DE10205545B4 - Flowmeter, e.g. ultrasound or vortex flowmeter, comprises seal that is positioned between ultrasound waveguide and measuring tube - Google Patents

Flowmeter, e.g. ultrasound or vortex flowmeter, comprises seal that is positioned between ultrasound waveguide and measuring tube Download PDF

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    • G01F1/662Constructional details

Abstract

A flowmeter comprises a measuring tube, an ultrasound transducer, an ultrasound waveguide and a seal. The transducer connects outside the measuring tube to waveguide such that ultrasound waves generated by transducer are transferred to waveguide and, conversely, waves received by waveguide are transferred to transducer (2). The waveguide protrudes into the measuring tube.

Description

Die Erfindung betrifft ein Durchflußmeßgerät mit einem Meßrohr, mit einem Ultraschallwandler, einem Ultraschallwellenleiter und einer Dichtung zum Abdichten des Inneren des Meßrohrs von der Umgebung, wobei der Ultraschallwandler außerhalb des Meßrohrs mit dem Ultraschallwellenleiter derart verbunden ist, daß von dem Ultraschallwandler erzeugte Ultraschallwellen auf den Ultraschallwellenleiter übertragbar sind bzw. von dem Ultraschallwellenleiter empfangene Ultraschallwellen auf den Ultraschallwandler übertragbar sind, und der Ultraschallwellenleiter wenigstens teilweise in das Meßrohr eingeführt ist. Ein derartiges Durchflußmeßgerät ist z. B. aus der DE 198 12 458 C2 bekannt.The invention relates to a flowmeter with a measuring tube, with an ultrasonic transducer, an ultrasonic waveguide and a seal for sealing the interior of the measuring tube from the environment, wherein the ultrasonic transducer outside the measuring tube is connected to the ultrasonic waveguide such that generated by the ultrasonic transducer ultrasonic waves to the ultrasonic waveguide are transferable or received by the ultrasonic waveguide ultrasonic waves can be transmitted to the ultrasonic transducer, and the ultrasonic waveguide is at least partially inserted into the measuring tube. Such a flow meter is z. B. from the DE 198 12 458 C2 known.

Die Erfindung betrifft ferner ein Durchflußmeßgerät mit einem Meßrohr, einem Ultraschallwandler, einer Ultraschallwandlerhalterung und einer Dichtung, wobei der Ultraschallwandler an der Ultraschallwandlerhalterung derart befestigt ist und die Ultraschallwandlerhalterung derart wenigstens teilweise in das Meßrohr eingeführt ist, daß von dem Ultraschallwandler erzeugte Ultraschallwellen über die Ultraschallwandlerhalterung in ein in dem Meßrohr fließendes Medium übertragbar sind bzw. aus dem Medium empfangene Ultraschallwellen über die Ultraschallwandlerhalterung auf den Ultraschallwandler übertragbar sind, und wobei die Dichtung zwischen der Ultraschallwandlerhalterung und dem Meßrohr angeordnet ist. Ein derartiges Durchflußmeßgerät ist z. B. aus der DE 44 43 415 A1 bekannt.The invention further relates to a flowmeter with a measuring tube, an ultrasonic transducer, an ultrasonic transducer holder and a seal, wherein the ultrasonic transducer is attached to the ultrasonic transducer holder and the ultrasonic transducer holder is at least partially inserted into the measuring tube, that generated by the ultrasonic transducer ultrasonic waves through the ultrasonic transducer holder in a medium flowing in the measuring tube can be transferred or ultrasonic waves received from the medium can be transmitted to the ultrasonic transducer via the ultrasonic transducer holder, and wherein the seal is arranged between the ultrasonic transducer holder and the measuring tube. Such a flow meter is z. B. from the DE 44 43 415 A1 known.

Solche Durchflußmeßgeräte können z. B. Ultraschalldurchflußmeßgeräte oder Wirbelfrequenzdurchflußmeßgeräte sein. Als Ultraschallwandler werden dabei typischerweise Piezokristalle verwendet, mit denen Ultraschallwellen erzeugt bzw. detektiert werden können.Such Flowmeters can z. B. Ultraschalldurchflußmeßgeräte or Be vortex frequency flowmeters. Typically, piezoelectric crystals are piezoelectric transducers used, with which ultrasonic waves are generated or detected can.

Es gibt Anwendungen, bei denen es möglich ist, bei solchen Durchflußmeßgeräten lediglich einen Ultraschallwandler ohne Ultraschallwellenleiter vorzusehen, wobei mit dem Ultraschallwandler Ultraschallwellen erzeugt bzw. detektiert werden. In einem solchen Fall muß der Ultraschallwandler direkt dort angeordnet sein, wo die Ultraschallwellen eingekoppelt bzw. detektiert werden sollen. Dies ist jedoch insofern problematisch, als daß Piezokristalle, die, wie zuvor ausgeführt, typischerweise für Ultraschallwandler in Durchflußmeßgeräten eingesetzt werden, oberhalb einer bestimmten Temperatur, nämlich der sogenannten Curie-Temperatur, nicht mehr verwendet werden können. Oberhalb der Curie-Temperatur existiert nämlich keine ferroelektrische bzw. ferromagnetische Phase des Kristalls mehr, die Voraussetzung für die piezoelektrischen Eigenschaften des Kristalls ist.It are applications where it is possible in such flowmeters only to provide an ultrasonic transducer without ultrasonic waveguides, wherein generated with the ultrasonic transducer ultrasonic waves or be detected. In such a case, the ultrasonic transducer must be direct be arranged where the ultrasonic waves coupled or to be detected. However, this is problematic in that than that piezocrystals, which, as stated before, typically for Ultrasonic transducers used in flowmeters be above a certain temperature, namely the so-called Curie temperature, can not be used anymore. Above the Curie temperature, there is no ferroelectric or ferromagnetic phase of the crystal more, the prerequisite for the piezoelectric properties of the crystal is.

Ist jedoch z. B. das strömende Medium, dessen Durchfluß mit dem Ultraschalldurchflußmeßgerät gemessen werden soll, sehr heiß, so daß dessen Temperatur über der Curie-Temperatur des Piezokristalls liegt, so ist für einen verläßlichen Betrieb eine gewisse thermische Isolierung des Ultraschallwandlers von dem heißen Medium erforderlich. Aus diesem Grund werden bei Durchflußmeßgeräten Ultraschallwandler verwendet, mit denen ein räumlicher Abstand des Ultraschallwandlers von dem heißen Medium hergestellt wird. Solche Ultraschallwellenleiter sollen einerseits eine möglichst gute Wärmeisolierung des Ultraschallwandlers von dem heißen Medium und andererseits eine möglichst verlustfreie und ungestörte Übertragung der Ultraschallwellen gewährleisten. Mit einem solchen Ultraschallwellenleiter können dann also von einem Ultraschallwandler erzeugte Ultraschallwellen in das strömende Medium eingekoppelt werden bzw. von dem Ultraschallwandler aus dem heißen Medium Ultraschallwellen ausgekoppelt werden, während der Ultraschallwandler von dem heißen Medium räumlich entfernt und zumindest in gewissem Maße von diesem thermisch isoliert ist.is however, for example B. the flowing Medium whose flow with measured by the ultrasonic flowmeter should be, very hot, so that its temperature above the Curie temperature of the piezoelectric crystal is, so is for one reliable Operation a certain thermal insulation of the ultrasonic transducer from the hot Medium required. For this reason, flow meters are ultrasonic transducers used with which a spatial distance of the ultrasonic transducer is made of the hot medium. Such ultrasonic waveguides on the one hand a possible good heat insulation the ultrasonic transducer of the hot medium and on the other hand one possible lossless and undisturbed transmission ensure the ultrasonic waves. With such an ultrasonic waveguide can then be generated by an ultrasonic transducer Ultrasonic waves in the flowing Medium be coupled or from the ultrasonic transducer from the be called Medium ultrasonic waves are coupled out while the ultrasonic transducer from the hot Medium spatially removed and at least to some extent thermally isolated from this is.

In herkömmlichen Durchflußmeßgeräten mit einem Ultraschallwandler und einem diesem zugeordneten Ultraschallwellenleiter werden z. B. solche Ultraschallwellenleiter verwendet, wie in der WO 96/41157 beschrieben. Dabei wird als Ultraschallwellenleiter eine Mehrzahl von zueinander parallelen, sehr dünnen Stäben verwendet, wobei die einzelnen Stabdurchmesser jeweils wesentlich geringer als die Wellenlänge des zu führenden Ultraschallsignals sind. Typischerweise werden dabei die Stäbe eng aneinander anliegend in eine Röhre eingepaßt, die den Stäben seitlich Halt bietet und somit einen Mantel für den Ultraschallwellenleiter darstellt. Auf diese Weise wird ein kompakter Ultraschallwellenleiter realisiert.In usual Flowmeters with a Ultrasonic transducer and an associated ultrasonic waveguide be z. B. such ultrasonic waveguides used as in the WO 96/41157. It is called ultrasonic waveguide a plurality of mutually parallel, very thin rods used, wherein the individual rod diameter each substantially less than the wavelength of the leading Are ultrasonic signal. Typically, the rods are close together lying in a tube fitted, the bars provides lateral support and thus a jacket for the ultrasonic waveguide represents. In this way, a compact ultrasonic waveguide realized.

Aus der WO 96/41157 ist für einen Ultraschallwellenleiter ferner eine solche Konstruktion bekannt, bei der im wesentlichen kreisförmig gebogene Bleche ineinander mit Abstand zueinander angeordnet sind. Diese kreisförmig gebogenen Bleche befinden sich ebenfalls in einer Röhre, die damit einen äußeren Mantel für den Ultraschallwellenleiter darstellt.Out WO 96/41157 is for an ultrasonic waveguide further known such a construction, at the substantially circular curved sheets are arranged in each other with a distance from each other. This circular bent sheets are also located in a tube, the thus an outer jacket for the Represents ultrasonic waveguide.

Außerdem ist aus der EP 1 098 295 ein solcher Ultraschallwellenleiter bekannt, der aus einer zusammengerollten Folie besteht, die mit Paßsitz in eine metallische Röhre eingesteckt ist. Dabei ist vorgesehen, daß zur Übertragung von Ultraschallwellen im Frequenzbereich von 15 kHz bis 20 MHz die Schichtdicke der Folie weniger als 0,1 mm beträgt. Als Material für diese Folie wird typischerweise ein Metall verwendet.Moreover, from the EP 1 098 295 Such an ultrasonic waveguide is known, which consists of a rolled foil which is snugly inserted into a metallic tube. It is envisaged that for the transmission of ultrasonic waves in the frequency range of 15 kHz to 20 MHz, the layer thickness of the film is less than 0.1 mm. The material used for this film is typically a metal.

Im allgemeinen wird so vorgegangen, daß der Ultraschallwandler an einem Ende des Ultraschallwellenleiters derart angeordnet wird, daß von dem Ultraschallwandler Ultraschallwellen in den Ultraschallwellenleiter eingekoppelt bzw. von diesem empfangen werden können. Dabei ist der Ultraschallwandler typischerweise direkt, also mit körperlichem Kontakt, auf ein Ende des Ultraschallwellenleiters aufgesetzt. Bei dem zuvor beschriebenen Ultraschallwellenleiter aus einer zusammengerollten Folie gemäß der EP 1 098 295 ist im allgemeinen vorgesehen, daß die Enden des Ultraschallwellenleiters jeweils verschweißt und plangedreht sind. Der Ultraschallwandler befindet sich dann auf dieser verschweißten und plangedrehten Fläche des Ultraschallwellenleiters.In general, the procedure is that the ultrasonic transducer is arranged at one end of the ultrasonic waveguide such that from the ultrasonic transducer ultrasonic waves can be coupled into the ultrasonic waveguide or received from this. In this case, the ultrasonic transducer is typically placed directly on one end of the ultrasonic waveguide, ie with physical contact. In the above-described ultrasonic waveguide made of a rolled sheet according to the EP 1 098 295 It is generally provided that the ends of the ultrasonic waveguide are respectively welded and plan turned. The ultrasonic transducer is then located on this welded and plan rotated surface of the ultrasonic waveguide.

Wie eingangs beschrieben, ist bei den Durchflußmeßgeräten, von denen die Erfindung ausgeht, vorgesehen, daß der Ultraschallwellenleiter wenigstens teilweise in das Meßrohr eingeführt ist. Auf diese Weise ist es möglich, daß der Ultraschallwellenleiter in direkten Kontakt mit dem Medium kommt, in das Ultraschallwellen eingekoppelt bzw. von dem Ultraschallwellen empfangen werden sollen. Nunmehr besteht jedoch das Problem, das Meßrohr mit dem eingeführten Ultraschallwandler nach außen hin abzudichten. Dazu kann so vorgegangen werden, daß entweder der Ultraschallwellenleiter über seinen Mantel direkt in daß Meßrohr eingefügt wird, z. B. durch Verschweißen. Andererseits ist es möglich, den Ultraschallwellenleiter in einen Flansch einzusetzen, z. B. ebenfalls durch Einschweißen, und dann diesen Flansch an einem diesem entsprechenden Flansch am Meßrohr zu befestigen. Die Dichtung erfolgt dann zwischen Flansch und Flansch.As described above, is in the flowmeters, of which the invention assumes that the Ultrasonic waveguide is at least partially inserted into the measuring tube. In this way it is possible that the Ultrasonic waveguide comes in direct contact with the medium, in the ultrasonic waves coupled or from the ultrasonic waves to be received. Now, however, there is the problem that measuring tube with the introduced Ultrasonic transducer to the outside seal off. This can be done so that either the ultrasonic waveguide over its jacket is inserted directly into the measuring tube, z. B. by welding. On the other hand, it is possible the Use ultrasonic waveguide in a flange, z. B. also by welding, and then this flange on a corresponding flange on the measuring tube to fix. The seal then takes place between flange and flange.

Ist der Ultraschallwellenleiter mittels eines Flansches wenigstens teilweise in das Meßrohr eingeführt, so kann dies auch mittels eines am Meßrohr angeordneten Stutzens erfolgen. Dabei kann der Wellenleiter dann auch so angeordnet sein, daß er nicht über die Außenwand des Meßrohres in dieses hineinreicht. Trotzdem liegt dabei im Sinne der Erfindung eine wenigstens teilweise Einführung des Wellenleiters in das Meßrohr vor, da sich der Wellenleiter in dem durch den Stutzen gebildeten Hohlraum befindet, der unmittelbar mit dem Inneren des Meßrohrs in Verbindung steht. Die Erfindung ist also nicht auf solche Konstruktionen beschränkt, bei denen der Wellenleiter derart wenigstens teilweise in das Meßrohr eingeführt ist, daß er in das Innere des Meßrohrs hineinragt. Der Wellenleiter kann also auch gegenüber dem Meßrohr zurückgezogen sein. Wesentlich ist lediglich, daß der Wellenleiter durch die wenigstens teilweise Einführung in das Meßrohr zumindest mittelbar in Kontakt mit dem durch das Meßrohr fließenden Medium kommt.is the ultrasonic waveguide by means of a flange at least partially into the measuring tube introduced, so this can also be done by means of a measuring tube arranged on the nozzle respectively. The waveguide can then also be arranged in this way that he does not have the outer wall of the measuring tube extends into this. Nevertheless, it is within the meaning of the invention an at least partial introduction of the waveguide in the measuring tube before, because the waveguide in the formed by the nozzle Cavity, which communicates directly with the interior of the measuring tube stands. The invention is therefore not limited to such constructions, in where the waveguide is so at least partially inserted into the measuring tube, that he into the interior of the measuring tube protrudes. The waveguide can therefore also compared to the measuring tube withdrawn be. It is only essential that the waveguide through the at least partial introduction into the measuring tube at least indirectly in contact with the medium flowing through the measuring tube comes.

Problematisch ist jedoch, daß durch die Anbringung des Flansches am Meßrohr, die typischerweise über einen Stutzen realisiert wird, der schon angesprochene Hohlraum entsteht, der die Strömung des Mediums in dem Meßrohr stören kann. Das Medium kann also in den durch diesen Stutzen gebildeten Hohlraum eindringen und damit bis zu der Dichtung zwischen den Flanschen gelangen, was ferner erfordert, daß diese Dichtung an die Temperatur eines gegebenenfalls sehr heißen Mediums angepaßt sein muß. Damit ist die Materialwahl für diese Dichtung beschränkt, was auch bezüglich der Unterdrückung eines Kreuzkopplung bzw. Nebensprechen genannten Phänomens nachteilig ist.Problematic However, that is through the attachment of the flange to the measuring tube, which typically has a Connecting piece is realized, the already mentioned cavity arises, the flow of the Medium in the measuring tube to disturb can. The medium can therefore in the formed by this nozzle Cavity penetrate and thus up to the seal between the flanges reach, which also requires that this seal to the temperature possibly very hot Medium adapted got to. In order to is the material choice for limited this seal, which also regarding the oppression a crosstalk or crosstalk phenomenon mentioned disadvantageous is.

Bei den in Rede stehenden Durchflußmeßgeräten ist nämlich problematisch, daß von dem Ultraschallwandler erzeugte Ultraschallwellen beim Aussenden nicht nur in den Ultraschallwellenleiter sondern auch in den Mantel eingekoppelt werden, der den Ultraschallwellenleiter umgibt. Entsprechendes gilt, wenn der Ultraschallwandler zur Detektion von Ultraschallwellen vorgesehen ist. Dann gelangen nämlich Ultraschallwellen nicht nur über den Ultraschallwellenleiter sondern auch über den Mantel zum Ultraschallwandler. Somit kommt es dazu, daß nicht nur über die Ultraschallwellenleiter ausgesandten bzw. detektierten Ultraschallwellen sondern auch über den jeweiligen Mantel ausgesandte bzw. empfangene Ultraschallwellen detektiert werden. Ist nun der Ultraschallwellenleiter über seinen Mantel in die Wandung des Meßrohres eingebaut, in der das Medium strömt, dessen Durchfluß bestimmt werden soll, so kommt es dazu, daß nicht nur durch das Medium hindurchtretende Ultraschallwellen, sondern auch solche Ultraschallwellen erfaßt werden, die sich über die Wandung des Rohres hinweg von bzw. zu dem Ultraschallwandler bewegen. Dieses Phänomen der Kreuzkopplung bzw. des Nebensprechens führt gegebenenfalls zu einer Überlagerung oder vollständigen Störung des eigentlich interessierenden Meßsignals.at the flowmeters in question is namely problematic that of the ultrasonic transducer generated ultrasonic waves when sending not only in the ultrasonic waveguide but also in the cladding be coupled, which surrounds the ultrasonic waveguide. The same applies when the ultrasonic transducer for the detection of ultrasonic waves is provided. Then you get Not just about ultrasonic waves the ultrasonic waveguide but also over the jacket to the ultrasonic transducer. Thus it comes that not only over the Ultrasonic waveguide emitted or detected ultrasonic waves but also about the respective coat emitted or received ultrasonic waves be detected. Now is the ultrasonic waveguide over his Coat in the wall of the measuring tube installed, in which the medium flows, determines its flow It should happen that not only through the medium Ultrasonic waves, but also such ultrasonic waves are detected which is about the Move wall of the pipe away from or to the ultrasonic transducer. This phenomenon the crosstalk or crosstalk may lead to an overlay or complete disorder the actually interesting measurement signal.

Die damit verbundene Problematik wird insbesondere dann deutlich, wenn man sich vergegenwärtigt, daß bei dem Übergang von Ultraschallwellen zwischen zwei voneinander verschiedenen Medien für den Transmissionskoeffizienten unter Außerachtlassung von geometrischen Effekten gilt: T = 4(z1/z2)/(1+z1/z2)2. The problem associated therewith becomes clear in particular when one realizes that in the transition of ultrasonic waves between two mutually different media for the transmission coefficient, ignoring geometrical effects: T = 4 (e.g. 1 / z 2 ) / (1 + z 1 / z 2 ) 2 ,

Dabei stellen z1 und z2 die charakteristischen Impedanzen des ersten bzw. des zweiten Mediums dar, zwischen denen der Übergang der Ultraschallwellen erfolgt. Beim Übergang von Stahl in Luft liegt der zuvor genannte Transmissionskoeffizient T bei ca. 0,004 %. Dem entspricht, daß ein wesentlicher Teil der akustischen Energie, nämlich 99,996 %, verlorengeht. Ein maßgeblicher Teil dieser verlorengehenden Energie findet sich in der unerwünschten Kreuzkopplung wieder. Die Kreuzkopplung bestimmt somit im wesentlichen Maße das Signal-zu-Rausch-Verhältnis der in Rede stehenden Durchflußmeßgeräte.In this case, z 1 and z 2 represent the characteristic impedances of the first and of the second medium, between which the transition of the ultrasonic waves takes place. In the transition from steel to air, the aforementioned transmission coefficient T is about 0.004%. This corresponds to the loss of a substantial part of the acoustic energy, namely 99.996%. A significant part of this lost energy is found in the unwanted cross-coupling again. The crosstalk determined thus essentially the signal-to-noise ratio of the flowmeters in question.

Aus dem Abstract zur JP 61-093914 A ist ein Durchflußmeßgerät mit einem Ultraschallwandler und einem sich an den Ultraschallwandler anschließenden Ultraschallwellenleiter bekannt. Der Ultraschallwandler ragt dabei über einen Stutzen in ein ein Medium führenden Meßrohr hinein. Zur Führung des Ultraschallwellenleiters in dem Stutzen ist ein ringförmiges Stützelement vorgesehen. Dieses ringförmige Stützelement soll aus einem den Schall nur schlecht leitenden Material bestehen.Out the abstract to JP 61-093914 A is a flowmeter with an ultrasonic transducer and a subsequent to the ultrasonic transducer ultrasonic waveguide known. The ultrasonic transducer projects through a nozzle into a medium leading measuring tube into it. To the leadership the ultrasonic waveguide in the neck is an annular support member intended. This annular support element should consist of a sound only badly conductive material.

Weiterhin ist in der DE 196 01 570 A1 eine Vorrichtung zur Aufnahme eines Ultraschallwandlers beschrieben, die zur akustischen Kopplung des Ultraschallwandlers mit einem Meßmedium an einer Öffnung einer das Meßmedium begrenzenden Wandung anbringbar ist. Die Vorrichtung zur Aufnahme des Ultraschallwandlers dient ferner zur akustischen Entkopplung des Ultraschallwandlers von der Wandung, indem nämlich zwischen Wandung und Ultraschallwandler ein Dämpfungsmaterial in Form eines austauschbaren Es ist die Aufgabe der Erfindung, die eingangs beschriebenen Durchflußmeßgeräte dahingehend zu verbessern, daß Kreuzkopplungen und Nebensprechen weiter verringert werden, während gleichzeitig eine Störung des durch das Meßrohr strömende Mediums so gering wie möglich gehalten wird.Furthermore, in the DE 196 01 570 A1 a device for receiving an ultrasonic transducer described, which is attachable to the acoustic coupling of the ultrasonic transducer with a measuring medium at an opening of a wall bounding the measuring medium. The device for receiving the ultrasonic transducer also serves for the acoustic decoupling of the ultrasonic transducer from the wall, namely between wall and ultrasonic transducer a damping material in the form of an exchangeable It is the object of the invention to improve the above-described flowmeters to the effect that cross-coupling and crosstalk further reduced while at the same time disturbing the medium flowing through the measuring tube is kept as low as possible.

Ausgehend von dem eingangs zuerst beschriebenen Durchflußmeßgerät ist die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dichtung zwischen dem Ultraschallwellenleiter und dem Meßrohr angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist also der Ultraschallwellenleiter weder direkt mit dem Meßrohr verbunden, noch ist die Dichtung zwischen einem Flansch, in dem der Ultraschallwellenleiter befestigt ist, und einem diesen entsprechenden Flansch am Meßrohr vorgesehen.outgoing from the flowmeter first described above is the previously derived and indicated object according to the invention achieved in that the seal is arranged between the ultrasonic waveguide and the measuring tube. According to the invention is thus the ultrasonic waveguide neither directly connected to the measuring tube, nor is the gasket between a flange in which the ultrasonic waveguide is fixed, and provided a corresponding flange on the measuring tube.

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise, daß die Dichtung zwischen dem Ultraschallwellenleiter und dem Meßrohr angeordnet ist, ist aus verschiedenen Gründen vorteilhaft. Einerseits wird durch die Dichtung, die aus einem vom Material des Meßrohrs verschiedenen Material besteht, die Übertragung akustischer Energie gegenüber einem solchen Fall, bei dem der Ultraschallwellenleiter direkt in die Wand des Meßrohrs eingesetzt ist, verschlechtert. Mit anderen Worten wird der Transmissionskoeffizient für diesen Übergang sehr klein. Außerdem ist es durch die erfindungsgemäße Maßnahme möglich, die Dichtung auch bei der Verwendung eines am Meßrohr vorgesehenen Stutzens derart anzubringen, daß praktisch kein zusätzlicher Hohlraum in dem Meßrohr gebildet wird. Somit kommt es praktisch zu keinen Verwirbelungen des durch das Meßrohr strömenden Mediums, was die Meßgenauigkeit des Durchflußmeßgerätes erhöht.The inventive approach that the seal is arranged between the ultrasonic waveguide and the measuring tube, is off different reasons advantageous. On the one hand, by the seal, the one from the Material of the measuring tube different Material exists, the transmission of acoustic Energy over in such a case where the ultrasonic waveguide is directly in the wall of the measuring tube is used, deteriorates. In other words, the transmission coefficient becomes for this transition tiny. Furthermore it is possible by the inventive measure, the Seal even when using a nozzle provided on the measuring tube to be mounted so that practically no additional Cavity formed in the measuring tube becomes. Thus, there is virtually no turbulence of the the measuring tube flowing medium, what the measurement accuracy of the flowmeter increases.

Eine besonders gute Dichtwirkung wird erzielt, wenn gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung die Dichtung in radialer Richtung auf den Ultraschallwellenleiter wirkt. Dazu liegt die Dichtung vorzugsweise an dem Ultraschallwellenleiter längs seines Umfangs an.A Particularly good sealing effect is achieved when according to a preferred embodiment of the invention, the seal in the radial Direction to the ultrasonic waveguide acts. This is the seal preferably on the ultrasonic waveguide along its circumference.

Die erfindungsgemäße Dichtungsmaßnahme kann derart ausgeführt sein, daß die Dichtung zwischen dem Ultraschallwellenleiter und dem eigentlichen Meßrohr angeordnet ist. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, daß das Meßrohr einen Stutzen aufweist, der Ultraschallwellenleiter über den Stutzen in das Meßrohr eingeführt ist und die Dichtung zwischen dem Ultraschallwellenleiter und dem Stutzen angeordnet ist. Dabei kann der Stutzen fest mit dem Meßrohr verbunden sein. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, daß der Stutzen an dem Meßrohr lösbar befestigt ist. Dies erleichtert die Montage.The inventive sealing measure can executed in such a way be that the Seal between the ultrasonic waveguide and the actual measuring tube is arranged. According to one preferred embodiment of the invention, however, is provided that the measuring tube a Socket has, the ultrasonic waveguide is inserted through the nozzle in the measuring tube and the seal between the ultrasonic waveguide and the neck is arranged. In this case, the nozzle can be firmly connected to the measuring tube be. According to one preferred embodiment of the invention, however, is provided that the nozzle on the measuring tube solvable is attached. This facilitates the assembly.

Ausgehend von dem eingangs als zweites beschriebenen Durchflußmeßgerät mit einer Ultraschallwandlerhalterung ist die zuvor aufgezeigte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Dichtung eine Packung von Ringdichtungen in Form einer Ventilschaftpackung umfaßt.outgoing from the initially described second flowmeter with a Ultraschallwandlerhalterung is the task indicated above by solved, that the Seal a pack of ring seals in the form of a valve stem packing includes.

Erfindungsgemäß kommt also eine solche Packung von Ringdichtungen in Betracht, wie sie z. B. auch in anderen technischen Bereichen als Ventilschaftpackung zur Abdichtung eines sich in Längsrichtung bewegenden Ventilschafts verwendet wird. Dabei ist jedoch nur die Abdichtfunktion der Packung von Ringdichtungen im stationären Zustand von Interesse; das Vermögen von Ventilschaftpackungen auch gegenüber einem sich in Längsrichtung bewegenden Schaft eine Abdichtung zu bewirken ist nicht wesentlich, da der in Rede stehende Ultraschallwellenleiter und die in Rede stehende Ultraschallwandlerhalterung auch im Betrieb des Durchflußmeßgeräts im wesentlichen stationär bleiben, also keine Bewegung ausführen. Lediglich bei Temperaturschwankungen können geringe Verschiebungen auftreten.According to the invention comes So such a pack of ring seals into consideration, as they z. B. in other technical areas as valve stem packing for sealing a longitudinal direction moving valve stem is used. However, only the Sealing function of the packing of ring seals in the stationary state of interest; the Fortune of valve stem packings also opposite one in the longitudinal direction effecting a sealing shaft is not essential because the ultrasonic waveguide in question and the speech in question standing ultrasonic transducer mount even in the operation of the flow meter substantially stationary stay, so do not move. Only with temperature fluctuations can slight shifts occur.

Grundsätzlich sind für die Ringdichtungen eine Vielzahl von Materialien einsetzbar. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung bestehen die Ringdichtungen jedoch aus Graphit, Polytetrafluorethylen (PTFE) und/oder Perfluorelastomer. Diese Materialien haben sich insbesondere bei sehr heißen und/oder chemisch aggressiven Medien bewährt.Basically for the Ring seals can be used a variety of materials. According to one preferred embodiment of the invention are the ring seals however, graphite, polytetrafluoroethylene (PTFE) and / or perfluoroelastomer. These Materials have become particularly hot and / or chemically aggressive Media proven.

Beim Vorsehen einer oder mehrerer Ringdichtungen sind für die Abdichtung grundsätzlich keine weiteren Maßnahmen erforderlich. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, daß die eine oder mehrere Ringdichtung aufweisende Dichtung senkrecht zur Dichtrichtung kraftbeaufschlagt ist. Dies erfolgt vorzugsweise durch eine Packung von Federringen, die derart angeordnet ist, daß sie, auf der der Dichtung abgewandten Seite durch ein Widerlager gehalten, von oben bzw. von unten auf die ebenfalls durch ein Widerlager fixierte Dichtung drücken. Auf diese Weise wird das Material der Dichtung längs der Richtung der ausgeübten Kraft komprimiert, und das Material der Dichtung weicht senkrecht dazu, also nach innen und nach außen, aus, so daß die Dichtwirkung durch Druck auf den Ultraschallwellenleiter bzw. die Ultraschallwandlerhalterung verbessert wird. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung erfolgt eine weitere Verbesserung der Dichtwirkung bei kraftbeaufschlagter Dichtung dadurch, daß die Ringdichtungen im Querschnitt V-förmig sind. Durch die V-Form wird der zuvor beschriebene Effekt des Ausweichens des Materials der Dichtung nach innen bzw. außen erleichtert, so daß die Abdichtung noch weiter verbessert wird. Andererseits sind auch gute Erfahrungen gemacht worden mit Dichtungen, die im Querschnitt dreieckförmig sind.At the Provision of one or more ring seals are for the seal in principle no further action required. According to a preferred Development of the invention, however, is provided that the one or more sealing ring having seal perpendicular to the sealing direction is charged with force. This is preferably done by a pack of spring rings, which is arranged so that they, on the seal opposite side held by an abutment, from above or from Press down on the seal, which is also fixed by an abutment. On this way, the material of the gasket becomes along the direction of the applied force compressed, and the material of the seal gives way vertically, inward and outward, out, so that the Sealing effect by pressure on the ultrasonic waveguide or the Ultrasonic transducer holder is improved. According to a preferred embodiment The invention provides a further improvement of the sealing effect at kraftbeaufschlagter seal in that the ring seals in cross section V-shaped are. The V-shape becomes the previously described effect of evasion the material of the seal inwardly or outwardly facilitated, so that the seal is further improved. On the other hand, also good experiences made with seals that are triangular in cross-section.

Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäßen Durchflußmeßgeräte auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird auf die den unabhängigen Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche sowie auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigtin the Individual there are now a variety of ways to design the flowmeters according to the invention and further education. For this purpose, the subordinate to the independent claims claims and to the following detailed description of preferred embodiments of the invention with reference to the drawing. In the Drawing shows

1 eine Anordnung eines Ultraschallwandlers mit einem Ultraschallwellenleiter in einem Meßrohr eines Durchflußmeßgeräts gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 1 an arrangement of an ultrasonic transducer with an ultrasonic waveguide in a measuring tube of a flow meter according to a first preferred embodiment of the invention,

2 eine Anordnung eines Ultraschallwandlers mit einem Ultraschallwellenleiter in einem Stutzen eines Meßrohrs gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung und 2 an arrangement of an ultrasonic transducer with an ultrasonic waveguide in a nozzle of a measuring tube according to a second preferred embodiment of the invention and

3 eine Anordnung eines Ultraschallwandlers mit einer Ultraschallwandlerhalterung in einem Meßrohr eines Durchflußmeßgeräts gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 3 an arrangement of an ultrasonic transducer with an ultrasonic transducer holder in a measuring tube of a flow meter according to a third preferred embodiment of the invention.

Aus 1 ist ein Bereich eines Meßrohrs 1 ersichtlich, in dem von einem Ultraschallwandler 2 erzeugte Ultraschallwellen über einen Ultraschallwellenleiter 3 in das Meßrohr eingekoppelt werden können. Der Ultraschallwellenleiter 3 besteht aus einer dünnen, zusammengerollten Metallfolie, deren Dicke bei ca. 0,1 mm liegt. Diese Metallfolie ist von einem Mantel 4 umgeben, der den Ultraschallwellenleiter 3 seitlich nach außen hin abschließt. Dieser Mantel 4 des Ultraschallwellenleiters 3 ist ebenfalls aus Metall. Die Enden der dünnen, zusammengerollten Metallfolie 5 sind plangedreht und verschweißt. Außerhalb des Meßrohrs 1 ist auf dem dortigen Ende 5 des Ultraschallwellenleiters 3 der Ultraschallwandler 2 angeordnet.Out 1 is an area of a measuring tube 1 in the case of an ultrasonic transducer 2 generated ultrasonic waves via an ultrasonic waveguide 3 can be coupled into the measuring tube. The ultrasonic waveguide 3 consists of a thin, rolled metal foil whose thickness is about 0.1 mm. This metal foil is of a coat 4 Surrounded by the ultrasonic waveguide 3 closes laterally outwards. This coat 4 of the ultrasonic waveguide 3 is also made of metal. The ends of the thin, rolled metal foil 5 are turned and welded. Outside the measuring tube 1 is on the local end 5 of the ultrasonic waveguide 3 the ultrasonic transducer 2 arranged.

Zur Abdichtung ist zwischen dem Mantel 4 des Ultraschallwellenleiters 3 einerseits und der Innenwand einer in dem Meßrohr 1 vorgesehenen Ausnehmung 6 andererseits eine Dichtung 7 vorgesehen. Bei der Dichtung 7 handelt es sich um eine Packung von Ringdichtungen, die in radialer Richtung einerseits auf den Mantel 4 des Ultraschallwellenleiters 3 und andererseits auf die Innenwand der Ausnehmung 6 wirken. Die Dichtung 7 schließt am inneren Ende der Ausnehmung 6 in dem Meßrohr 1 genau mit den angrenzenden Bereichen 8 des Meßrohrs 1 ab. Auf diese Weise ist die Ausnehmung 6 im Meßrohr 1 für das durch das Meßrohr 1 strömende und nicht weiter dargestellte Medium nicht spürbar. Eine Störung der Strömung des Mediums durch die Ausnehmung 6 erfolgt also nicht. Eine gewisse, geringe Störung erfolgt lediglich dadurch, daß der Ultraschallwellenleiter 3 in einem kurzen Bereich in das strömende Medium hineinreicht.For sealing is between the jacket 4 of the ultrasonic waveguide 3 on the one hand and the inner wall of a in the measuring tube 1 provided recess 6 on the other hand a seal 7 intended. At the seal 7 it is a pack of ring seals, in the radial direction on the one hand on the jacket 4 of the ultrasonic waveguide 3 and on the other hand on the inner wall of the recess 6 Act. The seal 7 closes at the inner end of the recess 6 in the measuring tube 1 exactly with the adjacent areas 8th of the measuring tube 1 from. In this way, the recess 6 in the measuring tube 1 for that through the measuring tube 1 flowing and not shown medium not noticeable. A disturbance of the flow of the medium through the recess 6 does not happen. A certain, slight disturbance takes place only in that the ultrasonic waveguide 3 extends into the flowing medium in a short range.

Neben der Dichtung 7 ist zwischen einem an dem Mantel 4 des Ultraschallwellenleiters 3 befestigten Flansch 8 und der Außenseite 9 des Meßrohrs 1 ein Entkopplungsring 10 vorgesehen. Dieser Entkopplungsring 10 muß nicht der Abdichtung des Meßrohrs 1 gegenüber der Umgebung dienen; die Abdichtung des Meßrohrs 1 wird ja schon von der Dichtung 7 übernommen. Außerdem ist der Raum zwischen dem Flansch 8 und der Dichtung 7 vorzugsweise belüftet, also nicht abgedichtet, wozu eine Belüftungsöffnung 21 in dem Flansch 8 vorgesehen ist.Next to the seal 7 is between one on the coat 4 of the ultrasonic waveguide 3 attached flange 8th and the outside 9 of the measuring tube 1 a decoupling ring 10 intended. This decoupling ring 10 does not have to seal the measuring tube 1 serve the environment; the sealing of the measuring tube 1 is already from the seal 7 accepted. In addition, the space between the flange 8th and the seal 7 preferably ventilated, so not sealed, including a vent 21 in the flange 8th is provided.

Bei dieser Konstruktion ist ferner wesentlich, daß der Entkopplungsring 10 nicht mit dem Medium in Kontakt kommt, so daß der Entkopplungsring 10 weder gegen chemisch aggressive Substanzen resistent noch besonders hitzebeständig sein muß. Man ist also in der Materialwahl für den Entkopplungsring 10 sehr frei, so daß insbesondere ein solches Material für den Entkopplungsring 10 gewählt werden kann, das eine nur geringe Transmission für über den Mantel 4 und den Flansch 8 bzw. das Meßrohr 1 kommende akustische Energie aufweist. Kreuzkopplung bzw. Nebensprechen über diesen Weg wird somit sehr stark unterdrückt.In this construction is also essential that the decoupling ring 10 does not come into contact with the medium, so that the decoupling ring 10 neither resistant to chemically aggressive substances nor must be particularly resistant to heat. So you are in the choice of material for the decoupling ring 10 very free, so that in particular such a material for the decoupling ring 10 can be selected, which has a low transmission for over the coat 4 and the flange 8th or the measuring tube 1 having incoming acoustic energy. Crosstalk or crosstalk via this path is thus greatly suppressed.

Kreuzkopplung bzw. Nebensprechen wird jedoch auch dadurch unterdrückt, daß die Abdichtung mittels der Dichtung 7 erfolgt, die eine Packung von Ringdichtungen umfaßt. Es hat sich nämlich gezeigt, daß die Transmission akustischer Energie von dem Mantel 4 des Ultraschallwellenleiters 3 über eine solche Dichtung 7 in das Meßrohr 1 nur sehr gering ist. Die geringe Transmission akustischer Energie durch die Dichtung 7 hindurch bzw. durch den Entkopplungsring 10 hindurch ist in 1 jeweils durch dort endende Pfeile angegeben, die den Verlauf von von dem Ultraschallwandler 2 her kommenden Ultraschallwellen darstellen.However, crosstalk or crosstalk is also suppressed by the fact that the seal by means of the seal 7 takes place, which includes a pack of ring seals. It has been shown that the transmission of acoustic energy from the jacket 4 of the ultrasonic waveguide 3 about such a seal 7 into the measuring tube 1 only very small. The low transmission of acoustic energy through the seal 7 through or through the decoupling ring 10 through is in 1 each indicated by arrows ending there, the course of the ultrasonic transducer 2 Represent her forth ultrasonic waves.

Im übrigen ist in dem Mantel 4 des Ultraschallwellenleiters 3, wie aus 1 ersichtlich, an dem dem Ultraschallwandler 2 zugewandten Ende eine über den gesamten Umfangsbereich des Ultraschallwandlers 3 verlaufende Nut 11 vorgesehen. Diese Nut 11 erstreckt sich über die gesamte Dicke des Mantels 4 und bewirkt, daß, wie mit den Pfeilen angedeutet, ein Einkoppeln akustischer Energie direkt in den Mantel 4 im Bereich des Ultraschallwandlers 2 nicht möglich ist. Jegliche akustische Energie, die über den Mantel 4 und anschließend durch die Dichtung 7 bzw. den Entkopplungsring 10 hindurch in das Meßrohr gelangt, muß also die gesamte Länge des Ultraschallwandlers 3 durchlaufen. Damit ist die Laufstrecke der die Kreuzkopplung bewirkenden Ultraschallwellen wesentlich länger als die Laufstrecke des eigentlichen Meßsignals, so daß das von der Kreuzkopplung herrührende Störsignal zeitlich wesentlich nach dem eigentlichen Meßsignal erwartet werden kann. Auf diese Weise ist die Diskriminierung des Meßsignals gegenüber Störungen, die von einer Kreuzkopplung herrühren, wesentlich erleichtert.Incidentally, in the coat 4 of the ultrasonic waveguide 3 , like out 1 can be seen on the the ultrasonic transducer 2 one end over the entire circumference of the ultrasonic transducer 3 running groove 11 intended. This groove 11 extends over the entire thickness of the shell 4 and causes, as indicated by the arrows, a coupling of acoustic energy directly into the mantle 4 in the range of the ultrasonic transducer 2 not possible. Any acoustic energy that goes beyond the mantle 4 and then through the seal 7 or the decoupling ring 10 passes through the measuring tube, so the entire length of the ultrasonic transducer 3 run through. Thus, the running distance of the cross-coupling effecting ultrasonic waves is much longer than the running distance of the actual measurement signal, so that the originating from the crosstalk interference signal can be significantly more time after the actual measurement signal can be expected. In this way, the discrimination of the measurement signal against interference resulting from cross-coupling, much easier.

Aus 2 ist eine Anordnung mit einem Ultraschallwandler 2, einem Ultraschallwellenleiter 3 und einer Dichtung 7 aus einer Packung von hier im einzelnen dargestellten Ringdichtungen 12 ersichtlich. Die Ringdichtungen 12 bestehen vorliegend vorzugsweise aus Graphit, PTFE oder Perfluorelastomer. Bei dieser aus 2 ersichtlichen Anordnung gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Ultraschallwandler 2 mit dem Ultraschallwellenleiter 3 über einen Stutzen 13 an dem Meßrohr befestigt. Der Stutzen 13 ist seinerseits über eine Flanschverbindung 14 mit dem Meßrohr 1 lösbar verbunden.Out 2 is an arrangement with an ultrasonic transducer 2 , an ultrasonic waveguide 3 and a seal 7 from a pack of ring seals shown in detail here 12 seen. The ring seals 12 In the present case, they are preferably made of graphite, PTFE or perfluoroelastomer. At this off 2 apparent arrangement according to a second preferred embodiment of the invention is the ultrasonic transducer 2 with the ultrasonic waveguide 3 over a neck 13 attached to the measuring tube. The stub 13 is in turn via a flange connection 14 with the measuring tube 1 releasably connected.

Bei diesem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ferner wesentlich, daß die Ringdichtungen 12 von oben her kraftbeaufschlagt sind. Oberhalb der Ringdichtungen 12 ist nämlich eine Packung von Federringen 15 vorgesehen, die über ein mit einem Anschlag 16 versehenes Rohr 17 auf die oberste Ringdichtung 12 drücken. Die auf diese Weise erfolgende Komprimierung der Ringdichtungen 12 bewirkt ein Ausdehnen des Materials der Ringdichtungen 12 nach innen bzw. nach außen, so daß die Dichtwirkung auf den Ultraschallwellenleiter 3 bzw. den Innenbereich des Stutzens 13 erhöht wird. Die Abdichtung bei der Flanschverbindung 14 erfolgt mit einem Dichtring 18.In this second preferred embodiment of the invention is also essential that the ring seals 12 from the top are subjected to force. Above the ring seals 12 is a pack of spring washers 15 provided that over a with a stop 16 provided pipe 17 on the top ring seal 12 to press. The compression of the ring seals in this way 12 causes expansion of the material of the ring seals 12 inwardly or outwardly, so that the sealing effect on the ultrasonic waveguide 3 or the interior of the nozzle 13 is increased. The sealing at the flange connection 14 done with a sealing ring 18 ,

Aus 3 ist schließlich eine Anordnung gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ersichtlich. Bei dieser Anordnung ist kein Ultraschallwellenleiter, sondern eine Ultraschallwandlerhalterung 19 vorgesehen, mittels derer der Ultraschallwandler 2 räumlich sehr nahe an das durch das Meßrohr 1 fließende Medium gebracht werden kann. Eine solche Anordnung ist natürlich nur dann einsetzbar, wenn das durch das Meßrohr 1 strömende Medium nicht zu heiß ist, also bei der Verwendung eines Piezokristalls für den Ultraschallwandler 2 dessen Curie-Temperatur nicht übersteigt.Out 3 Finally, an arrangement according to a third preferred embodiment of the invention can be seen. In this arrangement is not an ultrasonic waveguide, but an ultrasonic transducer holder 19 provided by means of which the ultrasonic transducer 2 spatially very close to that through the measuring tube 1 flowing medium can be brought. Such an arrangement is of course only applicable if that through the measuring tube 1 flowing medium is not too hot, so when using a piezoelectric crystal for the ultrasonic transducer 2 whose Curie temperature does not exceed.

Die Abdichtung erfolgt vorliegend mit einer Dichtung 7, die zwischen der Innenwand einer Ausnehmung 6 im Meßrohr 1 und der Außenwand der Ultraschallwandlerhalterung 19 angeordnet ist. Bei dieser Dichtung 7 handelt es sich ebenfalls um eine Packung von Ringdichtungen, die vorliegend jedoch nicht im einzelnen dargestellt sind. Wiederum ist die Dichtung 7 derart angeordnet, daß die Ausnehmung 6 im Meßrohr 1 keinen Hohlraum bildet, der für das durch das Meßrohr 1 strömende Medium eine Störung bewirken könnte.The seal is made in the present case with a seal 7 placed between the inner wall of a recess 6 in the measuring tube 1 and the outer wall of the ultrasonic transducer holder 19 is arranged. In this seal 7 it is also a pack of ring seals, which are not shown here in detail. Again, the seal is 7 arranged such that the recess 6 in the measuring tube 1 does not form a cavity for that through the measuring tube 1 flowing medium could cause a disturbance.

Schließlich sind auch bei dem vorliegend beschriebenen dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Belüftungsöffnung 21 und ein Entkopplungsring 10 vorgesehen, wobei der Entkopplungsring 10 zwischen einem an der Ultraschallwandlerhalterung 19 angebrachten Flansch 22 einerseits und der Außenseite 9 des Meßrohrs 1 andererseits angebracht ist. Entsprechend der Funktionsweise der zuvor geschilderten bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung erfolgt auch hier eine effektive Dämpfung der durch die Dichtung 7 bzw. den Entkopplungsring 10 hindurchtretende akustische Energie, was Kreuzkopplungseffekte minimiert.Finally, even in the presently described third preferred embodiment of the invention, a ventilation opening 21 and a decoupling ring 10 provided, wherein the decoupling ring 10 between one on the ultrasonic transducer mount 19 attached flange 22 on the one hand and the outside 9 of the measuring tube 1 on the other hand is appropriate. According to the operation of the previously described preferred embodiments of the invention, an effective damping of the seal is also effected here 7 or the decoupling ring 10 passing acoustic energy, which minimizes crosstalk effects.

Claims (13)

Durchflußmeßgerät mit einem Meßrohr (1), mit einem Ultraschallwandler (2), einem Ultraschallwellenleiter (3) und einer Dichtung (7) zum Abdichten des Inneren des Meßrohrs (1) von der Umgebung, wobei der Ultraschallwandler (2) außerhalb des Meßrohrs (1) mit dem Ultraschallwellenleiter (3) derart verbunden ist, daß von dem Ultraschallwandler (2) erzeugte Ultraschallwellen auf den Ultraschallwellenleiter (3) übertragbar sind bzw. von dem Ultraschallwellenleiter (3) empfangene Ultraschallwellen auf den Ultraschallwandler (2) übertragbar sind, und der Ultraschallwellenleiter (3) wenigstens teilweise in das Meßrohr (1) eingeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (7) zwischen dem Ultraschallwellenleiter (3) und dem Meßrohr (1) angeordnet ist.Flowmeter with a measuring tube ( 1 ), with an ultrasonic transducer ( 2 ), an ultrasonic waveguide ( 3 ) and a seal ( 7 ) for sealing the interior of the measuring tube ( 1 ) of the environment, wherein the ultrasonic transducer ( 2 ) outside the measuring tube ( 1 ) with the ultrasonic waveguide ( 3 ) is connected in such a way that of the ultrasonic transducer ( 2 ) generated ultrasonic waves on the ultrasonic waveguide ( 3 ) are transferable or by the ultrasonic waveguide ( 3 ) received ultrasonic waves to the ultrasonic transducer ( 2 ) are transferable, and the ultrasonic waveguide ( 3 ) at least partially into the measuring tube ( 1 ) is introduced, characterized gekennzeich net that the seal ( 7 ) between the ultrasonic waveguide ( 3 ) and the measuring tube ( 1 ) is arranged. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (7) in radialer Richtung auf den Ultraschallwellenleiter (3) wirkt.Flowmeter according to claim 1, characterized in that the seal ( 7 ) in the radial direction on the ultrasonic waveguide ( 3 ) acts. Durchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (7) an dem Ultraschallwellenleiter (3) längs seines Umfangs anliegt.Flowmeter according to one of claims 1 or 2, characterized in that the seal ( 7 ) on the ultrasonic waveguide ( 3 ) rests along its circumference. Durchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (7) an der dem Ultraschallwandler (2) abgewandten Seite des Ultraschallwellenleiters (3) vorgesehen ist.Flowmeter according to one of claims 1 to 3, characterized in that the seal ( 7 ) at the ultrasonic transducer ( 2 ) facing away from the ultrasonic waveguide ( 3 ) is provided. Durchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßrohr (1) einen Stutzen (13) aufweist, der Ultraschallwellenleiter (3) über den Stutzen (13) in das Meßrohr (1) eingeführt ist und die Dichtung (7) zwischen dem Ultraschallwellenleiter (3) und dem Stutzen (13) angeordnet ist.Flowmeter according to one of claims 1 to 4, characterized in that the measuring tube ( 1 ) a nozzle ( 13 ), the ultrasonic waveguide ( 3 ) over the neck ( 13 ) in the measuring tube ( 1 ) and the seal ( 7 ) between the ultrasonic waveguide ( 3 ) and the neck ( 13 ) is arranged. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen (13) an dem Meßrohr (1) lösbar befestigt ist.Flowmeter according to claim 5, characterized in that the nozzle ( 13 ) on the measuring tube ( 1 ) is releasably attached. Durchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (7) ringförmig ist.Flowmeter according to one of claims 1 to 6, characterized in that the seal ( 7 ) is annular. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (7) eine Packung von Ringdichtungen (12) umfaßt.Flowmeter according to claim 7, characterized in that the seal ( 7 ) a pack of ring seals ( 12 ). Durchflußmeßgerät mit einem Meßrohr (1), einem Ultraschallwandler (2), einer Ultraschallwandlerhalterung (19) und einer Dichtung (7), wobei der Ultraschallwandler (2) an der Ultraschallwandlerhalterung (19) derart befestigt ist und die Ultraschallwandlerhalterung (19) derart wenigstens teilweise in das Meßrohr (1) eingeführt ist, daß von dem Ultraschallwandler (2) erzeugte Ultraschallwellen über die Ultraschallwandlerhalterung (19) in ein in dem Meßrohr (1) fließendes Medium übertragbar sind bzw. aus dem Medium empfangene Ultraschallwellen über die Ultraschallwandlerhalterung (19) auf den Ultraschallwandler (2) übertragbar sind, und wobei die Dichtung (7) zwischen der Ultraschallwandlerhalterung (19) und dem Meßrohr (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (7) eine Packung von Ringdichtungen (12) in Form einer Ventilschaftanordnung umfaßt.Flowmeter with a measuring tube ( 1 ), an ultrasonic transducer ( 2 ), an ultrasonic transducer holder ( 19 ) and a seal ( 7 ), wherein the ultrasonic transducer ( 2 ) on the ultrasonic transducer holder ( 19 ) is fixed and the ultrasonic transducer holder ( 19 ) at least partially into the measuring tube ( 1 ) is introduced by the ultrasonic transducer ( 2 ) generated ultrasonic waves via the ultrasonic transducer holder ( 19 ) in a in the measuring tube ( 1 ) are transferable medium or received from the medium ultrasonic waves via the ultrasonic transducer holder ( 19 ) on the ultrasonic transducer ( 2 ) are transferable, and wherein the seal ( 7 ) between the ultrasonic transducer holder ( 19 ) and the measuring tube ( 1 ), characterized in that the seal ( 7 ) a pack of ring seals ( 12 ) in the form of a valve stem assembly. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtungen (12) aus Graphit, PTFE und/oder Perfluorelastomer bestehen.Flowmeter according to claim 8 or 9, characterized in that the ring seals ( 12 ) consist of graphite, PTFE and / or perfluoroelastomer. Durchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (7) senkrecht zur Dichtrichtung kraftbeaufschlagt ist.Flowmeter according to one of claims 8 to 10, characterized in that the seal ( 7 ) is subjected to force perpendicular to the sealing direction. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtungen (12) im Querschnitt V-förmig oder dreieckförmig sind.Flowmeter according to claim 11, characterized in that the ring seals ( 12 ) are in cross-section V-shaped or triangular. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 11 oder 12 dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftbeaufschlagung mit einer Packung von Federringen (15) erfolgt.Flowmeter according to claim 11 or 12, characterized in that the application of force to a pack of spring washers ( 15 ) he follows.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007027362B3 (en) * 2007-06-11 2008-12-04 Schott Ag Method for measuring flow rate in glass melt or metallic melt for manufacturing glass or floating glass, involves generating ultrasonic measuring signals with pre-determined frequency through ultrasonic flow measuring instrument
DE102007027391B3 (en) * 2007-06-11 2009-01-08 Forschungszentrum Dresden - Rossendorf E.V. Ultrasonic sensor for measuring local flow velocities in liquid melts
DE102007027392B3 (en) * 2007-06-11 2009-01-15 Forschungszentrum Dresden - Rossendorf E.V. Method for measuring local flow velocities in liquid melts
DE102008033098A1 (en) * 2008-07-15 2010-01-21 Krohne Ag ultrasound transducer
DE102009039633A1 (en) * 2009-09-01 2011-03-03 Truttenbach Asset Management Gbr (Vertretungsberechtigter Gesellschafter: Andreas Truttenbach, 77866 Rheinau) Ultrasonic flow rate measuring device for measuring speed of e.g. gas, to measure acoustic waves, has housing attached to wall at its end region and comprising housing parts formed from different materials with different acoustic impedances
DE102011090082A1 (en) * 2011-12-29 2013-07-04 Endress + Hauser Flowtec Ag Ultrasonic transducer for a flowmeter

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016105338B4 (en) 2016-03-22 2022-01-05 Endress+Hauser Flowtec Ag Ultrasonic transducer for use in an ultrasonic flow meter or in an ultrasonic level meter
CN111380584B (en) * 2020-04-16 2022-02-15 上海迅音科技有限公司 Ultrasonic flowmeter
DE102022105759A1 (en) * 2022-03-11 2023-09-14 Krohne Ag Flow measuring device and method for operating the same

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4392380A (en) * 1981-02-11 1983-07-12 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy High temperature pressure coupled ultrasonic waveguide
US5289436A (en) * 1992-10-22 1994-02-22 General Electric Company Ultrasonic waveguide
DE4443415A1 (en) * 1994-12-06 1996-06-13 Siemens Ag Device for receiving a sound transducer and ultrasonic flow meter with the same
WO1996041157A1 (en) * 1995-06-07 1996-12-19 Panametrics, Inc. Ultrasonic path bundle and systems
DE19601570A1 (en) * 1996-01-17 1997-07-24 Siemens Ag Acoustic coupling
DE19812458C2 (en) * 1998-03-23 2000-05-31 Krohne Ag Basel Transmitting and / or receiving head of an ultrasonic flow meter
EP1098295A2 (en) * 1999-11-03 2001-05-09 Krohne AG Waveguide for ultrasound
DE10053508A1 (en) * 2000-10-27 2002-02-07 Robert Eschrich Wave guide consists of bar or wire made of thin coiled foil, end discs, and homogeneous material-join.

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4392380A (en) * 1981-02-11 1983-07-12 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy High temperature pressure coupled ultrasonic waveguide
US5289436A (en) * 1992-10-22 1994-02-22 General Electric Company Ultrasonic waveguide
DE4443415A1 (en) * 1994-12-06 1996-06-13 Siemens Ag Device for receiving a sound transducer and ultrasonic flow meter with the same
WO1996041157A1 (en) * 1995-06-07 1996-12-19 Panametrics, Inc. Ultrasonic path bundle and systems
DE19601570A1 (en) * 1996-01-17 1997-07-24 Siemens Ag Acoustic coupling
DE19812458C2 (en) * 1998-03-23 2000-05-31 Krohne Ag Basel Transmitting and / or receiving head of an ultrasonic flow meter
EP1098295A2 (en) * 1999-11-03 2001-05-09 Krohne AG Waveguide for ultrasound
DE10053508A1 (en) * 2000-10-27 2002-02-07 Robert Eschrich Wave guide consists of bar or wire made of thin coiled foil, end discs, and homogeneous material-join.

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP 61-93 914 A, in: Patent Abstracts of Japan P-497, Sept. 16, 1986 Vol. 10/No. 271
JP 6193914 A, in: Patent Abstracts of Japan P-497, Sept. 16, 1986 Vol. 10/No. 271 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007027362B3 (en) * 2007-06-11 2008-12-04 Schott Ag Method for measuring flow rate in glass melt or metallic melt for manufacturing glass or floating glass, involves generating ultrasonic measuring signals with pre-determined frequency through ultrasonic flow measuring instrument
DE102007027391B3 (en) * 2007-06-11 2009-01-08 Forschungszentrum Dresden - Rossendorf E.V. Ultrasonic sensor for measuring local flow velocities in liquid melts
DE102007027392B3 (en) * 2007-06-11 2009-01-15 Forschungszentrum Dresden - Rossendorf E.V. Method for measuring local flow velocities in liquid melts
DE102008033098A1 (en) * 2008-07-15 2010-01-21 Krohne Ag ultrasound transducer
DE102008033098B4 (en) * 2008-07-15 2010-07-01 Krohne Ag ultrasound transducer
DE102008033098C5 (en) * 2008-07-15 2016-02-18 Krohne Ag ultrasound transducer
DE102009039633A1 (en) * 2009-09-01 2011-03-03 Truttenbach Asset Management Gbr (Vertretungsberechtigter Gesellschafter: Andreas Truttenbach, 77866 Rheinau) Ultrasonic flow rate measuring device for measuring speed of e.g. gas, to measure acoustic waves, has housing attached to wall at its end region and comprising housing parts formed from different materials with different acoustic impedances
DE102011090082A1 (en) * 2011-12-29 2013-07-04 Endress + Hauser Flowtec Ag Ultrasonic transducer for a flowmeter

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