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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchflussmessung eines strömenden Mediums. Die Vorrichtung ist insbesondere mit einem Durchflussmesser und mit einem Ventil verwendbar, zum Beispiel einem Absperr- oder Regelventil.
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Eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Durchflussmessung ist aus der Druckschrift
DE 20 2008 002 816 21 bekannt. Die bekannte Vorrichtung weist einen Hauptkörper mit einem Rohrstutzen auf, in dessen Innerem eine Trennwand vorgesehen ist, insbesondere in Form eines Messrohrs. Ein flüssiges Medium kann via einen Einlass des Hauptkörpers in ein Einlassende des Messrohrs im Rohrstutzen in das Messrohr eintreten, i. e. nach einer Umlenkung, und an einem Auslassende im Rohrstutzen aus dem Messrohr austreten, wobei es via den Rohrstutzen zum Auslass des Hauptkörpers geführt wird, i. e. nach weiterer Umlenkung. Mittels zweier Piezowandler ist hierbei eine Ultraschallmessstrecke der Vorrichtung gebildet, welche geeignet ist, eine Laufzeit des Fluids entlang des Messrohrs zuverlässig zu ermitteln.
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Diese Vorrichtung, welche genaue Messungen erlaubt, bedingt jedoch noch einen relativ hohen Druckabfall bei einer Durchströmung, welcher insbesondere dem labyrinthartigen Strömungsweg bzw. der mehrfachen Umlenkung des strömenden Mediums geschuldet ist. Ferner ist die Vorrichtung noch relativ kostspielig in der Herstellung.
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Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, vorstehende Nachteile zu überwinden und eine Vorrichtung zur Durchflussmessung eines strömenden Mediums vorzuschlagen, welche mit einem nochmals verringerten Aufwand in der Fertigung einhergeht und eine genaue Messung insbesondere bei verringertem Druckabfall während einer Durchströmung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
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Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Durchflussmessung eines strömenden Mediums, insbesondere zur Durchflussmessung via Ultraschall, wobei die Vorrichtung einen Körper mit einer Messkammer aufweist. Der Körper kann ein- oder mehrteilig gebildet sein, weiterhin als Komponententräger vorgesehen sein, zum Beispiel für weitere Komponenten der Vorrichtung. Als strömendes Medium ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Flüssigkeit vorgesehen, z. B. Wasser.
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In der Messkammer ist zwischen einem ersten und einem zweiten (Ultra-)Schallwandler eine Messrichtung definiert, i. e. korrespondierend eine linear verlaufende Ultraschallmessstrecke bildbar. Der erste und der zweite Schallwandler sind bevorzugt Piezowandler, welche sowohl je als Sender als auch als Empfänger fungieren bzw. fungieren können.
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Bevorzugt ist die Vorrichtung zur Laufzeitmessung ausgebildet, insbesondere zur Laufzeitmessung nach dem Differenzprinzip. Hierbei sendet ein Wandler ein akustisches Signal entlang der Ultraschallmessstrecke (in Messrichtung), während der andere Wandler als Empfänger fungiert. Nachfolgend sendet nunmehr der andere Wandler ein akustisches Signal entlang der Ultraschallmessstrecke (in Messrichtung), während der eine Wandler als Empfänger fungiert. Läuft das gesendete Schallsignal in der Fließrichtung des Mediums, wird die Übertragung des Signals durch den Fluss des Mediums unterstützt, folglich die Laufzeit reduziert. Läuft das gesendete Signal entgegen der Fließrichtung des Mediums, wird die Übertragung des Signals durch den Fluss des Mediums behindert, folglich die Laufzeit verlängert. Aus der Differenz der jeweiligen Messungen kann nunmehr die Fließgeschwindigkeit des Mediums berechnet werden, folglich ein Durchfluss ermittelt werden.
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Bevorzugt sind der erste und der zweite Schallwandler an Stirnflächen der Messkammer angeordnet, d. h. insbesondere einander in Messrichtung überlappend bzw. gegenüberliegend. Zwischen den Stirnflächen erstreckt sich hierbei insbesondere eine Umfangsmantelfläche der Messkammer. Im Rahmen der Erfindung ist die Messkammer insbesondere je endseitig (an den Stirnflächen) gegen die Umfangsmantelfläche der Messkammer mediengedichtet ausgeführt, bevorzugt auch allseits umschlossen (baulich begrenzt) gebildet, wobei die Messkammer bevorzugt hohlzylindrisch ausgebildet ist.
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Erfindungsgemäß sind ein Einlass in die Messkammer und ein Auslass aus der Messkammer in Richtung quer zur Messrichtung an der Messkammer gegenüberliegend gebildet. Derart ist das die Messkammer durchströmende Medium gezwungen, die Messkammer quer zur Messrichtung zu durchströmen (zwischen Messkammereinlass und Messkammerauslass). Der Einlass und der Auslass sind hierbei insbesondere in bzw. innerhalb der Umfangsmantelfläche bzw. Umfangswandung der Messkammer angeordnet bzw. gebildet, wobei sie insbesondere auch die einzigen Öffnungen der Messkammer bilden. Erfindungsgemäß sind der Einlass und der Auslass weiterhin derart eingerichtet bzw. ausgeführt, dass dem strömenden Medium zwischen dem Eintritt in und dem Austritt aus der Messkammer ein Versatz in Messrichtung aufgezwungen wird.
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Mit der derart vorteilhaft ausgebildeten Vorrichtung, bei welcher eine Durchströmung der Messkammer quer zur Messstrecke aber mit Versatz in Richtung der Messstrecke erfolgt, kann ein Durchflussmesser oder ein damit gebildetes Ventil nochmals vereinfacht und unaufwändiger, mithin kostengünstiger bereitgestellt werden. Mit der vorgeschlagenen Vorrichtung, welche zudem auch für eine bidirektionale Durchflussmessung bzw. Durchströmung geeignet ist, ist hierbei eine zuverlässige und genaue Durchflussmessung ermöglicht. Insbesondere erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchflussmessung eine Ausgestaltung, bei welcher ein die Vorrichtung durchströmendes Medium lediglich einen vorteilhaft geringen Druckabfall insbesondere aufgrund verringerter Umlenkung erfährt.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung zur Durchflussmessung sehen weiterhin vor, dass der Einlass und der Auslass in die Messkammer messkammerinnenseitig, d. h. an der Mündung in die Messkammer, einen Versatz zueinander in Messrichtung aufweisen. Hierdurch kann dem strömenden Medium der gewünschte Versatz in Messrichtung auf einfache Weise aufgezwungen werden. Einlass und Auslass können hierbei als vorteilhaft unaufwändige Bohrung ausgeführt sein.
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Ein Einlass bzw. Auslass in die Messkammer kann im Rahmen der Erfindung zudem derart eingerichtet sein, dass strömendes Medium bei einer Durchströmung desselben in die Messkammer hinein, von der Auslassmündung bzw. Einlassmündung zunächst weggeführt wird (in Messrichtung betrachtet). Dies kann durch einen Einlass bzw. Auslass bewirkt werden, welcher einen schrägen Strömungseinlauf in die Messkammer ermöglicht, zum Beispiel durch einen Einlass bzw. Auslass in Form einer Schrägbohrung. Hierdurch kann ein vergrößerter Versatz in Messrichtung zwischen Eintritt des strömenden Mediums in die und dessen Austritts aus der Messkammer bewirkt werden, das heißt ein Versatz, welcher gegenüber einer Einströmung senkrecht zur Messrichtung vergrößert ist und somit eine noch genauere Messung ermöglicht.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung, welche insbesondere bereitgestellt ist, die Signalkomponenten der Schallwandler, insbesondere die Laufzeit von Ultraschallsignalen, in Messrichtung auszuwerten, ist bei bevorzugten Ausgestaltungen derart ausgebildet, dass die Messkammer ohne (bauliche) Strömungsführung zwischen Einlass und Auslass bereitgestellt bzw. durchströmbar ist (für das strömende Medium), i. e. hindernisfrei. Insbesondere auch dadurch kann ein vorteilhaft geringer Druckabfall bei einer Durchströmung bewirkt werden.
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Vorgeschlagen wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch ein Durchflussmesser, welcher neben der Vorrichtung eine Auswerteelektronik bzw. -einheit aufweist, welche mit den Schallwandlern der Vorrichtung verbunden ist bzw. mit diesen zusammenwirkt. In Kenntnis z. B. des Kammerquerschnitts oder allgemein von Abmessungen der Messkammer kann die Auswerteeinheit einen Volumenstrom errechnen, i. e. basierend auf ermittelten Laufzeitdifferenzen des strömenden Mediums via die Piezowandler. Die Auswerteelektronik ist bevorzugt computerisiert gebildet, zum Beispiel mittels eines Mikrocontrollers (sowie korrespondierender Software). Zur Eliminierung von Temperatureinflüssen bei einer Messung kann die Vorrichtung weiterhin einen Temperatursensor aufweisen, welcher insbesondere mit der Auswerteelektronik kommuniziert.
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Erfindungsgemäß wird auch ein Ventil vorgeschlagen, welches ein Ventilgehäuse und einen Ventilkörper aufweist, wobei die – wie vorstehend beschriebene – Vorrichtung zur Durchflussmessung eines strömenden Mediums als Ventilkörper des Ventils ausgebildet ist. Bevorzugt ist das Ventil ein solches, bei welchem der Ventilkörper im Ventilgehäuse drehbar aufgenommen ist, i. e. insbesondere via Drehbetätigung gegen das Ventilgehäuse wirkt. Zur Betätigung kann eine Handhabe (z. B. Griff) oder z. B. eine automatisierte Stelleinrichtung vorgesehen sein.
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Bevorzugt kann das Ventil einen zylindrischen Ventilkörper (Absperrelement) aufweisen, zum Beispiel auch ein Kugelventil sein. Das die Vorrichtung als Ventilkörper aufweisende Ventil ermöglicht, einen Durchfluss direkt mittels des Ventilkörpers zu messen, erlaubt insoweit vorteilhaft kompakte Bauform sowie die Ausbildung von Regelkreisen (welche auf die Stellgröße Durchfluss regeln) direkt am Ventil, mithin die Bereitstellung eines (autark arbeitenden) (Regel)Ventils bzw. Durchflussreglers.
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Ein erfindungsgemäßes Ventil kann eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur Steuerung bzw. Regelung der Ventilstellung aufweisen, welche mittels der Auswerteelektronik gebildet sein kann, zum Beispiel wiederum durch einen Mikrocontroller (samt Software). Bevorzugt kann eine Stellfunktionalität eines erfindungsgemäßen (Regel)Ventils mittels einer Motor- und/oder Getriebebaugruppe implementiert sein, welche über die Steuer- und/oder Regeleinrichtung angesteuert wird. Eine solche Baugruppe kann zum Beispiel in einem Ventilgehäuse mit aufgenommen sein, so dass lediglich ein einziges Gehäuse erforderlich ist, woraus sich insbesondere eine vorteilhaft kompakte Ventilanordnung bzw. ein kompakter Durchflussregler ergibt.
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Für insbesondere eine vorteilhaft lineare Regelung kann vorgesehen sein, dass der Einlass der Messkammer einen ovalen Querschnitt aufweist und/oder der Auslass tropfenförmigen Querschnitt aufweist.
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Allgemein ergeben sich mit der vorliegenden Erfindung zahlreiche Applikationsmöglichkeiten, zum Beispiel in Filtern, für eine Einzelraumregelung, etc.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 exemplarisch und schematisch in einer teilgeschnittenen Ansicht eine Vorrichtung zur Durchflussmessung sowie einen damit gebildeten Durchflussmesser gemäß einer ersten möglichen Ausführungsform der Erfindung;
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2 exemplarisch und schematisch in einer teilgeschnittenen Ansicht eine Vorrichtung zur Durchflussmessung sowie einen damit gebildeten Durchflussmesser gemäß einer zweiten möglichen Ausführungsform der Erfindung;
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3a bis 3d exemplarisch und schematisch Ansichten eines Ventils, mit einem Ventilkörper, welcher als Vorrichtung zur Durchflussmessung bereitgestellt ist; und
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4 exemplarisch und schematisch eine Ansicht eines Durchflussreglers, mit einem Ventilkörper, welcher als Vorrichtung zur Durchflussmessung bereitgestellt ist.
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In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen entsprechen gleichen Bezugszeichen Elemente gleicher oder vergleichbarer Funktion.
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1 und 2 zeigen in einer geschnittenen Ansicht je eine Vorrichtung 1 zur Durchflussmessung eines strömenden Mediums, insbesondere via Ultraschall, wobei die Vorrichtung 1 einen Körper 3 mit einer Messkammer 5 aufweist. Die Messkammer 5 ist in einem (hohlzylindrischen) Gehäuse 3a des Körpers 3 bereitgestellt.
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An bzw. benachbart zu einer ersten Stirnseite 5a der insbesondere hohlzylindrischen Messkammer 5 ist ein erster Schallwandler 7 in Form eines Ultraschall- bzw. Piezowandlers angeordnet, an bzw. benachbart zu einer zweiten, gegenüberliegenden Stirnseite 5b der Messkammer 5 ist ein zweiter Schallwandler 9 wiederum in Form eines Ultraschall- bzw. Piezowandlers angeordnet. Ein jeweiliger Piezowandler 7, 9 ist mittels eines Sensorträgers 7a, 9a im Gehäuse 3a befestigt, alternativ zum Beispiel darin vergossen.
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Zwischen den Piezowandlern 7, 9 ist eine Messrichtung A definiert, s. z. B. gestrichelte Linie A in 1, d. h. sich von einer Stirnseite 5a zur anderen Stirnseite 5b erstreckend, korrespondierend eine Ultraschallmessstrecke linearen Verlaufs in Messrichtung A bildbar.
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Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung 1 einen Einlass 11 in die Messkammer 5 und einen Auslass 13 aus der Messkammer 5 auf, wobei der Einlass 11 und der Auslass 13 quer zur Messrichtung A, s. z. B. gestrichelte Linie B in 1, an der Messkammer 5 gegenüberliegend gebildet und eingerichtet sind, dem strömenden Medium (Pfeile in 1 bis 4) zwischen dem Eintritt in und dem Austritt aus der Messkammer 5 einen Versatz, Pfeil C, in Messrichtung A aufzwingen.
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Der Einlass 11 und hierüber die Messkammer 5 ist über eine Einlaufvorrichtung bzw. ein Einlassrohr 15 des Körpers 3 anströmbar, welches von außen an das Gehäuse 3a herangeführt ist, i. e. in Querrichtung B, über eine Auslassvorrichtung bzw. ein Auslassrohr 17 des Körpers 3, welches sich von der Außenseite des Gehäuses 3a (gegenüberliegend) wegerstreckt, ist eine Abströmung seitens des Auslasses 13 bzw. der Messkammer 5 in korrespondierender Weise ermöglicht, i. e. in Querrichtung B. Über das Einlassrohr 15 und das Auslassrohr 17 kann eine Montage der Vorrichtung 1 in einem Strömungssystem erfolgen.
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Bei der Ausführungsform gemäß 1 ermöglichen sowohl der Einlass 11 als auch der Auslass 13, welche je als Bohrung durch die Umfangswand des Gehäuses 3a geführt sind, insbesondere in der Querrichtung B, eine Strömungsführung in die bzw. aus der Messkammer 5 in der Querrichtung B, insbesondere senkrecht zur Messrichtung A. Ersichtlich münden Einlass 11 und Auslass 13 in Messrichtung A jedoch mit Versatz zueinander in die Messkammer 5.
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Um die Messkammer 5 in Querrichtung B durchströmen zu können, ist das strömende Medium folglich gezwungen, entlang des Strömungswegs zwischen Eintritt (über den Einlass 11) und Austritt (über den Auslass 13) den Versatz C mitzuvollziehen, wodurch die beabsichtigte Messung in Messrichtung A ermöglicht wird. Hierbei weist die Messkammer 5 ersichtlich keine bauliche Strömungsführung auf, so dass der Durchflusswiderstand bei Durchströmung der Messkammer 5 in Querrichtung B bzw. der Druckabfall vorteilhaft gering ist.
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2 veranschaulicht exemplarisch eine Ausführungsform der Vorrichtung 1, welche insbesondere geeignet ist, auch dann einen Versatz via den Einlass 11 und den Auslass 13 bei einer Durchströmung der Messkammer 5 erzwingen zu können, insbesondere auch bei bidirektionaler Durchströmung der Vorrichtung 1, wenn der Einlassabschnitt 15 bzw. der Auslassabschnitt 17 nur mit geringem Querschnitt bereitgestellt werden können (was zum Beispiel Konstruktions- oder Bauraumerfordernissen geschuldet sein kann.
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Hierbei sind der Einlass 11 bzw. der Auslass 13 eingerichtet, das strömende Medium bei einer Einströmung desselben in die Messkammer 5 hinein, von der Mündung des Auslasses 13 aus der Messkammer 5 bzw. der Mündung des Einlasses 11 in die Messkammer 5 wegzuführen, das heißt in Messrichtung A. Hierdurch resultiert ein Strömungsweg zwischen Eintritt und Austritt mit dem für eine Messung vorgesehenen Versatz C. Hierbei ist der Einlass 11 bzw. der Auslass 13 als Schrägbohrung ausgeführt, i. e. in der Umfangswand des Gehäuses 3a bzw. der Messkammer 5. Insbesondere, wenn sich Einlass 11 und Auslass 13 hierbei in Querrichtung B – wie in 2 gezeigt – überlappen, insbesondere deckungsgleich, kann eine Anordnung mit nur geringen Einlauf- und Auslassquerschnitten der Vorrichtungen 15, 17 bereitgestellt werden.
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Zur Bereitstellung eines Durchflussmessers 19, welcher mittels der Vorrichtung 1 gebildet bzw. bildbar ist, z. B. 1 und 2, kann die Vorrichtung 1 mit einer Auswerteeinheit bzw. Auswerteelektronik 21 verbunden sein. Die Auswerteeinheit 21 ist zur Durchflussmessung nach dem Laufzeitprinzip ausgebildet, wobei ein jeweiliger Piezowandler 7, 9 elektrisch an die Auswerteeinheit 21 ankontaktiert ist.
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Über die Auswerteeinheit 21 des Durchflussmessers 19 können die jeweiligen Piezowandler 7, 9 geeignet angesteuert werden, insbesondere für eine Durchflussmessung abwechselnd in eine Sende- und Empfangsbetriebsart geschaltet werden, wobei eine Laufzeitdifferenz an dem in Messrichtung A durch die Messkammer 5 strömenden Medium, insbesondere einer Flüssigkeit, zum Beispiel Wasser, ermittelbar ist. Das von den Wandlern 7, 9 kommunizierte Messsignal wird von der Auswerteeinheit 21 ausgewertet, wozu der Auswerteeinheit 21 weiterhin Parameter der Messkammer 5 bekannt sind, insbesondere ein Querschnitt oder eine Abmessung derselben.
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Zur Ankontaktierung der Wandler 7, 9 an der Auswerteeinheit 21 kann je eine Leitung 23a, 23b durch das Gehäuse 3a hin zur Auswerteeinheit 21 geführt sein, z. B. via eine Bohrung 25, z. B. 3a.
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Die Auswerteeinheit 21 ist mittels einer Leiterplatte 27 gebildet, bevorzugt in einem Elektronikgehäuse 29 der Auswerteeinheit 21 aufgenommen. An dem Elektronikgehäuse 29 kann weiterhin eine Anzeige- und/oder Bedieneinheit 31 der Auswerteeinheit 21 bereitgestellt sein, i. e. für einen Nutzer. Die Auswerteeinheit 21 kann bevorzugt an dem Gehäuse 3a bzw. dem Körper 3 fixiert sein, s. z. B. 1, alternativ zum Beispiel eine abgesetzte Auswerteeinheit 21 sein, z. B. gemäß 2. Daneben sind auch Ausführungsformen eines Durchflussmessers 19 denkbar, bei welchen Messsignale der Piezowandler 7, 9 per Funk bzw. drahtlos an eine abgesetzte Auswerteeinheit 21 übermittelt werden, wozu die Auswerteeinheit 21 und die Piezowandler 7, 9 mit Funkmodulen verbunden sein können (welche zum Beispiel am Körper 3 und dem Elektronikgehäuse 29 aufgenommen sein können).
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Die 3a bis 3d zeigen Ansichten eines Ventils 33, welches mittels einer Vorrichtung 1 gebildet ist. 3a zeigt hierbei eine Schnittansicht eines Schnitts geführt an der Schnittlinie A-A gemäß 3b, wobei 3b eine Seitenansicht des Ventils 33 ist. 3c zeigt eine stirnseitige Ansicht des Ventils 33, 3d darüber hinaus eine Schnittansicht eines Schnitts geführt entlang der Linie B-B in 3c.
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Das Ventil 33 weist ein Ventilgehäuse 35 auf, in welchem ein Ventilkörper 37 in Form der Vorrichtung 1 aufgenommen ist. Der Ventilkörper 37 ist in dem Ventilgehäuse 35 als Absperrorgan des Ventils 33 bereitgestellt, wozu der Ventilkörper 37 relativ zu dem Ventilgehäuse 35 verdrehbar ist, i. e. um eine Achse in Messrichtung A.
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Der als Vorrichtung 1 bereitgestellte Ventilkörper 37 im Wesentlichen zylindrischer Form weist ein Gehäuse 3a auf, in welchem die Messkammer 5 zwischen Stirnseiten 5a und 5b bereitgestellt ist. Ein jeweiliger Piezowandler 7, 9 ist mittels eines Sensorträgers 7a, 9a im Gehäuse 3a angeordnet, wobei das Gehäuse 3a weiterhin einen hülsenförmigen Abstandshalter 39 zwischen den Sensorträgern 7a, 9a aufweist, welcher die Umfangswand der Messkammer 5 bildet und durch welchen Einlass 11 und Auslass 13 hindurch geführt sind.
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Benachbart zur ersten Stirnseite 5a weist das Gehäuse 3a eine Eingriffsvorrichtung 41 auf, welche für eine Betätigung des Ventils 33 via eine Drehbewegung des Ventilkörpers 37 bzw. der Vorrichtung 1 bereitgestellt ist. Die Eingriffsvorrichtung 41 kann zum Beispiel mit einer Handhabe, z. B. in Form eines Griffs, verbunden werden, alternativ zum Beispiel mit einer automatisierten Stellvorrichtung, zum Beispiel via ein Zahnrad.
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An der zweiten Stirnseite 5b ist das Gehäuse 3a mittels eines ersten Schraubelements 43 gedeckelt, welches die die Messkammer 5 umgebenden Komponenten der Vorrichtung 1 gegenüber dem Gehäuse 3a fixiert, insbesondere unter Bildung eines kompakten Moduls 1. Für eine Abdichtung der Komponenten gegenüber strömendem Medium sind weiterhin Dichtelemente 45 an der Vorrichtung 1 bereitgestellt, 3d.
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Das Ventilgehäuse 35 weist einen Einlassabschnitt 15 sowie einen Auslassabschnitt 17 auf, welche sich in der Querrichtung B erstrecken und zwischen welchen die Vorrichtung 1 bzw. der Ventilkörper 37 in einer Aufnahme 47 des Ventilgehäuse 31 drehbeweglich aufgenommen ist. Zur vorteilhaft einfachen Fixierung in der Aufnahme 47 kann eine Schraubkappe 49 vorgesehen sein, zur Fixierung des Ventilgehäuses 35 in einem Strömungssystem zum Beispiel ein (Außen-)Gewinde 51 je an dem Einlassrohr 15 und dem Auslassrohr 17.
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Bei dem derart gebildeten Ventil 33 kann der Einlass 11 in die Messkammer 5 – in Abhängigkeit der Drehstellung des Ventilkörpers 33 – über den Einlassabschnitt 15 angeströmt werden, ein Ausströmen aus dem Messraum 5 – wiederum in Abhängigkeit der Drehstellung des Ventilkörpers 33 – ist via den Auslass 13 und den Auslassabschnitt 17 ermöglicht (Einlass/Auslass vertauscht bei umgekehrter Durchströmungsrichtung). Hierbei sind der Einlass 11 in die Messkammer 5 und der Auslass 13 aus der Messkammer 5 in Richtung quer zur Messrichtung A an der Messkammer 5 wiederum gegenüberliegend gebildet und eingerichtet, dem strömenden Medium zwischen dem Eintritt in und dem Austritt aus der Messkammer 5 einen Versatz C in Messrichtung A aufzwingen.
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Ersichtlich, zum Beispiel 3d, sind für die Erzwingung des beabsichtigten Versatzes die Mündungen von Einlass 11 und Auslass 13, i. e. an der Innenseite des Messraumes 5, wiederum mit Versatz zueinander in Messrichtung A ausgeführt. Zur Verlängerung des Strömungsweges und somit für eine genauere Messung aufgrund eines vergrößerten Versatzes ist der Einlass 11 ferner zusätzlich mittels einer Schrägbohrung gebildet, welche das strömende Medium bei Eintritt in die Messkammer 5 von der Mündung des Auslasses 13 weg führt.
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3a sowie 3d veranschaulichen weiterhin eine Fixierschraube im Auslassabschnitt 17.
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Das in 3a bis 3d gezeigte Ventil 33 ist insbesondere zur Bildung eines Regelventils bzw. eines Druckreglers 53 geeignet. Ein solches zeigt 4 exemplarisch.
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Das Regelventil 53 gemäß 4 umfasst ein wie vor gemäß 3a bis 3d erläutertes Ventil 33, weiterhin jedoch eine Motor- und Getriebeeinheit 55 sowie eine Regelelektronik 57. Für die (autarke) Regelung der Ventilstellung wertet die Regelelektronik 57, welche eine mit der Vorrichtung 1 verbundene Auswerteeinheit 21 umfasst, den mittels der Vorrichtung 1 am Ventil 33 ermittelten Durchfluss aus und leitet daraus einen erforderlichen Stellumfang basierend auf einer Durchflusssollgröße ab.
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In Abhängigkeit des ermittelten notwendigen Stellumfangs steuert die Regelelektronik einen Motor 59 der Motor- und Getriebebaugruppe 55 an, welcher über ein Abtriebselement 61 mit einem Antriebselement 63 am Eingriffselement 41 der Vorrichtung 1 zusammenwirkt, zum Beispiel über kämmende Zahnräder 61, 63. Für eine Bestromung des Motors 59 kann der Druckregler 53 eine Energiequelle 65 aufweisen, zum Beispiel in Form eines Batteriesatzes.
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Der Druckregler 53 kann zur Erhöhung der Linearität einer Regelung insbesondere einen Einlassquerschnitt am Einlass 11 aufweisen, welcher oval gebildet ist, oder zum Beispiel einen Auslassquerschnitt am Auslass 13, welcher querliegende Tropfenform hat, zum Beispiel 4.
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Mit der Erfindung ist insbesondere ein kompakt und als einstückiges Modul bauender Druckregler 51 bereitstellbar, dessen Komponenten in einem einzigen Gehäuse 67 anordenbar sind. Der Druckregler 53 kann eine Anzeige- und/oder Bedieneinheit 31 aufweisen, insbesondere wie vorstehend beschrieben auch für eine drahtlose Signalübertragung ausgebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 3
- Körper
- 3a
- Gehäuse
- 5
- Messkammer
- 5a, b
- Stirnseite
- 7, 9
- Schallwandler
- 7a, 9a
- Träger
- 11
- Einlass
- 13
- Auslass
- 15
- Einlaufrohr
- 17
- Auslassrohr
- 19
- Durchflussmesser
- 21
- Auswerteeinheit
- 23a, b
- Leitung
- 25
- Bohrung
- 27
- Leiterplatte
- 29
- Elektronikgehäuse
- 31
- Anzeige-/Bedieneinheit
- 33
- Ventil
- 35
- Ventilgehäuse
- 37
- Ventilkörper 1
- 39
- Abstandselement
- 41
- Eingriffselement
- 43
- Schraubelement
- 45
- Dichtung
- 47
- Aufnahme
- 49
- Kappe
- 51
- Gewinde
- 53
- Druckregler
- 55
- Motor-/Getriebeeinheit
- 57
- Regelvorrichtung
- 59
- Motor
- 61
- Abtriebselement
- 63
- Antriebselement
- 65
- Energiequelle
- 67
- Gehäuse
- A
- Messrichtung
- B
- Querrichtung
- C
- Versatz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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