DE202015104291U1 - Flow measuring device for measuring a flow rate of a fluid - Google Patents
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Abstract
Durchflussmessvorrichtung (1) zum Messen einer Durchflussgeschwindigkeit eines Fluids (F), das in einer Leitung (L) in einer Haupt-Strömungsrichtung strömt, umfassend zumindest eine Ultraschalleinrichtung (2) zum Aussenden und/oder Empfangen von Ultraschallwellen, wobei die Ultraschalleinrichtung (2) eine Wandlereinheit (3) zum Erzeugen und/oder Aufnehmen der Ultraschallwellen und eine Übertragungseinheit (4) zum Übertragen der Ultraschallwellen auf die Leitung (L) aufweist, und wobei die Ultraschalleinrichtung (2) mittels der Übertragungseinheit (4) an einer Außenseite einer Wand der Leitung (L) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinheit (4) auf einer der Leitung (L) gegenüberliegenden Seite eine 3D-Struktur (7) aufweist, wobei in die 3D-Struktur (7) der Übertragungseinheit (4) eine auf einer Seite einer Dämpfungsschicht (6) vorgesehene 3D-Gegenstruktur (8) einsetzbar ist, so dass sich eine formschlüssige Kontaktfläche zwischen der Übertragungseinheit (4) und der Dämpfungsschicht (6) ergibt.Flow measuring device (1) for measuring a flow rate of a fluid (F) flowing in a line (L) in a main flow direction, comprising at least one ultrasonic device (2) for emitting and / or receiving ultrasonic waves, the ultrasonic device (2) a transducer unit (3) for generating and / or receiving the ultrasonic waves and a transmission unit (4) for transmitting the ultrasonic waves to the conduit (L), and wherein the ultrasonic means (2) by means of the transmission unit (4) on an outer side of a wall of the Line (L) is fixed, characterized in that the transmission unit (4) on one of the line (L) opposite side has a 3D structure (7), wherein in the 3D structure (7) of the transmission unit (4) one on One side of a damping layer (6) provided 3D counter-structure (8) can be used, so that there is a positive contact surface between the transmission unit (4) and the damping layer (6).
Description
Die Erfindung betrifft eine Durchflussmessvorrichtung zum Messen einer Durchflussgeschwindigkeit eines Fluids, das in einer Leitung in einer Haupt-Strömungsrichtung strömt. The invention relates to a flow measuring device for measuring a flow rate of a fluid flowing in a pipe in a main flow direction.
Um die Durchflussgeschwindigkeit des Fluids in der Leitung, vorzugsweise ein Rohr, zu bestimmen, gibt es neben verschiedenen physikalischen Prinzipien den Einsatz von Schallwellen, die in die Leitung ausgesendet werden. Hierbei werden sogenannte Clamp-On Durchflussmessvorrichtungen verwendet, bei denen sogenannte Clamp-On Wandler auf die mit Fluid durchflossenen Röhren gespannt werden. In order to determine the flow rate of the fluid in the conduit, preferably a tube, there are, besides various physical principles, the use of sound waves emitted into the conduit. Here, so-called clamp-on flow measuring devices are used in which so-called clamp-on transducers are stretched on the fluid-carrying tubes.
Die Qualität der Messung hängt maßgeblich von der Güte einer Einkopplung der Wellen von dem Wandler in die Rohrwand ab. The quality of the measurement depends largely on the quality of a coupling of the waves from the transducer into the pipe wall.
Ein Grundaufbau einer solchen Clamp-On Messvorrichtung ist in den Druckschriften
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Durchflussmessvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart zu verbessern, dass eine erhöhte Messqualität der Durchflussgeschwindigkeit des Fluids gewährbar ist. It is an object of the invention to improve a flow measuring device according to the preamble of
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Durchflussmessvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. This object is achieved by a flow measuring device with the features of
Die Durchflussmessvorrichtung zum Messen einer Durchflussgeschwindigkeit eines Fluids, das in einer Leitung in einer Haupt-Strömungsrichtung strömt, umfasst zumindest eine Ultraschalleinrichtung zum Aussenden und/oder Empfangen von Ultraschallwellen, die eine Wandlereinheit zum Erzeugen und/oder Aufnehmen der Ultraschallwellen und eine Übertragungseinheit zum Übertragen der Ultraschallwellen auf die Leitung aufweist, und mittels der Übertragungseinheit an einer Außenseite einer Wand der Leitung befestigt ist, wobei die Übertragungseinheit auf einer der Leitung gegenüberliegenden Seite eine 3D-Struktur aufweist, wobei in die 3D-Struktur der Übertragungseinheit eine auf einer Seite einer Dämpfungsschicht vorgesehene 3D-Gegenstruktur einsetzbar ist, so dass sich eine formschlüssige Kontaktfläche zwischen der Übertragungseinheit und der Dämpfungsschicht ergibt. The flow measuring device for measuring a flow rate of a fluid flowing in a line in a main flow direction comprises at least one ultrasonic device for emitting and / or receiving ultrasonic waves comprising a transducer unit for generating and / or receiving the ultrasonic waves and a transmission unit for transmitting the ultrasonic waves Ultrasonic waves on the line, and is fixed by means of the transmission unit to an outer side of a wall of the conduit, wherein the transmission unit on a line opposite side of a 3D structure, wherein in the 3D structure of the transmission unit provided on one side of a damping layer 3D counter-structure can be used, so that there is a positive contact surface between the transfer unit and the damping layer.
Hierdurch ist es vorteilhaft, dass eine Anregung gewünschter Wellen in der Außenwand der Leitung mit hoher Qualität möglich ist, d.h. die Anregung ungewollter Wellenanteile wird konstruktiv vermieden. This makes it advantageous that excitation of desired waves in the outer wall of the high quality conduit is possible, i. E. the excitation of unwanted wave components is avoided constructively.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die 3D-Struktur und die 3D-Gegenstruktur derart formschlüssig zueinander ausgebildet, so dass sich eine stoff- und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen der Übertragungseinheit und der Dämpfungsschicht an der Kontaktfläche ergibt. According to a preferred embodiment, the 3D structure and the 3D counter-structure are formed in such a form-fitting manner to each other, so that there is a material and / or non-positive connection between the transmission unit and the damping layer at the contact surface.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die 3D-Struktur und die 3D-Gegenstruktur kammartig, wabenartig oder pyramidenartig ausgebildet. Dadurch ergeben sich die Vorteile, dass keine störenden Reflexionen an der Grenzschicht der Übertragungseinheit-Dämpfungsschicht auftreten und die Übertragungseinheit und die Dämpfungsschicht dennoch mittels einfacher und effizienter Fertigungstechnologien herstellbar sind. According to a further preferred embodiment, the 3D structure and the 3D counter-structure are comb-like, honeycomb-like or pyramid-like. This results in the advantages that no disturbing reflections occur at the boundary layer of the transmission unit damping layer and the transmission unit and the damping layer can still be produced by means of simple and efficient production technologies.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel umfassen die Wandlereinheit einen piezoelektrischen Wandler und die Übertragungseinheit einen Keil. According to another preferred embodiment, the transducer unit comprises a piezoelectric transducer and the transmission unit comprises a wedge.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Dämpfungsschicht aus einen mit Partikeln von hochdichten Metallen gefüllten Elastomere gebildet. According to a further preferred embodiment, the damping layer is formed from an elastomer filled with particles of high-density metals.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Übertragungseinheit auf einer an die Leitung anliegenden Seite zwei Ecken auf, wobei die Ecken jeweils einen Winkel kleiner 180° und größer als 90° umfassen. According to a further preferred embodiment, the transmission unit has two corners on a side adjacent to the line, the corners each having an angle of less than 180 ° and greater than 90 °.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der sich näher an der Wandlereinheit befindende Winkel kleiner als der sich weiter von der Wandlereinheit befindende Winkel. According to another preferred embodiment, the angle closer to the transducer unit is smaller than the angle further from the transducer unit.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie weitere Vorteile der Erfindung sind den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Preferred embodiments and further developments and further advantages of the invention can be taken from the subclaims, the following description and the drawings.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen: In the following the invention will be explained in detail by means of embodiments with reference to the drawing. In the drawing show:
In der
Die Durchflussmessvorrichtung
Bei der dargestellten Durchflussmessvorrichtung
Die Ultraschalleinrichtung
Auf einer Seite ist die Wandlereinheit
Zum Einkoppeln bzw. Übertragen der Ultraschallwellen von der Wandlereinheit
Auf einer der Leitung L gegenüberliegenden Seite der Übertragungseinheit
Wie in der
Hierbei weist erfindungsgemäß die Übertragungseinheit
3D-Struktur ist nach Verständnis der Erfindung eine dreidimensionale Formgestaltung einer Außenfläche der Übertragungseinheit
Die Dämpfungsschicht
Hierbei ist es vorteilhaft, dass die 3D-Struktur
Beim Zusammensetzen der Übertragungseinheit
Ferner ist die der 3D-Struktur
Die Ecken
Die Winkel α, β sind so ausgelegt, dass der Winkel α, der sich näher an der Wandlereinheit
In den
Die 3D-Struktur
Die Herstellung der in der
Die nicht dargestellte wabenartige Ausführung der 3D-Struktur
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Durchflussmessvorrichtung Flow measurement device
- 2 2
- Ultraschalleinrichtung ultrasonic device
- 3 3
- Wandlereinheit converter unit
- 4 4
- Übertragungseinheit transmission unit
- 5 5
- Dämpfungselement damping element
- 6 6
- Dämpfungsschicht damping layer
- 7 7
- 3D-Struktur 3D structure
- 8 8th
- 3D-Gegenstruktur 3D mating structure
- 9a, 9b 9a, 9b
- Ecken corners
- F F
- Fluid fluid
- L L
- Leitung management
- α, βα, β
- Winkel angle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- US 3987674 [0004] US 3987674 [0004]
- US 4373401 [0004] US 4373401 [0004]
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