DE29719677U1 - Flow meter - Google Patents
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Description
GR 97 G 4454 DEGR 97 G 4454 EN
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Beschreibung
DurchflußmeßgerätDescription
Flowmeter
Die Erfindung betrifft ein Durchflußmeßgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a flow meter according to the preamble of claim 1.
Aus der DE 43 36 370 Cl ist eine Vorrichtung zur Durchflußmessung bekannt, bei welcher auf einer Seite eines Meßrohres zwei Ultraschallwandler angebracht sind, die alternierend im Sende-/Empfangsbetrieb arbeiten. Auf der den Ultraschallwandlern gegenüberliegenden Seite des Meßrohres sind zwei Reflektoren befestigt, deren Geometrie so ausgelegt ist, daß ein vom aktuellen Sendewandler erzeugtes Ultraschallsignal spiralförmig durch das Meßrohr geführt wird. Dadurch wird eine weitgehend vom vorherrschenden Strömungsprofil unabhängige Durchflußmessung erreicht. Zur spiralförmigen Schallführung werden beispielsweise bei einem viereckigen Meßrohr Sende- und Empfangswandler an der Oberseite in axialem Abstand zueinander angeordnet. Jeweils an der den Wandlern gegenüberliegenden Unterseite des Meßrohrs befindet sich ein Reflektor, dessen Flächennormale drei Komponenten in einem rechtwinkligen Koordinatensystem aufweist, dessen eine Achse parallel zur Strömungsrichtung orientiert ist. Durch den ersten Reflektor im Weg des Schallsignals wird dieses derart abgelenkt, daß es nacheinander an einer Seitenwand, an der Oberseite, an der anderen Seitenwand und schließlich am zweiten Reflektor wieder zur Oberseite hin reflektiert wird, an der sich der Empfangswandler befindet. Bezüglich weiterer konstruktiver Einzelheiten der Schallführung wird auf die DE 43 36 370 Cl verwiesen.A device for flow measurement is known from DE 43 36 370 Cl, in which two ultrasonic transducers are mounted on one side of a measuring tube, which operate alternately in transmit/receive mode. On the side of the measuring tube opposite the ultrasonic transducers, two reflectors are attached, the geometry of which is designed so that an ultrasonic signal generated by the current transmit transducer is guided spirally through the measuring tube. This achieves a flow measurement that is largely independent of the prevailing flow profile. For spiral sound guidance, for example, in a square measuring tube, the transmit and receive transducers are arranged on the top at an axial distance from one another. On the bottom of the measuring tube opposite the transducers, there is a reflector, the surface normal of which has three components in a rectangular coordinate system, one axis of which is oriented parallel to the flow direction. The first reflector in the path of the sound signal deflects it in such a way that it is reflected successively on one side wall, on the top, on the other side wall and finally on the second reflector back to the top where the receiving transducer is located. For further structural details of the sound guidance, please refer to DE 43 36 370 Cl.
GR 97 G 4454 DEGR 97 G 4454 EN
Bei nicht oder nur langsam fließenden Medien, in denen ein gewisser Anteil an Feststoffpartikeln oder Gasblasen vorhanden ist, können Probleme auftreten, wenn sich Ablagerungen am Meßrohrboden oder Gasblasen an der Meßrohrdecke sammeln. Derartige Inhomogenitäten im Schallweg verfälschen das Schallsignal und damit das Meßergebnis. Das Problem tritt vor allem dann auf, wenn das Meßrohr in eine Rohrleitung einer prozeßtechnischen Anlage waagerecht oder nur wenig geneigt eingebaut ist. Solange davon ausgegangen werden kann, daß durch das strömende Medium Ablagerungen oder Gasblasen im Meßrohr vermieden werden, sind keine besonderen Maßnahmen erforderlich. Andernfalls kann auch durch einen senkrechten Einbau des Meßrohrs abgeholfen werden, wenn die Gegebenheiten der prozeßtechnischen Anlage dies zulassen.Problems can arise with media that do not flow or flow only slowly and in which a certain proportion of solid particles or gas bubbles are present if deposits collect on the bottom of the measuring tube or gas bubbles collect on the top of the measuring tube. Such inhomogeneities in the sound path distort the sound signal and thus the measurement result. The problem occurs primarily when the measuring tube is installed horizontally or only slightly inclined in a pipeline of a process plant. As long as it can be assumed that deposits or gas bubbles in the measuring tube are avoided by the flowing medium, no special measures are required. Otherwise, the problem can also be remedied by installing the measuring tube vertically if the conditions of the process plant allow this.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Durchflußmeßgerät mit einer größeren Meßgenauigkeit auch bei im wesentlichen waagerechtem Einbau des Meßrohrs zu schaffen.The invention is based on the object of creating a flow meter with a greater measuring accuracy even when the measuring tube is installed essentially horizontally.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist das neue Durchflußmeßgerät der eingangs genannten Art die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale auf. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung beschrieben.To solve this problem, the new flow meter of the type mentioned at the beginning has the features specified in the characterizing part of claim 1. Advantageous further developments of the invention are described in the subclaims.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß durch eine einfache konstruktive Maßnahme, die keinerlei zusätzliche Kosten verursacht, eine wesentliche Verbesserung des Meßergebnisses erreicht werden kann. Bei waagerechtem oder nur leicht geneigtem Einbau des Meßrohrs wird bereits durch eine kleine Drehung des Meßrohrs um die Meßrohrachse erreicht, daß der Weg des Schallsignals nicht durch den oberen oder den unteren Wandungsbereich des Meßrohrquerschnitts verläuft, an welchem sich vorzugsweise Gasblasen oder Ablagerungen ansammeln. AuchThe invention has the advantage that a simple design measure that does not incur any additional costs can significantly improve the measurement result. When the measuring tube is installed horizontally or at a slight incline, a small rotation of the measuring tube around the measuring tube axis ensures that the path of the sound signal does not run through the upper or lower wall area of the measuring tube cross-section, where gas bubbles or deposits tend to accumulate.
GR 97 G 4454 DEGR 97 G 4454 EN
wenn die Gegebenheiten am Einbauort einen senkrechten Einbau des Meßrohrs in eine Rohrleitung nicht zulassen, kann mit dem neuen Durchflußmeßgerät eine gute Meßgenauigkeit erreicht werden. Da Schallwandler und Reflexionsstellen an den oberen und unteren Seitenwänden des Meßrohrs angebracht werden, aber nicht im obersten oder untersten Wandungsbereich des Meßrohrquerschnitts, sind keinerlei Grenzflächen im Weg des Schallsignals, beispielsweise am Übergang von Gasblasen zum flüssigen Meßmedium oder am Übergang zwischen flüssigem Meßmedium und festen Ablagerungen, zu erwarten, die zu unerwünschten Streureflexionen oder einer Unterbrechung des Schallwegs führen könnten. In einfacher Weise ist die Erfindung auch bei dem bekannten spiralförmigen Schallweg im Meßrohr anwendbar, der durch einen ersten Reflektor erreicht wird, dessen Flächennormale drei Komponenten in einem rechtwinkligen Koordinatensystem mit einer parallel zur Strömungsrichtung orientierten Achse aufweist. Dazu wird das Meßrohr um einen kleinen Winkel axial gedreht. Ein Meßrohr mit vieleckigem Querschnitt hat dabei den Vorteil, daß für Zwischenreflexionen nach der Reflexion an dem in der beschriebenen Weise geneigten ersten Reflektor und vor dem letzten Reflektor keine besonderen Reflektoren erforderlich sind, da die Wände des Meßrohrs bereits ebene Reflektorflächen bilden. Ein größter oberer Bereich im Meßrohrquerschnitt, der nicht im Weg des Schallsignals liegt und somit ohne Störung des Schallsignals beispielsweise von einer Gasblase eingenommen werden kann, wird bei gleicher, vom Schallsignal durchdrungener Querschnittsfläche des Meßrohrs erzielt, indem die an beiden Seiten des Meßrohrs im Meßrohrquerschnitt am höchsten angeordneten Schallwandler und/oder Reflexionsstellen auf gleicher Höhe angeordnet werden. In entsprechender Weise ergibt sich der größte untere Bereich des Meßrohrquerschnitts bei einer Anordnung der untersten Schallwandler und/oder Re-If the conditions at the installation site do not allow the measuring tube to be installed vertically in a pipeline, good measuring accuracy can be achieved with the new flow meter. Since sound transducers and reflection points are attached to the upper and lower side walls of the measuring tube, but not in the upper or lower wall area of the measuring tube cross-section, no boundary surfaces are to be expected in the path of the sound signal, for example at the transition from gas bubbles to the liquid measuring medium or at the transition between liquid measuring medium and solid deposits, which could lead to undesirable scattered reflections or an interruption of the sound path. The invention can also be used in a simple way with the known spiral sound path in the measuring tube, which is achieved by a first reflector, the surface normal of which has three components in a rectangular coordinate system with an axis oriented parallel to the flow direction. To do this, the measuring tube is rotated axially by a small angle. A measuring tube with a polygonal cross-section has the advantage that no special reflectors are required for intermediate reflections after the reflection on the first reflector, which is inclined in the manner described, and before the last reflector, since the walls of the measuring tube already form flat reflector surfaces. A largest upper area in the measuring tube cross-section, which is not in the path of the sound signal and can therefore be occupied by a gas bubble, for example, without disturbing the sound signal, is achieved with the same cross-sectional area of the measuring tube penetrated by the sound signal by arranging the highest sound transducers and/or reflection points on both sides of the measuring tube in the measuring tube cross-section at the same height. In a similar way, the largest lower area of the measuring tube cross-section is obtained when the lowest sound transducers and/or reflectors are arranged.
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flexionssteilen auf gleicher Höhe. Prinzipiell ist die Erfindung unabhängig vom Meßrohrquerschnitt sowohl bei vieleckigen als auch runden Meßrohren anwendbar, da sich mögliche Ablagerungen oder Gasblasenansammlungen in jedem Fall außerhalb der Schallsignalführung befinden und somit nicht zu einer Meßwertverfälschung führen können.flexures at the same height. In principle, the invention can be used with both polygonal and round measuring tubes, regardless of the measuring tube cross-section, since possible deposits or gas bubble accumulations are always located outside the sound signal path and thus cannot lead to a falsification of the measured value.
Anhand der Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, werden im folgenden die Erfindung sowie Ausgestaltungen und Vorteile näher erläutert.The invention, as well as its embodiments and advantages, are explained in more detail below with reference to the drawings in which embodiments of the invention are shown.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 einen Querschnitt eines quadratischen Meßrohrs und Figur 2 einen Querschnitt eines runden Meßrohrs mit jeweils angedeutetem spiralförmigem Verlauf des Schallsignals. Figure 1 shows a cross-section of a square measuring tube and Figure 2 shows a cross-section of a round measuring tube, each with an indicated spiral course of the sound signal.
Ein quadratisches Meßrohr 1 wird gemäß Figur 1 derart in eine Rohrleitung einer prozeßtechnischen Anlage eingebaut, daß seine vier Seitenflächen um 45° gegenüber der Horizontalen geneigt sind. Die Achse des Meßrohrs 1, die senkrecht zur Zeichnungsebene in der Mitte des Meßrohrs 1 verläuft, ist gleichzeitig die Strömungsrichtung eines Mediums, dessen Strömungsgeschwindigkeit im Meßrohr 1 mit dem Durchflußmeßgerät ermittelt werden soll. Entsprechend einem Pfeil 5 wird ein Schallsignal von einem Schallwandler 6 auf einen diesem gegenüberliegenden ersten Reflektor 7 gesendet, der das Schallsignal gemäß einem Pfeil 8 derart ablenkt, daß es mit mehreren Reflexionen an den Wänden des Meßrohrs 1 spiralförmig umlaufend zu einem zweiten, in Figur 1 nicht dargestellten Reflektor gelangt, der es entsprechend einem Pfeil 9 zu einem ebenfalls in Figur 1 nicht sichtbaren Schallwandler lenkt. Dieser Schallwandler ist in axialer Richtung zumAccording to Figure 1, a square measuring tube 1 is installed in a pipeline of a process plant in such a way that its four side surfaces are inclined by 45° to the horizontal. The axis of the measuring tube 1, which runs perpendicular to the drawing plane in the middle of the measuring tube 1, is at the same time the flow direction of a medium whose flow speed in the measuring tube 1 is to be determined with the flow meter. According to an arrow 5, a sound signal is sent from a sound transducer 6 to a first reflector 7 opposite it, which deflectors the sound signal according to an arrow 8 in such a way that it travels in a spiral shape with several reflections on the walls of the measuring tube 1 to a second reflector, not shown in Figure 1, which directs it according to an arrow 9 to a sound transducer, also not visible in Figure 1. This sound transducer is axially aligned with the
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Schallwandler 6 nach hinten versetzt und durch diesen verdeckt. Transducer 6 is moved to the rear and covered by it.
Obwohl dies bei der Darstellung eines Meßrohrquerschnitts gemäß den Figuren 1 und 2, bei denen der spiralförmige Verlauf des Schallwegs in die Zeichnungsebene projiziert wurde, nicht deutlich wird, hat der Weg des Schallsignals im spiralförmigen Bereich selbstverständlich eine senkrecht zur Zeichnungsebene gerichtete Komponente, damit aus den Differenzen gemessener Laufzeiten des Schallsignals stromauf und stromab auf die Strömungsgeschwindigkeit geschlossen werden kann.Although this is not clear in the representation of a measuring tube cross-section according to Figures 1 and 2, in which the spiral course of the sound path was projected into the plane of the drawing, the path of the sound signal in the spiral area naturally has a component directed perpendicular to the plane of the drawing, so that the flow velocity can be deduced from the differences in the measured travel times of the sound signal upstream and downstream.
Zur weiteren Verdeutlichung der Einbaulage des Meßrohrs 1 ist eine Senkrechte 2 in Figur 1 eingezeichnet, die in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel eines quadratischen Meßrohrquerschnitts auf der oberen und unteren Ecke des Meßrohrs 1 zu liegen kommt. Somit befindet sich sowohl am obersten als auch am untersten Wandungsbereich des Meßrohrquerschnitts jeweils eine Ecke. Bei in der Einbaulage waagerechter oder leicht geneigter Achse des Meßrohrs 1 und geringer Medienströmung können sich in einem flüssigen Medium vorhandene Gasblasen 3 oder mitgeführte Feststoffpartikel 4 im obersten bzw. untersten Bereich des Meßrohrquerschnitts ansammeln. Da an diesen Stellen weder Schallwandler noch Reflektoren plaziert sind, liegen die Gasblasen 3 und die Ablagerungen 4 nicht im Weg des Schallsignals und stören somit die Messung nicht. Der Schallwandler 6, eine dahinterliegende Reflexionsstelle 10, der ebenfalls dahinterliegende, verdeckte Schallwandler und eine Reflexionsstelle 11 sind im Meßrohrquerschnitt die am höchsten angeordneten Komponenten im Weg des Schallsignals. Da diese sich auf gleicher Höhe befinden, verläuft ein sie verbindender Weg des Schallsignals im Meßrohrquerschnitt ebenfalls auf gleicher Höhe und es wird soTo further clarify the installation position of the measuring tube 1, a vertical line 2 is drawn in Figure 1, which in the embodiment of a square measuring tube cross-section shown here lies on the upper and lower corners of the measuring tube 1. There is therefore a corner on both the uppermost and lowermost wall area of the measuring tube cross-section. If the axis of the measuring tube 1 is horizontal or slightly inclined in the installation position and the media flow is low, gas bubbles 3 or entrained solid particles 4 in a liquid medium can collect in the uppermost or lowermost area of the measuring tube cross-section. Since neither sound transducers nor reflectors are placed at these points, the gas bubbles 3 and the deposits 4 are not in the path of the sound signal and therefore do not interfere with the measurement. The sound transducer 6, a reflection point 10 behind it, the concealed sound transducer also behind it and a reflection point 11 are the highest arranged components in the path of the sound signal in the measuring tube cross-section. Since these are at the same height, a path of the sound signal connecting them in the measuring tube cross-section also runs at the same height and so
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der größte Bereich gebildet, der Gasblasen aufnehmen kann und nicht im Weg des Schallsignals liegt. Da sich auch der erste Reflektor I1 eine Reflexionsstelle 12 und der nicht dargestellte zweite Reflektor auf gleicher Höhe befinden, wird bei dieser Anordnung des quadratischen Meßrohrs 1 auch der größtmögliche Raum für Ablagerungen 4 vom Weg des Schallsignals ausgespart.the largest area is formed that can absorb gas bubbles and is not in the path of the sound signal. Since the first reflector I 1 also has a reflection point 12 and the second reflector (not shown) is at the same height, this arrangement of the square measuring tube 1 also leaves the largest possible space for deposits 4 away from the path of the sound signal.
Die anhand Figur 1 beschriebenen Vorteile können ebenso mit einem Meßrohr erreicht werden, das gegenüber dem in Figur 1 gezeigten um 90° axial gedreht ist.The advantages described in Figure 1 can also be achieved with a measuring tube that is axially rotated by 90° compared to that shown in Figure 1.
Würde dagegen das Meßrohr 1 in der Einbaulage lediglich um 45° nach rechts gedreht, so würden sich die Gasblasen unterhalb der Schallwandler und die Ablagerungen auf den Reflektoren sammeln und die Übertragung des Schallsignals empfindlich stören.If, however, the measuring tube 1 were to be rotated by only 45° to the right in the installation position, the gas bubbles below the sound transducers and the deposits on the reflectors would collect and seriously disrupt the transmission of the sound signal.
In Figur 2 ist ein rundes Meßrohr 13 dargestellt. Eine Senkrechte 14 markiert die Orientierung des Meßrohrs 13 in Einbaulage. Auch hier wird von einem Schallwandler 15 ein Schallsignal entsprechend einem Pfeil 16 zu einem ersten Reflektor 17 gesendet, der gegenüber dem Schallwandler 15 angeordnet ist. Durch die Neigung des Schallwandlers 17 wird ein spiralförmiger Lauf des Schallsignals im Meßrohr 13 erzeugt. Wiederum ist der oberste und unterste Bereich des Meßrohrs frei von Schallwandlern oder Reflexionsstellen, so daß sich hier Gasblasen 18 und Ablagerungen 19 sammeln können, ohne die Übertragung des Schallsignals zu stören. 30Figure 2 shows a round measuring tube 13. A vertical line 14 marks the orientation of the measuring tube 13 in the installed position. Here too, a sound transducer 15 sends a sound signal according to an arrow 16 to a first reflector 17, which is arranged opposite the sound transducer 15. The inclination of the sound transducer 17 creates a spiral-shaped path of the sound signal in the measuring tube 13. Again, the uppermost and lowermost areas of the measuring tube are free of sound transducers or reflection points, so that gas bubbles 18 and deposits 19 can collect here without disrupting the transmission of the sound signal. 30
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DE29719677U DE29719677U1 (en) | 1997-11-05 | 1997-11-05 | Flow meter |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE29719677U DE29719677U1 (en) | 1997-11-05 | 1997-11-05 | Flow meter |
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Family Applications (1)
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Legal Events
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