DE202017007116U1 - Measuring unit, pipe section and flow meter for determining the flow rate - Google Patents

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Abstract

Messeinheit (12) zum Bestimmen eines Gesamtflusses (QG) eines Fluids, das durch ein Leitungsstück (14) strömt, mit:
einem Einlass (18), einem Auslass (22) und einem dazwischen verlaufenden Messkanal (20); und
einem ersten Ultraschallwandler (26) zum Aussenden eines Ultraschallsignals in den Messkanal und einem zweiten Ultraschallwandler (28),
zum Empfangen des Ultraschallsignals nach Durchlaufen des Messkanals,
gekennzeichnet dadurch, dass
der Einlass und der Auslass zum lösbaren Anschließen an das Leitungsstück derart ausgebildet sind, dass der Gesamtfluss aufgeteilt wird in einen Hauptfluss (QH) im Leitungsstück und einen Nebenfluss (QN), der durch den Messkanal geleitet wird und anschließend wieder mit dem Hauptfluss vereinigt wird.

Figure DE202017007116U1_0000
A measuring unit (12) for determining a total flow (Q G ) of a fluid flowing through a pipe section (14), comprising:
an inlet (18), an outlet (22) and a measuring channel (20) extending therebetween; and
a first ultrasonic transducer (26) for emitting an ultrasonic signal into the measuring channel and a second ultrasonic transducer (28),
for receiving the ultrasonic signal after passing through the measuring channel,
characterized in that
the inlet and the outlet for detachable connection to the pipe section are formed so that the total flow is divided into a main flow (Q H ) in the pipe section and a tributary (Q N ), which is passed through the measuring channel and then reunited with the main flow becomes.
Figure DE202017007116U1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Messeinheit zum Bestimmen eines Gesamtflusses eines Fluids, das durch ein Leitungsstück strömt, mit einem Einlass, einem Auslass und einem dazwischen verlaufenden Messkanal sowie mit einem ersten Ultraschallwandler zum Aussenden eines Ultraschallsignals in den Messkanal und einem zweiten Ultraschallwandler zum Empfangen des Ultraschallsignals nach Durchlaufen des Messkanals.The invention relates to a measuring unit for determining an overall flow of a fluid which flows through a line section, with an inlet, an outlet and a measuring channel extending therebetween and with a first ultrasonic transducer for emitting an ultrasonic signal into the measuring channel and a second ultrasonic transducer for receiving the ultrasonic signal Going through the measuring channel.

Derartige Messeinheiten werden beispielsweise in Durchflussmessern für Wärmezähler im Bereich der Fernwärme verwendet. Mithilfe solcher Wärmezähler ist es möglich, die Wärmemenge, die Verbrauchern über Warmwasserleitungen zugeführt wird, zu ermitteln. Hierzu wird das Volumen des warmen Wassers, das durch den Messkanal strömt, gemessen. Temperaturfühler ermitteln zusätzlich die Temperaturdifferenz zwischen zwei Messpunkten im Vorlauf und Rücklauf, also vor und nach Abgabe der im Wasser gespeicherten Wärmemenge. Basierend auf diesen beiden Messungen kann der Wärmezähler die verbrauchte Wärmemenge ermitteln. Weitere Anwendungsfelder umfassen die Wasserverbrauchsmessung in Verteilerzentren und in Wohn-, Geschäfts- oder Industriegebäuden (sog. Ultraschall-Großwasserzähler).Such measuring units are used for example in flow meters for heat meters in the field of district heating. Using such heat meters, it is possible to determine the amount of heat that is supplied to consumers via hot water pipes. For this purpose, the volume of warm water flowing through the measuring channel is measured. Temperature sensors additionally determine the temperature difference between two measuring points in the flow and return, ie before and after delivery of the amount of heat stored in the water. Based on these two measurements, the heat meter can determine the amount of heat consumed. Further fields of application include water consumption measurement in distribution centers and in residential, commercial or industrial buildings (so-called ultrasonic large water meters).

Ein Beispiel für eine Ultraschall-Messeinheit findet sich in DE 10 2013 012 139 A1 . Offenbart wird ein Ultraschallzähler zur Erfassung der Durchflussmenge eines Fluids, mit einem vorzugsweise rohrförmigen Gehäuse, welches mit einem Fluidnetz verbindbar ist und einen Strömungskanal aufweist, sowie einer innerhalb des Strömungskanals angeordneten Ultraschallmessstrecke mit Messkanal zur Erfassung der Durchflussmenge des Fluids. Die UltraschallMessstrecke ist als Bypasskanal ausgebildet, der innerhalb des Strömungskanals angeordnet ist, so dass ein Strömungsanteil der Gesamtströmung abzweigbar ist und dieser Strömungsanteil als repräsentativer Anteil für die Erfassung der Gesamtdurchflussmenge dient.An example of an ultrasonic measuring unit can be found in DE 10 2013 012 139 A1 , Disclosed is an ultrasonic counter for detecting the flow rate of a fluid, with a preferably tubular housing which is connectable to a fluid network and having a flow channel, and arranged within the flow channel ultrasonic measuring section with measuring channel for detecting the flow rate of the fluid. The ultrasonic measuring section is designed as a bypass channel, which is arranged within the flow channel, so that a flow fraction of the total flow can be branched off and this flow fraction serves as a representative component for the detection of the total flow rate.

Um die Genauigkeit der Messung sicherzustellen und auch nachweisen zu können, ist es hilfreich und oftmals auch vorgeschrieben, dass die Messeinheit vor und während der Verwendung regelmäßig überprüft bzw. geeicht wird. Hierzu wird die gesamte Funktionsgruppe in einem entsprechend ausgestatteten Teststand untersucht. Insbesondere bei größeren Rohrdurchmessern, wie beispielsweise in Verteilerstellen oder in großen Wohn- oder Industrieanlagen, ist dieser Eichvorgang daher relativ aufwändig. Dies gilt ebenfalls für eine vor der ersten Verwendung einmalig durchzuführende Kalibrierung.In order to ensure and also prove the accuracy of the measurement, it is helpful and often required that the measuring unit is regularly checked or calibrated before and during use. For this purpose, the entire function group is examined in a suitably equipped test stand. Especially with larger pipe diameters, such as distribution points or in large residential or industrial plants, this calibration process is therefore relatively expensive. This also applies to a one-time calibration to be performed before the first use.

Angesichts dieser Problematik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, größere und große Durchflussmengen genau zu messen, dabei aber den Aufwand für die Eichung, Überprüfung und Kalibrierung gering zu halten.In view of this problem, it is an object of the present invention to accurately measure larger and larger flow rates, while keeping the cost of calibration, verification and calibration low.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Messeinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Einlass und der Auslass zum lösbaren Anschließen an das Leitungsstück derart ausgebildet sind, dass der Gesamtfluss aufgeteilt wird in einen Hauptfluss im Leitungsstück und einen Nebenfluss, der durch den Messkanal geleitet wird und anschließend wieder mit dem Hauptfluss vereinigt wird.According to a first aspect of the present invention, this object is achieved in a measuring unit according to the preamble of claim 1, characterized in that the inlet and the outlet for releasably connecting to the pipe section are formed such that the total flow is divided into a main flow in the pipe section and a Creek, which is passed through the measuring channel and then rejoined with the main river.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Leitungsstück zum Bestimmen eines Gesamtflusses eines Fluids, mit am Anfang und am Ende angeordneten Verbindungen zum Anschluss an anschließende Fluidleitungen; einer ersten Anschlussöffnung und einer mit Abstand stromabwärts angeordneten zweiten Anschlussöffnung zum lösbaren Anschließen einer Messeinheit wie oben beschrieben; und mit einem Strömungswiderstand zum Erzeugen eines Druckabfalls zwischen der ersten Anschlussöffnung und der zweiten Anschlussöffnung. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die erste Anschlussöffnung zum Verbinden mit dem Einlass der Messeinheit und die zweite Anschlussöffnung zum Verbinden mit dem Auslass der vorstehend beschriebenen Messeinheit ausgebildet sind.Another aspect of the invention relates to a conduit for determining an overall flow of a fluid, having connections disposed at the beginning and end for connection to subsequent fluid conduits; a first connection port and a second downstream communication port for releasably connecting a measuring unit as described above; and a flow resistance for generating a pressure drop between the first port and the second port. The object is achieved according to the invention in that the first connection opening for connection to the inlet of the measuring unit and the second connection opening for connection to the outlet of the above-described measuring unit are formed.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft einen Durchflussmesser. Dabei wird die genannte Aufgabe durch eine Messeinheit und ein Leitungsstück, wie zuvor beschrieben, gelöst.A third aspect of the invention relates to a flow meter. In this case, the stated object is achieved by a measuring unit and a line piece, as described above.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es versteht sich, dass die Messeinheit, das Leitungsstück, der Durchflussmesser und das Verfahren entsprechend der für die Messeinheit, das Leitungsstück, den Durchflussmesser und das Verfahren in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Ausgestaltungen ausgeführt sein können.Preferred embodiments of the invention are described in the dependent claims. It should be understood that the metering unit, tubing, flow meter and method may be configured in accordance with the embodiments described for the meter unit, tubing, flow meter and method in the dependent claims.

Unter Bestimmen bzw. Messen eines (Fluid-) Flusses ist hier insbesondere die Bestimmung einer Durchflussmenge, bzw. die Ermittlung eines Volumenstroms zu verstehen. Das Fluid kann insbesondere Wasser sein, es kann jedoch auch eine andere Flüssigkeit wie Öl oder im Prinzip auch ein Gas sein.By determining or measuring a (fluid) flow is meant in particular the determination of a flow rate, or the determination of a volume flow. The fluid may in particular be water, but it may also be another liquid such as oil or, in principle, also a gas.

Erfindungsgemäß wird die Messung nicht innerhalb, sondern außerhalb des Leitungsstücks ausgeführt. Hierzu sind der Einlass und der Auslass der Messeinheit zum lösbaren Anschließen an das Leitungsstück ausgebildet. Die Messeinheit kann insbesondere von außen an eine Außenwand des Leitungsstücks angekoppelt werden. Anschließen versteht sich dabei als lösbares Befestigen von außen, insbesondere Anschrauben, Ankoppeln, Anstecken oder Herstellen einer magnetischen Verbindung. Im angeschlossenen Zustand befindet sich die Messeinheit vollständig außerhalb des Leitungsstücks und ist leicht lösbar bzw. demontier- oder abkoppelbar.According to the invention, the measurement is not performed inside, but outside of the pipe section. For this purpose, the inlet and the outlet of the measuring unit are designed for detachable connection to the line piece. The measuring unit can in particular from the outside to an outer wall of the Line piece to be coupled. Connection is understood as a detachable fastening from the outside, in particular screwing, coupling, plugging or making a magnetic connection. In the connected state, the measuring unit is completely outside the line piece and is easily solvable or disassembled or decoupled.

Durch den Auslass und den Einlass der Messeinheit wird aus dem Gesamtfluss ein Nebenfluss abgezweigt, der in dem Messkanal mittels zweier Ultraschallwandler bestimmt wird. Die Messeinheit bildet dabei eine Art Bypasskanal zum Leitungsstück.Through the outlet and the inlet of the measuring unit, a tributary is branched from the total flow, which is determined in the measuring channel by means of two ultrasonic transducers. The measuring unit forms a kind of bypass channel to the line section.

Das Leitungsstück verfügt erfindungsgemäß über zwei Anschlussöffnungen, die mit dem Einlass und dem Auslass korrespondieren. Zwischen den beiden Anschlussöffnungen des Leitungsstücks ist ein Strömungswiderstand angeordnet, durch das eine Druckdifferenz bzw. ein Rückstau zwischen den beiden Anschlussöffnungen erzeugt wird. Aufgrund dieses Rückstaus gelangt Fluid durch die erste Anschlussöffnung bzw. durch den Einlass in die Messeinheit, durchläuft den Messkanal und wird dann durch den Auslass bzw. die zweite Anschlussöffnung wieder zurück in das Leitungsstück geführt.The line piece according to the invention has two connection openings which correspond to the inlet and the outlet. Between the two connection openings of the line piece, a flow resistance is arranged, through which a pressure difference or a backflow between the two connection openings is generated. As a result of this backflow, fluid passes through the first connection opening or through the inlet into the measuring unit, passes through the measuring channel and is then guided back into the line piece through the outlet or the second connection opening.

Das erfindungsgemäße Leitungsstück ersetzt ein bisheriges Leitungsstück in einem Leitungssystem und umfasst eine Verbindung zum Verbinden mit anschließenden bzw. benachbarten Leitungsstücken. Diese Verbindung ist bevorzugt als Flanschverbindung ausgebildet, durch die eine direkte Ankopplung an benachbarte Leitungsstücke bzw. eine Integration in ein Leitungsnetzwerk erfolgen kann. Der Installationsaufwand ist minimal.The line piece according to the invention replaces a previous line piece in a line system and comprises a connection for connecting to adjoining or adjacent line sections. This connection is preferably designed as a flange connection, by means of which a direct connection to adjacent line sections or an integration into a line network can take place. The installation effort is minimal.

Messeinheit und Leitungsstück bilden zusammen den Durchflussmesser. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Messeinheit wird erreicht, dass der Nebenfluss proportional zum Hauptfluss ist. Daher kann von der Bestimmung des Nebenflusses auf den Hautfluss bzw. den Gesamtfluss geschlossen werden. In anderen Worten: die Messung erfolgt unabhängig vom Leitungsstück.Measuring unit and line piece together form the flow meter. The inventive arrangement of the measuring unit is achieved that the inflow is proportional to the main flow. Therefore, it can be concluded from the determination of the tributary flow on the skin flow or the total flow. In other words, the measurement is independent of the line segment.

Für einen vorgegebenen Rohrdurchmesser des Leitungsstücks ist die Proportionalität unabhängig vom Gesamtfluss, sodass eine einmalige Ermittlung eines entsprechenden Proportionalitätsfaktors ausreichend ist. Daher kann die Messeinheit separat geeicht werden. Die Eichung des ganzen Durchflussmessers erfolgt durch die Eichung der Messeinheit.For a given pipe diameter of the pipe section, the proportionality is independent of the total flow, so that a single determination of a corresponding proportionality factor is sufficient. Therefore, the measuring unit can be calibrated separately. The calibration of the entire flow meter is carried out by the calibration of the measuring unit.

In bisherigen ultraschallbasierten Durchflussmessern ist es erforderlich, dass auch bei Anlagen mit großen Durchmessern das Leitungsstück mitsamt innenliegender Messeinheit für die Eichung ausgebaut wird. Dies wird durch die Erfindung vermieden, da die Messeinheit in der erfindungsgemäßen Weise an das Leitungsstück anschließbar bzw. lösbar ausgebildet ist. Das Verhältnis zwischen Hauptfluss im Leitungsstück und Nebenfluss in der Messeinheit ist konstant, sodass für die Eichung lediglich die Messeinheit und nicht der gesamte Durchflussmesser hergenommen werden muss. Lediglich die außenliegende Messeinheit wird abgekoppelt und geeicht, das Leitungsstück kann im Leitungssystem verbleiben.In previous ultrasound-based flowmeters, it is necessary that even in systems with large diameters, the line piece is removed together with internal measuring unit for the calibration. This is avoided by the invention, since the measuring unit is connected in the manner according to the invention to the line piece connected or detachable. The ratio between the main flow in the pipe section and the secondary flow in the measuring unit is constant, so that only the measuring unit and not the entire flow meter has to be used for the calibration. Only the external measuring unit is decoupled and calibrated, the line piece can remain in the pipe system.

Die vorliegende Erfindung ist demnach besonders vorteilhaft bei großen Rohrdurchmessern und Gesamtflüssen, bei denen die Eichung bisher sehr aufwändig war. Zudem kann im Falle eines Defekts oder einer erforderlichen Wartung ein einfacher und schneller Austausch der Messeinheit vorgenommen werden. Der Zeitaufwand für die Wartung wird wesentlich verringert.The present invention is therefore particularly advantageous for large pipe diameters and overall flows, in which the calibration was previously very complex. In addition, in the case of a defect or a required maintenance, a simple and quick replacement of the measuring unit can be made. The time required for maintenance is significantly reduced.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Messeinheit umfasst der Einlass einen ersten Anschlussabschnitt, der senkrecht zum Messkanal verläuft; und umfasst der Auslass einen zweiten Anschlussabschnitt, der senkrecht zum Messkanal verläuft. Einlass- und Auslassabschnitt sind als orthogonal zum Messkanal verlaufende Stutzen ausgebildet, die mit den Anschlussöffnungen am Leitungsstück korrespondieren und durch die Fluid in den Messkanal bzw. von dem Messkanal zurück in das Leitungsstück fließt. Im Falle eines runden Leitungsstücks sind die Anschlussabschnitte radial ausgerichtet.In a preferred embodiment of the measuring unit, the inlet comprises a first connection section, which runs perpendicular to the measuring channel; and the outlet comprises a second connection portion which is perpendicular to the measurement channel. Inlet and outlet sections are designed as connecting pieces running orthogonally to the measuring channel, which correspond to the connection openings on the line section and flow back through the fluid into the measuring channel or from the measuring channel into the line section. In the case of a round pipe section, the connection sections are radially aligned.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung liegen die Ultraschallwandler einander gegenüber und ist der Messkanal zwischen den Ultraschallwandlern angeordnet, sodass das Ultraschallsignal den Messkanal parallel zur Strömungsrichtung des Fluids durchläuft. Eine solche Anordnung der Ultraschallwandler wäre aufgrund des ein- und ausströmenden Fluids bei innerhalb des Leitungsstücks angeordneter Messeinheit nicht möglich. Erfindungsgemäß ist es nicht erforderlich, dass das Ultraschallsignal beim Durchlaufen des Messkanals einmal oder mehrmals umgelenkt wird. Hierdurch ergibt sich eine verbesserte Genauigkeit bzw. eine höhere Dynamik.In a further advantageous embodiment, the ultrasonic transducers face each other and the measuring channel is arranged between the ultrasonic transducers, so that the ultrasonic signal passes through the measuring channel parallel to the flow direction of the fluid. Such an arrangement of the ultrasonic transducers would not be possible due to the inflowing and outflowing fluid at within the line piece arranged measuring unit. According to the invention, it is not necessary that the ultrasonic signal is deflected once or several times when passing through the measuring channel. This results in improved accuracy and a higher dynamics.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung hat der Messkanal einen konstanten Querschnitt. Durch einen konstanten Querschnitt wird erreicht, dass die Strömung im Innern des Kanals gleichmäßig ist. Eine gleichmäßige Strömung, die entlang ihrer Fließrichtung von dem Ultraschallsignal durchlaufen wird, erlaubt eine besonders präzise Durchflussbestimmung. Bevorzugt ist der Messkanal im Querschnitt rund, wodurch Randeffekte minimiert werden. Die Genauigkeit der Messung bzw. die Dynamik werden erhöht.In a further advantageous embodiment, the measuring channel has a constant cross section. A constant cross section ensures that the flow in the interior of the channel is uniform. A uniform flow, which is traversed along the direction of flow of the ultrasonic signal, allows a particularly accurate flow determination. Preferably, the measuring channel is round in cross-section, whereby edge effects are minimized. The accuracy of the measurement or the dynamics are increased.

In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der Messeinheit umfasst der Einlass an der Verbindung zum Messkanal einen ersten Konditionierungsabschnitt mit einer Querschnittsverengung in Strömungsrichtung des Fluids; und/oder umfasst der Auslass an der Verbindung zum Messkanal zur Strömungskonditionierung einen zweiten Konditionierungsabschnitt mit einer Querschnittserweiterung in Strömungsrichtung des Fluids. Eine solche Querschnittsverengung am Eingang des Messkanals und/oder eine Querschnittserweiterung am Ausgang des Messkanals bewirkt eine gleichmäßigere Strömung im Messkanal. Die Strömung wird konditioniert. Eine solche gleichmäßige Strömung mit nahezu konstantem Profil bewirkt eine erhöhte Genauigkeit der Ultraschall-Durchflussmessung. Die Konditionierungsabschnitte sind dabei vorzugsweise trichterförmig ausgebildet.In a further preferred embodiment of the measuring unit, the inlet at the connection to the measuring channel comprises a first Conditioning section with a cross-sectional constriction in the flow direction of the fluid; and / or the outlet at the connection to the flow conditioning measurement channel comprises a second conditioning section having a cross-sectional widening in the flow direction of the fluid. Such a cross-sectional constriction at the inlet of the measuring channel and / or a cross-sectional widening at the outlet of the measuring channel causes a more uniform flow in the measuring channel. The flow is conditioned. Such a uniform flow with a nearly constant profile causes an increased accuracy of the ultrasonic flow measurement. The conditioning sections are preferably funnel-shaped.

Bevorzugt verläuft der Messkanal parallel zum Leitungsstück, wenn die Messeinheit an das Leitungsstück angekoppelt ist. Eine Anordnung des Messkanals parallel zum Leitungsstück bewirkt, dass eine gleichbleibende Strömung mit nahezu konstantem Strömungsprofil erzeugt werden kann, wodurch die Messgenauigkeit weiter verbessert wird.Preferably, the measuring channel runs parallel to the line piece when the measuring unit is coupled to the line piece. An arrangement of the measuring channel parallel to the line piece causes a constant flow can be generated with a nearly constant flow profile, whereby the measurement accuracy is further improved.

Vorteilhaft besteht die Innenwand des Messkanals aus Kunststoff. Der Kunststoff bewirkt, dass der Ultraschall in dem Messkanal weniger reflektiert wird, wodurch die Messgenauigkeit erhöht wird. Im Vergleich zu einer Ausführung aus Metall, wie im Stand der Technik verschiedentlich vorgeschlagen, insbesondere, wenn andere Messprinzipien verwendet werden, ergibt sich eine verbesserte Genauigkeit und höhere Dynamik.Advantageously, the inner wall of the measuring channel made of plastic. The plastic causes the ultrasound in the measuring channel to be less reflected, thereby increasing the measuring accuracy. Compared with a metal embodiment, as variously proposed in the prior art, in particular when other measuring principles are used, results in improved accuracy and higher dynamics.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Leitungsstücks ist der Strömungswiderstand als Düse ausgebildet, die einen ersten Düsenabschnitt mit einer Querschnittsverengung in Strömungsrichtung des Hauptflusses und einen anschließenden zweiten Düsenabschnitt mit kleinerem konstantem Querschnitt aufweist. Durch die Düse wird eine Druckdifferenz zwischen der ersten Anschlussöffnung, die mit dem Einlass der Messeinheit zusammenwirkt, und der zweiten Anschlussöffnung, die mit dem Auslass zusammenwirkt, erzeugt. Aufgrund der Druckdifferenz fließt ein ausreichend großer konstanter Fluidstrom durch die Messeinheit. Die Düse kann insbesondere eine Venturi-Düse sein.In a preferred embodiment of the line piece, the flow resistance is designed as a nozzle which has a first nozzle section with a cross-sectional constriction in the direction of flow of the main flow and a subsequent second nozzle section with a smaller constant cross section. Through the nozzle, a pressure difference between the first connection opening, which cooperates with the inlet of the measuring unit, and the second connection opening, which cooperates with the outlet, generated. Due to the pressure difference, a sufficiently large constant fluid flow flows through the measuring unit. The nozzle may in particular be a Venturi nozzle.

Bevorzugt umfasst das Leitungsstück eine Einlasskammer, die in Strömungsrichtung des Hauptflusses vor der Düse angeordnet ist und an der die erste Anschlussöffnung angeordnet ist; und eine Auslasskammer, die in Strömungsrichtung des Hauptflusses hinter der Düse angeordnet ist und an der die zweite Anschlussöffnung angeordnet ist. Zwischen den Kammern entsteht durch die Düse eine Druckdifferenz.Preferably, the line piece comprises an inlet chamber, which is arranged in the flow direction of the main flow in front of the nozzle and at which the first connection opening is arranged; and an outlet chamber disposed downstream of the nozzle in the flow direction of the main flow and on which the second connection opening is arranged. Between the chambers created by the nozzle a pressure difference.

Vorteilhafterweise mündet der zweite Düsenabschnitt in die Auslasskammer und umfasst die Auslasskammer einen Abschnitt, der den zweiten Düsenabschnitt koaxial umgibt, wobei die zweite Anschlussöffnung im Bereich des zweiten Düsenabschnitts angeordnet ist. Durch diese Anordnung wird eine möglichst geringe Beeinträchtigung der Strömung erreicht.Advantageously, the second nozzle section opens into the outlet chamber and the outlet chamber comprises a section which coaxially surrounds the second nozzle section, wherein the second connection opening is arranged in the region of the second nozzle section. By this arrangement the least possible impairment of the flow is achieved.

Weiter bevorzugt umfasst die Anschlusskammer im Bereich der zweiten Anschlussöffnung eine stetig gekrümmte radiale Wandung. Durch diese Wandung wird der aus der Messeinheit in das Leitungsstück zurückströmende Nebenfluss umgelenkt. Eine Totwasserzone wird vermieden; die Strömung wird konditioniert. Hierdurch wird sowohl der Strömungswiderstand minimiert als auch die Strömung in der Messeinheit bzw. im Messkanal möglichst gleichbleibend gehalten, sodass eine hohe Messgenauigkeit erreicht werden kann.More preferably, the connection chamber in the region of the second connection opening comprises a continuously curved radial wall. Through this wall, the flowing back from the measuring unit in the line piece inflow is deflected. A dead water zone is avoided; the flow is conditioned. As a result, both the flow resistance is minimized and the flow in the measuring unit or in the measuring channel kept as constant as possible, so that a high measuring accuracy can be achieved.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Durchflussmessers umfasst dieser einen Prozessor, der dazu ausgebildet ist, basierend auf dem empfangenen Ultraschallsignal den Nebenfluss zu ermitteln; und durch eine Multiplikation des Nebenflusses mit einem Proportionalitätsfaktor den Gesamtfluss zu berechnen, wobei der Proportionalitätsfaktor ein Verhältnis des Nebenflusses zum Hauptfluss angibt. Die Konstanz der Proportionalität zwischen Hauptfluss und Nebenfluss über den gesamten Dynamikbereich wird genutzt, um ausgehend von der Messung des Nebenflusses auf den Gesamtfluss zu schließen.In an advantageous embodiment of the flowmeter, the latter comprises a processor which is designed to determine the tributary flow based on the received ultrasound signal; and by multiplying the tributary flow by a proportionality factor to calculate the total flow, the proportionality factor indicating a ratio of the tributary flow to the main flow. The constancy of the proportionality between main flow and tributary flow over the entire dynamic range is used to deduce the total flow from the measurement of the tributary flow.

Wie zuvor beschrieben, wird die Messeinheit alleine und ohne Leitungsstück geeicht. Ein Ausbau und die wiederkehrende Eichung nur der Messeinheit ist aufgrund der konstanten Proportionalität zwischen Hauptfluss und Nebenfluss sehr viel einfacher durchzuführen als eine Eichung des gesamten, sehr viel größeren, Durchflussmessers. Die laufenden Kosten werden minimiert.As described above, the measuring unit is calibrated alone and without a line piece. An expansion and recurring calibration of only the measuring unit is much easier to perform than a calibration of the entire, much larger, flow meter due to the constant proportionality between the main flow and the tributary. The running costs are minimized.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben und näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 einen Durchflussmesser in einem vereinfachten Schnittbild;
  • 2 ein Ersatzschaltbild des Durchflussmessers von 1;
  • 3 den Verlauf des Strömungswiderstands in der Messeinheit in Abhängigkeit vom Gesamtfluss;
  • 4 den Verlauf des Strömungswiderstands im Leitungsstück in Abhängigkeit vom Gesamtfluss;
  • 5 den Verlauf des Proportionalitätsfaktors zwischen Nebenfluss und Gesamtfluss;
  • 6 die Messeinheit des Durchflussmessers der 1 in einer Schnittansicht;
  • 7 das Leitungsstück des Durchflussmessers der 1 in einer Schnittansicht; und
  • 8 ein alternatives Leistungsstück.
Embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying drawings and explained in more detail. Show it:
  • 1 a flow meter in a simplified sectional view;
  • 2 an equivalent circuit diagram of the flow meter of 1 ;
  • 3 the course of the flow resistance in the measuring unit as a function of the total flow;
  • 4 the course of the flow resistance in the pipe section as a function of the total flow;
  • 5 the course of the proportionality factor between the tributary flow and the total flow;
  • 6 the measuring unit of the flow meter of 1 in a sectional view;
  • 7 the pipe section of the flow meter of 1 in a sectional view; and
  • 8th an alternative service.

Gemäß 1 umfasst der Durchflussmesser 10 eine Messeinheit 12, die an ein Leitungsstück 14 angeschlossen bzw. angekoppelt werden kann. Im angekoppelten Zustand wird ein zu messender Gesamtfluss QG (Volumenstrom im Durchflussmesser bzw. Gesamtvolumenstrom) in einen Hauptfluss QH (Volumenstrom im Leitungsstück bzw. Hauptvolumenstrom) durch das Leitungsstück 14 und einen Nebenfluss QN (Volumenstrom in der Messeinheit 12 bzw. Nebenvolumenstrom) aufgeteilt.According to 1 includes the flow meter 10 a measurement unit twelve connected to a pipe section 14 can be connected or coupled. When connected, it becomes a total flow to be measured Q G (Volume flow in the flow meter or total volume flow) into a main flow Q H (Volume flow in the pipe section or main volume flow) through the pipe section 14 and a tributary Q N (Volume flow in the measuring unit twelve or secondary volume flow).

Der Nebenfluss QN fließt aus dem Leitungsstück 14 durch eine erste Anschlussöffnung 16 des Leitungsstücks 14 in einen Einlass 18 der Messeinheit 12, durchquert den Messkanal 20 der Messeinheit 12 und gelangt durch einen Auslass 22 bzw. eine zweite Anschlussöffnung 24 zurück in das Leitungsstück 14. Stromabwärts der zweiten Anschlussöffnung 24 vereinigen sich Nebenfluss QN und Hauptfluss QH wieder zum Gesamtfluss QG .The tributary Q N flows out of the pipe section 14 through a first connection opening 16 of the pipe section 14 into an inlet 18 the measuring unit twelve , traverses the measuring channel 20 the measuring unit twelve and passes through an outlet 22 or a second connection opening 24 back into the pipe section 14 , Downstream of the second connection opening 24 pool tributary Q N and main river Q H back to the total flow Q G ,

Einlass 18 und Auslass 22 können von außen an das Leitungsstück 14 angeschossen werden.inlet 18 and outlet 22 can from the outside to the pipe section 14 to be shot.

In 2 ist schematisch ein Ersatzschaltbild der Strömungen im Durchflussmesser dargestellt. Ausgehend von einer gesamten Druckdifferenz Δp wird der Gesamtfluss OG in einen Hauptfluss QH und einen Nebenfluss QN aufgeteilt. Der Hauptfluss ist dem Strömungswiderstand RH im Leitungsstück ausgesetzt, der Nebenfluss QN ist dem Strömungswiderstand RN in der Messeinheit ausgesetzt. Nachdem der Nebenfluss QN die Messeinheit durchlaufen hat, vereinigen sich Nebenfluss QN und Hauptfluss QH wieder zum Gesamtfluss QG .In 2 is shown schematically an equivalent circuit of the flow in the flow meter. Starting from a total pressure difference Ap becomes the total flow O G into a main river Q H and a tributary Q N divided up. The main flow is the flow resistance R H suspended in the pipe section, the tributary Q N is the flow resistance R N suspended in the measuring unit. After the tributary Q N has passed through the measurement unit unit tributary Q N and main river Q H back to the total flow Q G ,

Der Strömungswiderstand Ri ist das Verhältnis zwischen Druckdifferenz und Durchfluss (Volumenstrom): R i = Δ p Q i 2

Figure DE202017007116U1_0001
The flow resistance R i is the ratio between pressure difference and flow (volume flow): R i = Δ p Q i 2
Figure DE202017007116U1_0001

Weiterhin ergibt sich der Gesamtfluss QG als Summe aus Nebenfluss QN und Hauptfluss QH : Q G = Q N + Q N

Figure DE202017007116U1_0002
Furthermore, the total flow results Q G as the sum of tributary Q N and main river Q H : Q G = Q N + Q N
Figure DE202017007116U1_0002

Ausgehend von einer Berechnung des Strömungswiderstands RI basierend auf dem Druckverlustbeiwert ζ, der Rohrreibungszahl λ, der Dichte des Fluids ϱ, sowie der Länge I und des Durchmessers d des Leitungsstücks und seiner Querschnittsfläche A zu R i = ζ i ϱ 2 1 A i 2 + λ i ϱ 2 l i d i 1 A i 2

Figure DE202017007116U1_0003
ergibt sich ein im Wesentlichen konstantes Verhältnis zwischen Hauptfluss QH und Nebenfluss QN unabhängig vom Gesamtfluss QG .Based on a calculation of the flow resistance R I based on the pressure loss coefficient ζ, the pipe friction coefficient λ, the density of the fluid ρ, and the length I and the diameter d of the pipe section and its cross-sectional area A to R i = ζ i ρ 2 1 A i 2 + λ i ρ 2 l i d i 1 A i 2
Figure DE202017007116U1_0003
results in a substantially constant ratio between the main flow Q H and tributary Q N independent of the total flow Q G ,

In 3 ist ein beispielhafter Verlauf des Strömungswiderstands in der Messeinheit RN in Abhängigkeit vom Gesamtfluss QG dargestellt. Sobald eine Mindestflussstärke erreicht ist, ist der Strömungswiderstand RN im Wesentlichen konstant und unabhängig vom Gesamtfluss QG .In 3 is an exemplary course of the flow resistance in the measuring unit R N depending on the total flow Q G shown. Once a minimum flux level is reached, the flow resistance is R N essentially constant and independent of the total flow Q G ,

In 4 ist ein beispielhafter Verlauf der Abhängigkeit des Strömungswiderstands im Leitungsstück RH vom Gesamtfluss QG dargestellt. Auch hier ist der Strömungswiderstand RH ab Erreichen einer Mindestflussstärke im Prinzip gleichbleibend und unabhängig vom Gesamtfluss QG .In 4 is an exemplary course of the dependence of the flow resistance in the pipe section R H from the total flow Q G shown. Again, the flow resistance R H in principle, constant and independent of the total flow when reaching a minimum flow rate Q G ,

In 5 ist der Verlauf des Proportionalitätsfaktors K, der das Verhältnis zwischen Gesamtfluss QG und Nebenfluss QN angibt, in Abhängigkeit des Nebenflusses QN dargestellt. Der Proportionalitätsfaktor K bleibt im Wesentlichen konstant.In 5 is the course of the proportionality factor K that determines the relationship between total flow Q G and tributary Q N indicates, depending on the tributary Q N shown. The proportionality factor K remains essentially constant.

Folglich sind Nebenfluss QN und Hauptfluss QH unabhängig vom Gesamtfluss QG im Wesentlichen direkt proportional zueinander. Diese Proportionalität wird bei dem erfindungsgemäßen Durchflussmesser ausgenutzt. Die eigentliche Messung erfolgt in der Messeinheit, wobei nur der Nebenfluss bestimmt wird. Aufgrund der Proportionalität zwischen Nebenfluss und Hauptfluss kann auf den Hauptfluss bzw. auf den Gesamtfluss zurückgeschlossen werden und zwar mit sehr hoher Genauigkeit und Sicherheit.Consequently, tributary are Q N and main river Q H independent of the total flow Q G essentially directly proportional to each other. This proportionality is utilized in the flowmeter according to the invention. The actual measurement takes place in the measuring unit, whereby only the tributary flow is determined. Due to the proportionality between the tributary and the main river, it is possible to deduce the main flow or the total flow with very high accuracy and safety.

In 6 ist die Messeinheit 12 vergrößert und allein dargestellt. Das Fluid strömt durch einen ersten Anschlussabschnitt 30 des Einlasses 18 in die Messeinheit 12, durchläuft dort den Messkanal 20 und verlässt die Messeinheit 12 wieder durch einen zweiten Anschlussabschnitt 32 des Auslasses 22.In 6 is the measurement unit twelve enlarged and shown alone. The fluid flows through a first connection section 30 of the inlet 18 in the measuring unit twelve , passes through the measuring channel there 20 and leaves the measurement unit twelve again through a second connection section 32 the outlet 22 ,

Einlass 18 und Auslass 22 der Messeinheit 12 sind dazu ausgebildet, lösbar an das Leitungsstück angeschlossen zu werden. Unter lösbarem Anschließen versteht sich das Herstellen eine Verbindung, die auch wieder getrennt werden kann. Die Anschlussabschnitte 30, 32 verlaufen orthogonal zum Leitungsstück und können in entsprechende Aufnahmen am Leitungsstück eingreifen, wodurch der lösbare Anschluss bzw. die Verbindung zwischen den Anschlussöffnungen des Leitungsstücks und der Einlass 18 und Auslass 22 der Messeinheit 12 ermöglicht wird. Die Anschlussabschnitte 30, 32 sind also eine Art Stutzen. Die Befestigung erfolgt beispielsweise über entsprechende Befestigungsmittel, wie Schrauben, Magnete, Klebstoff etc., oder auch über einen Klemmmechanismus. inlet 18 and outlet 22 the measuring unit twelve are designed to be detachably connected to the pipe section. By detachable connection, it is understood that a connection can be made which can also be disconnected again. The connection sections 30 . 32 are orthogonal to the pipe section and can engage in corresponding receptacles on the pipe section, whereby the detachable connection or the connection between the connection openings of the pipe section and the inlet 18 and outlet 22 the measuring unit twelve is possible. The connection sections 30 . 32 So they are a kind of neck. The attachment takes place for example via appropriate fastening means, such as screws, magnets, adhesive, etc., or via a clamping mechanism.

Im Gegensatz zu bisherigen Messeinheiten, die vom Gesamtfluss durchströmt werden, kann demnach die Messeinheit 12 vom Leitungsstück 14 gelöst, also abgekoppelt bzw. abgenommen, werden. Da sich die Strömungsverhältnisse innerhalb des Leitungsstücks 14 nicht ändern, ist eine Eichung des Leitungsstücks 14 nicht erforderlich. Lediglich die Messeinheit 12 muss geeicht werden. Der Eichvorgang wird folglich deutlich vereinfacht, da der in bisherigen Systemen erforderliche Ausbau des Leitungsstücks 14 für die Eichung nicht mehr notwendig ist. Das Leitungsstück 14 verbleibt vielmehr innerhalb des Leitungssystems. Nur die viel kleinere Messeinheit 12 wird gelöst, um in einer Eichvorrichtung geeicht zu werden.In contrast to previous measuring units, which are flowed through by the total flow, therefore, the measuring unit twelve from the pipe section 14 be solved, that is decoupled or removed. As the flow conditions within the pipe section 14 Do not change is a calibration of the pipe section 14 not mandatory. Only the measuring unit twelve must be calibrated. The calibration process is thus significantly simplified, since the required in previous systems removal of the pipe section 14 is no longer necessary for the calibration. The pipe section 14 rather remains within the management system. Only the much smaller measuring unit twelve is solved to be calibrated in a calibration device.

In der Messeinheit 12 sind zwei Ultraschallwandler 26, 28 (Transducer) im Bereich des Einlasses 18 bzw. des Auslasses 22 angeordnet. Durch die Ultraschallwandler 26, 28 wird auf der einen Seite ein Ultraschallsignal in den Messkanal 20 eingekoppelt, das dann auf der anderen Seite empfangen wird. Beide Ultraschallwandler 26, 28 können dabei sowohl Sender als auch Empfänger sein.In the measuring unit twelve are two ultrasonic transducers 26 . 28 (Transducer) in the area of the inlet 18 or the outlet 22 arranged. By the ultrasonic transducers 26 . 28 On the one hand, an ultrasonic signal is sent to the measuring channel 20 coupled, which is then received on the other side. Both ultrasonic transducers 26 . 28 can be both transmitter and receiver.

Der Ultraschall durchdringt den Nebenfluss, bevor er vom zweiten Ultraschallwandler 28 wieder empfangen wird. Je nach Fließgeschwindigkeit des Wassers ändert sich die Laufzeit bzw. die Frequenz des empfangenen Ultraschallsignals.The ultrasound penetrates the tributary before it passes from the second ultrasound transducer 28 is received again. Depending on the flow rate of the water, the running time or the frequency of the received ultrasonic signal changes.

Das Ultraschallsignal kann den Messkanal 20 grundsätzlich in beliebiger Richtung durchlaufen, wobei zumindest eine Teilstrecke bzw. ein Signalanteil auch in Flussrichtung oder gegen die Flussrichtung sein muss, um eine Messung der Fließgeschwindigkeit zu ermöglichen.The ultrasonic signal can be the measuring channel 20 basically run in any direction, wherein at least a portion or a signal component must also be in the flow direction or against the flow direction to allow a measurement of the flow rate.

In der dargestellten Ausführungsform durchläuft der Ultraschall den Messkanal 20 parallel zum Nebenfluss QN . Der Messkanal 20 wird der Länge nach durchlaufen. Dabei ist es möglich, dass das Ultraschallsignal der Messkanal 20 entgegen der Flussrichtung oder in Flussrichtung des Fluids durchläuft.In the illustrated embodiment, the ultrasound passes through the measurement channel 20 parallel to the tributary Q N , The measuring channel 20 is going through in length. It is possible that the ultrasonic signal of the measuring channel 20 runs counter to the flow direction or in the direction of flow of the fluid.

Dadurch, dass es aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung der Messeinheit 12 außerhalb des Leitungsstücks 14 ermöglicht wird, dass der Messkanal 20 parallel zur Fließrichtung des Fluids durchlaufen wird, ist keine Umlenkung des Ultraschallsignals an innerhalb des Messrohrs befindlichen Spiegeln notwendig. Als Folge hiervon werden eine erhöhte Messgenauigkeit bzw. eine erhöhte Dynamik erreicht.Because it is due to the inventive arrangement of the measuring unit twelve outside the pipe section 14 allows the measuring channel 20 is traversed parallel to the flow direction of the fluid, no deflection of the ultrasonic signal to located within the measuring tube mirrors is necessary. As a result, increased measurement accuracy and increased dynamics are achieved.

Wie in 6 zu sehen, ist im Einlass 18 ein erster Konditionierungsabschnitt 34 mit einer Querschnittsverengung vorgesehen, in dem zur Strömungskonditionierung der Nebenfluss QN in Richtung des Messkanals 20 verengt wird. Hierdurch wird ein einheitliches Strömungsprofil innerhalb des Messkanals 20 erreicht. Unter einem einheitlichen Strömungsprofil versteht sich ein über den gesamten Durchmesser des Messkanals 20 gleichmäßiges Profil.As in 6 to see is in the inlet 18 a first conditioning section 34 provided with a cross-sectional constriction, in which for flow conditioning of the tributary Q N in the direction of the measuring channel 20 is narrowed. This creates a uniform flow profile within the measurement channel 20 reached. A uniform flow profile is understood to mean one over the entire diameter of the measuring channel 20 uniform profile.

Ein solches Profil erlaubt es, mittels des Ultraschallmessverfahrens eine präzise Aussage über die Durchflussmenge zu treffen. Spiegelbildlich zur Querschnittsverengung im ersten Konditionierungsabschnitt 34 im Einlass 18 ist im Auslass 22 ein zweiter Konditionierungsabschnitt 36 mit einer Querschnittserweiterung vorgesehen. In diesem zweiten Konditionierungsabschnitt 36 wird das aus dem Messkanal 20 ausfließende Fluid derart abgefangen, dass sich kein Rückstau bildet, wodurch die Strömung in dem Messkanal 20 ebenfalls konditioniert wird, um ein möglichst einheitliches Strömungsprofil über den gesamten Messkanal 20 sicherzustellen.Such a profile makes it possible to make a precise statement about the flow rate by means of the ultrasonic measurement method. Mirror image of the cross-sectional constriction in the first conditioning section 34 in the inlet 18 is in the outlet 22 a second conditioning section 36 provided with a cross-sectional widening. In this second conditioning section 36 this will be out of the measuring channel 20 outflowing fluid is intercepted such that no backflow forms, whereby the flow in the measuring channel 20 is also conditioned to a uniform flow profile over the entire measuring channel 20 sure.

Die Auswertung des empfangenen Ultraschallsignals sowie die Ansteuerung der Ultraschallwandler 26, 28 erfolgt in einem Prozessor (nicht dargestellt). Aus dem empfangenen Signal wird die Durchflussmenge bestimmt. Insbesondere kann aufgrund des vordefinierten Proportionalitätsfaktors aus dem gemessenen Nebenfluss auf den Hauptfluss hochgerechnet werden und daraus der Gesamtfluss berechnet werden.The evaluation of the received ultrasonic signal and the control of the ultrasonic transducer 26 . 28 takes place in a processor (not shown). From the received signal, the flow rate is determined. In particular, due to the predefined proportionality factor, it is possible to extrapolate from the measured tributary flow to the main flow, and from this the total flux can be calculated.

Im Bereich des Messkanals 20 ist die Messeinheit 12 bevorzugt aus Kunststoff ausgebildet bzw. weist zumindest eine Innenwand 38 aus Kunststoff auf. Kunststoff reflektiert Ultraschall schlecht, so dass Reflexionen an den Wänden des Messkanals 20, die das Messergebnis verfälschen könnten, vermieden werden.In the area of the measuring channel 20 is the measurement unit twelve preferably formed of plastic or has at least one inner wall 38 made of plastic. Plastic reflects ultrasound poorly, leaving reflections on the walls of the measuring channel 20 , which could falsify the measurement result, can be avoided.

In 7 ist das erfindungsgemäße Leitungsstück 14 allein und vergrößert dargestellt. Zwischen einer Einlasskammer 40, die mit der ersten Anschlussöffnung 16 in Verbindung steht, und einer Auslasskammer 42, die mit der zweiten Anschlussöffnung 24 steht, ist ein Strömungswiderstand 44 angeordnet. Die Anschlussöffnungen 16, 24 sind radial zum Leitungsstück 14 ausgerichtet.In 7 is the line piece according to the invention 14 shown alone and enlarged. Between an inlet chamber 40 that with the first connection opening 16 communicates, and an outlet chamber 42 connected to the second connection opening 24 is, is a flow resistance 44 arranged. The connection openings 16 . 24 are radial to the pipe section 14 aligned.

Der Strömungswiderstand 44 ist als Venturi-Düse ausgebildet und weist einen ersten Düsenabschnitt 46 mit Querschnittsverengung sowie einen daran anschließenden zweiten Düsenabschnitt 48 mit kleinerem, konstantem Querschnitt auf. Die Düsenabschnitte 46, 48 sind koaxial im Leitungsstück 14 angeordnet. Durch den Strömungswiderstand 44 wird eine Druckdifferenz zwischen der ersten Anschlussöffnung 16 und der zweiten Anschlussöffnung 24 erzeugt. Aufgrund der Druckdifferenz strömt Fluid aus dem Leitungsstück 14 durch die erste Anschlussöffnung 16 in die Messeinheit 12.The flow resistance 44 is designed as a Venturi nozzle and has a first nozzle portion 46 with cross-sectional constriction and an adjoining second nozzle section 48 with a smaller, constant cross section. The nozzle sections 46 . 48 are coaxial in the pipe section 14 arranged. By the flow resistance 44 is a pressure difference between the first port 16 and the second connection opening 24 generated. Due to the pressure difference, fluid flows out of the pipe section 14 through the first connection opening 16 in the measuring unit twelve ,

Der Strömungswiderstand 44 kann dabei auch in anderer Weise ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Strömungswiderstand 44 als Fortsatz, der in das Leitungsstück 14 hineinragt, ausgebildet sein. Es versteht sich, dass auch weitere Möglichkeiten zur Erzeugung einer Druckdifferenz denkbar sind. Zum Beispiel kann eine Biegung im Leitungsstück vorgesehen werden.The flow resistance 44 can also be designed in other ways. For example, the flow resistance 44 as an extension, in the line piece 14 protrudes, be trained. It is understood that other possibilities for generating a pressure difference are conceivable. For example, a bend in the pipe section may be provided.

Das Leitungsstück 14 hat hier beispielhaft einen runden Querschnitt. Das Leitungsstück 14 hat an seinen Enden Verbindungen 50 zum Anschluss an anschließende Fluidleitungen bzw. zum Einbau in eine Leitung. Die Verbindungen 50 sind im dargestellten Beispiel als Flanschverbindungen ausgebildet.The pipe section 14 has here for example a round cross-section. The pipe section 14 has connections at its ends 50 For connection to subsequent fluid lines or for installation in a pipe. The connections 50 are formed in the example shown as a flange.

Der zweite Düsenabschnitt 48 mündet in die Auslasskammer 42, die einen Umgebungsabschnitt 52 umfasst, der den zweiten Düsenabschnitt 48 radial umgibt. Das durch die zweite Anschlussöffnung 24 einströmende Fluid wird in diesem Umgebungsabschnitt 52 wieder mit dem Hauptfluss zusammengeführt.The second nozzle section 48 flows into the outlet chamber 42 that have a surrounding section 52 comprising the second nozzle portion 48 radially surrounds. That through the second connection opening 24 inflowing fluid becomes in this surrounding section 52 reunited with the main river.

8 zeigt das Leitungsstück 14 allein in einer alternativen Ausführungsform. Im Bereich der zweiten Anschlussöffnung 24 ist in der Auslasskammer 42 im Bereich der zweiten Anschlussöffnung 24 eine stetig gekrümmte radiale Wandung 54 vorgesehen. Der Wand ist abgerundet ausgebildet, sodass der Nebenfluss aus der Messeinheit in Richtung des Gesamtflusses gelenkt wird. Verwirbelungen oder ein Rückstau werden vermieden. Die stetig gekrümmte radiale Wandung 54 bewirkt somit eine Konditionierung der Strömung. Ein Totwasserbereich wird vermieden und der Fluss in dem Messkanal sowie in dem Leitungsstück 14 wird weiter optimiert. 8th shows the line piece 14 alone in an alternative embodiment. In the area of the second connection opening 24 is in the outlet chamber 42 in the area of the second connection opening 24 a continuously curved radial wall 54 intended. The wall is rounded so that the tributary flow out of the measuring unit is directed towards the total flow. Turbulences or backwater are avoided. The continuously curved radial wall 54 thus causes a conditioning of the flow. A dead water area is avoided and the flow in the measuring channel and in the line section 14 will be further optimized.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
DurchflussmengenmesserFlow meters
1212
Messeinheitmeasuring unit
1414
Leitungsstückline section
1616
erste Anschlussöffnungfirst connection opening
1818
Einlassinlet
2020
Messkanalmeasuring channel
2222
Auslassoutlet
2424
zweite Anschlussöffnungsecond connection opening
2626
erster Ultraschallwandlerfirst ultrasonic transducer
2828
zweiter Ultraschallwandlersecond ultrasonic transducer
3030
erster Anschlussabschnittfirst connection section
3232
zweiter Anschlussabschnittsecond connection section
3434
erster Konditionierungsabschnittfirst conditioning section
3636
zweiter Konditionierungsabschnittsecond conditioning section
3838
Innenwandinner wall
4040
Einlasskammerinlet chamber
4242
Auslasskammeroutlet
4444
Strömungswiderstandflow resistance
4646
erster Düsenabschnittfirst nozzle section
4848
zweiter Düsenabschnittsecond nozzle section
5050
Verbindungconnection
5252
Umgebungsabschnittenvironment section
5454
stetig gekrümmte radiale Wandungcontinuously curved radial wall
ΔpAp
Druckdifferenzpressure difference
QG Q G
Gesamtflusstotal flow
QN Q N
Nebenflusstributary
QH Q H
Hauptflussmain river

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102013012139 A1 [0003]DE 102013012139 A1 [0003]

Claims (14)

Messeinheit (12) zum Bestimmen eines Gesamtflusses (QG) eines Fluids, das durch ein Leitungsstück (14) strömt, mit: einem Einlass (18), einem Auslass (22) und einem dazwischen verlaufenden Messkanal (20); und einem ersten Ultraschallwandler (26) zum Aussenden eines Ultraschallsignals in den Messkanal und einem zweiten Ultraschallwandler (28), zum Empfangen des Ultraschallsignals nach Durchlaufen des Messkanals, gekennzeichnet dadurch, dass der Einlass und der Auslass zum lösbaren Anschließen an das Leitungsstück derart ausgebildet sind, dass der Gesamtfluss aufgeteilt wird in einen Hauptfluss (QH) im Leitungsstück und einen Nebenfluss (QN), der durch den Messkanal geleitet wird und anschließend wieder mit dem Hauptfluss vereinigt wird.A measuring unit (12) for determining a total flow (Q G ) of a fluid passing through a conduit (14), comprising: an inlet (18), an outlet (22), and a measurement channel (20) extending therebetween; and a first ultrasonic transducer (26) for emitting an ultrasonic signal into the measuring channel and a second ultrasonic transducer (28), for receiving the ultrasonic signal after passing through the measuring channel, characterized in that the inlet and the outlet are designed for releasable connection to the line piece such that the total flow is divided into a main flow (Q H ) in the pipe section and a tributary (Q N ), which is passed through the measuring channel and then rejoined with the main flow. Messeinheit (12) nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der Einlass einen ersten Anschlussabschnitt (30) umfasst, der senkrecht zum Messkanal (20) verläuft; und der Auslass einen zweiten Anschlussabschnitt (32) umfasst, der senkrecht zum Messkanal verläuft.Measuring unit (12) according to Claim 1 characterized in that the inlet comprises a first connection portion (30) which is perpendicular to the measurement channel (20); and the outlet comprises a second connection portion (32) which is perpendicular to the measurement channel. Messeinheit (12) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Ultraschallwandler (26, 28) einander gegenüberliegen und der Messkanal (20) zwischen den Ultraschallwandlern angeordnet ist, sodass das Ultraschallsignal den Messkanal parallel zur Strömungsrichtung des Fluids durchläuft.Measuring unit (12) according to any one of the preceding claims, characterized in that the ultrasonic transducers (26, 28) facing each other and the measuring channel (20) is arranged between the ultrasonic transducers, so that the ultrasonic signal passes through the measuring channel parallel to the flow direction of the fluid. Messeinheit (12) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass der Messkanal (20) einen konstanten Querschnitt hat.Measuring unit (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring channel (20) has a constant cross-section. Messeinheit (12) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass der Einlass (18) an der Verbindung zum Messkanal (20) zur Strömungskonditionierung einen ersten Konditionierungsabschnitt (34) mit einer Querschnittsverengung in Strömungsrichtung des Fluids umfasst; und/oder der Auslass (22) an der Verbindung zum Messkanal (20) zur Strömungskonditionierung einen zweiten Konditionierungsabschnitt (36) mit einer Querschnittserweiterung in Strömungsrichtung des Fluids umfasst.Measuring unit (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the inlet (18) at the connection to the flow conditioning measuring channel (20) comprises a first conditioning section (34) with a cross-sectional constriction in the direction of flow of the fluid; and or the outlet (22) at the connection to the flow conditioning measuring channel (20) comprises a second conditioning section (36) with a cross-sectional widening in the flow direction of the fluid. Messeinheit (12) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass der Messkanal (20) parallel zum Leitungsstück (14) verläuft, wenn die Messeinheit an das Leitungsstück angeschlossen ist.Measuring unit (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring channel (20) runs parallel to the line piece (14) when the measuring unit is connected to the line piece. Messeinheit (12) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass eine Innenwand (38) des Messkanals (20) aus Kunststoff besteht.Measuring unit (12) according to one of the preceding claims, characterized in that an inner wall (38) of the measuring channel (20) consists of plastic. Leitungsstück (14) zum Bestimmen eines Gesamtflusses (QG) eines Fluids, mit: am Anfang und am Ende angeordneten Verbindungen (50) zum Anschluss an anschließende Fluidleitungen; einer ersten Anschlussöffnung (16) und einer mit Abstand stromabwärts angeordneten zweiten Anschlussöffnung (24) zum lösbaren Anschließen einer Messeinheit (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 7; und einem Strömungswiderstand (44) zum Erzeugen eines Druckabfalls zwischen der ersten Anschlussöffnung und der zweiten Anschlussöffnung, wobei die erste Anschlussöffnung zum Verbinden mit dem Einlass (18) der Messeinheit und die zweite Anschlussöffnung zum Verbinden mit dem Auslass (22) der Messeinheit ausgebildet sind.Conduit (14) for determining a total flow (Q G ) of a fluid, comprising: initial and terminal connections (50) for connection to subsequent fluid conduits; a first connection opening (16) and a second connection opening (24) arranged at a distance downstream for releasably connecting a measuring unit (12) to one of the Claims 1 to 7 ; and a flow resistance (44) for generating a pressure drop between the first port and the second port, wherein the first port for connection to the inlet (18) of the measuring unit and the second port for connection to the outlet (22) of the measuring unit are formed. Leitungsstück (14) nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass der Strömungswiderstand (44) als Düse ausgebildet ist, die einen ersten Düsenabschnitt (46) mit einer Querschnittsverengung in Strömungsrichtung des Hauptflusses (QH) und einen anschließenden zweiten Düsenabschnitt (48) mit kleinerem, konstantem Querschnitt aufweist.Line piece (14) to Claim 8 characterized in that the flow resistance (44) is formed as a nozzle having a first nozzle portion (46) with a cross-sectional constriction in the direction of flow of the main flow (Q H ) and a subsequent second nozzle portion (48) with a smaller, constant cross section. Leitungsstück (14) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Einlasskammer (40), die in Strömungsrichtung des Hauptflusses vor der Düse angeordnet ist und an der die erste Anschlussöffnung (16) angeordnet ist; und eine Auslasskammer (42), die in Strömungsrichtung des Hauptflusses hinter der Düse angeordnet ist und an der die zweite Anschlussöffnung (24) angeordnet ist.Line piece (14) to Claim 9 characterized by an inlet chamber (40) disposed in the flow direction of the main flow in front of the nozzle and at which the first connection opening (16) is arranged; and an outlet chamber (42) disposed downstream of the nozzle in the flow direction of the main flow and to which the second connection opening (24) is arranged. Leitungsstück (14) nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch, dass der zweite Düsenabschnitt (48) in die Auslasskammer mündet und die Auslasskammer einen Umgebungsabschnitt (52) umfasst, der den zweiten Düsenabschnitt koaxial umgibt, wobei die zweite Anschlussöffnung im Bereich des zweiten Düsenabschnitts angeordnet ist.Line piece (14) to Claim 10 characterized in that the second nozzle portion (48) opens into the discharge chamber and the discharge chamber comprises an ambient portion (52) coaxially surrounding the second nozzle portion, the second connection opening being located in the region of the second nozzle portion. Leitungsstück (14) nach Anspruch 11, gekennzeichnet dadurch, dass die Anschlusskammer im Bereich der zweiten Anschlussöffnung eine stetig gekrümmte radiale Wandung (54) umfasst.Line piece (14) to Claim 11 , characterized in that the connection chamber in the region of the second connection opening comprises a continuously curved radial wall (54). Durchflussmesser (10) zum Bestimmen eines Gesamtflusses (QG) eines Fluids, mit einer Messeinheit (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und einem Leitungsstück (14) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, an das die Messeinheit angeschlossen ist.Flow meter (10) for determining a total flow (Q G ) of a fluid, comprising a measuring unit (12) according to one of Claims 1 to 8th and a pipe section (14) according to one of Claims 8 to twelve to which the measuring unit is connected. Durchflussmesser (10) nach Anspruch 13, mit einem Prozessor, der dazu ausgebildet ist, basierend auf dem empfangenen Ultraschallsignal den Nebenfluss (QN) zu ermitteln; und durch eine Multiplikation des Nebenflusses mit einem Proportionalitätsfaktor (K) den Gesamtfluss (QG) zu berechnen, wobei der Proportionalitätsfaktor ein Verhältnis des Nebenflusses zum Hauptfluss (QH) angibt.Flow meter (10) after Claim 13 with a processor designed to determine the tributary flow (Q N ) based on the received ultrasound signal; and by multiplying the tributary flow by a proportionality factor (K) to calculate the total flow (Q G ), the proportionality factor indicating a ratio of tributary flow to main flow (Q H ).
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