausgestaltet ist, dass eine bestimmte Strömung einstellbar ist. Alternatively, the measuring cell has a shape which allows a flow conditioning, that is, the measurement cell is designed such that a certain flow can be adjusted.
  • Mittels einer Strömungskonditionierung kann bspw. ein bestimmtes Strömungsprofil hergestellt werden. By means of a flow conditioning a particular flow profile can be produced, for example.. Dadurch ist kein langer Messrohreinlauf nötig. Thus, no long measuring tube inlet is necessary. Einer fachlich qualifizierten Person sind verschiedene Beispiele zur Strömungskonditionierung bekannt, z. A competent person are different examples for flow conditioning known for. B. aus der Example from the WO-A 03 076 880 WO 03076880 , der , the US-A 4 365 518 US-A 4,365,518 oder der or the US-A 4 523 478 US-A 4,523,478 . ,
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Messzelle ist darin zu sehen, dass die lichte Weite der Messzelle über die Länge der Messzelle, von der Einlassseite bis zur Auslassseite in Größe und Form variieren kann, insbesondere dass die Messzelle eine Querschnittsverengung aufweist. A further advantageous embodiment of the measuring cell of the invention is to be seen in that the clear width of the measurement cell over the length of the measuring cell, may vary up to the outlet side in size and shape from the inlet side, in particular that the measuring cell has a cross-sectional constriction. Eine Querschnittsverengung dient z. A restricted section for serving. B. zur Fokussierung des Ultraschallsignals, ähnlich einer Linse. As for focusing of the ultrasonic signal, similar to a lens.
  • Weiterhin kann die Messzelle Anschlussmöglichkeiten zum lösbaren Anschluss der Messzelle an ein Rohrleitungssystem aufweisen. Further, the measuring cell may have connection options for the releasable connection of the measuring cell to a piping system. Aus dem Stand der Technik sind viele Ausprägungen von Druck- und Mediumsdichten Anschlüssen bekannt. From the prior art, many forms of pressure and medium density connectors are known. Hier eignen sich insbesondere schnell zu öffnende und zu schließende Anschlüsse wie Gewinde oder Stecker, wie sie z. Here are particularly suitable quick release and closing connections such as threads or plug, as such. B. bei Gartenschläuchen gebräuchlich sind. As are common in garden hoses.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Messzelle schlägt vor, dass die Messzelle zwei sich gegenüberliegende Formstücke zur Ausrichtung der Messzelle an der dafür vorgesehenen Messvorrichtung aufweist, wobei mindestens ein Formstück eine Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung eines Ultraschallsignals zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Durchflusses eines Messmediums durch die Messzelle aufweist. A further advantageous development of the measuring cell of the invention proposes that the measuring cell comprises two opposing mold parts for alignment of the measuring cell at the appropriate measuring apparatus, wherein at least one fitting a surface to the input and / or output coupling of an ultrasound signal for determining and / or monitoring a has flow of a measured medium through the measuring cell. Wird in der Messzelle der Durchfluss des Messmediums mittels Laufzeitdifferenzverfahren von Ultraschallsignalen bestimmt und das Ultraschallsignal nur über eine Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung des Ultraschallsignals ein- und ausgekoppelt, kann die der Fläche zur Ein- und Auskopplung des Ultraschallsignals gegenüberliegende Seite der Messzelle als Reflektionsfläche zur Reflektion des Ultraschallsignals ausgebildet sein. Is in the measuring cell of the flow of the measured medium by means of transit time method ultrasonic signals is determined and switched on, the ultrasonic signal, only an area for the input and / or output coupling of the ultrasound signal and coupled to the surface may be opposed to the coupling and decoupling of the ultrasonic signal side of the measuring cell as reflection surface be formed for reflecting the ultrasonic signal.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Messzelle wird vorgeschlagen, dass beide Formstücke Flächen zur Ein- und/oder Auskopplung eines Ultraschallsignals zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Durchflusses eines Messmediums durch die Messzelle aufweisen. According to an advantageous further development of the measuring cell according to the invention it is proposed that both of the mold pieces surfaces for input and / or output coupling of an ultrasound signal for determining and / or monitoring a flow rate of a measurement medium having through the measuring cell.
  • Die Messzelle weist auf zwei sich gegenüberliegenden Außenseiten jeweils eine Gestalt auf, die das Ein- und/oder Auskoppeln von Ultraschallsignalen ermöglicht und an welcher die Position der Messzelle relativ zu einer dafür vorgesehenen Messvorrichtung festlegbar ist. The measuring cell has two opposite outer sides each have a shape which allows the input and / or output coupling of ultrasonic signals and to which the position of the measuring cell is fixed relative to a dedicated measurement apparatus. Die Formstücke können dabei unterschiedliche Geometrien aufweisen oder sie sind näherungsweise gleich ausgestaltet. The fittings can have different geometries or they are approximately equal configured.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Messzelle modular aufgebaut mit mindestens einem ersten Modul, welches als Messrohr ausgestaltet ist und mindestens einem zweiten Modul, welches als Formstück zur Ausrichtung der Messzelle ausgestaltet ist. According to an advantageous further development, the measuring cell has a modular structure with at least one first module, which is designed as a measuring tube and at least one second module, which is configured as a fitting for orienting the measuring cell. Im Gegensatz zur Messzelle mit einem Formstück als integralem Bestandteil des Messrohrs, also wo die Messzelle mittels eines Gießverfahrens, eines Spritzverfahrens, eines stereolithographischen Verfahrens oder durch spanabhebende Verfahren aus Vollmaterial herstellbar ist, besteht die Messzelle in diesem Beispiel aus mindestens zwei zusammenfügbaren Teilen. In contrast to the measuring cell with a molding as an integral part of the measuring tube, that is where the measuring cell is manufactured by a casting method, a spray method, a stereolithographic process or by machining methods from solid material, there is cell in this example consists of at least two joinable parts. Das Formstück ist an das Messrohr anschweißbar oder anklebbar oder aufschrumpfbar ausgestaltet. The fitting is designed weldable or-adhered or shrunk to the measuring tube. So sind bei dem Fertigungsverfahren der Messzelle lediglich zwei Werkzeuge notwendig. So only two tools are necessary in the manufacturing process of the measuring cell. Weiterhin besteht die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe in einem Messsystem zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Durchflusses eines Messmediums durch eine Messzelle, bestehend aus einer Messvorrichtung, welche Messvorrichtung mindestens ein Formstück aufweist, welches Formstück eine Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung eines Ultraschallsignals zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Durchflusses eines Messmediums durch die Messzelle aufweist, an welchem Formstück eine dafür vorgesehenen Messzelle ausrichtbar ist, welche Messvorrichtung weiterhin mindestens einen Ultraschallwandler aufweist, und einer Messzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, welche Messzelle lösbar in der Messvorrichtung anbringbar ist. Furthermore, the solution of the problem underlying the invention in a measurement system for determining and / or monitoring a flow rate of a medium to be measured by a measuring cell comprising a measuring device, which measuring device comprises at least a molding which molding an area for the input and / or output coupling having an ultrasonic signal for determining and / or monitoring a flow rate of a medium to be measured through the measuring cell, to which fitting an appropriate cell can be aligned, which measuring device further comprises at least one ultrasonic transducer, and a measuring cell according to one of claims 1 to 5, which measuring cell releasably the measuring device is mountable.
  • Die Anzahl der Formstücke der Messvorrichtung entspricht vorzugsweise analog der Anzahl der Formstücke der Messzelle. The number of fittings of the measuring device preferably is analogous to the number of fittings of the measuring cell. Die geometrische Gestalt der sich gegenüberliegenden Formstücke von Messzelle und Messvorrichtung sind als positiv und negativ oder als sich ergänzend ausgestaltet oder sie sind Teil eines Mechanismus'. The geometric shape of the opposing fittings of the measuring cell and the measuring apparatus are as positive and negative, or configured as complementary to, or are part of a mechanism. Messzelle und Messvorrichtung sind zueinander passend ausgestaltbar. Measuring cell and measuring device are mutually suitable capacities configurable.
  • Die Messzelle ist mit der Messvorrichtung lösbar verbindbar. The measuring cell is detachably connected to the measuring device. Ihre Position relativ zur Messvorrichtung ist im montierten Zustand festlegbar. Its position relative to the measuring device can be fixed in the mounted state. Sowohl die Montage als auch die Demontage können, z. Both the assembly and disassembly can such. B. mittels eines Mechanismus', leicht und schnell erfolgen, so z. effected for example by means of a mechanism, easily and quickly, such. B. ist die Messzelle anklemmbar ausgestaltet. B. is the measurement cell designed clamped. Durch den Kontakt der Flächen zur Ein- und/oder Auskopplung eines Ultraschallsignals der Messzelle und der Messvorrichtung, welche über eine definierbare Anpresskraft aneinanderpressbar sind, ist die Messzelle ohne akustischen Spalt an die Messvorrichtung anschließbar. By contact of the surfaces for the input and / or output coupling of an ultrasound signal, the measuring cell and the measuring device which are aneinanderpressbar over a definable pressing force, the measuring cell is connected without any gap to the acoustic measuring device.
  • Die definierbare Anpresskraft kann z. The definable contact force z can. B. auch durch das Aufbringen einer bestimmten Haltekraft mittels einer Feder in einem Bajonettverschluss, mittels einer Schraubspannvorrichtung mit Drehmomentgrenze und/oder einer Anzeige der Verschlusskraft oder eines Grenzschalters bzw. einer Grenzstandanzeige (LED) oder einer, einer Fahradnaben-Schnellspannvorrichtung nachempfundenen Mechanik aufgebracht werden. B. also be applied by applying a certain holding force by a spring in a bayonet lock, by means of a screw-type tightening torque limit and / or an indication of the closing force or a limit switch or a limiting level indicator (LED) or a, a bicycle hub quick clamping device modeled mechanics. Die Messzelle ist bspw. auch durch ein Band an der Messvorrichtung lösbar anbringbar. The measuring cell is, for example, also by a band at the measuring device releasably attachable. Auch hier ist eine bestimmte Kraft, mit welcher die Messzelle an der Messvorrichtung gehalten wird und/oder mit welcher die Flächen zur Ein- und/oder Auskopplung des Ultraschallsignals aufeinander pressen aufbringbar. Here too, a certain force with which the measuring cell is maintained at the measuring device and / or with which the surfaces for the input and / or output coupling of the ultrasonic signal sequentially squeeze be applied. Diese Aufzählung erhebt keinen Anspruch auf Vollzähligkeit. This list is not inclusive.
  • Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Messsystems ist darin zu sehen, dass Messzellen verschiedener Größen und/oder Formen an der Messvorrichtung ausrichtbar und/oder befestigbar sind. Another advantage of the measuring system of the invention is the fact that measuring cells of different sizes and / or shapes on the measuring device can be aligned and / or fastened are. Eine Messvorrichtung kann also Messzellen z. A measuring device can thus measuring cells such. B. verschiedener Nennweiten und/oder Längen aufnehmen und damit messen. B. different diameters and / or lengths record and measure it.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Messsystems schlägt vor, dass die Messvorrichtung so ausgestaltet ist, dass Messzellen verschiedener Größen und/oder Formen an der Messvorrichtung anbringbar sind. An advantageous further development of the measuring system of the invention provides that the measuring device is designed so that measuring cells of different sizes and / or shapes are attachable to the measuring device.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Messsystems sieht vor, dass die Messvorrichtung zwei sich gegenüberliegende Formstücke zur Ausrichtung der Messzelle aufweist, wobei mindestens ein Formstück eine Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung eines Ultraschallsignals zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Durchflusses eines Messmediums durch die Messzelle aufweist. A further advantageous development of the measuring system according to the invention envisages that the measuring device comprises two opposing molding pieces having the orientation of the measuring cell, wherein at least one fitting a surface to the input and / or output coupling of an ultrasound signal for determining and / or monitoring a flow rate of a measurement medium by the comprises measuring cell.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Messsystems wird vorgeschlagen, dass beide Formstücke eine Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung eines Ultraschallsignals zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Durchflusses eines Messmediums durch die Messzelle aufweisen. According to an advantageous further development of the measuring system according to the invention it is proposed that both of the mold pieces having an area for input and / or output coupling of an ultrasound signal for determining and / or monitoring a flow rate of a medium to be measured through the measuring cell. Also sowohl das dritte Formstück zur Ausrichtung der Messzelle der Messvorrichtung, als auch das diesem gegenüberliegende vierte Formstück zur Ausrichtung der Messzelle der Messvorrichtung weisen jeweils mindestens eine Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung eines Ultraschallsignals zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Durchflusses eines Messmediums durch die Messzelle auf. So both the third fitting for orienting the measuring cell of the measuring device, and the opposite thereto fourth fitting for orienting the measuring cell of the measuring device each have at least an area for the input and / or output coupling of an ultrasound signal for determining and / or monitoring a flow rate of a measurement medium by the measuring cell.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Messsystems besteht darin, dass von der Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung des Ultraschallsignals der Messvorrichtung auf die Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung des Ultraschallsignals der Messzelle eine bestimmte Kraft aufbringbar ist. An advantageous further development of the measuring system according to the invention is that a certain force from the surface to the input and / or output coupling of the ultrasound signal of the measuring device to the area for the input and / or output coupling of the ultrasound signal, the measuring cell can be applied. Die Kraft kann beispielsweise über eine Feder oder über eine andere Mechanik, welche sich eignet, eine näherungsweise konstante und bestimmte Kraft über eine längere Zeit aufzubringen, vorzugsweise ohne eine wesentliche Energiezufuhr, z. The force may, for example, via a spring or through another mechanism, which is suitable to apply an approximately constant and certain force over a longer time, preferably without substantial energy supply, for example. B. ein Gewinde, aufgebracht werden. As a thread, to be applied. Beide Flächen werden dabei näherungsweise ohne Spalt, insbesondere ohne akustischen Spalt, aufeinander gepresst. Both areas are doing approximately without a gap, especially without acoustic gap, pressed against each other.
  • Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Messsystems ist darin zu sehen, dass das Ultraschallsignal einen Signalpfad aufweist, welcher im Wesentlichen axial zur Strömungsrichtung des Messmediums in der Messzelle liegt. A very advantageous further development of the measuring system of the invention is to be seen in that the ultrasound signal has a signal path that is substantially axially to the flow direction of the measuring medium in the measuring cell. Diese Ausgestaltung ist bspw. vorteilhaft bei Ultraschallwandlern auf beiden Seiten der Messzelle auf der Achse der Strömungsrichtung des Messmediums. This embodiment is, for example, advantageous for ultrasonic transducers on both sides of the measurement cell on the axis of the flow direction of the measured medium.
  • Vorteilhaft weitergebildet weist die Messvorrichtung zwei sich gegenüberliegende Ultraschallwandler auf. Advantageously developed, the measuring device includes two opposing ultrasonic transducer. Die Ultraschallsignale zwischen den Ultraschallsensoren werden über die sich gegenüberliegenden Flächen zur Ein- und/oder Auskopplung des Ultraschallsignals ein- und/oder ausgekoppelt. The ultrasonic signals between the ultrasonic transducers are switched on the opposite surfaces for the input and / or output coupling of the ultrasound signal and / or coupled out.
  • Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Messsystems sieht vor, dass das Formstück der Messvorrichtung eine Vertiefung zur Aufnahme einer Erhebung eines Formstücks einer dafür vorgesehenen Messzelle aufweist oder dass das Formstück der Messvorrichtung eine Erhebung zur Aufnahme einer Vertiefung eines Formstücks einer dafür vorgesehenen Messzelle aufweist. A particularly advantageous further development of the measuring system according to the invention provides that the fitting of the measuring device has a recess for receiving an elevation of a molded piece of a designated cell or that the fitting of the measuring device has an elevation for receiving a recess of a molded piece of a designated cell. Die Erhebung bzw. Vertiefung kann dabei aber auch am Rand des Formstücks liegen. But the elevation or depression can thereby also are on the edge of the fitting.
  • Nach einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung ist die Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung eines Ultraschallsignals zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Durchflusses eines Messmediums durch die Messzelle der Messvorrichtung eine Koppelmatte bzw. die Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung eines Ultraschallsignals besitzt die Eigenschaften einer Koppelmatte oder eine Koppelmatte ist auf der Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung eines Ultraschallsignals angebracht. According to one embodiment of the inventive measuring device, the area for the input and / or output coupling of an ultrasound signal for determining and / or monitoring a flow rate of a measurement medium is determined by the measuring cell of the measuring device has a coupling mat or the area for the input and / or output coupling of an ultrasound signal, the characteristics of a coupling mat or a coupling mat is placed on the surface for the input and / or output coupling of an ultrasound signal.
  • Für verschiedene Anwendungen sind unterschiedliche Messzellen, dh in Form und Größe unterschiedlich, aber auch in den Eigenschaften die Leitung des Ultraschallsignals betreffend, einsetzbar. For different applications, different measuring cells, ie in shape and size vary, but also in the properties of the line of the ultrasonic signal concerning applicable. Um die Messleistung den geänderten Messbedingungen anzupassen, kann es vorteilhaft sein, dass die Koppelmatte austauschbar ausgestaltet ist. To adjust the measurement performance to the changed conditions of measurement, it may be advantageous that the coupling mat is designed interchangeable. Je nach Anwendung kommt somit eine andere Koppelmatte zum Einsatz. Depending on the application a different coupling mat thus is used. In diesem Sinne ist weiterhin von Vorteil, dass das piezoelektrische Element des Ultraschallwandlers der Messvorrichtung austauschbar ist. In this sense, is also advantageous that the piezoelectric element of the ultrasonic transducer of the measuring device is replaceable. Somit lassen sich Größenverhältnisse besser anpassen und/oder die Frequenzbandbreite der piezoelektrischen Elemente besser nutzen. Thus, proportions can be adapted better and / or use the frequency bandwidth of the piezoelectric elements better. Sinnvoll ist allerdings der Austausch eines Ultraschallwandler-Moduls, welches das piezoelektrische Element mit einschließt. however, is useful to replace a ultrasound transducer module which includes the piezoelectric element. Der Austausch und die elektrische Kontaktierung sind somit sehr einfach. The exchange and the electrical contact are thus very simple. Durch die geeignete Wahl der Koppelmatte und/oder des Piezos lässt sich ein bestimmtes Schallfeld im Messrohr erzeugen. By appropriate selection of the coupling mat and / or the piezo to a particular sound field in the measuring tube can be produced.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Messsystems ist die Messvorrichtung modular aufgebaut, mit mindestens einem auswechselbaren Ultraschallwandler-Modul. According to an advantageous further development of the measuring system according to the invention the measuring device is of modular design, with at least one interchangeable ultrasound transducer module.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messsystems weist die Messvorrichtung mindestens einen Sensor zur Erfassung mindestens eines weiteren Fluidparameters auf. According to an advantageous embodiment of the measuring system according to the invention the measuring device comprises at least one sensor for detecting at least one other fluid parameter. Bei diesem Sensor handelt es sich z. This sensor is, for. B. um einen Infrarot-Temperaturfühler, um die Temperatur des Messmediums in der Messzelle zu bestimmen. B. an infrared temperature sensor to determine the temperature of the measuring medium in the measuring cell.
  • Weiterhin weist die Messvorrichtung vorteilhaft Mittel zur Identifikation der Messzelle und/oder Mittel zur Erfassung, Speicherung und Übertragung von Daten auf. Further advantageously, the measuring device has means for identification of the measuring cell and / or means for the collection, storage and transmission of data. Die Messvorrichtung kann die Daten, welche die Messzelle mitführt, auslesen, verarbeiten bzw. verwerten. The measuring device can, to read, process and utilize the data which carries the measuring cell. Neue bzw. geänderte Daten der Messzelle können entsprechend übermittelt werden, dh das Mittel zur Erfassung, Speicherung und Übertragung von Daten der Messvorrichtung kann das Mittel zur Erfassung, Speicherung und Übertragung von Daten der Messzelle beschreiben, falls die Messzelle ein entsprechendes Mittel aufweist. New or modified data of the measuring cell can be transmitted accordingly, ie the means for collection, storage and transmission of data from the measuring device can describe the means for collection, storage and transmission of data from the measuring cell if the cell has a corresponding agent. Damit können ältere Daten sowohl überschrieben werden oder es werden Daten neubeschrieben. So that older data can be overwritten or both data is being neubeschrieben. Es ist aber auch möglich, z. It is also possible, for. B. bei einem Barcode auf der Messzelle, die Daten lediglich auszulesen und zu verarbeiten. As in a barcode on the cell, only read the data and process it. Aus den Daten sind Messvorrichtungs- und/oder Auswertespezifische Daten ableitbar und/oder einstellbar. From the data Messvorrichtungs- and / or Auswertespezifische data can be derived and / or adjustable.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zum Betreiben des Messsystems gelöst, wobei das Formstück zur Ausrichtung an der Messvorrichtung der Messzelle an dem Formstück zur Ausrichtung der Messzelle der Messvorrichtung ausgerichtet wird, wobei auf die Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung des Ultraschallsignals der Messzelle eine bestimmte Kraft von der Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung des Ultraschallsignals der Messvorrichtung aufgebracht wird. The object underlying the invention is further achieved by a method for operating the measuring system, wherein the mold is aligned with the alignment of the measuring device of the measuring cell to the molded piece to the orientation of the measuring cell of the measuring device, wherein to the surface to deposit and / or outcoupling of the ultrasonic signal of the measuring cell is applied a certain force from the surface to the input and / or output coupling of the ultrasound signal of the measuring device. Auf die Fläche der Messzelle wird eine Andruckkraft von der Fläche der Messvorrichtung aufgebracht oder umgekehrt. a pressing force is applied, or vice versa from the surface of the measuring device to the surface of the measuring cell.
  • Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe besteht in einem Verfahren zum Betreiben des Messsystems, wobei eine Kalibrierung des Messsystems ohne Messmedium erfolgt. A further solution of the problem underlying the invention resides in a method for operating the measuring system, wherein a calibration of the measuring system takes place without measuring medium. Über die Mittel zur Erfassung, Speicherung und Übermittlung von Daten sowohl der Messzelle, als auch der Messvorrichtung können messzellenspezifische bekannte Kalibrierdaten, wie Nennweite und Werkstoff und damit akustische Eigenschaften der Messzelle an die Messvorrichtung übermittelt werden. measuring cell-specific calibration data known as nominal size and material and acoustic properties of the measuring cell can be transmitted to the measuring device on the means of collection, storage and reporting of both the measuring cell and the measuring device. Durch den Aufbau des Messsystems ist es diesem nun möglich eine Trockenkalibrierung durchzuführen. Due to the structure of the measuring system, it is this now possible to perform a dry calibration. Auch ohne die automatisierte Übermittlung der Daten von der Messzelle, können die Daten z. Even without the automated transfer of data from the measuring cell, the data z can. B. per Hand eingegeben werden, womit das Messsystem ebenfalls trocken kalibrierbar ist. For example, be entered by hand, making the measuring system is also dry calibrated. Eine Trockenkalibrierung erfolgt naturgemäß nicht zwingend in einem Vakuum, sondern beispielsweise in der Messumgebung mit Luft. A dry calibration is performed naturally not necessarily in a vacuum but, for example, in the measurement environment with air.
  • Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. The invention is further illustrated by the following figures.
  • 1 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Messsystems im Querschnitt mit einer in einem Bajonettverschluss einseitig gehalterten Messzelle, shows a schematic representation of a measurement system according to the invention in cross-section with a unilaterally retained in a bayonet measuring cell,
  • 2 2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Messsystems im Querschnitt mit einer zwischen zwei Ultraschallwandlern eingespannter Messzelle. shows a schematic representation of a measurement system according to the invention in cross-section with a clamped between two ultrasonic transducers measuring cell.
  • In In 1 1 ist ein erfindungsgemäßes Messsystem is an inventive measuring system 1 1 mit einer erfindungsgemäßen Messzelle with an inventive measuring cell 2 2 und einer Messvorrichtung and a measuring device 3 3 im Querschnitt dargestellt. shown in cross section. Die Messzelle The measuring cell 2 2 ist einseitig an der Messvorrichtung is on one side of the measuring device 3 3 ausgerichtet und mittels eines Bajonettverschlusses and aligned by means of a bayonet catch 4 4 an der Messvorrichtung at the measuring device 3 3 lösbar festgemacht. releasably fastened. Der Bajonettverschluss The bayonet lock 4 4 besteht, ähnlich dem eines BNC-Steckerverbinders, aus einem ersten Teil, dem Kuppler is similar to that of a BNC plug connector of a first part, the coupler 5 5 , an der Messvorrichtung , At the measuring device 3 3 und einem zweiten Teil, dem Stecker and a second part, the plug 6 6 , an der Messzelle. , At the measuring cell. Die beiden Teile des Bajonettverschlusses The two parts of the bayonet catch 4 4 dienen zur Ausrichtung und lösbaren Feststellung der Messzelle serve to align and releasably locking the measuring cell 2 2 an der Messvorrichtung at the measuring device 3 3 . , Dabei ist der Stecker Here, the plug 6 6 der Messzelle als ein Formstück ausgestaltet während das Formstück der Messvorrichtung, das Koppelelement the measuring cell designed as a molding during the molding of the measuring apparatus, the coupling element 12 12 , Teil des Mechanismus' Kuppler Part of the mechanism coupler 5 5 ist. is.
  • Weiter Teil des Formstücks der Messzelle ist die Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung des Ultraschallsignals Next part of the fitting of the measuring cell is the area for the input and / or output coupling of the ultrasonic signal 7 7 . , Die Koppelmatte The coupling mat 9 9 der Messvorrichtung the measuring device 3 3 , welche ihrerseits die Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung des Ultraschallsignals Which, in turn, the area for the input and / or output coupling of the ultrasonic signal 8 8th bildet, wird an sie mit einer bestimmten Kraft, bevorzugt ohne akustischen Spalt zwischen den beiden Flächen, angepresst. forms, it is preferred pressed without acoustic gap between the two surfaces of it with a certain force. Die Andruckkraft wird durch die Feder The pressing force by the spring 10 10 erzeugt. generated. Da der Feststellmechanismus des Messsystems Since the locking mechanism of the measuring system 1 1 zum Feststellen der Messzelle for establishing the measuring cell 2 2 in der Messvorrichtung in the measuring device 3 3 näherungsweise gleich ausgestaltet ist, ist die Andruckkraft, unbeachtet der Form und Größe der Messzelle is configured approximately the same, the pressing force, regardless of the size and shape of the measuring cell 2 2 , näherungsweise gleich. , Approximately equal. Dadurch ist ein Set von Messzellen This is a set of measuring cells 2 2 mit unterschiedlichen Nennweiten und/oder mit unterschiedlichen Prozessanschlüssen an die Messvorrichtung with different nominal diameters and / or with different process connections to the measuring device 3 3 anschließbar. connected. Neben der Befestigung der Messzelle In addition to the mounting of the measuring cell 2 2 an der Messvorrichtung at the measuring device 3 3 mittels eines Bajonettverschlusses by means of a bayonet catch 4 4 , sind weitere Mechanismen zur Schnellbefestigung einer fachlich qualifizierten Person bekannt. , Additional mechanisms for quick fastening a competent person are known.
  • Die Koppelmatte The coupling mat 9 9 der Messvorrichtung the measuring device 3 3 ist, wie auch der Ultraschallwandler is, like the ultrasonic transducer 11 11 , austauschbar ausgestaltet. Interchangeable designed. So ist die Messvorrichtung Thus, the measuring device 3 3 auf verschiedene Messbedingungen einstellbar. adjustable to different measurement conditions. Die Ultraschallwandler The ultrasonic transducers 11 11 wie auch weitere in die Messvorrichtung as well as other in the measuring device 3 3 integrierte, wechselbare Sensoren, besitzen Mittel zur eigenen Identifizierung. integrated, exchangeable sensors have means for their own identification. Weiterhin weist die Messvorrichtung eine Zugentlastung für Schläuche und Anschlüsse der Messzelle Furthermore, the measuring device comprises a strain relief for hoses and connections of the measuring cell 2 2 auf, so dass ein Abknicken und damit die Gefahr eines Auslaufens von Messmedium minimiert ist. , so that buckling and thus the risk of leakage is minimized by the measuring medium. Eine Messelektronik mit diversen Schnittstellen zu Mensch, Sensoren und anderen Mess- bzw. Feldgeräten und/oder Auswerteeinheiten ist in die Messvorrichtung Measurement electronics with various interfaces to human, sensors and other measuring or field devices and / or evaluation units is in the measuring device 3 3 integriert. integrated. Diese erfasst die Kalibrations- bzw. Produktionsdaten der Messzelle This detected calibration and production data from the measuring cell 2 2 , welche auch über eine geeignete Schnittstelle mit einem handelsüblichen Computer auslesbar sind, und kann die wechselbaren Sensoren identifizieren. Which are read out via a suitable interface with a commercially available computer, and can identify the removable sensor.
  • Die Mittel zur Identifikation sind vielfältig. The means of identification are manifold. Es handelt sich z. It is such. B. um einen Barcode, 2d-Code, akustische oder elektrische Eigenschaften, einen RFID oder um geometrische Kennungen. As a barcode, 2D code, acoustical or electrical properties, an RFID or geometric identifiers. Eine geometrische Erkennung der Messzelle A geometric recognition of the measuring cell 2 2 erfolgt bspw. mit gefederten Fühlern, welche z. takes place, eg. with spring probes which z. B. den Außendurchmesser der Messzelle erfassen, oder mit einer Vielzahl von kleinen Schaltern, welche eine Binärzahl bzw. ein Bitmuster erzeugen, anhand derer die charakteristischen Daten der Messzelle, wie z. B. detect the outer diameter of the measuring cell, or with a plurality of small switches, which generate a binary number or a bit pattern based on which the characteristic data of the measuring cell, such. B. deren Oberflächenstruktur, ablesbar ist. , Can be read as the surface structure. Auf eine Darstellung dieser Mittel wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. An illustration of these means of clarity been omitted for reasons. Eine elektrische Erkennung erfolgt z. for an electrical detection occurs. B. analog der Erkennung von Filmen in Fotoapparaten mittel leitenden und nichtleitenden Flächen, die ebenfalls ein charakteristisches Bitmuster im Lesegerät erzeugen. B. analogous to the detection of films in cameras medium conductive and nonconductive surfaces, which also produce a characteristic bit pattern at the reader. Die akustische Identifikation erfolgt mittels Reflektoren im Schallpfad, die neben dem eigentlichen Signalpfad angeordnet sind und zu bestimmten Zeiten ein Echo zum Ultraschallwandler The acoustic identification is performed by means of reflectors in the sound path, which are arranged next to the actual signal path, and at certain times, an echo to the ultrasonic transducer 11 11 zurück reflektieren. reflect back. Die Echoabfolge ist wiederum charakteristisch für die Messzelle The echo sequence in turn is characteristic of the measuring cell 2 2 . ,
  • Über einen RFID Chip ist die Messvorrichtung An RFID chip is the measuring device 3 3 in der Lage, weitere physikalische Größen, wie Temperatur, Druck, pH Wert, Dichte, Leitwert oder Konzentration zu erfassen. able to detect additional physical variables such as temperature, pressure, pH value, density, conductivity or concentration. Der RFID Chip ist über eine einmalig lösbare Verbindung mit der Messzelle vergossen, so dass die kontaminierte Messzelle getrennt entsorgt werden kann und die Information des Prozesses im Chip gespeichert und gerettet werden können. The RFID chip is cast by a unique detachable connection with the measuring cell so that the contaminated measuring cell can be disposed of separately and stored the information of the process in the chip and can be saved. Damit endet die Rückverfolgbarkeit der Messzelle This provides the traceability of the measurement cell ends 2 2 , nicht aber die des Prozesses. But not the the process. Die Trennung von Messzelle The separation of the measuring cell 2 2 und Speicherchip kann an der Messvorrichtung beim Ausbau nach einer Messung oder bei einem Stromausfall erfolgen. and memory chip can be performed at the measuring apparatus during removal after a measurement or during a power failure. Alternativ dazu weist die Messzelle nach dem Ausbau aus, mit was sie Kontaminiert wurde, um eine fachgerechte Entsorgung und Handhabung zu ermöglichen. Alternatively, does the measuring cell after the expansion, with which it was contaminated to enable a proper disposal and handling.
  • Die Prozessanschlüsse The process connections 14 14 der sterilisierbaren Messzelle Sterilized measuring cell 2 2 sind an die Normen des entsprechenden Markts angepasst und sind, ja nach Bedarf, an die Messzelle anbringbar, z. are adapted to the standards of the corresponding market and are, indeed required, attached to the measuring cell, for. B. durch Kleben, Schweißen, Schmelzen etc. Die Messzelle For example, by gluing, welding, fusing etc. The measuring cell 2 2 läuft durch die Strömungs-Führung und Positionierung in der Messvorrichtung passes through the flow guide and position in the measuring device 3 3 rückstandsfrei aus. residue from. Sie kann in ihrem Innern teilweise oder vollständig mit einer Beschichtung, z. It can in its interior partially or completely with a coating, for example. B. mit Nano-Partikeln, versehen sein oder sie ist aus einem Material gefertigt, so dass ein Benetzen mit dem Messmedium minimiert ist, wobei die Einkoppelstellen für das Ultraschallsignal in das Messmedium B. be provided with nano-particles, or is made of a material, so that wetting is minimized with the measured medium, wherein the coupling-in of the ultrasonic signal in the test sample 15 15 , also die Oberflächen der Messzelle, welche mit dem Messmedium in Verbindung stehen und das Ultraschallsignal in das Messmedium einkoppeln, sehr gut benetzen. , So the surfaces of the measuring cell, and which are in connection with the measured medium, the ultrasonic signal coupled into the measurement medium, wet very good.
  • In der hier dargestellten Ausführung umfasst die Messvorrichtung In the illustrated embodiment the measuring device comprises 3 3 einen Ultraschallwandler an ultrasonic transducer 11 11 . , Dieser arbeitet nach dem Doppler-Prinzip. This works on the Doppler principle. Es sind auch zwei Sensoren in dem Koppelelement There are two sensors in the coupling element 12 12 der Messvorrichtung the measuring device 3 3 einbringbar, welche einen gewissen Winkel zueinander und zur Messzelle introduced which each other by a certain angle to the measuring cell and 2 2 aufweisen. respectively. Die Messzelle The measuring cell 2 2 besitzt dann auf der den Ultraschallwandlern gegenüberliegenden Seite eine Reflektionsschicht, um die Ultraschallsignale von einem Ultraschallwandler zu dem anderen zu reflektieren. then has a reflection layer on the opposite side of the ultrasonic transducers to reflect the ultrasonic signals from an ultrasound transducer to the other. Somit ist der Durchfluss mit dem Laufzeitdifferenzverfahren zu bestimmen. Thus, the flow rate should be determined by the transit time method.
  • 2 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Messsystem shows an inventive measuring system 1 1 mit einer Messzelle a measuring cell 2 2 und einer Messvorrichtung and a measuring device 3 3 im Querschnitt. in cross section. Die Messvorrichtung The measuring device 3 3 verfügt über zwei sich gegenüberliegende Ultraschallwandler has two opposing ultrasonic transducers 11 11 . , Der Signalpfad des Ultraschallsignals liegt im Wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung des Messmediums in der Messzelle The signal path of the ultrasonic signal is substantially parallel to the flow direction of the measuring medium in the measuring cell 2 2 . , Die Koppelmatte The coupling mat 9 9 ist fest mit der Messzelle is fixedly connected to the measuring cell 2 2 verbunden und bildet die Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung des Ultraschallsignals. connected and the area for the input and / or output coupling of the ultrasonic signal forms. Sie ist leicht von der dem Ultraschallwandler It is easily accessible from the ultrasonic transducer 11 11 der Messvorrichtung the measuring device 3 3 gegenüberliegenden Oberfläche des Formstücks der Messzelle opposite surface of the shaped part of the measuring cell 2 2 abgesetzt und bildet somit eine Ringnut deposed and thus forms an annular groove 22 22 . , Damit und mit der entsprechend ausgeprägten Form des Formstücks der Messvorrichtung and thus the appropriate distinct shape of the fitting of the measuring device 3 3 , einem Ring , A ring 17 17 , lässt sich die Messzelle , Can the measuring cell 2 2 an der Messvorrichtung at the measuring device 3 3 ausrichten. align. Mit einer zusätzlichen, hier nicht gezeigten, Nut und Feder lassen sich die Freiheitsgrade der Zelle im montierten Zustand weiter einschränken. With an additional, not shown here, tongue and groove, the degrees of freedom of the cell in the mounted state can be further limited.
  • Die Messzelle The measuring cell 2 2 weist eine Einschnürung bzw. Verengung ihres Querschnitts has a constriction or narrowing of its cross section 13 13 auf. on. Weiterhin ist ihr Aufbau bzw. ihr Inneres so ausgestaltet, dass keine äußeren Einlaufbedingungen notwendig sind. Furthermore, their structure and its interior is designed so that no outer inlet conditions are required. Die Strömung wird konditioniert. The flow is conditioned. Der Ultraschallsignalpfad verläuft parallel zur Hauptströmungsrichtung des Messmediums in der Messzelle The ultrasound signal path is parallel to the main direction of flow of the measuring medium in the measuring cell 2 2 . , Die Einkoppelstellen des Ultraschallsignals in das Messmedium sind so ausgestaltet, dass sich kein Luftpolster vor der Einkoppelstelle The coupling-in of the ultrasonic signal in the measuring medium are configured so that no air cushion in front of the coupling- 15 15 bilden kann, z. may form, for. B. durch eine hier dargestellte leicht gekrümmte Oberfläche For example, by a here shown slightly curved surface 21 21 . , Die Übertragung des Ultraschalls erfolgt durch einen akustisch angepassten Wellenleiter mit Fokussierung The transmission of the ultrasound through an acoustically matched waveguide focusing 16 16 . , Die Messzelle The measuring cell 2 2 umfasst einen nicht gezeigten Temperaturfühler, welcher mittels Schleifkontakten, Federstiften oder metallisierten Kontaktflächen kontaktiert wird. includes a temperature sensor not shown which is contacted by means of sliding contacts, spring pins or metallized pads.
  • Die Ultraschallwandler The ultrasonic transducers 11 11 sind durch einen geeigneten Vorschub mit einem Gewinde, einem Hebel, einem Elektromagneten, einem Linearantrieb oder pneumatisch auf die Messzelle mit einer bestimmten Kraft ohne akustischen Spalt anpressbar. are by a suitable feed with a thread, a lever, a solenoid, a linear drive or pneumatically pressed against the measuring cell with a certain force without an acoustic gap. Hier ist die Variante mit einer Gewindestange Here is the version with a threaded rod 19 19 und einem daran befestigten Drehregler and an attached knob 20 20 gezeigt. shown. Durch Drehen des Drehreglers By turning the knob 20 20 wird eine Einspannkraft auf die Messzelle aufgebracht. a clamping force is applied to the measuring cell. Die Kraft kann durch einen dafür geeigneten Mechanismus begrenzt werden. The force may be limited by a mechanism suitable for this purpose. Eine energielose Einspannung der Messzelle An energy-free clamping of the measuring cell 2 2 oder ein energieloser Auswurf der Messzelle or an energy-less ejection of the measuring cell 2 2 aus der Messvorrichtung from the measuring device 3 3 wäre ebenfalls denkbar. would also be conceivable. Die Flächen zur Ein- und/oder Auskopplung des Ultraschallsignals der Messvorrichtung The surfaces for the input and / or output coupling of the ultrasound signal of the measuring device 8 8th sind so ausgestaltet bzw. bearbeitet, dass sie eine lange Lebensdauer erwarten lassen. are designed and edited that they can expect a long life. So bestehen sie z. They consist for. B. aus poliertem Glas, Keramik, Metall oder aus Hochleistungskunststoff. As polished glass, ceramic, metal or high performance plastic.
  • 1 1
    Messsystem measuring system
    2 2
    Messzelle cell
    3 3
    Messvorrichtung measuring device
    4 4
    Bajonettverschluss bayonet catch
    5 5
    Kuppler pimp
    6 6
    Stecker plug
    7 7
    Fläche zur Ein-/Auskopplung eines Ultraschallsignals der Messzelle Area for input / output coupling of an ultrasound signal, the measuring cell
    8 8th
    Fläche zur Ein-/Auskopplung eines Ultraschallsignals der Messvorrichtung Area for input / output coupling of an ultrasound signal of the measuring device
    9 9
    Koppelmatte coupling mat
    10 10
    Feder feather
    11 11
    Ultraschallwandler ultrasound transducer
    12 12
    Koppelelement der Messvorrichtung Coupling element of the measuring device
    13 13
    Querschnittsverengung der Messzelle Cross-sectional narrowing of the measuring cell
    14 14
    Prozessanschluss process connection
    15 15
    Einkoppelstelle in das Messmedium Coupling point in the test sample
    16 16
    Fokussierung focusing
    17 17
    Ring ring
    18 18
    Kabeldurchführung Grommet
    19 19
    Gewindestange threaded rod
    20 20
    Drehregler knobs
    21 21
    Gekrümmte Einkoppelfläche curved coupling surface
    22 22
    Ringnut ring groove
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. This list of references cited by the applicant is generated automatically and is included solely to inform the reader. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. The list is not part of the German patent or utility model application. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen. The DPMA is not liable for any errors or omissions.
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Claims (16)

  1. Messzelle ( Cell ( 2 2 ), welche lösbar an einer dafür vorgesehenen Messvorrichtung ( ) Which releasably (to a dedicated measurement apparatus 3 3 ) anbringbar ist, dadurch gekennzeichnet , dass die Messzelle ( ) Can be attached, characterized in that the measuring cell ( 2 2 ) mindestens ein erstes Formstück zur Ausrichtung der Messzelle ( ) At least a first mold part (the orientation of the measuring cell 2 2 ) an der dafür vorgesehenen Messvorrichtung ( ) (On the designated measuring device 3 3 ) aufweist und welches erste Formstück mindestens eine erste Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung eines Ultraschallsignals ( ) And having first fitting at least a first surface for coupling in and / or out-coupling of an ultrasonic signal ( 7 7 ) zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Durchflusses eines Messmediums durch die Messzelle ( ) (For determining and / or monitoring a flow rate of a medium to be measured through the measuring cell 2 2 ) aufweist. ) having.
  2. Messzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formstück mindestens eine Vertiefung zur Aufnahme mindestens einer dafür ausgestalteten Erhebung aufweist oder dass das Formstück mindestens eine Erhebung ( A measuring cell according to claim 1, characterized in that the fitting or at least one recess for receiving at least one configured for collecting that the shaped piece at least one projection ( 6 6 , . 17 17 ) zur Aufnahme in mindestens einer dafür ausgestalteten Vertiefung ( () For receiving at least one recess configured for 5 5 , . 22 22 ) aufweist. ) having.
  3. Messzelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzelle ( A measuring cell according to one of claims 1 or 2, characterized in that the measuring cell ( 2 2 ) mindestens einen Sensor zur Erfassung mindestens eines weiteren Fluidparameters aufweist. ) At least one sensor for detecting at least one other fluid parameter.
  4. Messzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzelle ( Measuring cell according to one of claims 1 to 3, characterized in that the measuring cell ( 2 2 ) Mittel zur Identifikation der Messzelle und/oder Mittel zur Erfassung, Speicherung und Übertragung von Daten aufweist. ) comprises means for identifying the cell and / or means for the collection, storage and transmission of data.
  5. Messzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzelle ( Measuring cell according to one of claims 1 to 4, characterized in that the measuring cell ( 2 2 ) ein zweites Formstück zur Ausrichtung der Messzelle ( ) A second fitting for orienting the measuring cell ( 2 2 ) an der dafür vorgesehenen Messvorrichtung ( ) (On the designated measuring device 3 3 ) aufweist, welches dem ersten Formstück gegenüber liegt, wobei mindestens eines der beiden Formstücke eine erste Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung eines Ultraschallsignals ( ) Which is the first fitting over, wherein at least one of the two fittings (a first area for the input and / or output coupling of an ultrasound signal 7 7 ) zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Durchflusses eines Messmediums durch die Messzelle ( ) (For determining and / or monitoring a flow rate of a medium to be measured through the measuring cell 2 2 ) aufweist. ) having.
  6. Messzelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass beide Formstücke eine erste Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung eines Ultraschallsignals ( A measuring cell according to claim 5, characterized in that both fittings (a first area for the input and / or output coupling of an ultrasound signal 7 7 ) zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Durchflusses eines Messmediums durch die Messzelle ( ) (For determining and / or monitoring a flow rate of a medium to be measured through the measuring cell 2 2 ) aufweisen. ) respectively.
  7. Messsystem ( Measuring system ( 1 1 ) zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Durchflusses eines Messmediums durch eine Messzelle ( ) (For determining and / or monitoring a flow of a measured medium through a measuring cell 2 2 ), bestehend aus einer Messvorrichtung ( ), Consisting (from a measuring device 3 3 ), welche Messvorrichtung ( ), Which measuring device ( 3 3 ) mindestens ein drittes Formstück aufweist, welches dritte Formstück eine zweite Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung eines Ultraschallsignals ( ) Comprises at least a third mold, said third mold surface to a second input and / or output coupling of an ultrasonic signal ( 8 8th ) zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Durchflusses eines Messmediums durch die Messzelle ( ) (For determining and / or monitoring a flow rate of a medium to be measured through the measuring cell 2 2 ) aufweist, an welchem dritten Formstück eine dafür vorgesehenen Messzelle ( ) Which (at which the third fitting a designated measuring cell 2 2 ) ausrichtbar ist, welche Messvorrichtung ( ) Is alignable, which measuring device ( 3 3 ) weiterhin mindestens einen Ultraschallwandler ( ) Further comprises at least one ultrasonic transducer ( 11 11 ) aufweist, und einer Messzelle ( ), And (a measuring cell 2 2 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, welche Messzelle ( ) (According to any of claims 1 to 5, which measuring cell 2 2 ) lösbar in der Messvorrichtung ( ) Detachably (in the measuring device 3 3 ) anbringbar ist. ) Can be attached.
  8. Messsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung ( The measuring system according to claim 7, characterized in that the measuring device ( 3 3 ) so ausgestaltet ist, dass Messzellen ( ) Is configured so that measuring cells ( 2 2 ) verschiedener Größen und/oder Formen an der Messvorrichtung ( ) Of various sizes and / or shapes at the measuring device ( 3 3 ) anbringbar sind. ) Are attachable.
  9. Messsystem nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem ( Measuring system according to one of claims 7 or 8, characterized in that the measuring system ( 1 1 ) so ausgestaltet ist, dass der Ultraschallwandler ( ) Is configured such that the ultrasonic transducer ( 11 11 ) auswechselbar ist. ) Is replaceable.
  10. Messsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung ( Measuring system according to one of claims 7 to 9, characterized in that the measuring device ( 3 3 ) ein viertes Formstück zur Ausrichtung der Messzelle ( ) A fourth fitting for orienting the measuring cell ( 2 2 ) aufweist, welches dem dritten Formstück gegenüber liegt, wobei mindestens eines der beiden Formstücke eine zweite Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung eines Ultraschallsignals ( ) Which is the third fitting over, wherein at least one of the two fittings (a second area for the input and / or output coupling of an ultrasound signal 8 8th ) zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Durchflusses eines Messmediums durch die Messzelle ( ) (For determining and / or monitoring a flow rate of a medium to be measured through the measuring cell 2 2 ) aufweist. ) having.
  11. Messsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass beide Formstücke eine zweite Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung eines Ultraschallsignals ( Measuring system according to claim 10, characterized in that both fittings (a second area for the input and / or output coupling of an ultrasound signal 8 8th ) zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Durchflusses eines Messmediums durch die Messzelle ( ) (For determining and / or monitoring a flow rate of a medium to be measured through the measuring cell 2 2 ) aufweisen. ) respectively.
  12. Messsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung des Ultraschallsignals ( Measuring system according to one of claims 7 to 11, characterized in that the first area for the input and / or output coupling of the ultrasonic signal ( 7 7 ) der Messzelle ( () Of the measuring cell 2 2 ) und die zweite Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung des Ultraschallsignals ( ) And the second surface to the input and / or output coupling of the ultrasonic signal ( 8 8th ) der Messvorrichtung ( () Of the measuring device 3 3 ) so ausgestaltet sind, dass sie mit einer bestimmten Kraft näherungsweise ohne Spalt aufeinanderpressbar sind. ) Are designed so that they are aufeinanderpressbar with a certain force approximately without a gap.
  13. Messsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmte Kraft mittels einer Feder ( Measuring system according to claim 12, characterized in that the specific power (by means of a spring 10 10 ) aufbringbar ist. ) Can be applied.
  14. Messsystem nach Ansprüchen 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein von dem mindestens einen Ultraschallwandler ( Measuring system according to claims 7 to 13, characterized in that at least one ultrasonic transducer of the ( 11 11 ) erzeugbares Ultraschallsignal einen Signalpfad aufweist, welcher im Wesentlichen axial zur Strömungsrichtung des Messmediums in der Messzelle ( ) Producible ultrasonic signal has a signal path that is substantially axially (to the flow direction of the measuring medium in the measuring cell 2 2 ) liegt. ) lies.
  15. Verfahren zum Betreiben eines Messsystems nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Formstück zur Ausrichtung an der Messvorrichtung ( A method for operating a measuring system according to one of claims 7 to 14, characterized in that a first fitting (for alignment of the measuring device 3 3 ) der Messzelle ( () Of the measuring cell 2 2 ) an einem dritten Formstück zur Ausrichtung der Messzelle ( ) (At a third fitting for orienting the measuring cell 2 2 ) der Messvorrichtung ( () Of the measuring device 3 3 ) ausgerichtet wird, wobei auf die erste Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung des Ultraschallsignals ( ) Is aligned, in which (on the first area for the input and / or output coupling of the ultrasonic signal 7 7 ) der Messzelle ( () Of the measuring cell 2 2 ) eine bestimmte Kraft von der zweiten Fläche zur Ein- und/oder Auskopplung des Ultraschallsignals ( ) A certain force from the second surface to the input and / or output coupling of the ultrasonic signal ( 8 8th ) der Messvorrichtung ( () Of the measuring device 3 3 ) aufgebracht wird. ) Is applied.
  16. Verfahren zum Betreiben eines Messsystems nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kalibrierung des Messsystems ( A method for operating a measuring system according to one of claims 7 to 15, characterized in that a calibration of the measuring system ( 1 1 ) ohne Messmedium erfolgt. ) Is carried out without measuring medium.
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