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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensoradapter, ein Verbindungselement, eine Anordnung aus Sensoradapter und optionalen Verbindungselementen und ein Ultraschalldurchflussmessgerät.
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Aus der
WO 12047621 A1 sind Ultraschall-Durchflussmessgeräte bekannt, bei welchen mehrere Ultraschallmessschienen umfangsverteilt um ein Messrohr angeordnet sind. Diese Anordnung aus Ultraschallsensoren werden an Fixpunkten, welche an einem Rohr angebracht sind, befestigt. Nachteilig dabei ist, dass die Fixpunkte zunächst auf das Rohr aufgebracht werden, beispielsweise durch Schweißen, was einen zusätzlichen arbeitsaufwendigen Schritt darstellt.
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Darüber hinaus sind Clamp-On Ultraschallsensoren bekannt, welche mittels von Spannbändern verspannt auf dem Messrohr angeordnet sind. Diese Konstruktionen haben sich grundsätzlich als einfache und gut-handhabbare Lösung erwiesen. Allerdings kann es eine längere Zeit dauern die Ultraschallsensorelemente der Ultraschallsensoren aufeinander auszurichten. Dabei kann es immer wieder zum Verrutschen einzelner Sensorelemente kommen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Sensoradapter und eine Anordnung mehrerer dieser Sensoradaptoren bereitzustellen, welche in einfacher Weise montierbar sind und eine Vororientierung besitzen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Sensoradapter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Zudem ermöglicht ein Verbindungselement mit den Merkmalen des Anspruchs 9 das Überbrücken eines oder mehrerer Sensoradapter.
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Eine erfindungsgemäße Anordnung setzt sich aus mehreren miteinander verbundenen nachfolgend beschriebenen erfindungsgemäßen Sensoradaptoren zusammen und optional aus ebenfalls erfindungsgemäßen Verbindungselementen.
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Ein erfindungsgemäßer Sensoradapter zur Festlegung zumindest eines Ultraschallwandlers an einem Rohr, weist einen Adapterkorpus auf an oder in welchem der Ultraschallwandler festlegbar ist, wobei am Adapterkorpus zumindest ein erster Abstandshalter vorgesehen ist, zur Beabstandung des Sensoradapters von einem weiteren Sensoradapter und/oder einem Verbindungselement.
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Durch die Kombination aus Sensoradapter und Abstandshalter kann eine um das Rohr umlaufende Anordnung aus einer Vielzahl von Sensoradapter und Verbindungselementen gebildet werden, welche um das Rohr gespannt sind. Konstruktive Eingriffe um Fixationspunkte auf dem Messrohr festzulegen werden dabei nicht oder zumindest nicht zwingend benötigt. Zusätzliche Arbeitsschritte zur Fixierung der Anordnung mehrerer Sensoradapter können vorteilhaft entfallen. Die Sensoradapter bilden einen Teil eines Montagebausatzes, welcher sich sequentiell zusammensetzen lässt einsetzbar ist.
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Ein erfindungsgemäßes Verbindungselement zur Verbindung zumindest eines Sensoradapters für einen Ultraschallwandler, insbesondere eines Sensoradapters nach einem der Ansprüche 1–8, weist zumindest einen ersten Abstandshalter zur Beabstandung des Sensoradapters von einem weiteren Sensoradapter und/oder einem weiteren Verbindungselement auf.
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Durch das Verbindungselement können gerade bei größeren Rohren Abstände zwischen Sensoradapter materialsparend überbrückt werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der Sensoradapter weist eine Längsachse, welche im montierten Zustand des Sensoradapters parallel zur Rohrachse des Rohres verläuft auf welchem der Sensoradapter montiert wird. Der Abstandshalter kann vorteilhaft in einer Ebene, die senkrecht zu der Längsachse verläuft, verschwenkbar sein. Dies hat den Vorteil einer besseren Anpassung des Sensorelements an den Rohrumfang und dadurch eine Anpassung des Sensorelements und der Anordnung mehrerer Sensorelemente auf variable Rohrnennweiten. Die Verschwenkbarkeit kann dabei mechanisch durch einseitige Festlegung mit einem Rotationsfreiheitsgrad um den Punkt der Festlegung erfolgen oder materialtechnisch erfolgen, indem der Abstandshalter zumindest bereichsweise aus einem Elastomer gebildet ist.
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Es ist von Vorteil, wenn der Abstandshalter eine endständige Zahnung aufweist. Dadurch kann eine Kraftübertragung vom Abstandshalter auf einen zweiten Abstandshalter oder auf den Sensoradapter erfolgen.
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Der Sensoradapter weist vorteilhaft zumindest einen zweiten Abstandshalter auf, welcher am Adapterkorpus festgelegt ist.
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Für eine parallele Ausrichtung der Abstandshalter, beispielsweise beim Verschwenken, ist es von Vorteil, wenn der erste Abstandshalter und der zweite Abstandshalter jeweils beidseitig endständig eine Zahnung aufweisen, wobei jeweils eine Zahnung des ersten und des zweiten endständigen Abstandshalters im Bereich des Adapterkorpus ineinander greifen und somit eine Verzahnung ausbilden.
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Der Sensoradapter weist zudem vorteilhaft ein Federelement zur Festlegung eines Ultraschallsensorelements am oder im Adapterkorpus des Sensoradapters. Dadurch kann das Ultraschallsensorelement schnell, lösbar und unter einfacher Handhabung mittels des Sensoradapters an einem Rohr verankert werden.
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Der zumindest erste Abstandshalter kann vorzugsweise ein Kupplungselement aufweisen, welches zur Verbindung des Sensoradapters mit dem weiteren Sensoradapter oder dem Verbindungselement vorgesehen ist. Es ist zwar auch möglich ein gesondertes Kupplungselement vorzusehen, welches nicht Teil des Sensoradapters ist, dies erhöht jedoch die Gefahr eines unbeabsichtigten Verlustes des Kupplungselements während des Transportes des Sensoradapters an seinem Bestimmungsort oder des Einbaus. Um dies von vornherein zu verhindern ist das Kupplungselement als ein Teil des Sensoradapters vorgesehen.
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Um eine Kupplung zweier Abstandshalter zweier Sensoradapter zu ermöglichen ist es von Vorteil, wenn das Kuppelelement plastisch deformierbar ist, derart dass ein Arretierung der Verschwenkbewegung des ersten Abstandshalters erfolgt. Dadurch erfolgt neben der Kupplung zweier Sensoradapter auch zugleich eine Fixierung der Verschwenkbarkeit der Abstandshalter und somit eine Fixierung der Vorrichtung aus Sensoradapter und ggf. Verbindungselementen am Rohr.
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Es ist zudem von Vorteil, wenn das Verbindungselement einen zweiten Abstandshalter aufweist und das Verbindungselement ein Kupplungselement aufweist, welches zwischen den Abstandshaltern angeordnet ist.
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Zur gleichmäßigen Ausrichtung beider Abstandshalter entlang des Rohrumfangs ist es von Vorteil, wenn im Bereich des Kupplungselements eine Verzahnung zwischen den beiden Abstandshaltern vorgesehen ist. Durch die Verschwenkbarkeit der Abstandshalter ist es möglich, beide Abstandshalter zu verschwenken, wobei die Verzahnung gewährleistet, dass der Verschwenkwinkel eines Abstandshalters genauso groß ist wie der Verschwenkwinkel des zweiten Abstandshalters bezogen auf eine 180° Anordnung der Abstandshalter.
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Die Anordnung aus den vorgenannten Sensoradapter oder den vorgenannten Sensoradapter und den vorgenannten Verbindungselementen ist insbesondere verankerungsfrei auf dem Rohr verspannt.
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Erfindungsgemäß weist Ultraschall-Durchflussmessgerät, insbesondere zur Ermittlung einer Fließgeschwindigkeit oder des Volumendurchflusses eines Fluids durch ein Rohr anhand der Laufzeitdifferenzmethode zumindest zwei oder mehr Ultraschallsensorelemente auf, welche mittels der erfindungsgemäßen Anordnung an einem Rohr festgelegt sind.
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Dabei sind die Ultraschallsensorelemente als auch die Anordnung aus Sensoradapter oder Sensoradapter und Verbindungselemente des Ultraschall-Durchflussmessgerätes in einer Clamp-On Funktionalität sowohl lösbar an Rohre adaptierbar als auch an Rohre mit variablen Nennweiten adaptierbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der 1–10 anhand einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:
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1 Perspektivansicht eines Ultraschall-Durchflussmessgerät mit einer ersten Anordnung von Sensoradapter für Ultraschallwandler umfangsverteilt um ein Rohr;
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2 eine zweite Anordnung von Sensoradapter für Ultraschallwandler umfangsverteilt um ein Rohr als Teil eines Ultraschall-Durchflussmessgerätes;
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3 Detaildarstellung eines Sensoradapters für Ultraschallwandler zur Anordnung an einem Rohr als Teil eines Ultraschall-Durchflussmessgerätes;
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4 Detaildarstellung eines Verbindungselements zur Verbindung von Sensoradapter für Ultraschallwandler;
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5 Schnittansicht der ersten Anordnung in 1;
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6 eine dritte Anordnung von Sensoradapter für Ultraschallwandler in Kombination mit Verbindungselementen umfangsverteilt um ein Rohr als Teil eines Ultraschall-Durchflussmessgerätes;
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7 Schnittansicht einer vierten Anordnung von Einzeladaptoren für Ultraschallwandler umfangsverteilt um ein Rohr als Teil eines Ultraschall-Durchflussmessgerätes; und
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8 Schnittansicht einer fünften Anordnung von Sensoradapter für Ultraschallwandler umfangsverteilt um ein Rohr als Teil eines Ultraschall-Durchflussmessgerätes.
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1 zeigt ein Ultraschall-Durchflussmessgerät 1 welches an einem Rohr 2, beispielsweise an ein Rohr einer Anlage im laufenden Betrieb anschließbar ist, ohne diesen zu unterbrechen.
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Derartige Ultraschall-Durchflussmessgeräte sind der Fachwelt als Clamp-On Ultraschall-Durchflussmessgeräte bekannt. Sie haben den großen Vorteil, dass sie beim Ausfall eines fest-installierten Durchflussmessgerätes an eine Anlage angeschlossen werden können, sodass der Betrieb der Anlage trotz Ausfall des fest-installierten Durchflussmessgerätes weiter erfolgen kann, bis das defekte Messgerät ausgetauscht wird. Weiterhin können derartige Clamp-On Ultraschall-Durchflussmessgeräte zur Validierung der Genauigkeit der Durchflussmessung eines fest-installierten Durchflussmessgerätes eingesetzt werden. Ein weiterer Vorteil von Clamp-On Durchflussmessgeräten ist das Erfassen einer Strömungsgeometrie, auf welche das fest-installierte Durchflussmessgerät eingestellt werden kann. Weitere Vorteile von Clamp-On Ultraschall-Durchflussmessgeräten sind in der Fachliteratur beschrieben und sind dem Fachmann hinreichend bekannt.
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Das in
1 dargestellte Ultraschall-Durchflussmessgerät
1 weist mehrere Ultraschallsensorelemente
3 auf. Diese sind als Ultraschallsensorschienen ausgebildet. Der Aufbau einer Ultraschallsensorschiene ist an sich bekannt und beispielsweise in der
WO 2010/009973 A1 gezeigt. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung beschränkt sich allerdings nicht nur auf Ultraschallschienen sondern sind auch auf andere Ultraschallsensorelemente anwendbar.
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Von den Ultraschallsensorelementen 3 gehen Daten und/oder Energieleitungen 4 ab. Diese versorgen das Ultraschallsensorelement 3 mit Energie und ermöglichen den Austausch von Messdaten oder die Einstellung der vom Sensorelement ausgesandten Messsignale. Die Energieversorgung kann alternativ auch über Akkus, Batterien oder dergleichen erfolgen und die Datenübertragung kann auch kabellos erfolgen.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Daten- und/oder Energieleitung verbindet das oder die Ultraschallsensorelemente mit einer Auswerteeinheit 5 – dem sogenannten Transmitter. Hier können die Messdaten ausgewertet und als Prozessgrößen der Automatisierungstechnik, insbesondere als Volumendurchfluss oder Fließgeschwindigkeit, ausgegeben werden.
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Das Ultraschall-Durchflussmessgerät 1 weist eine Anordnung aus mehreren Sensoradaptern 6 auf. Dabei sind variable Anordnungen möglich, beispielsweise Eintraversen- oder Zweitraversenanordnungen.
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Ein Sensoradapter im Sinne der vorliegenden Erfindung ermöglicht im Zusammenwirken mit weiteren Sensoradaptern oder mit Verbindungselementen zwischen den Sensoradaptern die Adaptierung bzw. Festlegung eines Ultraschallsensorelements oder mehrerer Ultraschallsensorelemente an einem Rohr. Hierfür weisen die Sensoradapter eine oder mehrere Ausnehmungen zur Aufnahme für Ultraschallsensoren auf. Sofern ein Sensoradapter lediglich eine Ausnehmung zur Aufnahme für einen Ultraschallsensor aufweist, so handelt es sich im Sinne der Erfindung um einen Einzelsensoradapter. Sind mehrere Ausnehmungen zur Aufnahme für Ultraschallsensoren in einem Sensoradapter vorgesehen, so handelt es sich im Sinne der vorliegenden Erfindung um einen Mehrfachsensoradapter.
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1–8 zeigen bautypengleiche Sensoradaptoren in verschiedenen geometrischen Anordnungen um ein Rohr.
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Die in 1–8 dargestellten Sensoradapter 6, 14, 23, 53, 59, 61 und 68 sind als Einzelsensoradapter ausgebildet und weisen einen vorderen und hinteren Anschlag 6.1, und 6.2, sowie 16 und 25 auf, welche eine Fixierung des Ultraschallsensorsensorelements 3, 43 parallel zur Längsachse des Rohres 2, 40 erlauben.
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Der Sensoradapter 6, 14, 23, 46, 53, 59, 61 und 68 weist zudem eine Sensorführung 6.3, 15, 25, 43 auf mit zwei parallel und parallel zur Längsachse des Rohres 2, 13, 40, 52, 60, 67 verlaufenden stegförmigen Adapterelementen des Adapterkorpus 6.4, welche ein seitliches Verrutschen des Ultraschallsensorelements 3, 43 verhindern. Das Ultraschallsensorelement 3, 43 wird durch ein Federelement 7, 19, 50, 55, 65, 71 gegen das Rohr 2 gepresst. Das in 1–8 dargestellte Federelement 7, 19, 50, 55, 65, 71 weist ein erstes und zwei zweite Federsegmente 8, 19.1, 51 und 9, 20, 30 auf. Das Federelement 7, 19, 50, 55, 65, 71 stützt sich am Adapterkorpus des Sensoradapters 6, 14, 23, 53, 59, 61 und 68 ab und presst durch die Rückstellkräfte des ersten Federsegments 8, 19.1, 51 welche im gespannten Zustand in Richtung eines Wandabschnittes des Rohres 2, 13, 40, 52, 67 gerichtet sind, das Ultraschallsensorelement 3, 43 gegen das Rohr 2, 13, 40, 52, 60, 67.
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Der Sensoradapter 6, 14, 23, 53, 59, 61 und 68 und ein optionales Verbindungselement 32 zur Verbindung zweier Sensoradapter weisen darüber hinaus zwei Abstandshalter 12, 17, 26, 28, 37, 38, 47, 54, 56, 66 und 69 auf, welche zu einem Kupplungselement 10, 18, 27, 34, 36, 48, 58, 64, 70 einen Abstand definieren. Die Abstandshalter 12 des Sensoradapters und des optionalen Verbindungselements weisen in den Ausführungsbeispielen der 1–8 stets einen analogen Aufbau auf. Sie sind beispielsweise als Spritzgussteil in Massenanfertigung herstellbar. Sie sind vorzugsweise S-förmig ausgebildet und weisen – in 1. verdeckt – vorzugsweise beidseitig endständig jeweils eine Zahnung 29, 33 auf. Die Abstandshalter 12 sind vorzugsweise in einem Endbereich des jeweiligen Abstandshalters am Adapterkorpus 6.4 verschwenkbar festgelegt. Die Zahnungen 29, 33 zweier Abstandshalter 12, 17, 26, 28, 37, 38, 47, 54, 56, 66 und 69 greifen im Bereich des Adapterkorpus 6.4 und/oder des Kupplungselements 10, 18, 27, 34, 36, 48, 58, 64, 70 ineinander und bilden gemeinsam eine Verzahnung 22, 31, 35, 49, 62, 63.
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Eine gleiche Verzahnung ist am Kupplungselement 10, 18, 27, 34, 36, 48, 58, 64, 70 gegeben, welches die Abstandshalter 12, 17, 26, 28, 37, 38, 47, 54, 56, 66 und 69 miteinander verbindet. In und/oder an diesem Kupplungselement sind jeweils zwei Abstandshalter 12, 17, 26, 28, 37, 38, 47, 54, 56, 66 und 69 verschwenkbar festgelegt.
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Die zweiten Federsegmente 9, 20, 30 des Federelements 7, 19, 50, 55, 65, 71 stützen sich jeweils am Adapterkorpus 6.4 und an jeweils einem der Abstandshalter 12, 17, 26, 28, 37, 38, 47, 54, 56, 66 und 69 ab. Beim Verschwenken des Abstandshalters 12, 17, 26, 28, 37, 38, 47, 54, 56, 66 und 69 kann es zum Aufbau von Rückstellkräften durch das jeweilige Federsegment 9, 20, 30 kommen.
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Die endgültige Fixierung der Vorrichtung am Rohr 2, 13, 40, 52, 67 erfolgt mittels eines Arretiermittels 11, 21, 57, 70.1 zur Fixierung der verschwenkbaren Abstandshalter 12, 17, 26, 28, 37, 38, 47, 54, 56, 66 und 69 in einer Position. Dieses Arretiermittel kann beispielsweise in Form eines Steckschlüssels ausgebildet sein und durch Festziehen von Schrauben das u-förmige Kupplungselement 10, 18, 27, 34, 36, 48, 58, 64, 70 so zusammenpressen, dass eine Arretierung der Verzahnung in einer Position erfolgt. Da die Vorrichtung aus Sensoradaptern 6, 14, 23, 53, 59, 61 und 68 umlaufend um das Rohr 2, 13, 40, 52, 67 angeordnet ist, können die Federsegmente 9 des Federelements 7, 19, 50, 55, 71 gespannt vorliegen und so ein Verrutschen der Vorrichtung am Rohr 2, 13, 40, 52, 67 zusätzlich verhindern.
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In den vorgenannten Ausführungsbeispielen wurde das Federelement als einstückiges Element mit zwei Federsegmenten beschrieben. Es ist allerdings auch möglich, anstelle eines Federelements zwei oder mehr Federelemente, welche jeweils eines der Federsegmente aufweisen, vorzusehen.
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Die in 1 dargestellt Anordnung stellt eine Zweipfad-Eintraversenanordnung von Ultraschallsensorelementen dar. Bei einer Eintraversenanordnung wird das Messsignal entlang eines ersten Schallpfades ermittelt, welcher zwischen zwei Ultraschallsensoren durch ein Rohr verläuft. Die Ultraschallsensorelemente sind dabei in einem Winkel von 180° zueinander am Rohraußenumfang angeordnet und die Ultraschallsensorelement können zudem zueinander in paralleler Richtung zur Messrohrachse versetzt angeordnet sein. Jeweils zwei Ultraschallsensorelemente bilden dabei ein Sensorpaar. Bei den in 1 dargestellten Ultraschallschienen kann dieser Versatz der Ultraschallsensorelemente eines Sensorpaares in paralleler Richtung zur Messrohrachse entfallen. Bei der Zweipfadanordnung werden zwei unabhängige Signalpfade erzeugt. In 1 sind diese beiden Signalpfade aufgrund der Ausrichtung der beiden Sensorpaare senkrecht zueinander ausgerichtet. Zwei oder Mehrpfadanordnungen werden u.a. genutzt um eine höhere Messgenauigkeit durch Mittelung beider Signale zu erzielen oder auch um Messunsicherheiten von ungleichmäßig ausgebildeten Strömungsprofilen zu kompensieren.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsvariante einer Anordnung von Sensoradapter als Zweipfad-Zweitraversenanordnung. Wie im Beispiel von 1 werden auch in diesem Ausführungsbeispiel zwei voneinander unabhängige Signalpfade als Zweipfadanordnung im Rohr 13 ausgebildet. Eine Zweitraversenanordnung beruht dabei darauf, dass zwei Ultraschallsensorelemente parallel zur Rohrachse jedoch ohne Winkelversatz am Rohr angeordnet sind. Dabei wird der Signalpfad ausgehend vom ersten Ultraschallsensorelement in das Rohr ausgesandt und an der dem ersten Ultraschallsensorelement gegenüberliegenden Rohrwandung unter einem Winkel reflektiert, so dass der Signalpfad an dem zweiten Ultraschallsensorelement endet. Bei Ultraschallschienen können diese beiden Sensorelemente bereits in der Ultraschallschiene integriert sein. Bei der in 2 dargestellten Variante sind die Sensoradapter in einem Winkel von 120° entlang des Rohrumfangs verteilt. kann verdeckt ein dritter Sensoradapter oder alternativ ein Verbindungselement vorgesehen sein, wie es in 4 dargestellt und nachfolgend ist.
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3 zeigt einen Sensoradapter 23 mit seinen Bestandteilen. Hierbei handelt es sich um einen Adapterkorpus 23.1, um einen ersten und einen zweiten Abstandshalter 26 und 28, um ein Federelement, von dem allerdings in 3 nur ein zweites Federsegment 30 sichtbar ist, und um ein Kupplungselement 27. Die beiden Abstandshalter 26 und 28 sind in 3 verschwenkbar am Adapterkorpus 23.1 festgelegt. Diese Festlegung kann durch Schrauben und Muttern, Nieten oder Steckbolzen und dergleichen erfolgen. Aufgrund der Verschwenkbarkeit ist der Sensoradapter 23 auf Rohre mit beliebigem Rohrumfang adaptierbar. Jeweils endständig an beiden Enden eines Abstandshalters sind die besagten Zahnungen 29 ausgebildet, wobei im Bereich des Adapterkorpus 23.1 die Zahnung des ersten Abstandshalters 26 in die Zahnung des zweiten Abstandshalters 28 eingreift und somit eine Verzahnung 31 bildet. Durch die Verzahnung 31 kann der Verschwenkungswinkel α zwischen dem Adapterkorpus 23.1 und dem ersten Abstandshalter 28 gleich dem Verschwenkungswinkel zwischen dem Adapterkorpus 23.1 und dem zweiten Abstandshalter 26. Dadurch wird eine gerade aufsitzende Ausrichtung des Sensoradapters 23 auf die Rohrwandung eines Rohres erreicht.
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Das Federelement ist vorgesehen zur Abstützung des Ultraschallsensorelements am Rohr. Derartige Abstützungen können auch durch andere mechanische Mittel wie Schrauben und elastische Elemente erreicht werden. Allerdings können durch die Form des Federelements auch Rückstellkräfte wirken, welche die gesamte Vorrichtung stärker an das Rohr anpressen. Dies wird insbesondere durch das in 3 zweite Federsegment 30 erreicht.
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Das Kupplungselement 27 ist ein U-förmiges Element mit zwei Schenkeln und weist eine zum Adapterkorpus ähnliche oder analoge Festlegung von zwei endständigen Bereichen von zwei Abstandshaltern auf. Diese liegen verzahnt und verschwenkbar in dem Kupplungselement vor. Durch Zusammenpressen der Schenkel des Kupplungselements ist eine Verschwenkbewegung blockiert. In dieser Position kann die Vorrichtung fixiert am Rohr vorliegen.
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4 zeigt ein Verbindungselement 32. Ein derartiges Verbindungselement kann zur Distanzüberbrückung zwischen zwei Sensoradapter eingesetzt werden. Es weist zwei verschwenkbare Abstandshalter 37 und 38 auf. Diese sind wie in den 1–3 und 5–8 ausgebildet und weisen jeweils endständig eine Zahnung 33 auf. Jeweils an einem Endabschnitt sind die beiden Abstandshalter 37 und 38 an einem Kupplungselement 34 festgelegt, so dass die jeweils endständigen Zahnungen 33 zu einer Verzahnung 35 ineinandergreifen. Dadurch sind die Abstandshalter zueinander verschwenkbar. Jeweils einer der beiden Abstandshalter 37 und 38 weist ein weiteres Kupplungselement 36 zur Anbindung an ein weiteres Verbindungselement oder einen Sensoradapter auf und der andere Abstandshalter 37 weist eine Fixierstelle, z.B. ein Loch, auf damit der Abstandshalter 37 an oder in einem Kupplungselement verschwenkbar festlegbar ist.
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5 zeigt stellt analog zu 1 eine Zweipfad-Eintraversenanordnung dar. Da 5 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Ultraschall-Durchflussmessgerätes der 1 darstellt, sind die Verzahnungen 49 deutlich erkennbar. Darüber hinaus erkennt man in 5 bei jedem Ultraschallwandler ein Gehäuse sowie darin angeordnet einen Ultraschallwandler 44 und ein schlitzfömiges Sende/Empfangsfenster 45, durch welches das Ultraschallsignal in das Rohr eintritt oder aus dem Rohr austritt.
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6 zeigt eine Kombination aus einer Einpfad-Eintraversen-Anordnung und einer Zweipfad-Zweitraversenanordnung. In dieser Fig. erkennt man die Funktionsweise des der Verbindungselemente als Distanzüberbrückung. An jedem Kupplungselement, welches zwei Sensoradapter oder einen Sensoradapter und ein Verbindungselement miteinander verbindet ist ein Arretiermittel 57 angeordnet, welches die Kupplungselemente zusammenpresst und folglich die Verschenkposition der Abstandshalter 54, 56 nach dem Anbringen der Anordnung aus Sensoradapter am Rohr festlegt.
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7 zeigt eine Mehrpfad-Zweitraversenanordnung in der Schnittansicht mit fünf Sensoradapter.
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8 zeigt eine Mehrpfad-Eintraversenanordnung mit insgesamt sechs Sensoradapteren.
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In einer besonderen Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann der Abstandshalter des Sensoradapters oder des Verbindungselements als ein Elastomer oder eine Spiralfeder ausgebildet sein. Dadurch kann das Federelement entfallen oder zumindest vereinfacht werden.
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Bevorzugt weist die Anpresskraft, welche durch die Kombination aus Spannelement oder Spannelementen und Rückstellkräfte der Abstandshalter auf das den Sensoradapter einwirkt, zumindest das Doppelte des Eigengewichts des Sensors multipliziert mit der Erdbeschleunigung auf.
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Zwischen dem Ultraschallsensor (bzw. einem Ultraschallfenster des Ultraschallsensors) und dem Messrohr können zudem weitere Koppelmedien (z.B. Koppelfett oder Silikonmatten) angeordnet sein. Beim Einsatz einiger dieser Koppelmedien, beispielsweise bei Silikonmatten, empfiehlt sich ein besonders bevorzugter Anpressdruck von mehr als 3 kg je cm2 des Ultraschallfensters.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ultraschall-Durchflussmessgerät
- 2
- Rohr
- 3
- Ultraschallsensorelement
- 4
- Daten/Energieleitung
- 5
- Transmitter
- 6
- Sensoradapter
- 6.1
- Anschlag
- 6.2
- Anschlag
- 6.3
- Sensorführung
- 6.4
- Adapterkorpus
- 7
- Federelement
- 8
- Erstes Federsegment
- 9
- Zweites Federsegment
- 10
- Kupplungselement
- 11
- Spannelement
- 12
- Abstandshalter
- 13
- Rohr
- 14
- Sensoradapter
- 15
- Sensorführung
- 16
- Anschlag
- 17
- Abstandshalter
- 18
- Kupplungselement
- 19
- Federelement
- 19.1
- Erstes Federsegment
- 20
- Zweites Federsegment
- 21
- Spannelement
- 22
- Verzahnung
- 23
- Sensoradapter
- 23.1
- Adapterkorpus
- 24
- Sensorführung
- 25
- Anschlag
- 26
- Erster Abstandshalter
- 27
- Kupplungselement
- 28
- Zweiter Abstandshalter
- 29
- Zahnung
- 30
- Zweites Federsegment
- 31
- Verzahnung
- 32
- Verbindungselement
- 33
- Zahnung
- 34
- Kupplungselement
- 35
- Verzahnung
- 36
- Kupplungselement
- 37
- Erster Abstandshalter
- 38
- Zweiter Abstandshalter
- 39
- Ultraschall-Durchflussmessgerät
- 40
- Rohr
- 41
- Daten/Energieleitung
- 42
- Transmitter
- 43
- Ultraschallsensorelement
- 44
- Ultraschallwandler
- 45
- Sende-/Empfangsfenster
- 46
- Sensorführung
- 47
- Abstandshalter
- 48
- Kupplungselement
- 49
- Verzahnung
- 50
- Federelement
- 51
- Erstes Federsegment
- 52
- Rohr
- 53
- Sensoradapter
- 54
- Erster Abstandshalter
- 55
- Federelement
- 56
- Zweiter Abstandshalter
- 57
- Spannelement
- 58
- Kupplungselement
- 59
- Sensoradapter
- 60
- Rohr
- 61
- Sensoradapter
- 62
- Verzahnung
- 63
- Verzahnung
- 64
- Kupplungselement
- 65
- Federelement
- 66
- Abstandshalter
- 67
- Rohr
- 68
- Sensoradapter
- 69
- Abstandshalter
- 70
- Kupplungselement
- 70.1
- Spannelement
- 71
- Federelement
- 106
- Sensoradapter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 12047621 A1 [0002]
- WO 2010/009973 A1 [0035]
