DE102022130628A1

DE102022130628A1 - Befestigungsvorrichtung und Ultraschall-Messgerät

Info

Publication number: DE102022130628A1
Application number: DE102022130628.3A
Authority: DE
Inventors: Andreas Berger; Roberto Vitali; Beat Kissling; Thomas Jahn; Sascha Grunwald; Quirin Müller
Original assignee: Endress and Hauser Flowtec AG; Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date: 2022-11-18
Filing date: 2022-11-18
Publication date: 2024-05-23
Also published as: WO2024104749A1

Abstract

Die Erfindung betrifft Befestigungsvorrichtung (20) eingerichtet zur Befestigung mindestens eines Clamp-On-Ultraschallwandlers (10) eines Ultraschall-Messgeräts (1) an einer medienführenden Rohrleitung (50) umfassend:
einen Grundkörper (21) eingerichtet zum Aufsetzen auf eine Tragvorrichtung (11) eines Clamp-On-Ultraschallwandlers des mindestens einen Clamp-On-Ultraschallwandlers;
eine Spannvorrichtung (24) zum Erzeugen einer Zugkraft auf die Rohrleitung;
zumindest ein Spannelement (22) jeweils mit zwei Enden (22.1) wie beispielsweise eine Kette oder ein Band eingerichtet zum Übertragen der Zugkraft;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Befestigungsvorrichtung eine Wippvorrichtung (24) aufweist, welche dazu eingerichtet ist, in montiertem Zustand Kippmomente auf die Tragvorrichtung auszugleichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung eines Clamp-On-Ultraschallwandlers an einer Rohrleitung, einen Clamp-On-Ultraschallwandler und ein Ultraschall-Messgerät
Clamp-On-Ultraschall-Messgeräte, wie beispielsweise in der DE102016119910A1 gezeigt, weisen Ultraschallwandler auf, welche an einer Außenseite von medienführenden Rohrleitungen befestigt werden. Üblicherweise kommen zur Befestigung solcher Ultraschallwandler beispielsweise Befestigungsgurte oder Befestigungsbänder zum Einsatz. Jedoch kann dies zu Verschiebungen des Ultraschallwandlers während der Befestigung führen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Befestigungsvorrichtung, einen Clamp-On-Ultraschallwandler und ein Ultraschall-Messgerät vorzuschlagen, so dass eine Befestigung eines Clamp-On-Ultraschallwandlers präzise, sicher und robust durchführbar ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Befestigungsvorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1, durch einen Ultraschallwandler gemäß dem unabhängigen Anspruch 8 sowie durch ein Ultraschall-Messgerät gemäß dem unabhängigen Anspruch 9.
Eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung eingerichtet zur Befestigung mindestens eines Clamp-On-Ultraschallwandlers eines Ultraschall-Messgeräts an einer medienführenden Rohrleitung umfasst:

einen Grundkörper eingerichtet zum Aufsetzen auf eine Tragvorrichtung eines Clamp-On-Ultraschallwandlers des mindestens einen Clamp-On-Ultraschallwandlers;
eine Spannvorrichtung zum Erzeugen einer Zugkraft auf die Rohrleitung;
zumindest ein Spannelement jeweils mit zwei Enden wie beispielsweise eine Kette oder ein Band eingerichtet zum Übertragen der Zugkraft;
wobei die Befestigungsvorrichtung eine Wippvorrichtung aufweist, welche dazu eingerichtet ist, in montiertem Zustand Kippmomente auf die Tragvorrichtung auszugleichen.

In einer Ausgestaltung weist die Wippvorrichtung eine Wippe mit zwei Enden und einem Zentralbereich auf, welche Wippe im Zentralbereich mittels eines Rotationslagers des Grundkörpers rotativ beweglich am Grundkörper gelagert ist,
wobei in montiertem Zustand jeweils ein Ende eines Spannelements an jeweils einem Ende der Wippe befestigt ist, oder wobei das zumindest eine Spannelement abschnittsweise entlang der Wippe verläuft und die Enden der Wippe mindestens eines des zumindest einen Spannelements umlenken.
In einer Ausgestaltung weist die Befestigungsvorrichtung zwei Spannelemente und einen Gegenarm der Wippvorrichtung auf, wobei der Grundkörper, die Spannelemente und der Gegenarm dazu eingerichtet sind, die Rohrleitung zu umgreifen, wobei der Gegenarm dazu eingerichtet ist, auf der Rohrleitung in einer Ebene durch einen Rohrleitungsquerschnitt beweglich gelagert zu werden, wobei der Gegenarm mittels der beiden Spannelemente mit dem Grundkörper mechanisch verbunden ist,
wobei die Spannvorrichtung dazu eingerichtet ist, gegen eine auf die Rohrleitung aufgesetzte Gegenarm zu wirken.
In einer Ausgestaltung ist die Zugkraft an mindestens einem der beiden Enden der Spannvorrichtung, beispielsweise mittels einer Schraubvorrichtung, erzeugbar,
oder wobei die Enden jeweils eines des zumindest einen Spannelements überlappen, wobei die Zugkraft mittels der Spannvorrichtung, beispielsweise mittels einer Schraubvorrichtung durch Veränderung des Überlapps einstellbar ist.
In einer Ausgestaltung ist die Spannvorrichtung dazu eingerichtet, eine Anpresskraft von 1000 Newton zu bewirken.
In einer Ausgestaltung sind die Wippe sowie der Grundkörper jeweils aus einem Metall wie beispielsweise Aluminium oder einem Stahl gefertigt.
In einer Ausgestaltung ist das Spannelement aus einem Metall wie beispielsweise Aluminium oder einem Stahl gefertigt ist.
Ein erfindungsgemäßer Clamp-On-Ultraschallwandler umfasst:

ein Ultraschallwandlerelement zum Erzeugen und Erfassen von Ultraschallsignalen;
einen Koppelkörper zum Übertragen von Ultraschallsignalen zwischen Ultraschallwandler und Rohrleitung;
eine Tragvorrichtung zum Tragen der Befestigungsvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Tragvorrichtung dazu eingerichtet ist, gegen den Koppelkörper mittelbar oder unmittelbar zu wirken.

Ein erfindungsgemäßes Ultraschallmessgerät umfasst:

zumindest einen Clamp-On-Ultraschallwandler zum Messen einer Messgröße wie beispielsweise Schallgeschwindigkeit oder Durchflussgeschwindigkeit eines Mediums befestigt an einer medienführenden Rohrleitung mit einer Befestigungsvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche;
eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung zum Betreiben des zumindest einen Ultraschallwandlers sowie zum Erfassen und Auswerten von Messsignalen des zumindest einen Ultraschallwandlers und zum Bereitstellen von Messwerten einer Messgröße,
wobei die Rohrleitung einen Rohrleitungsdurchmesser aufweist,
wobei die Wippe in einer Querschnittsebene durch die Rohrleitung eine Ausdehnung von mindestens einem Rohrleitungsdurchmesser aufweist.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.

1 a) und b) zeigen eine beispielhafte, erfindungsgemäße Ausgestaltung der Befestigungsvorrichtung;
2 zeigt eine beispielhafte, erfindungsgemäße Ausgestaltung der Befestigungsvorrichtung;
3 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung eines Ultraschall-Messgeräts mit Clamp-On-Ultraschallwandlern.

1 a) zeigt eine Frontansicht und 1 b) zeigt eine Schrägansicht auf eine beispielhafte erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung 20 in montiertem Zustand an einer Rohrleitung 50, welche eine Tragvorrichtung 11 eines beispielhaften erfindungsgemäßen Clamp-On-Ultraschallwandlers in Richtung der Rohrleitung drückt. Dazu wird über mindestens ein Spannelement 22 eine Zugspannung gegen die Rohrleitung bewirkt. Erfindungsgemäß weist die Befestigungsvorrichtung 20 eine Wippvorrichtung 24 auf, welche wie hier gezeigt eine Wippe 25 mit zwei Enden 25.1 und einem Zentralbereich 25.2 aufweisen kann. Die Wippe 25 ist auf einem Grundkörper 21 der Befestigungsvorrichtung 20 mittels eines Rotationslagers 21.1 rotativ beweglich gelagert. Durch die rotative Beweglichkeit kann die Wippe die Entstehung von Kippkräften und Kippmomente vermindern, so dass eine auf den Ultraschallwandler ausgeübte Kraft im Wesentlichen normal zu einer Oberfläche der Rohrleitung ist.
Wie hier gezeigt, kann ein Spannelement 22 vorgesehen sein, die Rohrleitung zu umgreifen. Wie hier gezeigt kann in diesem Fall jeweils ein Ende 22.1 des Spannelements an jeweils einem Ende 25.1 der Wippe befestigt sein, wobei bei zumindest einem Ende der Wippe eine Spannvorrichtung 23 zum Erzeugen einer Zugspannung in einem Spannelement vorgesehen ist. Dies kann beispielsweise über eine Schraubvorrichtung 23.1 bewerkstelligt sein. Im Vorliegen von zwei Spannvorrichtungen pro Spannelement wie hier gezeigt, kann ein Kippen des Ultraschallwandlers noch besser vermieden werden.
In einer Ausgestaltung beträgt eine Ausdehnung 25.3 der Wippe in einer Querschnittsebene durch die Rohrleitung zumindest einen Rohrleitungsdurchmesser 51. Auf diese Weise kann ein Kippen des Ultraschallwandlers besser vermieden werden.
Ein Clamp-On-Ultraschallwandler 10 weist eine Tragvorrichtung 11 zum Tragen einer Befestigungsvorrichtung und zum Halten eines Koppelkörpers 12 des Clamp-On-Ultraschallwandlers auf, wobei ein Ultraschallwandlerelement 13 zum Erzeugen und Erfassen von Ultraschallsignalen auf dem Koppelkörper angeordnet ist.
2 zeigt eine Schrägansicht auf eine beispielhafte erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung 20 in montiertem Zustand an einer Rohrleitung 50, welche eine Tragvorrichtung 11 eines beispielhaften erfindungsgemäßen Clamp-On-Ultraschallwandlers in Richtung der Rohrleitung drückt. Dazu wird über mindestens zwei Spannelemente 22 eine Zugspannung über einen Gegenarm 26 gegen die Rohrleitung bewirkt, wobei die beiden Spannelemente an jeweils einem Ende des Gegenarms angreifen. Der Grundkörper 21, die Spannelemente und der Gegenarm umgreifen die Rohrleitung 50 in montiertem Zustand, wobei der Gegenarm dazu eingerichtet ist, auf der Rohrleitung in einer Ebene durch einen Rohrleitungsquerschnitt beweglich gelagert zu werden. Auf diese Weise ist er in der Lage, bei Vorliegen von Kippmomenten entgegenzuwippen. Der Gegenarm bildet somit eine beispielhafte erfindungsgemäße Wippvorrichtung aus.
3 skizziert ein beispielhaftes schematisches Clamp-On-Ultraschallmessgerät 1 mit zwei Clamp-On-Ultraschallwandlern 10, welche an einer Außenseite der Rohrleitung 50 angeordnet sind. Eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung 30 ist dazu eingerichtet, die Clamp-On-Ultraschwandler zu betreiben sowie Messsignale der Clamp-On-Ultraschallwandler auszuwerten und Messwerte einer Messgröße bereitzustellen. Eine solche Messgröße kann beispielsweise eine Durchflussgeschwindigkeit oder eine Schallgeschwindigkeit eines durch die Rohrleitung strömenden Mediums sein. Dabei kann beispielsweise auf eine Laufzeit- oder Laufzeitdifferenzenmethode zurückgegriffen werden. Die hier gezeigte Anzahl von Clamp-On-Ultraschallwandlern sowie deren Anordnung ist rein beispielhaft und nicht beschränkend auszulegen. Die Ultraschallwandler können jeweils mit einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung befestigt sein.
Bezugszeichenliste

1: Ultraschall-Messgerät
10: Clamp-On-Ultraschallwandler
11: Tragvorrichtung
12: Koppelkörper
13: Ultraschallwandler
20: Befestigungsvorrichtung
21: Grundkörper
21.1: Rotationslager
22: Spannelement
22.1: Ende des Spannelements
23: Spannvorrichtung
23.1: Schraubvorrichtung
24: Wippvorrichtung
25: Wippe
25.1: Ende der Wippe
25.2: Zentralbereich der Wippe
25.3: Ausdehnung der Wippe
26: Gegenarm
30: elektronische Mess-/Betriebsschaltung
50: Rohrleitung
51: Rohrleitungsdurchmesser

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102016119910 A1 [0002]

Claims

Befestigungsvorrichtung (20) eingerichtet zur Befestigung mindestens eines Clamp-On-Ultraschallwandlers (10) eines Ultraschall-Messgeräts (1) an einer medienführenden Rohrleitung (50) umfassend: einen Grundkörper (21) eingerichtet zum Aufsetzen auf eine Tragvorrichtung (11) eines Clamp-On-Ultraschallwandlers des mindestens einen Clamp-On-Ultraschallwandlers; eine Spannvorrichtung (24) zum Erzeugen einer Zugkraft auf die Rohrleitung; zumindest ein Spannelement (22) jeweils mit zwei Enden (22.1) wie beispielsweise eine Kette oder ein Band eingerichtet zum Übertragen der Zugkraft; dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung eine Wippvorrichtung (24) aufweist, welche dazu eingerichtet ist, ein Entstehen von Kippkräften und Kippmomenten auf die Tragvorrichtung zumindest teilweise zu vermeiden.
Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Wippvorrichtung eine Wippe (25) mit zwei Enden (25.1) und einem Zentralbereich (25.2) aufweist, welche Wippe im Zentralbereich mittels eines Rotationslagers (21.1) des Grundkörpers rotativ beweglich am Grundkörper gelagert ist, wobei in montiertem Zustand jeweils ein Ende eines Spannelements (22.1) an jeweils einem Ende der Wippe befestigt ist, oder wobei das zumindest eine Spannelement (22) abschnittsweise entlang der Wippe verläuft und die Enden der Wippe mindestens ein Spannelement des zumindest einen Spannelements umlenken.
Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Befestigungsvorrichtung (20) zwei Spannelemente (22) und einen Gegenarm (26) der Wippvorrichtung (24) aufweist, wobei der Grundkörper (21), die Spannelemente und der Gegenarm dazu eingerichtet sind, die Rohrleitung (50) zu umgreifen, wobei der Gegenarm dazu eingerichtet ist, auf der Rohrleitung in einer Ebene durch einen Rohrleitungsquerschnitt beweglich gelagert zu werden, wobei der Gegenarm mittels der beiden Spannelemente mit dem Grundkörper mechanisch verbunden ist, wobei die Spannvorrichtung (22) dazu eingerichtet ist, gegen den auf die Rohrleitung aufgesetzten Gegenarm (26) zu wirken.
Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die Zugkraft an mindestens einem der beiden Enden der Spannvorrichtung (23), beispielsweise mittels einer Schraubvorrichtung (23.1), erzeugbar ist, oder wobei die Enden jeweils eines des zumindest einen Spannelements (22) überlappen, wobei die Zugkraft mittels der Spannvorrichtung, beispielsweise mittels einer Schraubvorrichtung (24.1), durch Veränderung des Überlapps einstellbar ist.
Befestigungsvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Spannvorrichtung (23) dazu eingerichtet ist, eine Anpresskraft von 1000 Newton zu bewirken.
Befestigungsvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Wippe (25) sowie der Grundkörper (21) jeweils aus einem Metall wie beispielsweise Aluminium oder einem Stahl gefertigt sind.
Befestigungsvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Spannelement (22) aus einem Metall wie beispielsweise Aluminium oder einem Stahl gefertigt ist.
Clamp-On-Ultraschallwandler umfassend: ein Ultraschallwandlerelement (13) zum Erzeugen und Erfassen von Ultraschallsignalen; einen Koppelkörper (12) zum Übertragen von Ultraschallsignalen zwischen Ultraschallwandler und Rohrleitung; eine Tragvorrichtung (11) zum Tragen der Befestigungsvorrichtung (20) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Tragvorrichtung dazu eingerichtet ist, gegen den Koppelkörper mittelbar oder unmittelbar zu wirken.
Ultraschallmessgerät (1) umfassend: zumindest einen Clamp-On-Ultraschallwandler (10) zum Messen einer Messgröße wie beispielsweise Schallgeschwindigkeit oder Durchflussgeschwindigkeit eines Mediums befestigt an einer medienführenden Rohrleitung (50) mit einer Befestigungsvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche; eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung (30) zum Betreiben des zumindest einen Ultraschallwandlers sowie zum Erfassen und Auswerten von Messsignalen des zumindest einen Ultraschallwandlers und zum Bereitstellen von Messwerten einer Messgröße, wobei die Rohrleitung einen Rohrleitungsdurchmesser (51) aufweist, wobei die Wippe (25) in einer Querschnittsebene durch die Rohrleitung eine Ausdehnung (25.3) von mindestens einem Rohrleitungsdurchmesser aufweist.