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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Durchflußmesser
für flüssige oder
gasförmige
Medien mit einem vom Medium durchströmten Meßkanal, mindestens einem Einlaß- und mindestens
einem Auslaßkanal
sowie mit mindestens einem Ultraschallwandler zum Aussenden bzw.
Empfangen von Ultraschallsignalen, die die Strömung im Meßkanal durchsetzen.
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Ein derartiger Durchflußmesser
ist bereits aus der
DE
195 33 814 A1 bekannt, bei welchem der vom Medium durchströmte Meßkanal ringförmig gebogen
ausgebildet ist. Der ringförmige
Meßkanal
erstreckt sich unterhalb des Einlaß- bzw. Auslaßstutzens, so daß eine mehrmalige
Umlenkung des in den Meßkanal
ein- und ausströmenden
Mediums stattfindet mit der Folge eines hohen Strömungswiderstandes.
Die durchgeführte
Messung kann demnach ungenau und fehlerhaft sein. Die den ringförmigen Meßkanal durchlaufenden
Ultraschallsignale werden sowohl an Reflektoren, die an der Innenwandung
des Meßkanals
angeordnet sind, als auch an einer metallischen Schicht, die an
der äußeren Begrenzungsfläche des
Meßkanals
vorgesehen ist, reflektiert und durch den Meßkanal geleitet. Die Reflexionen,
an Innen- und Außenwand
des Meßkanals
führen
zu Störreflexionen
bzw. zu Störschallanteilen,
die wiederum die Messung beeinträchtigen.
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Aus der
DE 196 05 164 C2 ist ein
Ultraschall-Strömungsmeßgerät für flüssige oder
gasförmige
Medien mit einer durchströmten
Meßkammer bekannt,
die einen kreisringförmigen
Meßkanal
aufweist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß eine mehrfache
Durchschallung des Meßkanals
ohne definierte Reflektoren und Ringwandler erfolgt.
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Der in
DE 72 13 170 C2 offenbarte Ultraschall-Durchflußmesser
weist einen Schnecken- oder wendelförmig aufgewickelten Meßkanal auf, wobei
die Frequenz der Ultraschallwandler derart abgestimmt auf den engen
Meßkanal
gewählt
ist, daß dieser
nur die Fortpflanzung einer longitudinalen Welle mit einer einzigen
Quermode über
den Durchschnitt zuläßt. Die
Messung ist demnach nur bei einer sehr niedrigen Frequenz oder einem
sehr kleinen Durchmesser des Meßkanals
möglich.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, einen Durchflußmesser mit den Merkmalen des
Oberbegriffes des Patentanspruches 1 mit einer kompakten und kleinen
Bauweise zu schaffen, wobei eine hohe Meßgenauigkeit erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird durch die gesamte
Lehre des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiter- und Ausbildungen des Durchflußmessers
ergeben sich aus den Unteransprüchen
2–33.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe beim gattungsbildenden
Durchflußmesser
dadurch gelöst, daß der Meßkanal spiral-
und/oder wendelförmig ausgebildet
ist und die Schallführung
ausschließlich über die
Außenwand
des Meßkanals
bzw. an der Außenwand
des Meßkanals
angeordnete Schallführungselemente
erfolgt. Der Meßkanal,
der gleichzeitig die Meßstrecke
festlegt, kann also spiral- oder wendelförmig oder aus einer Kombination
von wendel- und spiralförmiger
Krümmung
ausgebildet sein. Diese Form des Meßkanals bzw. der Meßstrecke
erlaubt eine kleine und kompakte Bauweise, so daß der Durchflußmesser
in einem kreisförmigen
Gehäuse untergebracht
werden kann. Damit kann die Anschlußtechnik für die Meßstrecke relativ frei gestaltet werden.
Aufgrund des spiral- bzw. wendelförmigen Meßkanals kann das Medium nur
einmal im 90°-Bogen
nach unten oder oben umgelenkt werden, so daß die Umlenkung nicht bzw.
mit kaum einem Druckverlust verbunden ist. Die definierte Leitung
der Ultraschallsignale ausschließlich über die Außenwand bzw. dort angeordnete
Schallführungselemente,
insbesondere Ultraschallreflektorflächen, sorgt für eine äußerst präzise Schallführung und
damit eine äußerst hohe
Meßgenauigkeit.
Indem keine Innenwand-Reflexion stattfindet, werden parasitäre Echos oder
Interferenzen vermieden und damit eine Verfälschung der Laufzeit der Ultraschallsignale
und folglich der Messung verhindert.
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Weist der Meßkanal im wesentlichen über seine
gesamte Länge
den gleichen Querschnitt auf, hat dies den Vorteil, daß innerhalb
des Meßkanals eine
relativ laminare Strömung
ohne Verwirbelungen oder Druckverluste stattfindet.
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Der spiral- und/oder wendelförmige Meßkanal kann
eckig ausgebildet sein. Der Meßkanal
und damit die Strömung
ist so dem Ultraschallweg, der von Reflekorfläche zu Reflektorfläche gerade
verläuft,
nachgebildet. Außerhalb
der Schallkeule können
gegebenenfalls unwesentliche Anteile der Strömung vorhanden sein, was jedoch
den Meßeffekt nicht
wesentlich beeinträchtigt.
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Die Übergänge von den Einlaß- und/oder Auslaßkanälen zum
Meßkanal
können
vorteilhafterweise fließend
ausgebildet sein, so daß an
diesen Übergängen keine
Turbulenzen des strömenden
Mediums und damit keine Druckverluste entstehen. Ein weiterer Vorteil
ist, daß unmittelbar
am Einlaß- und/oder
Auslaßkanal
die Meßstrecke
beginnen bzw. enden kann, da sich an diesen Stellen bereits eine ideale
Strömung
eingestellt hat.
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Als Schallführungselemente können Ultraschallreflektorflächen, insbesondere
Spiegel vorgesehen sein, welche die gewünschte Totalreflexion der Ultraschallsignale
herbeiführen.
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Es kann vorgesehen sein, daß jeweils
ein Einkopplungsspiegel im Anschluß an den jeweiligen Ultraschallwandlers
zur Festlegung des Beginns bzw. Endes der Meßstrecke vorgesehen ist. Die
eigentliche Messung erfolgt also zwischen den beiden Einkopplungsspiegeln.
Dadurch können
die Ultraschallwandler selbst dort angeordnet werden, wo eine günstigere
Anschlußtechnik
genutzt werden kann.
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Die Zu- und/oder Abführung des
Mediums in den bzw. vom Meßkanal
kann stirnseitig erfolgen. Dabei kann das Medium von unten zu- und
nach oben abgeführt
werden oder umgekehrt. Alternativ dazu ist es auch möglich, daß die Zu-
und Abführung des
Mediums stirnseitig in eine gemeinsame Richtung erfolgt. Die Ein-
und Auslaufgeometrie ist demnach so gestaltet, daß sie für eine Montage
auf einem Einrohr-Anschluß-Stück-Gehäuse ausgelegt
ist. An dieser Stelle wird insbesondere auf die vorteilhaften Ausgestaltungen
in der Patentanmeldung
DE 101
03 745.7 der Firma Hydrometer GmbH verwiesen. Der erfindungsgemäße Durchflußmesser
ist mit Vorteil mit der Meßkapsel
sowie der Anschlußarmatur
aus der genannten Patentanmeldung kombinierbar.
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Die Zuführung des Mediums in den Meßkanal kann
auch tangential erfolgen und somit in den jedenfalls tangential
angeordneten Einlaßkanal
fließend übergehen.
Die Abführung
des Mediums vom Meßkanal
kann dann nach unten erfolgen.
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Um eine optimale Raumnutzung zu schaffen, können die
Ultraschallwandler oder deren Einkopplungsspiegel oberhalb des Einlaß- sowie
des Auslaßkanals
angeordnet sein. Außerdem
wird dadurch die Strömung
im Einlaß-
sowie Auslaßkanal
nicht behindert.
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Ferner kann mindestens ein Ultraschallwandler
im Bereich der Oberseite, insbesondere im Deckel des Durchflußmessers
angeordnet bzw. integriert sein, wobei ein oder zwei Spiegel den
Ultraschallstrahl in den Meßkanal
lenken.
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Mindestens ein Ultraschallwandler
kann auch seitlich bzw. tangential am Meßkanal bzw. an der Meßkammer
angeordnet sein. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn auch
der Einlaßkanal
tangential angeordnet ist.
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Sollte die Schallkeule des Ultraschallsignals die
Innenwand berühren,
so können
zweckmäßige Vorkehrungen
getroffen werden, um diese Schallanteile zu eliminieren.
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Dazu kann die Innenwand des Meßkanals
so ausgebildet sein, daß alle
Schallwellenanteile außer den
an den Ultraschallreflektorflächen
reflektierten Ultraschallwellen so beeinflußt werden, daß sie am empfangenen
Ultraschallwandler innerhalb eines für die Messung notwendigen Zeitabschnittes
im wesentlichen nicht auftreffen.
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Ferner kann die Sendeburstlänge des
Ultraschallsignals so eingestellt sein, daß die auf die Innenwand des
Meßkanals
treffenden Schallanteile bzw. die nicht von den Schallführungselementen
weitergeleiteten Schallanteile im Vergleich zum Hauptschall am empfangenden
Ultraschallwandler zeitlich verzögert
ankommen.
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Mit besonderem Vorteil können die
Schallanteile, die nicht auf die Schallführungselemente treffen, von
der Wandung des Meßkanals
absorbiert werden. Zur Unterbindung der Reflexion bzw. zur Absorbierung
der Schallanteile kann das Material des Meßkanals ultraschalldämpfend ausgebildet
sein. Als ultraschalldämpfendes
Material zeichnet sich insbesondere Kunststoff aus, wobei besonders
PVDF und PES ohne Glaszusatz oder vergleichbare Zusätze bevorzugte
Materialien sind.
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Alternativ dazu ist es auch möglich, daß die auf
die Innenwand des Meßkanals
treffenden Schallanteile in Bereiche reflektiert werden, in welchen
keine oder keine relevante Messung stattfindet. In diesen Bereichen
läuft sich
der Schall tot und trägt
nicht zur fehlerhaften Messung bei. Zum Beispiel können die
auf die Innenwand treffenden Schallanteile in den Ein- und Auslaufkanal
reflektiert werden, wo noch keine Messung stattfindet.
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Wird der Querschnitt des Strömungskanals mindestens
so groß wie
die Schallkeule des Ultraschallsignals gewählt, existieren nur wenig Schallanteile,
die nicht im Medium laufen. Der Ultraschall wird demnach möglichst
vollständig
für die
Messung ausgenutzt.
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Der Querschnitt des Meßkanals
kann auch höchstens
so groß wie
der vierfache Querschnitt der Schallkeule des Ultraschallsignals
sein. Wird der Querschnitt des Meßkanals zu groß, wird
nur noch eine Teilmenge der Strömung
von der Schallkeule des Ultraschallsignals erfaßt. Das Verhältnis zwischen
dem Querschnitt der Schallkeule und dem Kanalquerschnitt kann wesentlich
größer gestaltet
werden, da bei einer gekrümmten
Messstrecke mit tangentialem Schallweg verschiedene Strömungspfade erfaßt werden.
Dadurch werden auch Störströmungen bei
der Messung berücksichtigt.
Die dadurch durchgeführte
Durchschnittsmessung bzw. Mittelung über verschiedene Strömungspfade
führt zu äußerst genauen
Ergebnissen.
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Der Meßkanal kann in einem kreisförmigen Gehäuse angeordnet
sein, welches platzsparend und einfach montier- bzw. demontierbar
mit einer Anschlußarmatur
verbindbar ist. Mit Vorteil kann das Gehäuse topfförmig ausgebildet sein und den
Meßkanal
sicher aufnehmen.
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Das Gehäuse kann aus Metall, insbesondere aus
Messing bestehen und weist so die notwendige Stabilität und Dauerfestigkeit
auf. In dem Gehäuse können Durchbrüche für Ultraschallwandler,
Ein- bzw. Ausströmkanäle und dergleichen
angeordnet sein. Das Gehäuse
kann aus Pressmessing bestehen, wobei die ringförmige Einfassung des Meßkanals
durch Pressen, Bohren oder Drehen hergestellt wird. Es ist auch
möglich,
daß das
Gehäuse
aus einem Rohr hergestellt wird.
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Vorteilhafterweise kann die Innenwand
des Gehäuses
insbesondere im Bereich der Meßstrecke bzw.
des Meßkanals
konisch ausgebildet sein, um Schallanteile, welche die Wand des
Meßkanals durchdringen,
so zu reflektieren, daß sie
nicht mehr oder nur gedämpft
den empfangenden Ultraschallwandler erreichen können.
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Der Meßkanal kann zweiteilig ausgebildet sein.
Die Zweiteiligkeit ist vor allem dann notwendig, wenn der Meßkanal im
Kunststoffspritzgießverfahren hergestellt
wird. Das Spritzgießverfahren
zeichnet sich durch seine niedrigen Fertigungskosten aus. Der wendel-
und/oder spritzgießförmige Meßkanal kann demnach
als kostengünstiges
Spritzgießteil
hergestellt werden und in ein kreisförmiges Gehäuse gefaßt sein. Insbesondere kann
die Zweiteilung des Meßkanals
als Ober- und Unterteil ausgebildet sein. Die Spiegel können in
vorteilhafter Weise in taschenartigen Ausnehmungen angeordnet sein.
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Zur Senkung des Druckverlustes kann
die Innenwand des Meßkanals
mindestens einen Durchbruch aufweisen, durch welchen ein Teil des
Mediums vorzeitig in den Auslaßkanal
strömt.
Liegt der Durchbruch in einem Wandbereich mit einem lokalen Überdruck
im Medium, wirken sie wie ein Bypass und reduzieren den Druckverlust
im Grenzbereich. Liegt der Durchbruch in einem Wandbereich mit lokalem Unterdruck,
kommt es zu einer Rückinduktion
der Strömung
in den Einlauf. Dadurch entsteht ein weiterer Vorteil der Durchbrüche, daß das rückströmende Medium
zur Reinigung der Reflektorspiegel verwendet werden kann, wenn Durchbruch
und Spiegel entsprechend angeordnet sind.
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Der oder die genannten Durchbrüche können auch
innerhalb der Meßstrecke
liegen und/oder den Einlaß-
mit dem Auslaßkanal
verbinden.
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Bei kleinen Nenndurchflüssen kann
die Höhe des
Meßkanals
kleiner sein als der Durchmesser der Schallkeule des Ultraschallsignals,
wobei die Unter- und/oder Oberseite des Meßkanals aus ultraschallreflektierendem
Material besteht/bestehen oder damit ausgekleidet ist/sind. Wenn
die Höhe
der Meßstrecke bzw.
des Meßkanals
entsprechend klein ist, sollte das „Wellenleiterprinzip", d.
h. ein axialsymmetrisches Interferenzmuster; eingehalten werden.
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Schließlich können bei dem spiral- und/oder wendelförmigen Meßkanal die
Ultraschallwandler schräg
und die Spiegel gerade angeordnet sein oder umgekehrt, um den Ultraschall
in der gewünschten Weise
durch die Meßstrecke
zu leiten.
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Die Erfindung ist anhand von vorteilhaften Ausführungsbeispielen
in den Zeichnungsfiguren näher
erläutert.
Diese zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf einen Durchflußmesser
mit spiralförmigem
Meßkanal
im Schnitt;
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2–4 eine Schnittdarstellung
entlang der Linie II-II in 1 mit
unterschiedlichen Meßkanalquerschnitten;
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5 eine
Draufsicht auf eine andere Ausgestaltung eines Durchflußmessers
mit spiralförmigem
Meßkanal
im Schnitt;
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6 eine
Schnittdarstellung entlang der Linie VI-VI in 5;
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7 eine
Draufsicht auf eine weitere Ausführungsvariante
eines Durchflußmessers
mit spiralförmigem
Meßkanal
im Schnitt sowie
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8 eine
Draufsicht auf eine weitere Ausführungsvariante
eines Durchflußmessers
mit spiralförmigem
Meßkanal
im Schnitt.
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Der in den Figuren dargestellte Durchflußmesser 1 für flüssige oder
gasförmige
Medien weist einen vom Medium durchströmten Meßkanal 2, einen Einlaß- 3 und
einen Auslaßkanal 4 sowie
jeweils zwei Ultraschallwandler 5 zum Aussenden bzw. Empfangen
von Ultraschallsignalen 6 auf, die die Strömung im
Meßkanal 2 durchsetzen.
Der Meßkanal 2 ist
dabei spiralförmig
ausgebildet und die Schallführung
erfolgt ausschließlich über an der
Außenwand 7 des Meßkanals 2 angeordnete
Schallführungselemente, welche
in Form von Spiegeln 8 realisiert sind. Der spiralförmige Meßkanal 2 hat
den Vorteil, daß der
gesamte Durchflußmesser 1 in
einem kreisförmigen Gehäuse 11 angeordnet
werden kann und sich damit ein kompakter Aufbau ergibt. Neben der
spiralförmigen
Ausbildung des Meßkanals 2 kann
dieser auch wendelförmig
oder spiral- und wendelförmig
ausgebildet sein. Die letztgenannten Ausführungsvarianten sind jedoch
in den Zeichnungsfiguren nicht dargestellt. Die spiral- und/oder
wendelförmige
Umlenkung des Mediums hat ferner den Vorteil, daß sie mit keinem oder nur wenig
Druckverlust verbunden ist. Die präzise Leitung der Ultraschallsignale 6 über die Spiegel 8 führt zu einer
hohen Meßgenauigkeit.
Der Meßkanal 2 weist
im wesentlichen – mit
Ausnahme der Einlaß-
und Auslaßbereiche – über seine
gesamte Länge
den gleichen Querschnitt auf, so daß Turbulenzen des Mediums und
damit verbundene Druckverluste vermieden werden.
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Einige mögliche Querschnittsformen des Meßkanals 2 sind
in den 2 – 4 dargestellt. In 2 ist der Querschnitt des
Meßkanals 2 rechteckig ausgebildet,
in 3 sind die Ecken
des rechteckigen Meßkanals 2 abgerundet.
In 4 ist die Innenwand 9 des
Meßkanals 2 nach
innen geneigt, so daß auf
die Innenwand 9 auftreffende Schallanteile nach unten abgelenkt
werden und nicht zu einer fehlerhaften Messung beitragen.
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Der Meßkanal 2 kann aber
auch seinem Verlauf nach eckig ausgebildet sein, so daß er dem Schallweg
der Ultraschallsignale 6 nachgebildet ist. Der Strömungsweg
des zu messenden Mediums stimmt dabei mit dem Ultraschallweg überein,
so daß außerhalb
der Schallkeule nur unwesentliche Anteile des Mediums nicht erfaßt werden
können.
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Wie insbesondere aus den 1 und 8 hervorgeht, sind die Übergänge von
den Einlaß-
3 und Auslaßkanälen 4 zum
Meßkanal 2 fließend, so
daß in den Übergangsbereichen
keine Verwirbelungen des strömenden
Mediums auftreten, die zu einem Druckverlust und einer Verfälschung
des Meßergebnisses führen würden. Die
Meßstrecke
kann dadurch auch bis in den Übergangsbereich
des Einlaß-
bzw. Auslaßkanals
reichen, womit die Meßstrecke
möglichst lang
wird (siehe z. B. 1).
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Als Schallführungselemente sind in den Zeichnungsfiguren
Spiegel 8 vorgesehen. Es ist aber auch möglich, daß andere
Ultraschallreflektorflächen vorgesehen
sind, die den Ultraschall ebenso exakt weiterleiten.
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Im Folgenden wird auf die 5 und 6 Bezug genommen. Im Anschluß an den
Ultraschallwandler 5 ist zur Festlegung des Beginns der
Meßstrecke
ein Einkopplungsspiegel 10 vorgesehen. Dadurch kann der
Ultraschallwandler 5 – wie
aus 6 hervorgeht – zur optimalen
Raumnutzung oberhalb des Einkopplungsspiegels 10 angeordnet
werden. Ein weiterer Vorteil liegt in der günstigeren Anschlußmöglichkeit
des Ultraschallwandlers 5, wenn dieser deckelseitig angeordnet
ist.
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Die Zu- und Abführung des Mediums in den bzw.
vom Meßkanal 2 erfolgt
in der Ausführungsvariante
gemäß den 5 und 6 stirnseitig von bzw. nach unten, so
daß der
Durchflußmesser 1 für die Montage
auf einem Einrohr-Anschlußstück- Gehäuse ausgelegt
ist. Der gesamte Flüssigkeitszähler kann dadurch äußerst kompakt,
platzsparend und stabil aufgebaut werden.
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In den 1 und 8 erfolgt die Zuführung des Mediums
in den Meßkanal 2 tangential,
so daß – wie oben
bereits erläutert – ein fließender Übergang
vom Einlaßkanal 3 in
den Meßkanal 2 stattfindet,
um Verwirbelungen des Mediums zu vermeiden. Ebenso kann auch der
Auslaßkanal 4 tangential
an den Meßkanal 2 angrenzen.
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In den 6, 7 und 8 ist der Ultraschallwandler 5 zu
Beginn der Meßstrecke
oberhalb des Einlaßkanals 3 angeordnet,
um den Raum optimal auszunutzen und eine möglichst lange Meßstrecke zu
schaffen. Ebenso kann der am Ende der jeweiligen Meßstrecke
angeordnete Ultraschallwandler 5 oder Einkopplungsspiegel 10 oberhalb
des Auslaßkanals 4 angeordnet
sein, wie dies z. B. in 5 dargestellt
ist. Auch beim Durchflußmesser
in 8 ist der andere
Ultraschallwandler 5 im Bereich des zentral angeordneten
Auslaßkanals 4 angeordnet.
Dadurch wird die Strömung
bis zum Auslaß meßtechnisch
erfaßt.
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Wie bereits erwähnt, können die Ultraschallwandler 5 im
Bereich der Oberseite des Durchflußmessers 1 angeordnet
sein (siehe 6) oder
seitlich bzw. tangential im Bereich eines tangential angeordneten
Einlaß und/oder
Auslaßkanals 3, 4 (siehe 8).
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Um eine möglichst exakte Messung zu gewährleisten,
ist der Meßkanal 2 so
konstruiert, daß der
Ultraschall im wesentlichen nicht auf die Innenwand 9 des
Meßkanals 2 trifft.
Dabei können
verschiedene Möglichkeiten
gewählt
werden, um die Schallanteile, die auf die Innenwand 9 des
Meßkanals 2 oder
zwischen die Spiegel 8 auftreffen, zu eliminieren. Diese
Möglichkeiten
werden im Folgenden etwas näher
erläutert.
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Die Schallanteile, die nicht auf
die Schallführungselemente
bzw. auf die Spiegel 8 treffen, können so beeinflußt werden,
daß sie
am empfangenden Ultraschallwandler 5 innerhalb eines für die Messung notwendigen
Zeitabschnitts im wesentlichen nicht auftreffen. Dazu kann die Sendeburst-Länge des
Ultraschallsignals so eingestellt sein, daß die auf die Innenwand 9 des
Meßkanals 2 treffenden
Schallanteile bzw. die nicht von den Schallführungselementen weitergeleiteten
Schallanteile im Vergleich zum Hauptschall am empfangenden Ultraschallwandler
zeitlich verzögert
ankommen.
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In einer alternativen Ausführungsvariante besteht
der Meßkanal 2 aus
einem Material, das die Schallanteile, die nicht auf die Spiegel 8 treffen,
absorbiert.
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In einer weiteren Ausführungsvariante
werden die auf die Innenwand 9 des Meßkanals 2 bzw. die
nicht auf die Spiegel 8 treffenden Schallanteile in Bereiche
reflektiert, in welchen keine oder keine relevante Messung stattfindet.
Der Meßkanal 2 weist
dabei z. B. den Querschnitt gemäß 4 auf. Die schräge Innenwand 9 reflektiert
die auf sie auftreffenden Schallanteile nach unten bzw. in für die Messung unwichtige
Bereiche.
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Der Querschnitt des Meßkanals 2 ist
mindestens so groß wie
die Schallkeule des Ultraschallsignals 6, damit möglichst
alle Schallanteile des Ultraschallsignals 6 im Medium verlaufen.
Die besten Ergebnisse werden dann erzielt, wenn der Querschnitt des
Meßkanals 2 höchstens
so groß ist
wie der vierfache Querschnitt der Schallkeule des Ultraschallsignals 6.
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Der Meßkanal 2 ist in einem
im wesentlichen kreisförmigen
Gehäuse 11 angeordnet,
wodurch ein kompakter, raumsparender und stabiler Aufbau des gesamten
Flüssigkeitszählers ermöglicht wird.
Das Gehäuse 11 besteht
aus Metall, insbesondere aus Messing, ist topfförmig ausgebildet und kann somit
in stabiler Weise den in Kunststoff geformten Meßkanal 2 aufnehmen.
Um Schallanteile, welche die Wandung des Meßkanals 2 durchdringen,
so zu reflektieren, daß sie
nicht mehr oder nur gedämpft
den empfangenden Ultraschallwandler 5 erreichen, ist die
Innenwand 14 des Gehäuses 11 insbesondere
im Bereich der Meßstrecke
bzw. des Meßkanals 2 konisch ausgebildet.
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Bei dem in 1 dargestellten Durchflußmesser 1 weist
die Wandung 12 des Meßkanals 2 einen
Durchbruch 13 auf, durch welchen ein Teil des Mediums in
den Auslaßkanal 4 strömt. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
verbindet dieser Durchbruch 13 den Einlaßkanal 3 mit
dem Auslaßkanal 4. Der
Durchbruch bewirkt eine Senkung des Druckverlustes und damit eine
Präzisierung
der Messung. Ein Durchbruch mit rückinduzierter Strömung ist
nicht dargestellt.
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Bei kleinen Nenndurchflüssen ist
die Höhe des
Meßkanals 2 kleiner
als der Durchmesser der Schallkeule des Ultraschallsignals, wobei
die Unter- und/oder Oberseite des Meßkanals 2 aus ultraschallreflektierendem
Material bestehen oder damit ausgekleidet sind. Dadurch tragen auch
die an die Ober- und/oder Unterseite des Meßkanals 2 auftreffenden Ultraschallsignale
zur Messung bei.
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Je nach Anforderung sind die Ultraschallwandler 5 schräg und die
Spiegel 8 bzw. Einkopplungsspiegel 10 gerade oder
umgekehrt angeordnet. In 6 ist
der Einkopplungsspiegel 10 schräg angeordnet und leitet auf
diese Weise den vom Ultraschallwandler 5 ausgesendeten
Ultraschall in die Meßstrecke
bzw. in den Meßkanal 2 weiter.
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Bei der Ausführungsvariante gemäß 6 sind Ein- und Auslaßkanal 3, 4 konzentrisch
zueinander angeordnet. Dieser Durchflußmesser 1 umfaßt eine
(in den Zeichnungsfiguren nicht dargestellte) Anschlußarmatur
sowie eine auf einen einseitig offenen Anschlußbereich der Anschlußarmatur
montierbare bzw. demontierbare Meßkapsel, wobei eine Umlenkung
der Strömung
im Bereich der Anschlußarmatur
erfolgt.
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- 1
- Durchflußmesser
- 2
- Meßkanal
- 3
- Einlaßkanal
- 4
- Auslaßkanal
- 5
- Ultraschallwandler
- 6
- Ultraschallsignale
- 7
- Außenwand
- 8
- Spiegel
- 9
- Innenwand
- 10
- Einkopplungsspiegel
- 11
- Gehäuse
- 12
- Wandung
- 13
- Durchbruch
- 14
- Innenwand