DE19861075C2 - Durchflussmessvorrichtung - Google Patents

Durchflussmessvorrichtung

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Durchflussmessvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Vorrichtung ist bekannt (DE 195 30 807 A1). Dabei ist die zur Längsachse des Schallleitkörpers senkrech­ te, zur Meßrohrlängsachse schräg verlaufende Stirnfläche des Schallleitkörpers in die Ausnehmung hinein versetzt angeord­ net, wodurch ein Totvolumen zwischen dieser Stirnfläche und dem Meßrohr in der Ausnehmung gebildet wird. Zwar wird damit ein senkrechter Eintritt des Schalls in das strömende Medium erreicht, wodurch die Vorrichtung nach dem Snelliusschen Bre­ chungsgesetz von dem Brechungsindex des strömenden Mediums, auch von der Temperatur, unabhängig ist. Jedoch können sich in diesem Totvolumen Gasblasen ansammeln, die zu einer vor­ übergehenden Schwächung bzw. Unterbrechung des Schallstrahls und damit zur Funktionsunfähigkeit der Vorrichtung führen können.
Nach GB 2,279,146 A sind zur Bildung des schräg zur Messrohr­ längsachse verlaufenden Schallstrahls die Schallwandler an Schallleitkörpern vorgesehen, die mit der Innenwandung des Messrohres fluchten. Damit werden, wie erwähnt, nach dem Snelliusschen Brechungsgesetz vom Brechungsindex und damit der Temperatur des strömenden Mediums abhängige Messergebnis­ se erhalten.
Aus JP 61-93 914 A ist es bekannt, zur Messung der Strömung von Flüssigkeiten hoher Temperatur lange Schallleitkörper in schräg in das Messrohr ragenden Rohrstutzen anzuordnen.
Nach US 4,754,650 wird der Schallstrahl zur Verlängerung des Schallweges an planparallelen Flächen an der Messrohrinnen­ wand reflektiert, wobei eine Reflektionsfläche durch die Stirnfläche einer Justierschraube gebildet wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Funktionssicherheit einer Durchflussmessvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu verbessern.
Dies wird erfindungsgemäß mit der im Anspruch 1 gekennzeich­ neten Vorrichtung erreicht. In den Unteransprüchen sind vor­ teilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wiedergegeben.
Nach der Erfindung tritt der Schallstrahl zwar ebenfalls senkrecht durch die Grenzfläche des Schallleitkörpers mit dem Medium, so daß das System nach dem Snelliusschen Brechungsge­ setz unabhängig von dem Brechungsindex des strömenden Mediums ist, auch von der Temperatur. Jedoch ist erfindungsgemäß die­ se Grenzfläche treppenförmig ausgebildet, also mit einer Vielzahl von zum Schallstrahl senkrecht verlaufenden Schall­ durchtrittsflächen, wobei die Kanten der Treppe auf einer Ge­ raden liegen, die mit der Meßrohrinnenwand fluchtet. Ein Tot­ volumen, in dem sich Gasblasen ansammeln, die durch die Strö­ mung auch nach längerer Zeit nicht mitgenommen werden, ist damit beseitigt.
Damit wird ein messtechnisch stabiles System erhalten. Durch den Schallleitkörper werden die Schallwandler gegenüber dem Medium abgedichtet. Damit verhindert der Schallleitkörper bei elektrisch leitenden Medien zugleich elektrische Störungen der Schallwandler.
Energieverluste treten immer dort auf, wo zwei Medien mit un­ gleichen elastischen Eigenschaften zusammenstoßen. Schallwel­ len werden an Grenzflächen bei senkrechtem Einfall entweder reflektiert oder bei Schrägeinfall gebeugt und reflektiert, wobei gleichzeitig noch ein "Modenwandel" von transversal in longitudinal oder umgekehrt stattfinden kann. Jede Verände­ rung des physikalischen Zustandes einer Welle kostet Energie.
Das Verhältnis zwischen dem Schalldruck der reflektierten Welle pr und dem Druck der einfallenden Welle pe wird als Re­ flexionsfaktor R bezeichnet.
Das Verhältnis von durchgelassener Welle pd zu einfallender Welle pe wird als Durchlässigkeitsfaktor D bezeichnet.
Entscheidend für die Größen R und D sind die Schallwellenwi­ derstände oder Schallimpedanz: Z1 = ρ1.c1 und Z2 = ρ2.c2. So ist Z1 gleich 46 für Edelstahl und Z2 gleich 1,5 für Was­ ser.
Bei Energieverlusten wird in relativen Größen gerechnet.
So ist der Betrag des reflektierten Schalldruckes
Der Betrag der reflektierten Amplitude liegt also nur um 0,5 dB (< 5%) unter dem Betrag der einfallenden, so dass eine fast ideale Reflexion vorliegt.
Demgegenüber hat die durchgelassene Welle in Wasser einen Schalldruck, der etwa 24 dB unter dem Schalldruck der einfal­ lenden Welle in Edelstahl liegt.
Die relative Energiebilanz verschlechtert sich noch zuneh­ mend, wenn man chemisch-technische Flüssigkeiten, wie Lö­ sungsmittel-Gemische betrachtet, die folgende typischen Werte besitzen: c = 1200 m/s, ρ = 0,8 g/cm3 und damit Z ≈ 1 MPa/m.
Treffen Schallwellen an schräge Grenzflächen, kommt es noch zu weiteren Effekten aufgrund des Brechungsgesetzes nach Snellius:
sowie Wellenumwandlungseffekten, welche je nach Auftreffwin­ kel temperaturabhängig sind, weil die Schallgeschwindigkeit temperaturabhängig ist.
Besonders wichtig für die Ortung von Reflektoren nach dem Doppler-Prinzip ist aber die Tatsache, daß mit dem Brechungs­ gesetz nur die Ausbreitungsrichtung der gebrochenen Schall­ welle, nicht aber ihre Amplitude ermittelt werden kann. Au­ ßerdem tritt stets eine lineare Polarisation auf. Die Ampli­ tude ist für die Bestimmung der Partikelgröße wichtig. Die Ortung von sehr kleinen Reflektoren in einem Medium (mit kei­ nem ΔZ) ist also dann wirkungsvoll und zuverlässig, wenn mit einem Schallleitkörper mit entsprechender konstruktiver Ge­ staltung Schalldruck ohne "Streueffekte" gerichtet in das zu bestimmende Medium eingeleitet bzw. daraus empfangen werden kann. Für das Laufzeitverfahren, ebenso wie für das verwandte "Sing around"-Prinzip eröffnet sich die Möglichkeit, Messun­ gen mit Flüssigkeiten bzw. Medien durchzuführen, die bisher nicht gemessen werden konnten. Beispielsweise waren Medien, die Dämpfungen von größer 10 dB/cm bei einer Frequenz von 1 MHz aufweisen, bisher weder einer Bestimmung der Strömungs­ geschwindigkeit noch einer Partikeldetektion zugänglich.
Im Gegensatz dazu konnte mit MID-Durchflussmessern (magne­ tisches induktives Prinzip nach Faraday) - allerdings mit Elektroden, also nicht berührungslos - die Strömungsgeschwin­ digkeit gemessen werden, aber nur für elektrisch leitfähige Flüssigkeiten und keine Partikel. Demgegenüber ist die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung auch zur Bestimmung von nicht leitfä­ higen Medien geeignet, wobei im Gegensatz zu den herkömmli­ chen Ultraschall-Durchflussmessgeräten der Einsatz auf neue, bisher nicht zugängliche Medien erweitert wird, insbesondere kompressible Flüssigkeiten, Öle, hochgesättigte Suspensionen und Dispersionen, Klebstoffe mit Ausgasungseffekten, wie ana­ erobe Kleber und dgl.
Wie oben beschrieben, kommt es nämlich entscheidend darauf an, daß die ausgesandte physikalische Eigenart der Schallwel­ le unverfälscht und möglichst intensiv auf den Empfänger trifft.
Nachstehend sind die Schallgeschwindigkeit (c), Dichte (ρ), Schallimpedanz (Z) und (teilweise) die Dämpfung (D) für eini­ ge Stoffe angegeben.
Der Schallleitkörper besteht vorzugsweise aus einem Material, das eine Schallimpedanz aufweist, die höchstens das 15fache, vorzugsweise höchstens das 10fache der Schallimpedanz der Flüssigkeit oder des sonstigen das Messrohr durchströmenden Mediums beträgt. Damit wird eine hohe Energieeinkopplung und demzufolge hohe Leistung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gewährleistet.
Das Material des Schallleitkörpers sollte allerdings auch ei­ nen hohen E-Modul von wenigstens 10 GPa, vorzugsweise wenig­ stens 20 GPa aufweisen.
Als besonders geeignetes Material für den Schallleitkörper hat sich Glaskohlenstoff herausgestellt. Glaskohlenstoff be­ sitzt eine Schallimpedanz von etwa 7 MPas/m, d. h. wenn das das Messrohr durchströmende Medium, z. B. Wasser, eine Schal­ limpedanz von 1,5 MPas/m hat, liegt die Schallimpedanz von Glaskohlenstoff nur um etwa das Fünffache darüber. Zudem weist Glaskohlenstoff einen hohen E-Modul von 35 GPa auf.
Glaskohlenstoff ist eine Kohlenstofform mit glasartigem Bruchbild (vgl. Z. Werkstofftech. 15, 331-338 (1984)). Gege­ benenfalls kann erfindungsgemäß z. B. auch Quarzglas verwendet werden oder Glaskeramik.
Glaskohlenstoff besitzt allerdings elektrisch leitende Eigen­ schaften. Demgemäß kann es bei Verwendung von Glaskohlenstoff als Schallleitkörper notwendig werden, zwischen dem Schall­ leitkörper und dem Schallwandler einen dünnen elektrischen Isolator, z. B. aus Kunststoff, beispielsweise Acrylkunst­ stoff, oder Keramik oder Glas, anzubringen, oder der Schall­ leitkörper wird auf "Ground" gelegt. Dann liegt auch die Flüssigkeit auf "Massepotential".
Demgegenüber ist, wenn das Medium Wasser eine Schallimpedanz von 1,5 MPas/m hat, aus der Sicht der Energiebilanz und der Beibehaltung physikalisch gleichartiger Schalldruckwellen, beispielsweise Stahl als Schallleitkörper ungeeignet, ebenso Aluminiumoxid-Keramik mit einer Schallimpedanz von 32 MPas/m.
Damit werden Flüssigkeiten messbar, die bisher einer Ultra­ schall-Durchflussmessung nicht zugänglich waren, insbesondere hochdämpfende, hochviskose, kompressible Flüssigkeiten, sowie Suspensionen oder Dispersionen mit einem hohen Partikelgehalt von z. B. 50 Gew.-% und mehr. So ist die erfindungsgemäße Vor­ richtung beispielsweise in der Papierindustrie zur Durch­ flussmessung der Flüssigkeiten für den Papiervorstrich oder - hauptstrich einsetzbar, oder zur Durchflussmessung von Lacken und Beschichtungsmittel und zugleich zur Detektion von Parti­ keln, die Fehlstellen in der Oberfläche erzeugen.
Bei üblichen, also nicht hochdämpfenden Flüssigkeiten kann wegen ihrer hohen Empfindlichkeit mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Schallweg kürzer und damit das Messrohr im Durchmesser kleiner ausgebildet werden. Damit ist eine Minia­ turisierung der Messvorrichtung möglich.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung daher als etwa zigarettenschachtelgroßer Messkopf mit einer Durchgangs­ bohrung ausgebildet, an die das eine bzw. andere Ende des Messrohres angeschlossen ist. Knapp daneben befindet sich die Elektronik des Messwertaufnehmers.
Der Messkopf kann dazu aus einem Messkopfkörper z. B. aus Kunststoff, beispielsweise einem Fluorpolymeren, wie PVDF be­ stehen oder aus Edelstahl. Die Durchgangsbohrung kann an ih­ ren Enden jeweils mit einem Innengewinde versehen sein, in das das Messrohr eingeschraubt ist.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung beispiel­ haft näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Messkopf;
Fig. 2 eine schematische Ansicht auf den Messkopf von vorne gemäß den Pfeilen II-II in Fig. 1, jedoch mit winkel­ versetzten Schallwandlern und in vergrößerter Wieder­ gabe;
Fig. 2a und 2b einen Längsschnitt durch das Messrohr an der plattge­ preßten Reflexionsfläche entlang der Linie IIa-IIa (also von oben gesehen) bzw. IIb-IIb (also von der Seite gesehen) in Fig. 2; und
Fig. 3 eine Variante der Reflexionsfläche an der Messrohr­ innenwand, die vor der Messung auf die vorwiegende Strömungsgeschwindigkeit der Messung radial verstell­ bar ist.
Der Messkopf 1 nach Fig. 1 ist zur Ultraschall-Laufzeit­ messung ausgebildet. Dazu ist ein Messrohr 2 mit einem Ultra­ schall-Sendewandler 3 und einem Ultraschall-Empfangswandler 4 versehen. Die beiden Wandler 3, 4 sind gegeneinander gerich­ tet, d. h. der Sendewandler 3 ist in Strömungsrichtung der Flüssigkeit gemäß dem Pfeil 5 gerichtet, während der Emp­ fangswandler 4 gegen die Strömungsrichtung 5 gerichtet ist.
Ferner sind die Wandler 3, 4 in einem solchen Abstand vonein­ ander angeordnet, dass der Schallstrahl 6, der an einer Re­ flexionsfläche 7 an der Messrohrinnenwand reflektiert wird, zwischen dem Sendewandler 3 und dem Empfangswandler 4 einen V-förmigen Verlauf besitzt.
Es versteht sich, dass der schräg zur Messrohrlängsachse 8 verlaufende Schallstrahl 6 auch zweimal oder noch öfter an der Messrohrinnenwand reflektiert, also z. B. bei einer zwei­ maligen Reflexion auch einen W-förmigen oder Z-förmigen Ver­ lauf aufweisen kann, oder z. B. einen VW-förmigen Verlauf.
Die Schallwandler 3, 4, die jeweils als plättchenförmige Pie­ zoelemente ausgebildet sind, sind jeweils auf der äußeren Stirnseite eines stiftförmigen Schallleitkörpers 10, 11 ange­ ordnet, der aus einem Material mit einer Schallimpedanz be­ steht, die höchstens das 15fache der Schallimpedanz der in dem Messrohr 2 strömenden Flüssigkeit beträgt. Vorzugsweise bestehen die Schallleitkörper 10, 11 aus Glaskohlenstoff.
Zum Durchtritt des Schallstrahls 6 vom Sendeschallwandler 3 durch den Schallleitkörper 10 in die Flüssigkeit im Messrohr 2 bzw. von der Flüssigkeit im Messrohr 2 durch den Schall­ leitkörper 11 in den Empfangsschallwandler 4 ist das Messrohr 2 am inneren Ende der Schallleitkörper 10, 11 mit einer fen­ sterförmigen Ausnehmung 12, 13 versehen.
Zwischen den Schallwandlern bzw. Piezoplättchen 3, 4 ist, falls erforderlich, eine Isolierschicht 14, 15 vorgesehen, z. B. aus Acryl, Keramik u. ä., um den Schallleitkörper 10, 11 von dem Piezoplättchen 3, 4 elektrisch zu isolieren.
Zur Aufnahme der Schallleitkörper 10, 11 sind auf dem Mess­ rohr Reiter oder ein kompakter Aufnahmekörper 16, 17 befe­ stigt, die jeweils mit einer Bohrung versehen sind, in denen die Schallleitkörper 10, 11 angeordnet sind. Um das Messrohr 2 nach außen abzudichten, sind die Schallleitkörper 10, 11 in den Bohrungen durch O-Ringe oder dgl. Dichtmittel 18, 19, z. B. durch Fluorkohlen- bzw. Fluorkohlenwasserstoff-Polymere, wie Polytetrafluorethylen, abgedichtet, z. B. eingeklebt, ein­ gepreßt oder eingesintert.
Das Messrohr 1 kann beispielsweise aus Stahl, Glas oder Glas­ kohlenstoff bestehen.
Um eine Schallbrechung nach Snellius (und weitere Störeffek­ te) an der Grenzfläche zwischen dem Schallleitkörper 10, 11 und der Flüssigkeit im Messrohr 2 zu verhindern, tritt der Schallstrahl 6 durch diese Grenzfläche senkrecht hindurch. Wenn die Schallleitkörper 10, 11 eine zu ihrer Längsachse senkrechte, also zum Piezoelement 3 bzw. 4 parallele Stirn­ fläche als Grenzfläche zur Flüssigkeit aufweisen, wird da­ durch allerdings ein Totvolumen zwischen dieser Grenzfläche, der Bohrung in dem Aufnahmekörper 16, 17 und dem Messrohr 2 gebildet. In diesem Totvolumen können sich Gasblasen ansam­ meln, die zu einer vorübergehenden Schwächung bzw. Unterbre­ chung des Schallstrahls 6 und damit zur Funktionsunfähigkeit der Vorrichtung führen können.
Um dies zu verhindern, ist gemäß Fig. 1 die Grenzfläche zwi­ schen den Schallleitkörpern 10, 11 und der Flüssigkeit im Messrohr 1 mit treppenförmig angeordneten Schalldurchtritts­ flächen 21, 22, . . . versehen, die zum Schallstrahl 6 senkrecht verlaufen, wobei die Kanten der Treppe mit der Innenwandung des Messrohres 2 fluchten.
Das Messrohr 2 weist vorzugsweise einen runden oder einen ovalen und insbesondere einen kreisförmigen Durchmesser auf. Gegenüber Messrohren mit viereckigem oder prismatischem Quer­ schnitt hat ein runder Querschnitt den Vorteil, dass keine so ungleiche Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit in den Ecken erfolgen kann. Gegenüber einem prismatischen Quer­ schnitt wird damit einerseits das Strömungsprofil-Verhältnis verbessert und zudem werden Ablagerungen in Ecken verhindert. Für einen kleinen Messfehler kommt es besonders darauf an, daß man im Bereich gleicher Strömungsgeschwindigkeit mißt, und zwar unabhängig von der unterschiedlichen Größe der Strö­ mungsgeschwindigkeit.
Die zur Messrohrlängsachse 8 planparallele Reflexionsfläche 7 kann durch eine plattgepresste Stelle des Messrohres 2 gebil­ det werden (vgl. Fig. 2, 2a, 2b). Das heißt, bei einem Mess­ rohr aus Stahl kann beispielsweise in das Rohr ein Amboß- Körper mit einer planen Gegenfläche eingeführt und das Rohr an dieser Stelle mit einem Pressstempel von außen flachge­ drückt werden. Es genügt, daß diese Stelle einige Quadratmil­ limeter groß ist. Ein weiterer Vorteil ist, daß weniger para­ sitäre Schallwellen auftreten.
Wie in Fig. 3 dargestellt, kann die Reflexionsfläche 7 aber auch durch die Stirnfläche eine Justierschraube 25 gebildet werden, die in eine Buchse 26 an dem Messrohr 2 flüssigkeits­ dicht eingeschraubt ist. Damit kann die Reflexionsfläche 7 so justiert werden, dass der Schallstrahl 6 mit optimaler Ener­ gie vom Sendeschallwandler 3 zum Empfangsschallwandler 4 ge­ strahlt wird. Insbesondere bei höheren Strömungsgeschwindig­ keiten kann damit durch Nachjustierung der Reflexionsfläche 7 dem Effekt entgegengewirkt werden, dass die schnell strömende Flüssigkeit den Schallstrahl 6 sozusagen "wegweht". Die radi­ al verstellbare Reflexionsfläche kann vor der Messung auf die vorwiegende Strömungsgeschwindigkeit oder während der Messung eingestellt werden.
Die zur Messrohrlängsachse 8 radiale Stellung der Reflexions­ fläche 7 der Justierschraube 25 beeinflußt den Reflexionswin­ kel β und damit das mittige Eintreffen des Schallstrahles 6 im Empfänger 4. Bei sehr großen Strömungsgeschwindigkeiten wird der Schallstrahl 6 verweht. Die Folge ist, daß die Am­ plitude am Empfänger klein ist und gegebenenfalls gegen Null geht. Die radiale Verstellung in Abhängigkeit von der Strö­ mungsgeschwindigkeit bildet dazu eine Abhilfe.
Eine Änderung der Strömungsgeschwindigkeit zwischen laminarer und turbulenter Strömung ist insbesondere im inneren Quer­ schnittsbereich des Messrohres 2 festzustellen, und zwar in­ nerhalb des Querschnittsbereich 27, also um den Messrohrmit­ telpunkt herum, also zwischen der Messrohrlängsachse 8 und etwa dem Radius r/3 des Messrohres 2. Bei r ≧ 0,67 ist dies nicht mehr der Fall.
Wie Fig. 2 zu entnehmen, verläuft daher der Schallstrahl 6 nicht durch die Messrohrlängsachse 8 und auch außerhalb des Innenquerschnittsbereich 27 des Messrohres 2, sondern wegen des Durchmessers des Schallstrahls vorzugsweise bei r = 0,6 bis 0,8.
Dazu sind die Schallwandler 3, 4 zur Messrohrlängsachse 8 um den Winkel α versetzt zueinander angeordnet. Der Schallstrahl 6 fällt damit in einem Winkel (α/2) zu der zur Reflexionsflä­ che 7 senkrechten Rohrmittellängsebene 28 auf die Reflexions­ fläche 7 (Fig. 2). Dieser Winkel ist selbstverständlich nicht der gleiche Winkel wie in Fig. 2a und b.
Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung eines Flüs­ sigkeitsstroms nach dem Ultraschall-Doppler-Prinzip ausgebil­ det ist, ist, wie in Fig. 1 gestrichelt dargestellt, ein wei­ terer Empfangsschallwandler 4' an einem Schallleitkörper 11' vorgesehen, und zwar im gleichen Querschnittsbereich des Messrohres 1, in dem der Sendeschallwandler 3 angeordnet ist, wobei der Empfangsschallwandler 4' ebenso wie der Sende­ schallwandler 3 in Strömungsrichtung 5 ausgerichtet ist. Bei einem Reflektorteilchen 29 wird, wie in Fig. 1 gestrichelt dargestellt, die reflektierte Strahlung 6' vom Empfangs­ schallwandler 4' empfangen. Dieses Empfangssignal ist ca. 500-1000mal stärker, als bei den alten Konstruktionen.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Durchflussmessung mit einem von dem zu messenden Medium durchströmten Messrohr, an dem wenig­ stens zwei Ultraschallwandler angeordnet sind, die einen Schallstrahl senden bzw. empfangen, wobei die Messrohr­ wand zum Durchtritt des Schallstrahls vom Sendeschall­ wandler in das Medium bzw. vom Medium zum Empfangsschall­ wandler mit einer Ausnehmung versehen ist und zwischen den Schallwandlern und dem. Medium jeweils ein Schallleit­ körper angeordnet ist, durch dessen Grenzfläche mit dem Medium der Schallstrahl senkrecht hindurchtritt, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzfläche zum senkrechten Durchtritt des Schallstrahls (6) durch treppenförmig an­ geordnete, zum Schallstrahl (6) senkrecht verlaufende Schalldurchtrittsflächen (21, 22, 23 . . .) gebildet wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Schallleitkörper (10, 11, 11') aus Glaskohlenstoff besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schallleitkörper (10, 11) und dem Schall­ wandler (3, 4) ein elektrischer Isolator (14, 15) vorge­ sehen ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Anspruche, da­ durch gekennzeichnet, dass die Schallwandler (3, 4) ge­ geneinander ausgerichtet und in einem solchen Abstand voneinander angeordnet sind, dass der Schallstrahl (6) an der Messrohrinnenwand an wenigstens einer zur Messrohr­ längsachse (8) planparallelen Reflexionsfläche (7) reflektiert wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (2) außerhalb der Reflexionsflächen (7) einen runden Querschnitt aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, dass die Reflexionsfläche oder Reflexionsflächen (7) durch eine plattgepreßte Stelle des Messrohres (2) gebildet wird bzw. werden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, dass die wenigstens eine Reflexionsfläche (7) durch die Stirnfläche einer Justierschraube (25) gebildet wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008002166A1 (de) * 2008-06-03 2009-12-10 Endress + Hauser Flowtec Ag Messsystem zur Bestimmung und/oder Überwachung des Durchflusses eines Messmediums durch ein Messrohr

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004060062A1 (de) * 2004-12-14 2006-06-29 Robert Bosch Gmbh Ultraschallmesseinrichtung
EP1742024B1 (de) * 2005-07-05 2008-02-06 UAB Axis Industries Ultraschalldurchflussmesser mit dreieckigem Querschnitt
DE102007011546B4 (de) * 2007-03-09 2009-07-30 Hydrometer Gmbh Fluidzähler
DE102008060922A1 (de) * 2008-12-06 2010-06-10 Ganshorn Medizin Electronic Gmbh Lungendiagnosegerät mit zwei Ultraschallmessstrecken
DE102010063789A1 (de) * 2010-12-21 2012-06-21 Endress + Hauser Flowtec Ag Ultraschall-Durchflussmessgerät
DE102011079250A1 (de) 2011-07-15 2013-01-17 Endress + Hauser Flowtec Ag Ultraschall-Durchflussmessgerät
DE102012013916A1 (de) 2012-07-16 2014-01-16 Endress + Hauser Flowtec Ag Ultraschall-Durchflussmessgerät
DE102013105407A1 (de) 2013-05-27 2014-11-27 Endress + Hauser Flowtec Ag Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Volumen- und/oder Massedurchflusses eines Mediums
DE102013105922A1 (de) 2013-06-07 2014-12-11 Endress + Hauser Flowtec Ag Ultraschall-Durchflussmessgerät
WO2016042516A1 (en) 2014-09-18 2016-03-24 Arad Measuring Technologies Ltd. Utility meter having a meter register utilizing a multiple resonance antenna
DE102014118187A1 (de) * 2014-12-09 2016-06-09 Endress + Hauser Flowtec Ag Ultraschall-Durchflussmessgerät
DK3665443T3 (da) 2017-08-08 2023-07-31 Gwf Messsysteme Ag Gennemstrømsmåler og målekanal
US10823597B2 (en) * 2017-12-14 2020-11-03 Arad Ltd. Ultrasonic water meter including a metallic outer body and polymeric inner lining sleeve
US11725967B2 (en) * 2019-05-29 2023-08-15 Texas Instruments Incorporated Gas volume determination in fluid

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4754650A (en) * 1983-07-29 1988-07-05 Panametrics, Inc. Apparatus and methods for measuring fluid flow parameters
GB2279146A (en) * 1993-06-19 1994-12-21 British Aerospace Method and assembly for measuring mass flow or velocity flow of a fluid.
DE19530807A1 (de) * 1995-08-22 1997-02-27 Krohne Messtechnik Kg Volumendurchflußmeßgerät

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4754650A (en) * 1983-07-29 1988-07-05 Panametrics, Inc. Apparatus and methods for measuring fluid flow parameters
GB2279146A (en) * 1993-06-19 1994-12-21 British Aerospace Method and assembly for measuring mass flow or velocity flow of a fluid.
DE19530807A1 (de) * 1995-08-22 1997-02-27 Krohne Messtechnik Kg Volumendurchflußmeßgerät

Non-Patent Citations (1)

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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008002166A1 (de) * 2008-06-03 2009-12-10 Endress + Hauser Flowtec Ag Messsystem zur Bestimmung und/oder Überwachung des Durchflusses eines Messmediums durch ein Messrohr
US8468897B2 (en) 2008-06-03 2013-06-25 Endress + Hauser Flowtec Ag Measuring system for determining and/or monitoring flow of a measured medium through a measuring tube

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