DE20122634U1

DE20122634U1 - Ultraschallzähler mit einer austauschbaren Meßstrecke mit zentraler Fühleranbringung

Info

Publication number: DE20122634U1
Application number: DE20122634U
Authority: DE
Original assignee: Hydrometer GmbH
Current assignee: Hydrometer GmbH
Priority date: 2001-01-26
Filing date: 2001-01-26
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2011-01-27

Abstract

Durchflußmesser für fluide Medien mit
einer Anschlußarmatur (2),
einem Einlaß (4), einem Auslaß (5),
einer an der Anschlußarmatur montierbaren bzw. demontierbaren Meßkapsel (3) mit Gehäuse (9), einer Ultraschallmeßstrecke (8), mindestens einen mit der Meßstrecke (8) und dem Einlaß (4) der Anschlußarmatur (2) in Verbindung stehenden Einströmkanal (6) sowie mindestens einem mit der Meßstrecke (8) und dem Auslaß (5) der Anschlußarmatur (2) in Verbindung stehenden Ausströmkanal (7), wobei
eine Umlenkung der Strömung im Bereich der Anschlußarmatur (2) erfolgt und die Anschlußarmatur (2) einen einseitig offenen Anschlußbereich (10) aufweist, auf den die Meßkapsel (8) montierbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Durchflußmesser für fluide Medien mit einer Anschlußarmatur, einem Einlaß, einem Auslaß, einer an der Anschlußarmatur montierbaren bzw. demontierbaren Meßkapsel mit Gehäuse, Ultraschallmeßstrecke, mindestens einen mit der Meßstrecke und dem Einlaß der Anschlußarmatur in Verbindung stehenden Einströmkanal sowie mindestens einen mit der Meßstrecke und dem Auslaß der Anschlußarmatur in Verbindung stehenden Ausströmkanal.
Ein derartiger Durchflußmesser ist bereits aus der EP 1 020 711 A1 bekannt. Die Anschlußarmatur dieses Durchflußmessers ist sowohl an deren Oberseite als auch an deren Unterseite offen ausbebildet, d. h. besitzt einen zweiseitig offenen Anschlußbereich, in den eine vormontierte Meßkapsel einsetzbar ist. Die Meßstrecke liegt etwas mittig und um 90° Winkel zur Längsachse der Anschlüsse der Anschlußarmatur bzw. der damit in Verbindung stehenden Rohrleitung. Der Einlaßkanal der Meßkapsel besitzt einen geringeren Strömungsquerschnitt als der damit in Verbindung stehende Auslaß der Anschlußarmatur. Darüber hinaus wird die Strömung innerhalb der Meßkapsel bis hin zum Einlaß der Meßstrecke mehrfach umgelenkt. Daneben erfolgt die Verbindung zwischen Anschlußarmatur sowie Meßkapsel über eine konische Geometrie und ist daher konstruktiv aufwendig. Dieser Konstruktion haftet der Nachteil an, daß ein Freiraum im Mauerwerk für den die Unterseite der Anschlußarmatur überragenden Teil der Meßkapsel vorgesehen sein muß. Dies führt zu erhöhten Kosten. Darüber hinaus besteht bei einem Austausch der Meßkapsel die Gefahr, daß Mauerwerkteile über die rückseitige Öffnung in den Zwischenbereich zwischen Anschlußarmatur und Meßkapsel gelangen können und die Funktion des Durchflußmessers nachhaltig negativ beeinträchtigen.
Die DE 197 31 173 A1 beschreibt einen Ultraschall-Durchflußmesser mit einer Anschlußarmatur, in der eine Strömungsumlenkung stattfindet. In diese Anschlußarmatur wird ein Meßrohr eingesetzt und die Anschlußarmatur anschließend an ihrem offenen Ende mittels eines Deckels verschlossen.
Die DE 197 29 473 A1 zeigt einen Ultraschall-Durchflußmesser mit einer Anschlußarmatur, in der eine Umlenkung der Strömung zur Meßstrecke hin stattfindet. Die Anschlußarmatur umfaßt einen einseitig offenen Anschlußbereich in den die Meßeinrichtung eingesetzt wird und der anschließend mittels eines Deckels verschlossen wird.
In der DE 196 52 655 C2 ist ein Meßwertgeber für Ultraschall-Durchflußmesser beschrieben, welcher eine Strömungsumlenkung hin zur Meßstrecke verursacht und zwei diagonal gegenüberliegende Öffnungen zum Einsatz einer Meßstrecke aufweist.
Die DE 195 33 814 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Ultraschall-Durchflußmessung mit einer Anschlußarmatur sowie einem Meßkapseleinsatz, der eine gekrümmte Meßstrecke aufweist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den gattungsgemäßen Durchflußmesser dahingehend zu verbessern, daß seine Konstruktion und Montage einschließlich der Mauerwerksbearbeitung einfacher wird und gleichzeitig Verschmutzungen durch Mauerwerk und dergleichen während eines Austausches der Meßkapsel vermieden werden.
Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Durchflußmesser dadurch gelöst, daß eine Umlenkung der Strömung bereits im Bereich der Anschlußarmatur erfolgt und die Anschlußarmatur einen einseitig offenen Anschlußbereich aufweist, an dem die Meßkapsel montierbar ist. Hierdurch wird lediglich ein einziger Anschlußbereich zwischen Anschlußarmatur und Meßkapsel geschaffen, so daß im rückwärtigen Bereich keine zusätzlichen Mauerausnehmungen notwendig sind.
Zweckmäßigerweise ist die Meßkapsel sandwichartig auf die Anschlußarmatur aufsetzbar. Zum einen erleichtert dies die Montage bzw. Demontage, zum anderen wird hierdurch die Möglichkeit geschaffen, die bereits in vorhandenen installierten Anschlußarmaturen befindlichen mechanische Zähler gegen Meßkapseln mit einer Ultraschallmeßstrecke einfach auszutauschen. Durchflußmesser auf Ultraschallmeßprinzip unterliegen einem geringeren Verschleiß, d. h. besitzen eine hohe Lebensdauer und ermöglichen es daher längere Beglaubigungsintervalle zu erzielen.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Meßstrecke in der Meßkapsel im wesentlichen parallel zum Verlauf der mit der Anschlußarmatur verbunden Rohrleitung bzw. den damit in Verbindung stehenden Anschlußelementen der Anschlußarmatur angeordnet. Hierdurch wird eine niedrige Bauhöhe der Meßkapsel gewährleistet.
Sofern es auf die Bauhöhe nicht so sehr ankommen sollte, können alternative Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Durchflußmessers auch mit einer schräg oder sogar senkrecht zum Verlauf der Anschlußarmatur bzw. der mit der Anschlußarmatur verbundenen Rohrleitung angeordnet sein.
Gemäß der Erfindung sind sowohl der Einströmkanal als auch der Ausströmkanal der Meßkapsel im Bereich des einseitig offenen Anschlußbereichs vorgesehen. Hierbei können Einströmkanal und Ausströmkanal parallel, insbesondere konzentrisch zueinander angeordnet sein. Beispielsweise kann der Ausströmkanal innerhalb eines ringförmigen Einströmkanals vorgesehen. Dies ermöglicht es bei Bedarf, einen Wärmefühler zentral in den Einströmkanal, d. h. unmittelbar vor der Meßstrecke oder zentral in den Ausströmkanal, d. h. unmittelbar nach der Meßstrecke zu positionieren, wodurch eine sehr genaue Wärmemengen-Erfassung ermöglicht wird. Gleichzeitig wird die Genauigkeit der Erfassung des Laufzeitunterschieds innerhalb der Meßstrecke davon nicht beeinträchtigt.
Eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung betrifft ferner einen Durchflußmesser für fluide Medien mit einer Anschlußarmatur, einem Einlaß, einem Auslaß, einer an der Anschlußarmatur montierbaren bzw. demontierbaren Meßkapsel mit Gehäuse, Ultraschallmeßstrecke, mindestens einen mit der Meßstrecke und dem Einlaß der Anschlußarmatur in Verbindung stehenden Einströmkanal sowie mindestens einem mit der Meßstrecke und dem Auslaß der Anschlußarmatur in Verbindung stehenden Ausströmkanal bei dem der Einströmkanal der Meßkapsel zusammen mit dem Einlaß der Anschlußarmatur einen gemeinsamen Strömungskanal bilden, der – im Vertikalschnitt von Meßkapsel sowie Anschlußarmatur gesehen – im wesentlichen geradlinig oder zumindest mit Umlenkungen kleiner 90° zum Einlaß der Meßstrecke führt.
Hierdurch können meßtechnische Nachteile bedingt durch undefinierte Druckverhältnisse aufgrund von Umlenkungen und dergleichen vermieden werden, d. h. die Genauigkeit der Messung erhöht werden.
Gleiches gilt insoweit gemäß Anspruch 8 auch für den Ausströmkanal sowie den Auslaß der Anschlußarmatur.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in der besonderen Dimensionierung der Strömungsquerschnitte insofern, als der Strömungsquerschnitt des Einlaufes der Anschlußarmatur kleiner oder gleich dem Strömungsquerschnitt des Einströmkanals der Meßkapsel sein soll und/oder der Strömungsquerschnitt des Ausströmkanals der Meßkapsel kleiner oder gleich dem Strömungsquerschnitt des Einlaufes der Anschlußarmatur sein soll. Hierdurch können Strömungsunterschiede sowie Einlaufturbulenzen angeglichen werden. Darüber hinaus werden Strömungsabrisse, Querströmungen sowie oszillierende Strömungen vermieden.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist im Einströmbereich von Anschlußarmatur zu Meßkapsel z. B. an der Verbindungsstelle der Anschlußarmatur mit der Meßkapsel eine Vergrößerung, insbesondere sprunghafte Vergrößerung des Strömungsquerschnittes vorgesehen, wodurch eine starke Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit erzeugt wird. Diese ermöglicht, das fluide Medium mit einer stärkeren Strömungsumlenkung in den Einströmkanal der Meßstrecke zu leiten ohne eine überproportionale Erhöhung des Druckverlustes. Die Unterschiede des Anströmprofils werden in diesem Fall durch die sprungartige Vergrößerung des Strömungsquerschnittes erzeugt.
Zweckmäßigerweise nimmt der Einströmkanal der Meßkapsel die Geometrie und/oder den Verlauf des Einlasses der Anschlußarmatur auf. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann dies auch für den Ausströmkanal gelten.
Hierdurch wird jeweils eine optimierte Strömungsführung innerhalb der Meßstrecke erreicht, welche einerseits einen geringen Strömungswiderstand bei hohen Volumenströmen ermöglicht, andererseits die erzielbare Schallaufzeitdifferenz zwischen einem Schallstrahl mit und gegen die Strömung möglichst groß ist, dabei aber die notwendigen Gehäuseabmaße nicht überschritten werden, d. h. eine kompakte Ausbildung der Meßkapsel ermöglicht wird.
Zweckmäßigerweise ist der Durchmesser des Gehäuses der Meßkapsel, gegebenenfalls abgesehen von den Halterungen für die Wandler, kleiner oder zumindest gleich, allerdings nicht größer als der Durchmesser, der mit der Meßkapsel in Verbindung stehenden Anschlußarmatur.
Die Konstruktion ermöglicht es auch, Siebe- oder Strömungsgleichrichter im Bereich des Einströmkanals vorzusehen, wodurch starke, einbaubedingte Strömungsunterschiede und Einlaufturbulenzen in einfacher Weise ausgeglichen werden können. Dies gilt für sämtliche (auch nebengeordnete) Aspekte der Erfindung. Das Sieb kann auch Schräg gestellte Lamellen aufweisen, die der Strömung einen Impuls aufprägen, welcher in Richtung zum Einlauf der Ultraschallmeßstrecke weist.
Eine weitere zweckmäßige Ergänzung der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein Wärmefühler zur Wärmemengenmessung vorgesehen ist und zwar im Bereich der Anschlußarmatur oder der Meßkapsel. Durch die besondere Konstruktion des erfindungsgemäßen Durchflußmessers ergibt sich eine wesentlich freiere Zugänglichkeit im Vergleich zu auf dem mechanischen Prinzip beruhenden Meßkapseln. Es ist jetzt möglich, den Wärmefühler entweder unmittelbar im Einströmkanal oder im Ausströmkanal der Meßkapsel, vorzugsweise im wesentlichen zentral in der Strömung, positionieren, wodurch eine besonders exakte Wärmemengenmessung bzw. Wärmeverlustmessung durchführbar wird. In letzterem Fall befindet sich der Wärmefühler entweder im Ein- oder Auslaufbereich, d. h. ist optimal positioniert.
Alternativ hierzu besteht allerdings auch die Möglichkeit, den Wärmefühler innerhalb der Meßstrecke zu positionieren und zwar derart, daß der Schall am Wärmefühler vorbeigeleitet wird, beispielsweise an diesem seitlich vorbeigeleitet wird.
Alternativ kann der Wärmefühler auch im Bereich der Schallwegstrecke positioniert sein, dann allerdings mit einem Durchmesser, der kleiner oder gleich der vierfachen Wellenlänge ist, da hierbei durch den Wärmefühler keine erheblichen Schallverluste oder Schallreflexionen eintreten.
Der Wärmefühler kann im Gehäuse der Meßkapsel – losgelöst von der Elektronik (die gegebenenfalls eichrechtlich geschützt ist, d. h. verplombt ist) – positioniert werden. Beispielsweise kann der Fühler seitlich zu der in einem verschließbaren Gehäuseteil liegenden Elektronik angeordnet sein. Die Montagestelle des Wärmefühlers kann nahezu beliebig im Bereich der Meßkapsel ausgewählt werden. Beispielsweise kann die Halterung des Wärmefühlers parallel oder in spitzem Winkel zur Längsachse der Meßkapsel, d. h. von oben in die Meßkapsel hinein verlaufend positioniert sein. Alternativ kann die Halterung des Wärmefühlers auch tangential zur Meßkapsel, d. h. tangential in die Meßkapsel hinein verlaufend angeordnet sein.
Die Meßstrecke des erfindungsgemäßen Durchflußmessers kann vorzugsweise geradelinig ausgebildet sein. Hierbei kann der Schall vom einen Ende zum anderen Ende der Meßstrecke sich linear bewegen oder aber zur Verlängerung des Schallaufweges innerhalb der linearen Meßstrecke mindestens einmal reflektiert werden.
Alternativ kann die Meßstrecke beispielsweise durch Reflektierung bzw. Umlenkung des Schalls auch als gekrümmte Meßstrecke vorgesehen sein.
Ein besonderer Fall der gekrümmten Meßstrecke stellt die sog. Wirbelkammer dar, welche bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Durchflußmessers zum Einsatz kommt.
Eine besondere Ausgestaltung der Wirbelkammer umfaßt einen Ringraum- oder Kreisraum in dem sich die Ultraschallwelle entlang des Ringraums bewegt. Der Ringraum besitzt einen Überlauf in einem mittig angeordneten Ausströmkanal.
Die Trennung von Einströmkanal zu Ausströmkanal erfolgt bei der geraden Ultraschallmeßstrecke über eine Trennebene, die vorzugsweise schief, geradlinig oder gewölbt ausgebildet sein kann. Diese schiefe Ebene gewährleistet es auch, daß das Wasser über den Ausströmkanal in den Auslaß der Meßstrecke gelangen kann.
In vorteilhafterweise ist der Einströmkanal zweckmäßigerweise ringförmig ausgebildet.
Nachstehend werden anhand der Zeichnungsfiguren mehrere zweckmäßige Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Wiederkehrende Merkmale sind der Übersichtlichkeit halber lediglich einmal bei allen Ausführungsformen mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Durchflußmessers mit an der Oberseite installiertem Wärmefühlereinsatz sowie mit linearer Meßstrecke;
2 eine Schnittdarstellung der Anordnung gemäß 1 in Längsrichtung zu den Anschlußelementen der Rohrleitung;
3 eine Schnittdarstellung in Querrichtung zur Achse der Anschlußelemente der Rohrleitung;
4 eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Durchflußmessers mit an der Oberseite der Meßkapsel mittig angebrachtem Wärmefühlereinsatz sowie einer Wirbelkammer als Meßstrecke;
5 die Anordnung gemäß 4 in Draufsicht;
6 die Anordnung gemäß den 4 und 5 im Längsschnitt entlang der Achse der Anschlußelemente bzw. Rohrleitung;
7 die Darstellung eines Schnitts durch die Wirbelkammer der Anordnung gemäß den 4–6;
8 eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Durchflußmessers mit seitlich tantential zur Meßkapsel angeordnet und Wärmefühlereinsatz sowie eine Wirbelkammer als Meßstrecke in Seitenansicht;
9 eine Draufsicht auf die Ausgestaltung gemäß 8;
10 einen Teilschnitt gemäß der Linie C-C von 9;
11 einen Schnitt A-A gemäß der Darstellung nach 9 sowie
12 eine Schnittdarstellung entsprechend der Ebene E-E in 8.
Bezugsziffer 1 in 1 kennzeichnet eine zweckmäßige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Durchflußmessers in seiner Gesamtheit. Der Durchflußmesser umfaßt eine Anschlußarmatur 2, die über Anschlußelemente 19, 20 mit einer (nicht dargestellten) Rohrleitung zum Beispiel Wasserrohrleitung verbindbar ist. Die Anschlußarmatur trägt an ihrer Oberseite sozusagen in sandwichförmiger Anordnung eine Meßkapsel 3 mit gegenüberliegenden Aufnahmen 24, 25 für (nicht dargestellte) Meß-Funktionsteile zum Beispiel Ultraschallwandler. Es handelt sich hierbei um eine geradelinige Ultraschallmeßstrecke.
Der Durchflußmesser 1 gemäß 1 besitzt des weiteren einen Wärmefühlereinsatz 21, der im Bereich der Oberseite des Gehäuses 9 der Meßkapsel 3 über eine Halterung 12 sowie ein Kabel 22 einen in 1 nicht dargestellten Wärmefühler im Inneren der Meßkapsel 3 plaziert.
Es wird darauf hingewiesen, daß – falls keine Wärmemessung gewünscht ist oder notwendig sein sollte – der Wärmefühlereinsatz 21 ebensogut entfallen kann.
Aus der 2 ergibt sich, daß das Gehäuse 9 der Meßkapsel 3 den unmittelbar mit der Meßkapsel 3 angrenzenden Bereich der Anschlußarmatur 2 – bis auf die Aufnahmen 24, 25 nicht seitlich überragt.
Die Aufnahmen 24, 25 können alternativ zur in 1 und 2 dargestellten Ausfertigungsform auch innerhalb des Gehäuses 9 der Meßkapsel 3 angeordnet sein und zwar vorzugsweise derart, daß sie die angrenzenden Anschlußarmatur nicht oder zumindest nicht wesentlich überragen. Daraus resultiert eine sehr einfache Montier- und Demontierbarkeit bei installiertem Anschlußgehäuse.
Gemäß 2 ist an der Oberseite der Anschlußarmatur 2 ein einseitig offener Anschlußbereich 10 vorgesehen, der mit der offenen Unterseite der Meßkapsel 3 kommuniziert.
Die Meßkapsel 3 sowie Anschlußarmatur 2 werden über entsprechende ineinandergreifende Ringvorsprünge miteinander verbunden, vorzugsweise verschraubt. Daneben ist in diesem Bereich eine Dichtung vorgesehen.
Im Inneren der Meßkapsel 3 befindet sich eine Ultraschallmeßstrecke 8, die in der Ausgestaltung des Durchflußmessers gemäß 2 geradelinig ausgebildet ist. Die Meßkapsel 3 umfaßt einen die Meßstrecke 8 bildenden Einsatz 15, welcher zusammen mit dem Gehäuse 9 der Meßkapsel 3 einen Einströmkanal 6 in Form eines Ringraums bildet. Dieser Einströmkanal 6 steht mit einem Einlauf der Meßstrecke 8, z. B. wie in 2 dargestellte Form einer Mehrzahl von Einlaßöffnungen 26 in Verbindung. Am gegenüberliegenden Ende der Meßstrecke 8 befindet sich ein Auslauf, z. B. in Form einer Mehrzahl von Auslauföffnungen 32 der mit einer durch eine schiefen Ebene 17 gebildeten, abgetrennten und mit einem mittigen Ausströmkanal 7 verbundenen Raum 18 kommuniziert. Die Ultraschallmeßstrecke 8 ist der Strömungsbereich der Meßkapsel, in dem das Ultraschallsignal geführt wird.
Der Ausströmkanal 7 geht in einen Auslaß 5 der Anschlußarmatur 2 über, wobei das Wasser im Bereich des Auslasses der Anschlußarmatur 2 umgeleitet und der Wasserleitung wieder zugeführt wird.
Der Einlaß 4 im umgelenkten Teil der Anschlußarmatur 2 ist ebenfalls bereits ringförmig oder zumindest teilringförmig ausgebildet und geht über den Anschlußbereich 10 in seiner Verlängerung in den ebenfalls ringförmig ausgebildeten Einströmkanal 6 der Meßkapsel 3 über und zwar ohne einer wesentlichen Richtungsänderung des Einströmkanals.
Der Querschnitt des Einströmkanals 6 ist zweckmäßigerweise größer oder gleich dem Querschnitt des Einlasses 4 ausgebildet, wodurch Strömungsunterschiede sowie Einlaufturbulenzen vermieden werden können.
Im Bereich des Einlasses 4 der Anschlußarmatur 2 oder im Bereich des Einströmkanals 6 der Meßkapsel 3 können mit zusätzlichen (in den 2 und 3) nicht dargestellten Funktionselementen wie z. B. Sieben und/oder Strömungsgleichrichtern Strömungsunterschiede und Einlaufturbulenzen ausgeglichen werden.
Gemäß 2 befindet sich am vorderen Ende der Halterung 12 des Wärmefühlereinsatzes 21 der Wärmefühler 23 und zwar im Zentralbereich des mittigen Ausströmkanals 7. Mit Bezugsziffer 22 ist ein Kabel bezeichnet. Gemäß 1 ist der Wärmefühlereinsatz 21 zur Oberseite der Meßkapsel 3 leicht schräg verlaufend installiert, um – an der Meßstrecke 8 vorbei – den Wärmefühler 23 zentral im Auströmkanal 7 zu plazieren.
Der Strömungsquerschnitt des Ausströmkanals 7 entspricht in etwa dem Strömungsquerschnitt des Auslasses 5 der Anschlußarmatur 2, um unerwünschte Drucke aufgrund eines Strömungsstaus im Abflußbereich zu verhindern.
Desweiteren ist der Strömungsquerschnitt des Einströmkanals 6 größer als der Strömungsquerschnitt der Meßstrecke 8.
Wie aus 3 deutlich wird, komplettiert der Einsatz der Meßkapsel 3 bzw. dessen Gehäuse den Ein- bzw. Abströmbereich zu und von der Meßstrecke 8 derart, daß jeweils ein hinsichtlich Strömungsquerschnitt sowie -verlauf angepaßter Gesamtkanal ohne daß es zu einer Umlenkung der Flüssigkeit vor Eintritt in die Meßstrecke 8 gebildet wird, kommt.
4 zeigt eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Durchflußmessers, bei der anstelle einer linearen Meßstrecke eine gekrümmte Meßstrecke in Form einer Wirbelkammer 14 verwendet wird. Hierbei ist insbesondere aus den 4 und 6 ersichtlich, daß die Meßkapsel 3 mit ihrem Gehäuse 9 die äußeren Dimensionen des Anschlußgehäuses 2 nicht oder zumindest nur unwesentlich überragt. Mit Bezugsziffern 27 und 28 sind Wandler gekennzeichnet, vgl. 5 und 7, die sich an der Oberseite der durch die Wirbelkammer 14 gebildeten Meßstrecke 8 befinden. Eine Umlenkung der Ultraschallsignale ausgehend von der Vertikalen in die Horizontale wird mittels mit dem Wandler 27, 28 in Verbindung stehenden Reflektoren 32 erzielt wird, wobei die Reflektoren 32 Ultraschallsignale von Wandlern innerhalb der Wirbelkammer an ringförmig angeordnete Reflektoren 31 weitergeben, so daß die von dem einen Wandler abgesandten Ultraschallsignale über die Reflektoren 32, 31 durch die Meßstrecke 8 zum gegenüberliegenden Wandler geleitet werden.
Diese Konstruktion unter Verwendung einer Meßstrecke 8 in Form einer Wirbelkammer 14 ermöglicht eine Verlängerung der Meßstrecke und damit eine Genauigkeitssteigerung der Laufzeitermittlung bei geringen Dimensionen.
Der Wärmefühlereinsatz 21 kann hierbei vorteilhaft zentral im Bereich des Ausströmkanals 7 positioniert sein.
Auch hier ist – wie bei der vorerwähnten Ausgestaltung des Durchflußmessers mit linearer Meßstrecke 8 – ein ringförmiger Fortsatz des Einlasses 4 der Anschlußarmatur 2 durch den Einströmkanal 6 der Meßkapsel 3 gegeben. Wie aus 6 deutlich wird, ist im Bereich des Einströmkanals 6 zusätzlich ein Sieb 29 über den gesamten Umfang des Einströmkanals 6 verlaufend angeordnet.
Im Betrieb strömt Wasser über den Einlaß 4 der Anschlußarmatur 2 ringförmig in den Einströmkanal 6 der Meßkapsel 3 ein und gelangt über einen weiteren im Bereich der Wirbelkammer angeordneten, ringförmigen Fortsatz 30 über umfänglich angeordnete, schräg verlaufende Einlaßöffnungen 26 in das Innere der Wirbelkammer 14 und strömt anschließend über den Überlauf 16 und den Ausströmkanal 7 über den Auslaß 5 der Anschlußarmatur 2 zentral ab.
Aufgrund der ringförmigen Wirbelkammer 14 besteht die Möglichkeit, den Wärmefühlereinsatz 21 von oben, insbesondere mittig durch das Gehäuse 9 der Meßkapsel 3 zentral im Ausströmkanal 7 zu positionieren.
Alternativ hierzu kann der Wärmefühlereinsatz 21 ebensogut auch – wie dies in den 8–11 dargestellt ist, im Bereich des ringförmigen Einströmkanals 6 der Meßkapsel 3 positioniert werden.
Hierbei wird die Halterung 12 des Wärmefühlereinsatzes 21 über eine im Seitenbereich des Gehäuses 9 der Meßkapsel 3 vorgesehene Öffnung tangential in den Einströmkanal 6 eingeführt.
Der Wärmefühler befindet sich hierbei unmittelbar vor der auch im Falle der Ausgestaltung gemäß den 8–11 ringförmigen Wirbelkammer. Ansonsten entspricht die Ausgestaltung des Durchflußmessers gemäß der 8–11 der Konstruktion der 6 und 7.
Der erfindungsgemäße Durchschlußmesser ermöglicht den Einsatz herkömmlicher Anschlußarmaturen für mechanische Zähler und damit den Austausch bereits bestehender mechanischer Zähler durch Meßkapseln mit physikalischen Meßstrecken insbesondere Ultraschallmeßstrecken. Darüber hinaus kann der Durchflußmesser aufgrund seiner Konstruktion einfach und ohne der Gefahr, daß Verschmutzungen in das Innere der Anschlußarmatur bzw. Meßkammer gelangen, ausgetauscht werden. Darüber hinaus kann ein Meßfühler aufgrund der besonderen Konstruktion problemlos unmittelbar vor oder nach der Meßstrecke oder sogar innerhalb der Meßstrecke positioniert werden. Die Erfindung stellt daher einen ganz besonderen Beitrag auf dem einschlägigen technischen Gebiet dar.

1: Durchflußmesser
2: Anschlußarmatur
3: Meßkapsel
4: Einlaß
5: Auslaß
6: Einströmkanal
7: Ausströmkanal
8: Meßstrecke
9: Gehäuse
10: Anschlußbereich
12: Halterung
14: Wirbelkammer
15: Einsatz
16: Überlauf
17: Schiefe Ebene
18: Teilbegrenzter Raum
19: Anschlußelement
20: Anschlußelement
21: Wärmefühlereinsatz
22: Kabel
23: Wärmefühler
24: Aufnahme
25: Aufnahme
26: Einlaßöffnung
27: Wandler
28: Wandler
29: Sieb
30: Fortsatz
31: Reflektor
32: Reflektor

Claims

Durchflußmesser für fluide Medien mit einer Anschlußarmatur (2), einem Einlaß (4), einem Auslaß (5), einer an der Anschlußarmatur montierbaren bzw. demontierbaren Meßkapsel (3) mit Gehäuse (9), einer Ultraschallmeßstrecke (8), mindestens einen mit der Meßstrecke (8) und dem Einlaß (4) der Anschlußarmatur (2) in Verbindung stehenden Einströmkanal (6) sowie mindestens einem mit der Meßstrecke (8) und dem Auslaß (5) der Anschlußarmatur (2) in Verbindung stehenden Ausströmkanal (7), wobei eine Umlenkung der Strömung im Bereich der Anschlußarmatur (2) erfolgt und die Anschlußarmatur (2) einen einseitig offenen Anschlußbereich (10) aufweist, auf den die Meßkapsel (8) montierbar ist.
Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkapsel (3) sandwichartig auf die Anschlußarmatur (2) aufsetzbar ist.
Durchflußmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstrecke (8) im wesentlichen parallel zum Verlauf der mit der Anschlußarmatur verbundenen Rohrleitung oder zur Flucht der Anschlußelemente (19, 20) der Anschlußarmatur (2) angeordnet ist.
Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstrecke (8) der Meßkapsel (3) schräg oder senkrecht zum Verlauf der mit der Anschlußarmatur (2) verbundenen Rohrleitung oder zur Flucht der Anschlußelemente (19, 20) der Anschlußarmatur (2) angeordnet ist.
Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Einströmkanal (6) und Ausströmkanal (7) im Bereich des einseitigen offenen Anschlußbereichs (10) vorgesehen sind.
Durchflußmesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Einströmkanal (6) und Ausströmkanal (7) parallel, insbesondere konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einströmkanal (6) der Meßkapsel (3) zusammen mit dem Einlaß (4) der Anschlußarmatur (2) einen Strömungskanal bildet, der – im Vertikalschnitt gesehen – im wesentlichen geradlinig oder zumindest mit Umlenkungen kleiner 90° zum Einlaß der Meßstrecke führt.
Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausströmkanal (7) zusammen mit dem Auslaß (5) einen Strömungskanal bildet, der – im Vertikalschnitt gesehen – im wesentlichen geradlinig oder zumindest mit Umlenkungen kleiner 90° vom Auslaß der Meßstrecke zur Umlenkung im Auslaß (5) führt.
Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt des Einlaufes (4) der Anschlußarmatur (2) kleiner oder gleich dem Strömungsquerschnitt des Einströmkanals (6) der Meßkapsel (3) ist und/oder der Strömungsquerschnitt des Ausströmkanals (7) der Meßkapsel (3) kleiner oder gleich dem Strömungsquerschnitt des Einlaufes (4) der Anschlußarmatur (2) ist.
Durchflußmesser nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Einströmbereich von Anschlußarmatur (2) zu Meßkapsel (3), insbesondere an der Verbindungsstelle der Anschlußarmatur (2) mit der Meßkapsel (3) eine Vergrößerung, insbesondere sprunghafte Vergrößerung des Strömungsquerschnittes vorgesehen ist.
Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einströmkanal (6) der Meßkapsel (3) die Geometrie und/oder den Verlauf des Einlasses (4) der Anschlußarmatur (2) und/oder der Ausströmkanal (7) der Meßkapsel (3) die Geometrie und/oder der Verlauf des Auslasses (5) der Anschlußarmatur (2) aufnimmt.
Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmefühler (23) im Bereich der Anschlußarmatur (2) oder der Meßkapsel (3) vorgesehen ist.
Durchflußmesser nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmefühler (23) im Einströmkanal (6) oder Ausströmkanal (7), vorzugsweise im wesentlichen zentral in der Strömung positioniert ist.
Durchflußmesser nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmefühler (23) innerhalb der Meßstrecke (8) angeordnet ist und zwar insbesondere derart, daß der Schall am Wärmefühler (23) vorbei, insbesondere seitlich an diesem vorbei geleitet wird.
Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 12–14, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Wärmefühlers (23) kleiner oder gleich der 4-fachen Wellenlänge im Wasser ist.
Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–15, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmefühler (23) eine Halterung (12) aufweist, die parallel oder in spitzem Winkel zur Längsachse der Meßkapsel (3) positioniert ist.
Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1–14, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmefühler (23) eine Halterung (12) aufweist, die tangential zur Meßkapsel (3) angeordnet ist.
Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 12–17, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Wärmefühler (23) ein weiterer externer Wärmefühler vorgesehen ist und sich den Einbaubedingungen in bezug auf die Position innerhalb der Strömung gleichen.
Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstrecke (8) geradelinig ist.
Durchflußmesser nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schall in der Meßstrecke (8) mindestens einmal reflektiert wird.
Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–18, dadurch gekennzeichnet, daß eine gekrümmte Meßstrecke (8) vorgesehen ist.
Durchflußmesser nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wirbelkammer (14) als Meßstrecke (8) vorgesehen ist.
Durchflußmesser nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer (14) durch einen Ringraum (15) gebildet ist, der entweder über einen Überlauf (16), oder über Schlitze mit einem insbesondere mittig angeordneten Ausströmkanal (7) in Verbindung steht.
Durchflußmesser nach Anspruch 18–22, dadurch gekennzeichnet, daß eine schiefe, geradlinig oder gewölbt ausgebildete Ebene (17) vorgesehen ist, die den Einströmkanal (6) vom Ausströmkanal (7) trennt.
Durchhflußmesser nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallmeßstrecke (8) die schiefe Ebene (17) durchdringt.
Durchflußmesser nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß der Meßstrecke (8) über einen von der schiefen Ebene (17) teilbegrenzten Raum (18) mit dem Ausströmkanal (7) in Verbindung steht.
Durchflußmesser nach der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einströmkanal (6) ringförmig ausgebildet ist.