DE202011050287U1

DE202011050287U1 - Ultrasonic measuring device

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Publication number: DE202011050287U1
Application number: DE201120050287
Authority: DE
Original assignee: Sick Engineering GmbH
Current assignee: Sick Engineering GmbH
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2012-09-06
Anticipated expiration: 2021-05-31

Abstract

Ultraschallmessvorrichtung (10) zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit von Biogas in einer Rohrleitung einer Biogasanlage, wobei die Ultraschallmessvorrichtung (10) einen in die Rohrleitung einsetzbaren und auf diese Weise einen Abschnitt der Rohrleitung bildenden Messkörper (12) mit mindestens einem darin angeordneten Paar Ultraschallwandler (20) sowie eine Auswertungseinheit (14) zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit aus einer Laufzeitdifferenz von mit und gegen die Strömung ausgesandtem und empfangenem Ultraschall aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkörper (12) aus einem Kunststoff hergestellt ist, der leitfähig ist oder mit einem leitfähigen Material beschichtet ist.Ultrasonic measuring device (10) for measuring the flow rate of biogas in a pipeline of a biogas plant, the ultrasonic measuring device (10) having a measuring body (12) which can be inserted into the pipeline and thus forms a section of the pipeline and has at least one pair of ultrasonic transducers (20) arranged therein. and an evaluation unit (14) for determining the flow velocity from a transit time difference of ultrasound transmitted and received with and against the flow, characterized in that the measuring body (12) is made of a plastic that is conductive or coated with a conductive material ,

Description

Die Erfindung betrifft eine Ultraschallmessvorrichtung zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit von Biogas in einer Rohrleitung einer Biogasanlage nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to an ultrasonic measuring device for measuring the flow rate of biogas in a pipeline of a biogas plant according to the preamble of claim 1.

Mit Hilfe von Durchflussmessungen kann die Steuerung der Prozesse bei der Roh-Biogaserzeugung deutlich verbessert werden. Tatsächlich geschieht das in Biogasanlagen nur selten, weil keine geeigneten Durchflussmesser vorhanden sind, die mit den prozessbedingten Schwierigkeiten, wie korrosive Bedingungen, einem hohen Feuchteanteil des Biogases und dem geringen Absolutdruck umgehen können. Zudem stehen den Erzeugergemeinschaften meistens nur wenig Investmittel zur Verfügung, so dass kostenträchtige Lösungen zur Überwindung der genannten prozessbedingten Schwierigkeiten nicht in Frage kommen. Eine analoge Problematik stellt sich bei Deponiegasen, die hier vereinfachend ebenfalls unter dem Begriff Biogas erfasst werden.With the help of flow measurements, the control of the processes in the raw biogas production can be significantly improved. In fact, this rarely happens in biogas plants because there are no suitable flowmeters that can handle the process-related difficulties such as corrosive conditions, a high moisture content of the biogas and the low absolute pressure. In addition, producer groups tend to have limited resources available so costly solutions to overcoming the process-related difficulties mentioned are not an option. An analogous problem arises with landfill gas, which are here also simplified under the term biogas recorded.

In anderen Anwendungen, in denen die Strömungsgeschwindigkeiten in Rohrleitungen und Kanälen gemessen werden soll, hat sich die Ultraschallmesstechnik nach dem Differenzlaufzeitverfahren etabliert. Dieses bekannte Messprinzip ist in 4 dargestellt. Als wesentlicher Bestandteil einer herkömmlichen Messvorrichtung 110 sind zwei Ultraschallwandler 118, 120 in einem Winkel in der Wandung einer Rohrleitung 112 angeordnet, in der ein Fluid 114 in Pfeilrichtung 116 strömt. Es werden Ultraschallpulse auf dem Messpfad zwischen den Ultraschallwandlern 118, 120 quer zu der Strömung des Fluids, aber mit einer Richtungskomponente parallel beziehungsweise antiparallel zu der Strömungsrichtung ausgesandt und empfangen. Die Ultraschallwandler 118, 120 arbeiten wechselweise als Sender und Empfänger. Die durch das Fluid transportierten Ultraschallsignale werden in Strömungsrichtung beschleunigt und gegen die Strömungsrichtung abgebremst. Die resultierende Laufzeitdifferenz wird mit geometrischen Größen zu einer mittleren Strömungsgeschwindigkeit des Fluids verrechnet. Mit der Querschnittsfläche ergibt sich daraus der Betriebsvolumenstrom. Die geometrischen Verhältnisse sind durch die folgenden Variablen beschrieben:

v:: Strömungsgeschwindigkeit des Fluids in der Leitung
L:: Länge des Messpfades zwischen den beiden Ultraschallwandlern
α:: Winkel, unter dem die Ultraschallwandler senden und empfangen
Q:: Volumenstrom
D:: Durchmesser der Leitung
t_v:: Laufzeit des Ultraschalls mit der Strömung
t_r:: Laufzeit des Ultraschalls gegen die Strömung

In other applications in which the flow velocities in pipelines and ducts are to be measured, ultrasonic measuring technology has become established according to the differential transit time method. This known measuring principle is in 4 shown. As an integral part of a conventional measuring device 110 are two ultrasonic transducers 118 . 120 at an angle in the wall of a pipeline 112 arranged in which a fluid 114 in the direction of the arrow 116 flows. There are ultrasonic pulses on the measuring path between the ultrasonic transducers 118 . 120 transverse to the flow of the fluid, but with a directional component emitted and received parallel or antiparallel to the flow direction. The ultrasonic transducers 118 . 120 work alternately as sender and receiver. The ultrasonic signals transported by the fluid are accelerated in the flow direction and braked against the flow direction. The resulting transit time difference is calculated with geometric variables to an average flow velocity of the fluid. With the cross-sectional area, this results in the operating volume flow. The geometric relationships are described by the following variables:

v:: Flow velocity of the fluid in the conduit
L:: Length of the measuring path between the two ultrasonic transducers
α:: Angle under which the ultrasonic transducers transmit and receive
Q:: flow
D:: Diameter of the pipe
t _v :: Duration of ultrasound with the flow
t _r :: Running time of the ultrasound against the flow

Daraus ergeben sich für die gesuchten Größen v und Q folgende Beziehungen: v = L/(2cosα)(1/t_v – 1/t_r) und Q = v 1/4 D²π. This results in the following relationships for the desired quantities v and Q: v = L / (2cosα) (1 / t _v - 1 / t _r ) and Q = v 1/4 D ² π.

Da mit einem Messpfad nur die lokale, mittlere Strömungsgeschwindigkeit an dessen Position bestimmt wird, werden häufig mehrere Messpfade auf dem Querschnitt der Rohrleitung geometrisch verteilt. Durch gewichtete Addition der Messwerte der einzelnen Messpfade wird dann ein genauerer Wert für die mittlere Strömungsgeschwindigkeit auf der gesamten Querschnittsfläche ermittelt. Eine Reihe von Messpfadkonfigurationen oder -layouts werden in der Norm ISO17089-1 vorgestellt.Since a measuring path only determines the local, average flow velocity at its position, frequently several measuring paths are geometrically distributed on the cross section of the pipeline. By weighted addition of the measured values of the individual measuring paths, a more accurate value for the average flow velocity over the entire cross-sectional area is then determined. A number of measurement path configurations or layouts are included in the Standard ISO17089-1 presented.

Ultraschalldurchflussmesser sind typischerweise in metallischen Messaufnehmern installiert, die einen entsprechend hohen Preis und eine hohe Masse haben. Damit sind herkömmliche Ultraschalldurchflussmesser für die Anwendung in Biogasanlagen nicht geeignet. Aber selbst wenn man diese Nachteile in Kauf nehmen würde, treten weitere Probleme auf, mit denen herkömmliche Ultraschalldurchflussmesser nicht umgehen können. Bei Biogas handelt es sich um eine Mischung beispielsweise aus Methan, CO₂ und H₂S. Methan und CO₂ dämpfen den Schall erheblich. Erschwerend kommt der geringe Absolutdruck hinzu. Feuchtigkeit kann zur Blockierung des Schallpfades und damit zu einem Ausfall der Messung führen. Schließlich bewirkt H₂S in Verbindung mit Wasser eine Korrosion von Metallen und damit auch des metallischen Messaufnehmers.Ultrasonic flowmeters are typically installed in metallic transducers that have a correspondingly high price and a high mass. Thus conventional ultrasonic flowmeters are not suitable for use in biogas plants. But even if you put up with these drawbacks, there are more problems that conventional ultrasonic flowmeters can not handle. Biogas is a mixture of methane, CO ₂ and H ₂ S, for example. Methane and CO ₂ significantly attenuate sound. To make matters worse, the low absolute pressure is added. Moisture can block the sound path and lead to a failure of the measurement. Finally, H ₂ S in combination with water causes corrosion of metals and thus also of the metallic sensor.

Aus der US 7,634,950 B2 ist ein mit Ultraschallwandlern arbeitender Wasserzähler in einem Kunststoffgehäuse bekannt. Als Wasserzähler ist diese Vorrichtung für die Anwendung in einer Biogasanlage weder gedacht noch geeignet. Keines der in dem vorigen Absatz genannten Probleme wird in der US 7,634,950 B2 diskutiert oder gar gelöst. Außerdem kann sich ein einfacher Kunststoff oder Thermoplast elektrostatisch aufladen und damit bei Kontakt mit zündfähigen Gasgemischen, etwa Luft und Methan, zu Explosionen führen. Derartige Gemische treten zwar nicht innerhalb einer intakten Biogasanlage, sehr wohl aber im Havariefall auf. Das schließt die Anwendung des herkömmlichen Zählers in einer Biogasanlage aus, und auch zu diesem Aspekt schweigt die US 7,634,950 B2 vollständig.From the US 7,634,950 B2 is a working with ultrasonic transducers water meter in a plastic housing known. As a water meter, this device is neither intended nor suitable for use in a biogas plant. None of the problems mentioned in the previous paragraph is in the US 7,634,950 B2 discussed or even solved. In addition, a simple plastic or thermoplastic electrostatically charge and thus cause contact with ignitable gas mixtures, such as air and methane, explosions. Although such mixtures do not occur within an intact biogas plant, but very well in the event of an accident. This excludes the application of the conventional meter in a biogas plant, and also on this aspect silent US 7,634,950 B2 Completely.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Durchflussmessung in Biogasanlagen zu ermöglichen.It is therefore an object of the invention to enable a flow measurement in biogas plants.

Diese Aufgabe wird durch eine Ultraschallmessvorrichtung zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit von Biogas in einer Rohrleitung einer Biogasanlage nach Anspruch 1 gelöst. Dabei geht die Erfindung von dem Grundgedanken aus, das schwere und kostentreibende Metallgehäuse des Messaufnehmers zu ersetzen. Wählt man dafür aber einen Kunststoff aus, so ist wegen dessen elektrostatischer Aufladung und der deshalb möglichen Funkenbildung der Explosionsschutz nicht gegeben. Deshalb ist erfindungsgemäß ein Messkörper aus einem leitfähigen Kunststoff oder mit einer leitfähigen Beschichtung vorgesehen. Dabei bedeutet die Herstellung aus leitfähigen oder leitfähig beschichteten Kunststoffen nicht zwingend, dass ausschließlich diese Materialien für die Herstellung des Messkörpers verwendet werden, obwohl dies bevorzugt der Fall ist. Es genügt, dass der Messkörper außen elektrisch leitfähig ist, weil wie oben schon erwähnt, das Biogas selbst im Inneren der Rohrleitungen gewöhnlich kein zündfähiges Gemisch bildet. Explosionsgefahr entsteht dann erst durch Lecks und Vermischung mit der Umgebungsluft, so dass vor allem eine Funkenbildung im Außenbereich verhindert werden muss. This object is achieved by an ultrasonic measuring device for measuring the flow rate of biogas in a pipeline of a biogas plant according to claim 1. The invention is based on the basic idea to replace the heavy and cost-driving metal housing of the sensor. However, if one chooses a plastic for it, so because of its electrostatic charge and therefore the possible sparking the explosion protection is not given. Therefore, according to the invention, a measuring body made of a conductive plastic or with a conductive coating is provided. The production of conductive or conductive coated plastics does not necessarily mean that only these materials are used for the production of the measuring body, although this is preferably the case. It suffices that the measuring body is electrically conductive on the outside, because as already mentioned above, the biogas itself usually does not form an ignitable mixture inside the pipes. Explosion hazard then arises only through leaks and mixing with the ambient air, so that in particular a sparking in the outdoor area must be prevented.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass durch die Leitfähigkeit des Materials des Messkörpers oder durch dessen Beschichtung Ladung wie bei einem metallischen Gehäuse abfließt. Zugleich können aber das geringe Gewicht und die geringen Herstellkosten eines Kunststoffgehäuses genutzt werden. Damit wird die Anwendung der Ultraschallmesstechnik in Biogasanlagen ermöglicht. Durch die Ultraschallmessung wird nahezu kein Druckverlust verursacht, und es sind anders als bei mechanischen Messverfahren keine beweglichen Teile vorhanden, wodurch beispielsweise Turbinenradzähler in einigen Biogas-Produktionsphasen schon nach kurzer Zeit versagen. Die Messgenauigkeit hängt von der Installation und dem Flüssigkeitsanteil des Biogases ab, erreicht aber Fehler von 1 % bis 5 % oder noch weniger. Der Messkörper ist korrosionsbeständig und wird daher von dem Biogas nicht angegriffen, so dass die Ultraschallmessvorrichtung haltbar, zuverlässig und wartungsarm ist.The invention has the advantage that, as a result of the conductivity of the material of the measuring body or by its coating, charge drains off as in the case of a metallic housing. At the same time but the low weight and low production costs of a plastic housing can be used. This enables the application of ultrasonic measurement technology in biogas plants. The ultrasound measurement causes virtually no pressure loss, and unlike mechanical measuring methods, there are no moving parts, which means that, for example, turbine meters in some biogas production phases fail after a short time. The measurement accuracy depends on the installation and the liquid content of the biogas, but reaches errors of 1% to 5% or even less. The measuring body is corrosion resistant and is therefore not attacked by the biogas, so that the ultrasonic measuring device is durable, reliable and low maintenance.

Der Kunststoff ist bevorzugt ein Thermoplast. Aus Thermoplasten, beispielsweise PE, insbesondere PE100, oder PVC, bestehen üblicherweise die Verrohrungen in einer Biogasanlage, so dass die Ultraschallmessvorrichtung sich gut einpasst.The plastic is preferably a thermoplastic. From thermoplastics, for example PE, in particular PE100, or PVC, usually the piping in a biogas plant, so that the ultrasonic measuring device adapts well.

Die Ultraschallwandler sind bevorzugt an den Enden eines Messpfades in dem Messkörper angeordnet, der zumindest eine Richtungskomponente in Strömungsrichtung aufweist. Der Messpfad steht also wie einleitend erläutert schräg, nicht aber senkrecht zu der Strömung, da sich sonst keine Laufzeitdifferenz ergeben würde. Denkbar ist auch, dass der Messpfad mit der Strömungsrichtung zusammenfällt. Die letztgenannte Messpfadkonfiguration ist aber für einige der noch folgenden Ausführungsformen zur verbesserten Durchflussmessung von Biogasen mit Flüssiganteilen weniger geeignet.The ultrasonic transducers are preferably arranged at the ends of a measuring path in the measuring body, which has at least one directional component in the flow direction. The measuring path is therefore as described in the introduction obliquely, but not perpendicular to the flow, otherwise there would be no runtime difference. It is also conceivable that the measuring path coincides with the flow direction. The latter sensing path configuration, however, is less suitable for some of the still following embodiments for improved flow measurement of liquid fraction biogases.

Der Messkörper weist bevorzugt in einer Innenwandung Taschen auf, in denen die Ultraschallwandler angeordnet sind. Diese Taschen erhöhen die Genauigkeit der Messung besonders bei Flüssigkeitsanteilen in dem Biogas.The measuring body preferably has pockets in an inner wall in which the ultrasonic transducers are arranged. These pockets increase the accuracy of the measurement, especially with liquid components in the biogas.

Die Taschen weisen besonders bevorzugt größere Abmessungen auf als die Ultraschallwandler, insbesondere um mindestens einen Faktor 1,2 bis 1,5 größere Abmessungen. Als ein Beispiel haben die Ultraschallwandler einen Durchmesser von 8 mm und die Taschen einen Durchmesser von 18 mm, im Gegensatz zu einem herkömmlichen Durchmesser der Bohrung für die Installation des Ultraschallwandlers von nur 10 mm. Die vergrößerten Taschen ermöglichen Flüssiganteilen des Biogases abzufließen statt sich anzusammeln. Aber auch dann, wenn sich die Flüssiganteile in der Tasche ansammeln, nehmen sie in den vergrößerten Taschen einen geringeren Einfluss auf die Strömung. Insgesamt kann deshalb der Durchfluss für nasse Gase, die in Biogasanlagen häufig auftreten, besonders genau gemessen werden.The pockets particularly preferably have larger dimensions than the ultrasonic transducers, in particular by at least a factor of 1.2 to 1.5 larger dimensions. As an example, the ultrasonic transducers have a diameter of 8 mm and the pockets a diameter of 18 mm, in contrast to a conventional diameter of the bore for the installation of the ultrasonic transducer of only 10 mm. The enlarged pockets allow liquid components of the biogas to drain instead of accumulating. But even if the liquid components accumulate in the bag, they take in the enlarged pockets less impact on the flow. Overall, therefore, the flow rate for wet gases that occur frequently in biogas plants, can be measured very accurately.

Die Ultraschallwandler sind bevorzugt so in dem Messkörper angebracht, dass sie in den Innenraum des Messkörpers hineinragen. Die Methan-, CO₂- und Flüssiganteile des Biogases dämpfen den Schall erheblich. Deshalb wird durch in den Innenraum hineinragende Ultraschallwandler der Messpfad verkürzt, um die Schalldämpfung zumindest teilweise zu kompensieren.The ultrasonic transducers are preferably mounted in the measuring body so that they protrude into the interior of the measuring body. The methane, CO ₂ and liquid components of the biogas dampen the sound considerably. Therefore, the measuring path is shortened by projecting into the interior ultrasonic transducer to compensate for the sound attenuation at least partially.

Der Messkörper weist bevorzugt einen der Rohrleitung entsprechenden Querschnitt auf und ist insbesondere zylinderförmig. Damit fügt es sich praktisch ohne beeinträchtigende Effekte auf die Strömung in die Rohrleitungen der Biogasanlage ein.The measuring body preferably has a cross section corresponding to the pipeline and is in particular cylindrical. So it fits in with virtually no adverse effects on the flow in the pipes of the biogas plant.

Die Auswertungseinheit ist bevorzugt in einem Messumformer untergebracht, der auf den Messkörper aufgesetzt angeordnet ist. Somit ist die wesentliche Elektronik, auch einschließlich Anzeigen oder Kontaktierungen für den Datenaustausch, einfach zugänglich und vor einem Kontakt mit dem Biogas geschützt.The evaluation unit is preferably accommodated in a measuring transducer which is arranged on the measuring body. Thus, the essential electronics, including displays or contacts for data exchange, easily accessible and protected from contact with the biogas.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile beispielhaft anhand von Ausführungsformen und unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Die Abbildungen der Zeichnung zeigen in:The invention will be explained in more detail below with regard to further features and advantages by way of example with reference to embodiments and with reference to the accompanying drawings. The illustrations of the drawing show in:

1 eine dreidimensionale Ansicht einer erfindungsgemäßen Ultraschallmessvorrichtung; 1 a three-dimensional view of an ultrasonic measuring device according to the invention;

2 eine Teilansicht der Montage der Ultraschallwandler in vergrößerten Taschen der Innenwandung des Messkörpers; 2 a partial view of the mounting of the ultrasonic transducer in enlarged pockets of the inner wall of the measuring body;

3 ein Längsschnitt durch einen Messkörper zur Illustration der Anordnung der Ultraschallwandler; und 3 a longitudinal section through a measuring body for illustrating the arrangement of the ultrasonic transducer; and

4 eine Darstellung eines Messpfades in einem herkömmlichen Ultraschalldurchflussmesser zur Erläuterung des Differenzlaufzeitverfahrens. 4 a representation of a measuring path in a conventional ultrasonic flowmeter for explaining the differential transit time method.

1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ultraschallmessvorrichtung 10 in einer aufgeschnittenen dreidimensionalen Ansicht. Die Ultraschallmessvorrichtung 10 weist einen Messaufnehmer beziehungsweise Messkörper 12 und einen an dem Messkörper 12 montierten Messumformer 14 auf. Der Messkörper 12 wird mit Hilfe von Flanschen 16, insbesondere Klapp-Losflanschen in einer Rohrleitung einer Biogasanlage montiert. Dabei wird vorzugsweise eine Geometrie des Messkörpers 12 gewählt, die der Rohrleitung entspricht, so dass Biogas in den Rohrleitungen in gleicher Weise in der durch einen Pfeil bezeichneten Richtung strömt wie in dem Innenraum des Messkörpers 12. 1 shows an embodiment of an ultrasonic measuring device according to the invention 10 in a cutaway three-dimensional view. The ultrasonic measuring device 10 has a sensor or measuring body 12 and one on the measuring body 12 mounted transducers 14 on. The measuring body 12 is done with the help of flanges 16 , in particular hinged loose flanges mounted in a pipeline of a biogas plant. In this case, preferably, a geometry of the measuring body 12 chosen, which corresponds to the pipeline, so that biogas flows in the pipes in the same way in the direction indicated by an arrow as in the interior of the measuring body 12 ,

In dem Messkörper 12 befindet sich ein Ultraschallmessbereich. An den Enden zweier quer zu der Strömungsrichtung orientierter Messpfade 18a–b sind jeweils paarweise einander gegenüberliegend Ultraschallwandler 20 in dem Messkörper 12 montiert. Der Messkörper 12 bildet nach der Montage zugleich einen Rohrleitungsabschnitt für die Biogasanlage und ein Gehäuse für die Ultraschallwandler 20 und den Ultraschallmessbereich. Das Messpfadlayout der 1 ist rein beispielhaft zu verstehen. Es kann eine abweichende Anzahl von Ultraschallwandlern in anderer Anordnung sowie auch unter Verwendung von Reflektoren eingesetzt werden.In the measuring body 12 there is an ultrasonic measuring range. At the ends of two measurement paths oriented transversely to the flow direction 18a -B are each pairwise opposed ultrasonic transducers 20 in the measuring body 12 assembled. The measuring body 12 forms after installation at the same time a pipe section for the biogas plant and a housing for the ultrasonic transducers 20 and the ultrasonic measuring range. The measurement path layout of the 1 is purely exemplary to understand. It can be used a different number of ultrasonic transducers in a different arrangement as well as using reflectors.

Die Ultraschallwandler 20 sind mit einer nicht dargestellten Auswertungseinheit in dem Messumformer 14 verbunden. Der Messumformer 14 weist eine Anzeige 22 und Anschlüsse 24 zur Versorgung und zum Datenaustausch auf. Die Auswertungseinheit steuert die Ultraschallwandler 20, um in der einleitend beschriebenen Weise auf den Messpfaden 18a–b die Laufzeitdifferenz von mit und gegen die Strömung ausgesandten und empfangenen Ultraschallsignalen und daraus die Strömungsgeschwindigkeit beziehungsweise den Volumenstrom des Biogases zu bestimmen.The ultrasonic transducers 20 are in the transmitter with an evaluation unit, not shown 14 connected. The transmitter 14 has an ad 22 and connections 24 for supply and data exchange. The evaluation unit controls the ultrasonic transducers 20 in the manner described in the introduction on the measuring paths 18a B determine the transit time difference of ultrasound signals emitted and received with and against the flow and, therefrom, the flow velocity or the volumetric flow of the biogas.

Der Messkörper 12 ist aus einem nicht leitfähigen Kunststoff hergestellt, der insgesamt oder zumindest außen mit einer leitfähigen Oberflächenbeschichtung versehen ist. Alternativ wird ein inhärent leitfähiger Kunststoff verwendet, insbesondere ein leitfähiger Thermoplast. Für die Rohrleitungen der Biogasanlage, in welche die Ultraschallmessvorrichtung 10 bestimmungsgemäß eingesetzt wird, werden üblicherweise Thermoplasten wie PE oder PVC eingesetzt. Die Ultraschallmessvorrichtung 10 fügt sich damit aufgrund der für den Messkörper 12 verwendeten Werkstoffe problemlos in bestehende Rohrleitungen ein. Zugleich genügt die Ultraschallmessvorrichtung 10 den Anforderungen des Explosionsschutzes und lässt sich leicht mechanisch bearbeiten, beispielsweise um den Messkörper 12 mit Aufnahmen für die Ultraschallwandler 20 zu versehen.The measuring body 12 is made of a non-conductive plastic, which is provided overall or at least externally with a conductive surface coating. Alternatively, an inherently conductive plastic is used, in particular a conductive thermoplastic. For the pipelines of the biogas plant into which the ultrasonic measuring device 10 is used as intended, usually thermoplastics such as PE or PVC are used. The ultrasonic measuring device 10 blends in with the measurement body 12 used materials easily in existing pipelines. At the same time the ultrasonic measuring device is sufficient 10 The requirements of the explosion protection and can be easily machined, for example, around the measuring body 12 with recordings for the ultrasonic transducers 20 to provide.

Biogase stellen durch ihre Zusammensetzung weitere Herausforderungen, denen erfindungsgemäß durch ein spezielles Layout der akustischen Pfade beziehungsweise der Messpfade 18 begegnet wird. 2 zeigt in einer Detailansicht der Innenwandung des Messkörpers 12 die Montage eines Ultraschallwandlers 20 in einer Tasche. Die Tasche 26 hat vorzugsweise deutlich größere Abmessungen als der Ultraschallwandler 20 selbst, beispielsweise um mindestens einen Faktor 1,2 oder 1,5 größere Abmessungen. Die vergrößerten Taschen 26 verringern die Tendenz zu einer Aggregation von Flüssiganteilen des Biogases So wird ein Körperschallschluss des Ultraschallwandlers 20 zum Messaufnehmer 12 verhindert.Due to their composition, biogases pose further challenges, which according to the invention result from a special layout of the acoustic paths or the measuring paths 18 is encountered. 2 shows in a detailed view of the inner wall of the measuring body 12 the installation of an ultrasonic transducer 20 in a bag. The pocket 26 preferably has significantly larger dimensions than the ultrasonic transducer 20 itself, for example by at least a factor of 1.2 or 1.5 larger dimensions. The enlarged pockets 26 reduce the tendency to aggregate liquid components of the biogas This is how a structure-borne noise of the ultrasonic transducer 20 to the sensor 12 prevented.

3 zeigt in einem Längsschnitt eines Messkörpers 12, dass die Sonden in den Messkanal, also den Innenraum des Messkörpers 12 hineinragen. Damit wird gleichzeitig auch das Problem der erhöhten akustischen Dämpfung durch Bestandteile des Biogases entschärft, vor allem durch Methan und CO₂. Erkennbar sind auch nochmals die Taschen 26 aus der Detailansicht gemäß 2, in denen die Ultraschallwandler 20 vorzugsweise montiert sind. 3 shows in a longitudinal section of a measuring body 12 in that the probes enter the measuring channel, ie the interior of the measuring body 12 protrude. At the same time, the problem of increased acoustic damping due to components of the biogas is mitigated, above all by methane and CO ₂ . Visible are also the bags again 26 from the detailed view according to 2 in which the ultrasonic transducers 20 are preferably mounted.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 7634950 B2 [0007, 0007, 0007]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Standard ISO17089-1 [0005]

Claims

Ultrasonic measuring device ( 10 ) for measuring the flow rate of biogas in a pipeline of a biogas plant, wherein the ultrasonic measuring device ( 10 ) a usable in the pipeline and thus forming a portion of the pipeline measuring body ( 12 ) with at least one pair of ultrasonic transducers ( 20 ) as well as an evaluation unit ( 14 ) for determining the flow velocity from a transit time difference of ultrasound emitted and received with and against the flow, characterized in that the measuring body ( 12 ) is made of a plastic that is conductive or coated with a conductive material.

Ultrasonic measuring device ( 10 ) according to claim 1, wherein the plastic is a thermoplastic.

Ultrasonic measuring device ( 10 ) according to claim 1 or 2, wherein the ultrasonic transducers ( 20 ) at the ends of a measuring path ( 18 ) in the measuring body ( 12 ) are arranged, which has at least one directional component in the flow direction.

Ultrasonic measuring device ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the measuring body ( 12 ) in an inner wall pockets ( 26 ), in which the ultrasonic transducers ( 20 ) are arranged

Ultrasonic measuring device ( 10 ) according to claim 4, wherein the pockets ( 26 ) have larger dimensions than the ultrasonic transducers ( 20 ), in particular by at least a factor of 1.2 or 1.5 larger dimensions.

Ultrasonic measuring device ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the ultrasonic transducers ( 20 ) so in the measuring body ( 12 ) are mounted so that they in the interior of the measuring body ( 12 protrude).

Ultrasonic measuring device ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the measuring body ( 12 ) has a cross section corresponding to the pipe, in particular is cylindrical.

Ultrasonic measuring device ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the evaluation unit in a transmitter ( 14 ) is placed on the measuring body ( 12 ) is arranged.