DE20122781U1

DE20122781U1 - Device for measuring the flow velocity and / or the flow of a fluid

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Publication number: DE20122781U1
Application number: DE20122781U
Authority: DE
Original assignee: Sick Engineering GmbH
Current assignee: Sick Engineering GmbH
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2011-09-15

Abstract

Vorrichtung zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Durchflusses eines Fluids mit einem Messaufnehmer (11), der Anschlussflansche (14, 16) zum Anschluss von Rohrleitungen für das Fluid und ein rohrartiges Mittelstück (12) aufweist, wobei an dem Mittelstück außenseitig wenigstens zwei Aufnahmen (32, 34, 38, 40, 42, 44) zur Aufnahme je eines als Ultraschallwandler ausgebildeten Messkörpers (35) vorgesehen sind und mit einer Signalverarbeitungseinheit (56), wobei das Mittelstück (12) einen Befestigungsbereich (54) für die Signalverarbeitungseinheit (56) aufweist und wobei elektrische Verbindungen (70, 72, 74) zwischen den Messkörpern (35) und der Signalverarbeitungseinheit (56) in dem Messaufnehmer verdeckt geführt sind und das Mittelstück (12) mit den Anschlussflanschen (14, 16) und den Messkörperaufnahmen (32, 34, 38, 40, 42, 44) einstückig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich der Wandung (76) des Mittelstücks (12) derart ausreichend stark ist, dass in diesem Bereich der Wandung (76) verlaufende Bohrungen (58, 60, 62, 64) vorgesehen sind, durch die die Verbindungen...contraption for measuring the flow velocity and / or the flow of a fluid with a sensor (11), the connecting flanges (14, 16) for connecting pipes for the fluid and a tubular centerpiece (12), wherein on the center piece on the outside at least two receptacles (32, 34, 38, 40, 42, 44) for receiving one each as an ultrasonic transducer trained measuring body (35) are provided and connected to a signal processing unit (56), being the middle piece (12) a mounting area (54) for the signal processing unit (56) and wherein electrical connections (70, 72, 74) between the measuring bodies (35) and the signal processing unit (56) in the sensor guided are and the centerpiece (12) with the connection flanges (14, 16) and the measuring body holders (32, 34, 38, 40, 42, 44) in one piece is formed, characterized in that a region of the wall (76) of the middle piece (12) is sufficiently strong that in this area of the wall (76) extending bores (58, 60, 62, 64) are provided by the connections ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Durchflusses eines Fluids gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a device for measuring the flow velocity and / or the flow of a fluid according to the preamble of the claim 1.

In der Prozessdurchflussmesstechnik werden unter anderem Ultraschallzähler für die Durchflussmessung eingesetzt. Diese bestehen im wesentlichen aus einem Messaufnehmer, der ein Rohrstück mit angeschweißten Anschlussflanschen umfasst, den Ultraschallwandlern, auch Ultraschallsonden genannt und die in dem Rohrstück des Messaufnehmers eingesetzt sind, sowie einer Signalverarbeitungseinheit zur Ansteuerung der Ultraschallsonden und Verarbeitung der von den Sonden abgegebenen Signale.In The process flow measurement technology will include ultrasonic counters for flow measurement used. These essentially consist of a sensor, a piece of pipe with welded Connecting flanges includes, the ultrasonic transducers, even ultrasonic probes called and in the pipe section of the sensor are used, as well as a signal processing unit for the control of the ultrasonic probes and processing of the Probes emitted signals.

Das Messprinzip besteht in einer Detektion einer Laufzeitdifferenz zweier Ultraschallsignale, die in eine Richtung abgestrahlt bzw. empfangen werden, die einmal eine Komponente in Strömungsrichtung und einmal eine Komponente entgegen der Strömungsrichtung aufweist. Dazu müssen die Signale in einem bestimmten Winkel ungleich 90° zur Strömungsachse abgesendet bzw. empfangen werden.The Measuring principle consists in a detection of a transit time difference of two Ultrasound signals emitted or received in one direction be that once a component in the flow direction and once a Component against the flow direction having. To do this the signals at a certain angle not equal to 90 ° to the flow axis be sent or received.

Allen Ultraschallzählern ist gemeinsam, dass die in den Messaufnehmer schräg eingesetzten Sonden von dem eigentlich runden Rohrstück des Messaufnehmers abragen. Jede Sonde muss eine elektrische Verbindung mit der Signalverarbeitungseinheit haben, so dass von jeder abragenden Sonde ein oder mehrere Kabel weiter abragen und zur Signalverarbeitungseinheit im wesentlichen freiliegend verlegt sind. Aus Explosionsschutzgründen werden die Kabel zum Teil auch in separaten Röhren, die am Messaufnehmer zusätzlich angebracht sind, geführt.all ultrasonic meters is common that the obliquely inserted into the sensor Protruding probes from the actually round tube section of the sensor. Each probe must have an electrical connection to the signal processing unit, so that from each protruding probe one or more cables continue protrude and exposed to the signal processing unit substantially are laid. For explosion protection reasons, the cables become part also in separate tubes, in addition to the sensor are attached, guided.

Prozessdurchflussmessgeräte, wie der vorgenannte Ultraschallzähler, werden in rauhen Industrieumgebungen, z.B. in der chemischen Industrie, auf Erdgasförderfeldern, in Übergabestationen oder in Transmissionsleitungen eingesetzt. In diesen Umgebungen werden die Geräte, die je nach Nenndurchmesser ein erhebliches Gewicht haben können, mit schweren Geräten, wie Gabelstapler oder dergleichen, gehandhabt.Process flow meters, such as the aforementioned ultrasonic counter, are used in harsh industrial environments, e.g. in the chemical industry, on Natural gas production fields, in transfer stations or used in transmission lines. In these environments become the devices, which can have a considerable weight depending on the nominal diameter, with heavy equipment, such as forklifts or the like handled.

Ein derart rohe Handhabung birgt aber die Gefahr der Beschädigung oder Abriss der frei verlegten Kabel bei der Montage, Inspektion oder Wartung. Deshalb erfolgt der Einbau eines solchen Zählers häufig mit demontierten Kabeln, wodurch der Messaufnehmer mit seinen Flanschen besser zugänglich wird und das Ausfallrisiko durch Beschädigung oder Abriss von Kabeln vermindert wird. Allerdings erhöht sich dadurch der Montageaufwand erheblich mit den entsprechenden Kosten.One However, such raw handling involves the risk of damage or Demolition of loose cables during assembly, inspection or Maintenance. Therefore, the installation of such a counter is often with dismantled cables, causing the sensor with its flanges becomes more accessible and the risk of failure due to damage or breakage of cables is reduced. However, it increases As a result, the installation effort considerably with the corresponding costs.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Messgerät bereitzustellen, mit dem die vorgenannten Nachteile vermieden werden können und das insbesondere leichter und sicherer handhabbar ist und das besser gegen äußere Einflüsse geschützt ist.outgoing From this prior art, it is an object of the invention to provide an improved gauge to provide, with which the aforementioned disadvantages are avoided can and that in particular is easier and safer to handle and that is better protected against external influences.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.These Task is solved by a device having the features of claim 1.

Erfindungsgemäß sind die elektrischen Verbindungen zwischen den Messkörpern und der Signalverarbeitungseinheit zumindest bereichsweise in dem Messaufnehmer verdeckt geführt.According to the invention electrical connections between the measuring bodies and the signal processing unit at least partially guided concealed in the sensor.

Eine verdeckte Führung der elektrischen Verbindungsleitungen in dem Messaufnehmer, beispielsweise indem die Verbindungsleitungen in eine Wandung des Messaufnehmers integriert werden, hat den besonderen Vorteil, dass die Leitungen vor einer versehentlichen oder willentlichen Zerstörung komplett geschützt sind. Das Ausfallrisiko ist erheblich reduziert. Ein weiterer Vorteil verdeckter Kabel ist, dass die Handhabbarkeit des Durchflussmessgerätes erheblich verbessert ist, da keine störenden Kabel freiliegen. Wenn die Kabel vollständig, also auf ihrer ganzen Länge, verdeckt sind, was bevorzugt ist, ist ein maximaler Schutz der Kabel gegeben. Ein Anbringen der Kabel nach Montage der Messvorrichtung, z.B. in eine Gasleitung, kann entfallen, da die Vorrichtung mit vormontierten Kabeln montierbar ist. Des weiteren sind die Kabel vor Witterungs- und sonstigen Umwelteinflüssen, wie z.B. Wildverbiss, optimal geschützt, wodurch die Lebensdauer der Vorrichtung erhöht ist. Verdeckte Kabel sind vor diesen Einflüssen weitgehend geschützt.A concealed leadership the electrical connection lines in the sensor, for example by connecting the connecting lines in a wall of the sensor integrated, has the particular advantage that the lines complete from accidental or deliberate destruction protected are. The default risk is significantly reduced. Another advantage Concealed cable is that the handling of the flowmeter considerably is improved, since no disturbing Cable exposed. When the cables are complete, so on their whole Length, What is preferred is maximum protection of the cables given. Attaching the cables after mounting the measuring device, e.g. in a gas line, can be omitted, since the device with pre-assembled cables can be mounted. Furthermore, the cables from weather and other Environmental influences, such as. Wildverbiss, optimally protected, which increases the life the device increases is. Concealed cables are largely protected against these influences.

Durch die zumindest bereichsweise Integration der Kabel in den Messaufnehmer und dem damit gegebenen Schutz, kann auf sonstige Schutzmaßnahmen, wie verstärkte Isolation der Kabel oder separate Schutzröhren, verzichtet werden, wodurch eine Kostenreduktion sowie eine vereinfachte Montage erreicht wird. Auch kann durch die verdeckte Führung der Kabel gegebenenfalls in kostengünstigerer und einfacherer Weise ein in den meisten Einsatzfällen notwendiger Explosionsschutz realisierbar sein.By the at least partially integration of the cables into the sensor and the protection it gives you, may apply to other protective measures, how strengthened Isolation of the cables or separate protective tubes, be waived, creating a Cost reduction and simplified assembly is achieved. Also can through the masked leadership the cable optionally in a cheaper and easier way one in most cases necessary explosion protection be feasible.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.advantageous Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kabel in den Messaufnehmer zumindest bereichsweise integriert, indem ein Bereich der Wandung des Messaufnehmers derart ausreichend stark ist, dass die Kabel in dieser Wandung geführt werden können.In a preferred embodiment the cables are at least partially integrated into the sensor, by making a region of the wall of the sensor so sufficiently it is strong that the cables can be guided in this wall.

Dabei kann die Integration in die Wandung auf verschiedenste Weise geschehen, z.B. indem Vertiefungen in der Wandung vorgesehen werden, in die die Kabel eingelegt und abgedeckt werden können. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind in dem Mittelstück des Messaufnehmers Bohrungen vorgesehen, durch die die Verbindungen geführt sind. Dadurch ist eine einfache und optimal stabile verdeckte Führung gegeben.there Integration into the wall can be done in a variety of ways, e.g. by recesses are provided in the wall, in the the cables can be inserted and covered. In a preferred embodiment the invention are in the center of the sensor holes provided through which the connections are made. This is one given simple and optimally stable concealed guidance.

Die Kabel werden an die Messkörper, im weiteren auch Sonden genannt, angeschlossen, so dass sie zumindest in dem Anschlussreich nicht in den Messaufnehmer integriert sein können. Um auch hier einen Schutz zu haben, ist in Weiterbildung der Erfindung wenigstens eine Kappe vorgesehen, mit der der Messkörper und der Kabelanschlussbereich abdeckbar sind. Dadurch können insbesondere einfachere und damit kostengünstigere Anschlusskontakte eingesetzt werden, denn die Kontakte müssen keine besondere mechanische Stabilität oder keinen besonderen Schutz gegen Umwelteinflüsse bieten, da dieser durch die Kappe erfolgt.The Cables are connected to the measuring bodies, also called probes, connected, so they at least not be integrated into the sensor in the connection area can. In order to have a protection here is in development of the invention at least one cap is provided, with which the measuring body and the cable connection area can be covered. This allows in particular simpler and therefore cheaper Connection contacts are used, because the contacts do not have special mechanical stability or provide no special protection against environmental influences, as this the cap is done.

Wenn die Bohrungen sich von dem mit der Kappe abgedeckten Bereich bis zu einem Anschlussbereich für die an dem Messaufnehmer befestigbare Signalverarbeitungseinheit erstrecken, ist ein kompletter optimaler Schutz der Kabel auf der vollen Länge gegeben.If the holes extend from the capped area to to a connection area for the signal processing unit attachable to the sensor extend, is a complete optimal protection of the cables on the full length given.

Um auf ein Schweißen, dass bei Präzisionsarbeiten sehr aufwendig ist, ein aufwendiges Prüfverfahren nach sich zieht und einen thermischen Verzug bewirken kann, verzichten zu können, sind das Mittelstück mit den Anschlussflanschen und den Messkörperaufnahmen einstückig ausgebildet, vorzugsweise ist der Messaufnehmer in einem Gießverfahren vorgefertigt. Das Gießverfahren kann vorteilhaft angewendet werden, wenn auf kompliziert auszuformende Stutzen komplett verzichtet werden kann. Ein derart monolithisch ausgebildeter Messaufnehmer muss dann lediglich durch mechanische Nachbearbeitung in die gewünschte Form gebracht werden, wobei die Nachbearbeitung an den Stellen des Messaufnehmers vorgenommen wird, an denen eine hohe Präzision und/oder eine Oberfläche mit definierter Rauheit erforderlich ist, wie beispielsweise die Positionierung von Messkörperaufnahmen.Around on a welding, that in precision work is very expensive, entails a complex test procedure and can cause a thermal distortion, to be able to do without the middle piece integrally formed with the connection flanges and the measuring body receptacles, Preferably, the sensor is prefabricated in a casting process. The casting process can be used to advantage when complicated to auszuformende Nozzle can be completely dispensed with. Such a monolithic trained sensor must then only by mechanical Post-processing in the desired Be brought form, with the post - processing in the places of Sensor is made, where a high precision and / or a surface with defined roughness is required, such as the Positioning of measuring body holders.

In Weiterbildung der Erfindung weist der Messaufnehmer an seinem rohrartigen Mittelstück außenseitig wenigstens zwei, im wesentlichen ebene Aufnahmeflächen auf, die diametral gegenüberliegend ein Aufnahmeflächenpaar bilden. Durch die in den gegenüberliegenden Aufnahmeflächen angeordneten Messkörper ist ein Messpfad definiert. Die Aufnahmeflächen verlaufen zueinander parallel und sind in einem Winkel zu einer Längsachse des Mittelstücks angeordnet.In Further development of the invention, the sensor at its tubular Middle piece on the outside at least two, substantially flat receiving surfaces, the diametrically opposite a receiving surface pair form. Through in the opposite receiving surfaces arranged measuring body a measuring path is defined. The receiving surfaces are parallel to each other and are arranged at an angle to a longitudinal axis of the center piece.

In dieser Ausbildung können gerade abstrahlende Ultraschallsonden eingesetzt werden, wobei in einfachster Weise durch die in einem Winkel zur Messaufnehmerachse angeordneten ebenen Aufnahmeflächen die exakte Abstrahl- bzw. Empfangsrichtung der Ultraschallsignale gewährleistet ist. Der Winkel ist dabei so gewählt, dass eine Präzisionsbearbeitung der Aufnahmeflächen noch problemlos an den Anschlussflanschen vorbei erfolgen kann und die in die Aufnahmeflächen eingesetzten Messkörper problemlos mit der Kappe abgedeckt werden können.In this training can just radiating ultrasonic probes are used, being in the simplest Way arranged by the at an angle to the sensor axis flat recording surfaces the exact radiation or Receiving direction of the ultrasonic signals is ensured. The angle is chosen so that a precision machining the receiving surfaces can still easily pass the connection flanges and the in the receiving areas used measuring body easily can be covered with the cap.

Des weiteren ist in dieser Anordnung der Aufnahmeflächen an einer aufnahmeflächenfreien Seite des Mittelstücks ausreichend Platz gehalten für die Anordnung der Signalverarbeitungseinheit. Es ist dann keine separate Halterung notwendig. Die Signalverarbeitungseinheit kann direkt an das Mittelstück des Messaufnehmers befestigt, beispielsweise geschraubt, werden. Die Kabel können dann direkt aus dem Messaufnehmer durch einen Fuß eines Gehäuses der Signalverarbeitungseinheit dieser zugeführt werden.Of Another is in this arrangement, the receiving surfaces on a receiving surface free side of the centerpiece enough space for the Arrangement of the signal processing unit. It is then not a separate one Bracket necessary. The signal processing unit can directly to the middle piece the sensor attached, for example, screwed, be. The cables can then directly from the sensor through a foot of a housing of the signal processing unit this supplied become.

Bevorzugt wird diese Vorrichtung als Gaszähler eingesetzt.Prefers This device is used as a gas meter used.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:in the The invention is described below with reference to an exemplary embodiment with reference explained in detail on the drawing. In the drawing show:

1.0 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; 1.0 a view of a device according to the invention;

1.1 eine Seitenansicht eines Messaufnehmers der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Signalverarbeitungseinheit; 1.1 a side view of a sensor of the device according to the invention with a signal processing unit;

2 eine Draufsicht des Messaufnehmers aus 1.1; 2 a plan view of the sensor 1.1 ;

3 einen Querschnitt entlang der Linien III-III aus 1.1 mit einem Messkörper; 3 a cross section along the lines III-III 1.1 with a measuring body;

4 bis 6 Querschnitte entlang der Linien IV-IV, V-V und VI-VI aus 1.1; 4 to 6 Cross sections along lines IV-IV, VV and VI-VI 1.1 ;

7 eine Ansicht einer Kappe; 7 a view of a cap;

8 einen Querschnitt der Kappe aus 7; 8th a cross section of the cap 7 ;

Eine erfindungsgemäße und in 1.0 dargestellte Vorrichtung 10 zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Durchflusses eines Fluids weist einen Messaufnehmer 11 und eine Signalverarbeitungseinheit 56 auf. Wie weiter unten beschrieben wird, sind in dem Messaufnehmer 11 Messkörper, beispielsweise Ultraschallwandler, die im weiteren kurz Sonden genannt werden, eingesetzt, die über Verbindungskabel mit der Signalverarbeitungseinheit verbunden sind. Die Sonden und die Verbindungskabel sind in der Ansicht der 1.0 nicht zu erkennen, was auch Gegenstand der Erfindung ist, wie im Folgenden erläutert wird.An inventive and in 1.0 illustrated device 10 for measuring the flow rate and / or the flow rate of a fluid has a sensor 11 and a signal processing unit 56 on. As will be described below, are in the sensor 11 Measuring body, for example ultrasonic transducers, which are referred to in the following short probes, used, which are connected via connecting cable with the signal processing unit. The probes and the connection cables are in the view of 1.0 not to recognize what is also the subject of the invention, as will be explained below.

Der Messaufnehmer 11 weist ein rohrartiges Mittelstück 12 auf, das zwischen Anschlussflanschen 14 und 16 angeordnet ist. Das Mittelstück 12 ist in seinem Inneren vorzugsweise kreisrund mit einer Nennweite D ausgebildet entsprechend einer an die Anschlussflansche 14 und 16 anzuschließenden, nicht näher dargestellten Rohrleitung für ein Fluid.The sensor 11 has a tubular centerpiece 12 on, between connection flanges 14 and 16 is arranged. The middle piece 12 is preferably circular in its interior formed with a nominal diameter D corresponding to one of the connecting flanges 14 and 16 to be connected, not shown piping for a fluid.

Außenseitig weist das Mittelstück 12 wenigstens zwei und bevorzugt vier im wesentlichen ebene Aufnahmeflächen 18, 20, 22 und 24 auf, die sich paarweise parallel gegenüberliegen und so jeweils ein Aufnahmeflächenpaar 18–20 und 22–24 bilden. Die Aufnahmeflächen 18, 20, 22, 24 sind in einem Winkel zur Längsachse 26 des Mittelstücks 12, die auch die Messaufnehmerachse bildet, angeordnet. Die Aufnahmeflächenpaare 18–20 und 22–24 sind lediglich um eine Achse 28, die parallel zu den Aufnahmeflächen und senkrecht zur Längsachse 26 des Messaufnehmers 11 verläuft, verdreht angeordnet. Dadurch können die vier Aufnahmeflächen in bauraum- und materialsparender Anordnung vorgesehen sein.On the outside, the middle piece 12 at least two and preferably four substantially flat receiving surfaces 18 . 20 . 22 and 24 on, which are in pairs opposite each other and so each a pair of recording surfaces 18 - 20 and 22 - 24 form. The recording surfaces 18 . 20 . 22 . 24 are at an angle to the longitudinal axis 26 of the centerpiece 12 , which also forms the sensor axis, arranged. The receiving surface pairs 18 - 20 and 22 - 24 are just about an axis 28 parallel to the receiving surfaces and perpendicular to the longitudinal axis 26 of the sensor 11 runs, arranged twisted. As a result, the four receiving surfaces can be provided in a space-saving and material-saving arrangement.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel zwischen einer Flächennormalen und der Längsachse 26 ca. 60°. Andere Winkel sind möglich. Der Winkel richtet sich danach, wie gut die Aufnahmefläche noch mit einem Bearbeitungswerkzeug erreicht werden kann und wie groß die Schräglage der weiter unten beschriebenen Messpfade sein soll.In the illustrated embodiment, the angle between a surface normal and the longitudinal axis 26 about 60 °. Other angles are possible. The angle depends on how well the recording surface can still be achieved with a machining tool and how large the angle of the measurement paths described below should be.

In dieser Anordnung sind die in Längsrichtung benachbarten Aufnahmeflächen 18 und 22 bzw. 20 und 24 spiegelsymmetrisch zu einer senkrecht zur Längsachse 26 verlaufenden Mittelebene 30 angeordnet.In this arrangement, the longitudinally adjacent receiving surfaces 18 and 22 respectively. 20 and 24 mirror-symmetrical to a perpendicular to the longitudinal axis 26 extending median plane 30 arranged.

Bevorzugt beträgt die Länge L des Messaufnehmers 11 etwa das Dreifache der Nennweite D.Preferably, the length L of the sensor is 11 about three times the nominal diameter D.

Die Aufnahmeflächen 18 und 20 weisen je eine Aufnahme 32 bzw. 34 auf, in die eine oben bereits erwähnte Sonde einsetzbar ist. In 3 ist eine solche Sonde schematisch bei dem Bezugszeichen 35 dargestellt. Die Aufnahmen 32 und 34 fluchten exakt miteinander, so dass die in die Aufnahmen 32 und 34 eingesetzten Sonden 35 zueinander ausgerichtet sind und einen Messpfad 36 definieren. Dabei senden und empfangen die Sonden den Ultraschall geradlinig in ihrer Längsrichtung entlang des Messpfads 36. Der Messpfad 36 schneidet in diesem Ausführungsbeispiel die Messaufnehmerachse 26.The recording surfaces 18 and 20 each have a recording 32 respectively. 34 on, in which a probe already mentioned above can be used. In 3 such a probe is schematically at the reference numeral 35 shown. The pictures 32 and 34 Aligned exactly with each other, so that in the shots 32 and 34 inserted probes 35 aligned with each other and a measuring path 36 define. The probes transmit and receive the ultrasound in a straight line in the longitudinal direction along the measuring path 36 , The measuring path 36 cuts the sensor axis in this embodiment 26 ,

Um auch in außermittigen Strömungsbereichen messen zu können, sind in den Aufnahmeflächen 22 und 24 entsprechende Aufnahmen 38 und 40 (4) bzw. 42 und 44 vorgesehen, in die in gleicher Weise Sonden einsetzbar sind und so Messpfade 46 und 48 definieren, die nun außerhalb der Mitte des Rohrquerschnitts des Messaufnehmers 11 mit Abstand zur Messaufnehmerachse 26 verlaufen.In order to measure even in off-center flow areas, are in the receiving surfaces 22 and 24 appropriate recordings 38 and 40 ( 4 ) respectively. 42 and 44 provided in the same way probes are used and so measuring paths 46 and 48 now define the outside of the center of the tube cross-section of the sensor 11 with distance to the sensor axis 26 run.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt drei Messpfade 36, 46 und 48 geschaffen. Prinzipiell wäre es denkbar, dass weitere Messpfade in gleicher Weise vorgesehen sein können. Allerdings weisen die Sonden einen Befestigungsflansch 37 auf (3), mit dem sie auf den Aufnahmeflächen 18, 20, 22 bzw. 24 festlegbar sind, wozu in den Aufnahmeflächen entsprechende Befestigungsmöglichkeiten, wie Gewindebohrungen 50 vorgesehen sind (1.1). Entsprechend der Größe der Befestigungsflansche 37 können nur eine begrenzte Anzahl von Sonden auf einer Aufnahmefläche vorgesehen werden. Alternativ können die Sonden mit Überwurfmuttern in Gewindelöcher druckfest befestigt werden. In diesem Fall würde die Anzahl der Messpfade durch den Außendurchmesser der Überwurfmutter beschränkt.In the illustrated embodiment, a total of three measuring paths 36 . 46 and 48 created. In principle, it would be conceivable that further measuring paths can be provided in the same way. However, the probes have a mounting flange 37 on ( 3 ), with which they are on the receiving surfaces 18 . 20 . 22 respectively. 24 can be fixed, including in the receiving surfaces corresponding mounting options, such as threaded holes 50 are provided ( 1.1 ). According to the size of the mounting flanges 37 Only a limited number of probes can be provided on a receiving surface. Alternatively, the probes can be fixed pressure-tight in threaded holes using union nuts. In this case, the number of measuring paths would be limited by the outer diameter of the union nut.

An seiner Oberseite 52 ist der Messaufnehmer 11 abgeflacht ausgebildet und weist einen Befestigungsbereich 54 für die Signalverarbeitungseinheit 56 (5 und 6). Die Aufnahmeflächen 18, 20, 22, 24 erstrecken sich bis an die Oberseite 52. Im Bereich der Oberseite 52 ist die Wandstärke des Mittelstücks 12 so dick ausgebildet ist, dass etwa parallel zur Oberfläche 52 und in der Wandung verlaufende Bohrungen 58, 60, 62 und 64 vorgesehen sind, die sich von den Aufnahmeflächen 18, 20, 22, 24 bis zu einer Vertiefung 65 in dem Befestigungsbereich 54 erstrecken (5 und 6).At its top 52 is the sensor 11 flattened and has a mounting area 54 for the signal processing unit 56 ( 5 and 6 ). The recording surfaces 18 . 20 . 22 . 24 extend to the top 52 , In the area of the top 52 is the wall thickness of the center piece 12 is formed so thick that approximately parallel to the surface 52 and in the wall running holes 58 . 60 . 62 and 64 are provided, extending from the receiving surfaces 18 . 20 . 22 . 24 to a depression 65 in the attachment area 54 extend ( 5 and 6 ).

Durch diese Bohrungen 58, 60, 62, 64 und die Vertiefung 65 werden elektrische Verbindungskabel von der Signalverarbeitungseinheit 56 durch einen Befestigungsfuß 57 der Signalverarbeitungseinheit 56 zu den einzelnen Sonden geführt. Von diesen Verbindungskabeln sind in 1.1 beispielhaft drei dargestellt und mit den Bezugszeichen 70, 72 und 74 gekennzeichnet. Über die Verbindungskabel 70, 72, 74 werden einerseits die Sonden 35 elektrisch versogt und Signale mit der Signalverarbeitungseinheit 56 ausgetauscht. Die Signalverarbeitungseinheit 56 wird auch als Messumformer bezeichnet. In 3 ist eine der Sonden 35 dargestellt, an die das Verbindungskabel 70 über einen geeigneten Steckkontakt 76 angeschlossen ist.Through these holes 58 . 60 . 62 . 64 and the depression 65 be electrical connection cables from the signal processing unit 56 through a mounting foot 57 the signal processing unit 56 led to the individual probes. Of these connection cables are in 1.1 exemplified three and with the reference numerals 70 . 72 and 74 characterized. About the connection cable 70 . 72 . 74 on the one hand, the probes 35 electrically powered and signals with the signal processing unit 56 replaced. The signal processing unit 56 is also referred to as a transmitter. In 3 is one of the probes 35 shown, to which the connection cable 70 via a suitable plug contact 76 connected.

Durch die Führung der Verbindungskabel 70, 72, 74 von der Signalverarbeitungseinheit 56 bis zu dem Austritt aus den Aufnahmeflächen 18, 20, 22, 24 durch die Wandung des Mittelstücks 12 und innerhalb des Befestigungsfußes 57 ist ein optimaler Schutz gegeben.By guiding the connection cable 70 . 72 . 74 from the signal processing unit 56 until the exit from the receiving surfaces 18 . 20 . 22 . 24 through the wall of the middle piece 12 and within the mounting foot 57 is given optimal protection.

Um auch das noch freie Stück der Verbindungskabel 70, 72, 74 von dem Austritt aus den Aufnahmeflächen 18, 20, 22, 24 bis zu den Steckkontakten 76 zu schützen, sowie auch die Sonden 35 selbst zu schützen, ist für jede Aufnahmefläche 18, 20, 22, 24 eine Kappe 66 vorgesehen, mit der die Sonden und die freien Stücke der Verbindungskabel abdeckbar sind. Eine solche Kappe ist in den 7 und 8 im Einzelnen und in 1.0 im auf den Messaufnehmer 11 aufgesetzten Zustand dargestellt.To the still free piece of the connecting cable 70 . 72 . 74 from the exit from the receiving surfaces 18 . 20 . 22 . 24 up to the plug contacts 76 to protect, as well as the probes 35 Protecting yourself is for every receptive area 18 . 20 . 22 . 24 a cap 66 provided, with which the probes and the free pieces of the connecting cable can be covered. Such a cap is in the 7 and 8th in detail and in 1.0 im on the sensor 11 patch state shown.

Die Kappen 66 können in geeigneter Weise, beispielsweise durch jeweils vier Schrauben, an das Mittelstück 12 festlegbar sein. Die Kappen 66 sind vorzugsweise derart dimensioniert, dass ihre Außenränder 68 entlang der Ränder der jeweiligen Aufnahmeflächen verlaufen und somit die Kappen 66 jeweils die gesamte Aufnahmefläche abdecken.The caps 66 can in a suitable manner, for example by four screws, to the middle piece 12 be determinable. The caps 66 are preferably dimensioned such that their outer edges 68 run along the edges of the respective receiving surfaces and thus the caps 66 each cover the entire recording area.

Der Messaufnehmer 11 ist einstückig ausgebildet, d.h. das Mittelstück 12 mit den Anschlussflanschen 14 und 16 und den Messkörperaufnahmen 32, 34, 38, 40, 42, 44 sind aus einem Stück Material gebildet und nicht durch Schweißen oder dergleichen Verbindung aus Einzelteilen zusammengesetzt. Bevorzugt wird der Messaufnehmer 11 in einem Gießverfahren vorgefertigt und anschließend werden die Bereiche, die präzise gefertigt sein müssen, wie z.B. die Aufnahmeflächen 18, 20, 22, 24 mit den Sondenaufnahmen 32, 34, 38, 40, 42 44 durch mechanische Bearbeitung präzise geformt.The sensor 11 is integrally formed, ie the middle piece 12 with the connection flanges 14 and 16 and the measuring body recordings 32 . 34 . 38 . 40 . 42 . 44 are made of one piece of material and not assembled by welding or the like compound of individual parts. The sensor is preferred 11 prefabricated in a casting process and then the areas that need to be precisely manufactured, such as the receiving surfaces 18 . 20 . 22 . 24 with the probe shots 32 . 34 . 38 . 40 . 42 44 precisely shaped by mechanical processing.

Die komplette Vorrichtung ist in 1.0 dargestellt, in der besonders gut zu erkennen ist, dass keinerlei Kabel freiliegen. In der Ansicht nach 1.0 sind der Messaufnehmer 11 mit seinem Flanschen 14 und 16, die aufgesetzten Kappen 66 und die an dem Messaufnehmer 11 befestigte Signalverarbeitungseinheit 56 zu erkennen.The complete device is in 1.0 in which it is particularly clear that no cables are exposed. In the view after 1.0 are the sensor 11 with his flanges 14 and 16 , the patch caps 66 and those on the sensor 11 attached signal processing unit 56 to recognize.

Der durch das Innere des Messaufnehmers 11 strömende Fluiddurchfluss wird bestimmt, indem die Laufzeitdifferenz der Ultraschallsignale in und entgegen der Strömungsrichtung gemessen wird und aus dieser Differenz die Strömungsgeschwindigkeit und damit der Durchfluss ausgerechnet wird. Die Ultraschallsonden 35 dienen dabei sowohl als Sender wie auch als Empfänger, so dass jeder Messpfad von den Ultraschallsignalen in beiden Richtungen genutzt wird.The through the inside of the sensor 11 flowing fluid flow is determined by the transit time difference of the ultrasonic signals in and against the flow direction is measured and from this difference, the flow rate and thus the flow is calculated. The ultrasound probes 35 serve both as a transmitter and as a receiver, so that each measuring path is used by the ultrasonic signals in both directions.

Damit Inhomogenitäten im Strömungsprofil über den Querschnitt nicht das Ergebnis verfälschen, sind mehrere Messpfade 36, 46, 48 vorgesehen, die das Strömungsprofil an unterschiedlichen Stellen, also mit unterschiedlichem Abstand zur Messaufnehmerachse 26 durchwandern. Aus den Einzelergebnissen für die einzelnen Messpfade ergibt sich durch geeignete Integrationsverfahren der Durchfluss.In order that inhomogeneities in the flow profile over the cross section do not distort the result, there are several measuring paths 36 . 46 . 48 provided, the flow profile at different locations, ie at different distances to the sensor axis 26 wander through. From the individual results for the individual measuring paths, the flow results through suitable integration methods.

Claims

Device for measuring the flow velocity and / or the flow of a fluid with a sensor ( 11 ), the connecting flanges ( 14 . 16 ) for connecting pipes for the fluid and a tubular centerpiece ( 12 ), wherein on the center piece on the outside at least two receptacles ( 32 . 34 . 38 . 40 . 42 . 44 ) for receiving one each as an ultrasonic transducer measuring body ( 35 ) are provided and with a signal processing unit ( 56 ), the middle piece ( 12 ) a fastening area ( 54 ) for the signal processing unit ( 56 ) and wherein electrical connections ( 70 . 72 . 74 ) between the measuring bodies ( 35 ) and the signal processing unit ( 56 ) are concealed in the sensor and the center piece ( 12 ) with the connection flanges ( 14 . 16 ) and the measuring body recordings ( 32 . 34 . 38 . 40 . 42 . 44 ) is integrally formed, characterized in that an area of the wall ( 76 ) of the middle piece ( 12 ) is sufficiently strong that in this region of the wall ( 76 ) running holes ( 58 . 60 . 62 . 64 ), by which the connections ( 70 . 72 . 74 ), each hole ( 58 . 60 . 62 . 64 ) a first outwardly open end in the region of an associated measuring body ( 35 ) and a second outwardly open end in the area of the signal processing unit ( 56 ) Has.

Device according to claim 1, characterized in that the measuring bodies ( 35 ) with at least one cap ( 66 ), the cap ( 66 ) preferably also each to the measuring body ( 35 ) associated compound ( 70 respectively. 72 respectively. 74 ) at least over part of its length, namely from the measuring body ( 35 ) to the first end of the respective associated bore ( 58 . 60 . 62 . 64 ), covers.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor ( 11 ) is prefabricated in a casting process

Device according to one of the preceding claims, characterized in that on the center piece ( 12 ) on the outside at least two, substantially flat receiving surfaces ( 18 . 20 respectively. 22 . 24 ) are provided, in each of which at least one of the measuring body recordings ( 32 . 34 . 38 . 40 . 42 . 44 ) and that the receiving surfaces ( 18 . 20 respectively. 22 . 24 diametrically opposite form a receiving surface pair and through the in the arranged opposite receiving surfaces measuring body ( 35 ) a measuring path ( 36 . 46 . 48 ) and that the receiving surfaces ( 18 . 20 respectively. 22 . 24 ) parallel to each other and at an angle to a longitudinal axis ( 26 ) of the middle piece ( 12 ) are arranged.

Device according to claim 4 and claim 2, characterized in that the receiving surface ( 18 . 20 . 22 . 24 ) together with the measuring body ( 35 ) with the cap ( 66 ) is covered.

Gas meters, comprising a device according to one of the preceding claims.