DE29719730U1 - Flow meter - Google Patents
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Description
GR 97 G 4455 DEGR 97 G 4455 EN
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 3 6 370 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 3 6 370 Cl, in which two ultrasonic transducers are mounted on one side of a measuring tube, which work alternately in the 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 through the measuring tube in a spiral shape. 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.
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Das bekannte Durchflußmeßgerät erlaubt aufgrund der spiralförmigen Schallführung eine gute Abtastung des Strömungsprofils, da der Schall den Querschnitt des Meßrohrs nahezu vollständig durchläuft. Im Ergebnis wird damit eine Wirkung erzielt, die etwa einer Integration über den Querschnitt des Meßrohrs gleichkommt.The well-known flow meter allows a good sampling of the flow profile due to the spiral-shaped sound guide, since the sound passes almost completely through the cross-section of the measuring tube. The result is an effect that is roughly equivalent to an integration over the cross-section of the measuring tube.
In industriellen Anwendungen kann es vorkommen, daß durch Pumpen, Rohrkrümmer oder andere Einbauten das fließende Medium in eine Drallbewegung versetzt wird. Ist der Drall innerhalb des Durchflußmeßgeräts nicht abgeklungen, so kann durch die Drallbewegung des Mediums der Meßwert verfälscht werden. Insbesondere bei spiralförmiger Schallführung kann dieser Fehler auftreten, da das Schallsignal eine Drehbewegung um die Meßrohrachse ausführt. Eine Möglichkeit zur Verringerung dieser Effekte ist der Einbau eines Drallbrechers vor der Meßstrecke des Durchflußmeßgeräts oder einer ausreichend langen Rohrvorlaufstrecke, in welcher eine unerwünschte Drallbewegung vor der Meßstrecke abklingen kann.In industrial applications, pumps, pipe bends or other fittings can cause the flowing medium to swirl. If the swirl within the flow meter has not subsided, the swirl of the medium can distort the measured value. This error can occur particularly with spiral sound guidance, as the sound signal rotates around the measuring tube axis. One way to reduce these effects is to install a swirl breaker in front of the flow meter's measuring section or a sufficiently long pipe pre-run section in which an undesirable swirl movement in front of the measuring section can subside.
Eine andere Möglichkeit zur Abhilfe könnte das in der bereits erwähnten DE 43 36 370 Cl beschriebene Unterteilen der Reflektoren in jeweils zwei Reflexionsflächen darstellen. Die Reflexionsflächen werden derart ausgerichtet, daß die Wellenfront eines einfallenden Schallsignals in zwei in unterschiedlicher Richtung weiterlaufende Wellenfronten aufgespalten wird, die sich nach Durchlaufen eines gleich langen Weges im Meßrohr, jedoch mit einander entgegengesetzter Drehbewegung um die Meßrohrachse, im zweiten Reflektor rekombinieren. Als Nachteil dieser Möglichkeit wird jedoch angeführt, daß bei der Rekombination der Wellenfronten Signalpegelverluste zu erwarten sind.Another possible remedy could be the division of the reflectors into two reflection surfaces, as described in the aforementioned DE 43 36 370 Cl. The reflection surfaces are aligned in such a way that the wave front of an incident sound signal is split into two wave fronts that continue in different directions, which recombine in the second reflector after traveling a path of equal length in the measuring tube, but with opposite rotational movements around the measuring tube axis. The disadvantage of this option, however, is that signal level losses are to be expected when the wave fronts recombine.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Durchflußmeßgerät mit einer verbesserten Meßgenauigkeit zu schaffen.The invention is based on the object of creating a flow meter with improved measuring accuracy.
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 sich die unabhängig voneinander betreibbaren Meßstrecken in keiner Weise gegenseitig beeinflussen. Eine Reduzierung der Signalpegel, die bei der bekannten Lösung mit geteilten Reflektoren.durch Interferenz bei der Rekombination der beiden Wellenfronten auftreten kann, wird vermieden. Parasitäre Schallwege, die an den Kanten eines geteilten Reflektors entstehen könnten und sich dem Meßsignal überlagern würden, treten bei dem neuen Durchflußmeßgerät ebenfalls nicht auf.The invention has the advantage that the measuring sections, which can be operated independently of one another, do not influence one another in any way. A reduction in the signal level, which can occur in the known solution with split reflectors due to interference during the recombination of the two wave fronts, is avoided. Parasitic sound paths, which could arise at the edges of a split reflector and would be superimposed on the measuring signal, also do not occur in the new flow meter.
In vorteilhafter Weise kann das neue Durchflußmeßgerät bezüglich einer die Meßrohrachse einschließenden Ebene symmetrisch aufgebaut werden. Durch eine derartige Symmetrie kann eine Drallerzeugung im Meßrohr ausgeschlossen werden. Ist das Strömungsprofil im Meßrohr dennoch drallbehaftet, so kann der Einfluß des Dralls auf das Meßergebnis anhand des Vergleichs zweier Messungen mit gegenläufiger Drehbewegung des Schallsignals analytisch kompensiert werden. Aufwendige konstruktive Maßnahmen zur Verhinderung einer Drallbewegung im Meßrohr, beispielsweise durch Drallbrecher vor dem Meßrohreinlauf, sind nicht erforderlich, da auch bei drallbehafteten Strömungsprofilen eine gute Meßgenauigkeit erreicht wird. Das neue Durchflußmeßgerät zeichnet sich somit durch einen geringeren Raumbedarf am Einbauort aus. Zudem wird die Anlagen-The new flow meter can be advantageously constructed symmetrically with respect to a plane that includes the measuring tube axis. This type of symmetry can prevent the generation of swirls in the measuring tube. If the flow profile in the measuring tube is nevertheless subject to swirls, the influence of the swirl on the measurement result can be analytically compensated by comparing two measurements with counter-rotating movements of the sound signal. Complex structural measures to prevent swirls in the measuring tube, for example by installing swirl breakers in front of the measuring tube inlet, are not required, as good measurement accuracy is achieved even with swirling flow profiles. The new flow meter is therefore characterized by a smaller space requirement at the installation site. In addition, the system
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Planung vereinfacht, da Einflüsse des Einbauorts sich weniger auf das Meßergebnis auswirken.Planning is simplified because the influence of the installation location has less impact on the measurement result.
Aufgrund der Durchflußmessung mit mehreren, voneinander unabhängigen Meßstrecken wird ein Ausgleich verbleibender Unsymitietrien in der Schallausbreitung und Schallführung im Meßrohr, die durch Komponententoleranzen des Aufbaus oder Übertragungsverhaltens der Wandler, der Reflektoren oder der Meßgeometrie bedingt sein können, durch algorithmische Auswertung der Einzelmessungen ermöglicht.Due to the flow measurement with several, independent measuring sections, a compensation of remaining asymmetries in the sound propagation and sound guidance in the measuring tube, which can be caused by component tolerances of the structure or transmission behavior of the transducers, the reflectors or the measuring geometry, is made possible by algorithmic evaluation of the individual measurements.
Bei Ausfall einer Meßstrecke, beispielsweise wegen eines Wandlerdefekts, kann das Durchflußmeßgerät mit den verbleibenden Meßstrecken bei verringerter Meßgenauigkeit weiterbetrieben werden. Durch die unabhängig betreibbaren Meßstrecken wird somit die Verfügbarkeit des Durchflußmeßgeräts erhöht.If a measuring section fails, for example due to a converter defect, the flow meter can continue to operate with the remaining measuring sections with reduced measuring accuracy. The availability of the flow meter is increased by the independently operable measuring sections.
Ein Aufbau, der bezüglich einer die Meßrohrachse einschließenden Ebene symmetrisch ist, wird in einfacher Weise dadurch erreicht, daß die Schallwandler zweier Meßstrecken an benachbarten Seiten des Meßrohrs angebracht sind. Werden die Schallwandler paarweise auf gleicher axialer Höhe angeordnet, so messen beide Meßstrecken über denselben axialen Abschnitt des Meßrohrs. Ein eventuell in der Medienströmung vorhandener Drall ist somit für beide Meßstrecken gleich. Durch einfache Mittelwertbildung kann aus den Ergebnissen der Einzelmessungen mit beiden Meßstrecken ein Dralleinfluß kompensiert werden. Zudem ist der Aufbau des Meßrohrs mit Schallwandlern auf gleicher axialer Höhe besonders kompakt.A structure that is symmetrical with respect to a plane that includes the measuring tube axis is easily achieved by attaching the transducers of two measuring sections to adjacent sides of the measuring tube. If the transducers are arranged in pairs at the same axial height, both measuring sections measure over the same axial section of the measuring tube. Any swirl that may be present in the media flow is therefore the same for both measuring sections. By simply averaging the results of the individual measurements with both measuring sections, a swirl effect can be compensated. In addition, the structure of the measuring tube with transducers at the same axial height is particularly compact.
Werden die Schallwandler der einen und die Schallwandler der weiteren Meßstrecke axial gegeneinander versetzt, so wirdIf the transducers of one measuring section and the transducers of the other measuring section are axially offset from each other,
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auch das Strömungsprofil auf der einen Meßstrecke axial versetzt zur weiteren Meßstrecke abgetastet. Bei der Unterbringung der Wandler und Reflektoren am Meßrohr gibt es in diesem Fall keinerlei Raumprobleme. Werden die Wandler paarweise auf derselben Seite des Meßrohrs angebracht, so genügt für jedes Wandlerpaar ein Gehäuse und die Reflektoren beider Meßstrecken können paarweise in einer Reflektorkomponente zusammengefaßt werden. Das Meßrohr ist auf diese Weise mit geringerem Aufwand realisierbar.the flow profile on one measuring section is also scanned axially offset from the other measuring section. In this case, there are no space problems when accommodating the transducers and reflectors on the measuring tube. If the transducers are mounted in pairs on the same side of the measuring tube, one housing is sufficient for each pair of transducers and the reflectors of both measuring sections can be combined in pairs in a reflector component. The measuring tube can be realized with less effort in this way.
Eine besonders hohe Meßgenauigkeit wegen einer weitgehend homogenen Abtastung des Strömungsprofils wird erreicht, wenn die Schallwandler das Schallsignal senkrecht zur Strömungsrichtung in das Meßrohr einstrahlen und wenn jeweils ein Reflektor im Meßrohr gegenüber den Schallwandlern angeordnet ist, dessen Flächennormale drei Komponenten in einem rechtwinkligen Koordinatensystem aufweist, dessen eine Achse parallel zur Strömungsrichtung orientiert ist.A particularly high measurement accuracy due to a largely homogeneous scanning of the flow profile is achieved if the sound transducers radiate the sound signal into the measuring tube perpendicular to the flow direction and if a reflector is arranged in the measuring tube opposite the sound transducers, the surface normal of which has three components in a rectangular coordinate system, one axis of which is oriented parallel to the flow direction.
Die beiden Meßstrecken müssen nicht zwangsläufig dieselbe axiale Länge haben, da auch bei unterschiedlicher axialer Länge der Meßstrecken eine analytische Kompensation des Dralleinflusses möglich ist. Durch eine Anbringung der Schallwandler der weiteren Meßstrecke axial zwischen den Schallwandlern der einen Meßstrecke kann ein besonders kompakter Aufbau des Meßrohres erreicht werden.The two measuring sections do not necessarily have to have the same axial length, since analytical compensation of the swirl influence is possible even if the axial lengths of the measuring sections are different. By attaching the sound transducers of the other measuring section axially between the sound transducers of one measuring section, a particularly compact structure of the measuring tube can be achieved.
Für eine schnelle Meßfolge können auf mehreren Meßstrecken gleichzeitig Messungen durchgeführt werden. Es genügt jedoch eine einzige Ansteuer- und Auswerteeinheit, wenn diese für die verschiedenen Meßstrecken umschaltbar ist. Der zusätzliche Aufwand für weitere Meßstrecken beschränkt sich dann auf die Schallwandler und Reflektoren der Meßstrecke sowieFor a fast measurement sequence, measurements can be carried out on several measuring sections simultaneously. However, a single control and evaluation unit is sufficient if it can be switched over for the different measuring sections. The additional effort for additional measuring sections is then limited to the sound transducers and reflectors of the measuring section as well as
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eine Einrichtung zur wahlweisen Ansteuerung der verschiedenen Meßstrecken.a device for selectively controlling the various measuring sections.
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 ein Meßrohr mit zwei Meßstrecken auf axial gleicher Höhe,Figure 1 a measuring tube with two measuring sections at the same axial height,
Figur 2 ein Schnittbild durch das Meßrohr nach Figur 1 mitFigure 2 is a sectional view of the measuring tube according to Figure 1 with
einem angedeuteten Schallweg einer-Meßstrecke,
Figur 3 ein Schnittbild des Meßrohrs nach Figur 1 mit angedeutetem Schallweg einer weiteren Meßstrecke,
Figur 4 ein Meßrohr mit axial gegeneinander versetzten Meßstrecken,
Figur 5 ein Meßrohr mit Meßstrecken unterschiedlicher axialer Länge undan indicated sound path of a measuring section, Figure 3 a sectional view of the measuring tube according to Figure 1 with indicated sound path of another measuring section, Figure 4 a measuring tube with axially offset measuring sections,
Figure 5 a measuring tube with measuring sections of different axial length and
Figur 6 ein Meßrohr mit axial gegeneinander versetzten Meßstrecken, deren Schallwandler auf einer Seite des Meßrohrs paarweise zusammengefaßt sind.Figure 6 shows a measuring tube with axially offset measuring sections, the sound transducers of which are grouped together in pairs on one side of the measuring tube.
Figur 1 zeigt eine Seitenansicht eines Meßrohrs 1, dessen Achse horizontal in der Zeichenebene verläuft. Das Meßrohr 1 wird von einem gasförmigen oder flüssigen Medium durchströmt, dessen Durchflußmenge erfaßt werden soll. Ein Schallwandler WIl zum Senden eines Schallsignals in das Meßrohr 1 und ein Schallwandler W12 zum Empfangen des durch das Medium übertragenen Schallsignals gehören zu einer Meßstrecke. Gegenüber diesen Schallwandlern WIl und W12 ist jeweils ein Reflektor RIl bzw. R12 angeordnet. Durch den Reflektor RIl wird das Schallsignal derart reflektiert, daß es nacheinander zur hinteren Seitenwand, zur Oberseite, zur vorderen SeitenwandFigure 1 shows a side view of a measuring tube 1, the axis of which runs horizontally in the plane of the drawing. The measuring tube 1 is flowed through by a gaseous or liquid medium, the flow rate of which is to be recorded. A sound transducer WIl for sending a sound signal into the measuring tube 1 and a sound transducer W12 for receiving the sound signal transmitted through the medium belong to a measuring section. A reflector RIl or R12 is arranged opposite these sound transducers WIl and W12. The reflector RIl reflects the sound signal in such a way that it is directed successively to the rear side wall, the top side, the front side wall
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und zum Reflektor R12 gelangt. Das von dem Medium übertragene Schallsignal wird durch den Reflektor R12 zum Wandler W12 abgelenkt. Auf seinem Weg zwischen den Reflektoren RIl und R12 führt das Schallsignal somit eine Drehbewegung um die Meßrohrachse aus. Durch eine Ansteuer- und Auswerteeinheit 2 wird die Laufzeit des Schallsignals erfaßt. In einer weiteren Messung wird nun der Schallwandler W12 als Sender und der Schallwandler WIl als Empfänger eines Schallsignals betrieben. Aus der Differenz der beiden gemessenen Laufzeiten kann die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums im Meßrohr 1 berechnet werden. Zur Kompensation einer Drallbewegung, die bei dieser Messung aufgrund der Drehbewegung, die das Schallsignal in seinem Verlauf um die Meßrohrachse ausführt, die gemessenen Laufzeiten direkt beeinflußt und somit die Messung der Strömungsgeschwindigkeit verfälscht, sind zwei weitere Schallwandler W21 und W22 an den Seiten des Meßrohrs angebracht. Diese gehören zusammen mit zwei ihnen gegenüberliegenden, an der hinteren Seitenwand des Meßrohrs 1 angeordneten Reflektoren zu einer weiteren Meßstrecke, deren Schallsignal eine Drehbewegung in entgegengesetzter Drehrichtung ausführt. Ein Drall des Mediums wirkt sich daher mit umgekehrtem Vorzeichen auf das Meßergebnis der weiteren Meßstrecke aus. Die beiden weiteren Schallwandler W21 und W22 werden ebenfalls von der Ansteuer- und Auswerteeinheit 2 alternierend als Sende- oder Empfangswandler betrieben. Aus den Laufzeitmessungen stromauf und stromab wird ein Meßergebnis für die drallbehaftete Strömungsgeschwindigkeit auf der weiteren Meßstrecke berechnet. Durch Mittelwertbildung wird aus den Meßwerten der Strömungsgeschwindigkeit der einen Meßstrecke und der weiteren Meßstrecke die tatsächliche Strömungsgeschwindigkeit berechnet, die nun frei von durch Drall verursachten Meßfehlern ist.and reaches the reflector R12. The sound signal transmitted by the medium is deflected by the reflector R12 to the transducer W12. On its way between the reflectors RIl and R12, the sound signal thus performs a rotary movement around the measuring tube axis. The travel time of the sound signal is recorded by a control and evaluation unit 2. In a further measurement, the sound transducer W12 is now operated as a transmitter and the sound transducer WIl as a receiver of a sound signal. The flow velocity of the medium in the measuring tube 1 can be calculated from the difference between the two measured travel times. To compensate for a swirling movement, which in this measurement directly influences the measured travel times due to the rotary movement that the sound signal performs as it travels around the measuring tube axis and thus distorts the measurement of the flow velocity, two further sound transducers W21 and W22 are attached to the sides of the measuring tube. These, together with two reflectors opposite them and arranged on the rear side wall of the measuring tube 1, belong to a further measuring section, the sound signal of which performs a rotational movement in the opposite direction. A swirl in the medium therefore has an opposite effect on the measurement result of the further measuring section. The two further sound transducers W21 and W22 are also operated by the control and evaluation unit 2 alternately as transmitting or receiving transducers. A measurement result for the swirling flow velocity on the further measuring section is calculated from the runtime measurements upstream and downstream. By averaging, the actual flow velocity is calculated from the measured values of the flow velocity of one measuring section and the further measuring section, which is now free of measurement errors caused by swirl.
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Anhand der Figuren 2 und 3 soll im folgenden die Führung der Schallsignale im Meßrohr 1 weiter verdeutlicht werden. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Wandler WIl und der Reflektor RIl, die zu der einen Meßstrecke gehören und an der Führung des in Figur 2 dargestellten Schallsignals beteiligt sind, wurden mit durchgezogenen Linien eingezeichnet, während der nicht beteiligte Wandler W21 und der Reflektor R21 der weiteren Meßstrecke mit gestrichelten Linien eingezeichnet sind. Entsprechend einem Pfeil 3 wird ein Schallsignal von dem Schallwandler WIl auf den diesem gegenüberliegenden Reflektor RIl gesendet, der das Schallsignal gemäß einem Pfeil 4 derart ablenkt, daß es mit mehreren Reflexionen an den Wänden des Meßrohrs 1 spiralförmig umlaufend zu dem in Figur 2 nicht dargestellten Reflektor R12 gelangt, der es entsprechend einem Pfeil 5 zu dem ebenfalls in Figur 2 nicht sichtbaren Schallwandler W12 lenkt. Dieser Schallwandler ist in axialer Richtung zum Schallwandler WIl nach hinten versetzt und durch diesen verdeckt.The following will illustrate the guidance of the sound signals in the measuring tube 1 further with reference to Figures 2 and 3. Identical parts are given the same reference numerals. The transducer WIl and the reflector RIl, which belong to one measuring section and are involved in guiding the sound signal shown in Figure 2, have been drawn in with solid lines, while the non-involved transducer W21 and the reflector R21 of the other measuring section are drawn in with dashed lines. According to an arrow 3, a sound signal is sent from the sound transducer WIl to the reflector RIl opposite it, which deflects the sound signal according to an arrow 4 in such a way that it travels in a spiral shape with several reflections on the walls of the measuring tube 1 to the reflector R12 (not shown in Figure 2), which directs it according to an arrow 5 to the sound transducer W12 (also not visible in Figure 2). This transducer is offset axially to the rear of the transducer WIl and is covered by it.
Obwohl dies bei der Darstellung eines Meßrohrquerschnitts gemäß den Figuren 2 und 3, 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 2 and 3, 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.
Figur 3 zeigt noch einmal den bereits in Figur 2 dargestellten Querschnitt eines Meßrohrs 1, in dem nun der Verlauf eines Schallsignals für die weitere Meßstrecke verdeutlicht wird. Wiederum sind die an der Schallübertragung beteiligtenFigure 3 shows once again the cross-section of a measuring tube 1 already shown in Figure 2, in which the course of a sound signal for the further measuring section is now illustrated. Again, the components involved in the sound transmission are
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Komponenten, der Schallwandler W21 und der Reflektor R21, mit durchgezogenen Linien, dagegen der Schallwandler WIl und der Reflektor RIl, die daran nicht beteiligt sind, mit gestrichelten Linien eingezeichnet. Entsprechend einem Pfeil 6 wird das weitere Schallsignal von dem Schallwandler W21 auf den diesem gegenüberliegenden Reflektor R21 gesendet, der das Schallsignal gemäß einem Pfeil 7 derart ablenkt, daß es mit mehreren Reflexionen an den Wänden des Meßrohrs 1 spiralförmig umlaufend zu einem zweiten, in Figur 3 nicht dargestellten Reflektor gelangt, der es entsprechend einem Pfeil 8 zu dem ebenfalls in Figur 3 nicht sichtbaren Schallwandler W22 (Figur 1) lenkt, der durch den Schallwandler W21 verdeckt wird.Components, the sound transducer W21 and the reflector R21, are shown with solid lines, whereas the sound transducer WIl and the reflector RIl, which are not involved, are shown with dashed lines. According to an arrow 6, the further sound signal is sent from the sound transducer W21 to the opposite reflector R21, which deflects the sound signal according to an arrow 7 in such a way that it reaches a second reflector, not shown in Figure 3, in a spiral shape with several reflections on the walls of the measuring tube 1, which directs it according to an arrow 8 to the sound transducer W22 (Figure 1), which is also not visible in Figure 3 and is covered by the sound transducer W21.
Aus dem Vergleich der Figuren 2 und 3 wird deutlich, daß das Schallsignal der weiteren Meßstrecke (Figur 3) eine Drehbewegung ausführt, die entgegengesetzt ist zu derjenigen des ersten Schallsignals der einen Meßstrecke (Figur 2). Aus den mit beiden Meßstrecken ermittelten Schallaufzeiten kann ohne weiteres ein Meßwert der Strömungsgeschwindigkeit berechnet werden, der frei von Dralleinflüssen ist. Die beiden Meßstrecken sind unabhängig voneinander betreibbar und ein wechselseitiges Übersprechen ist für die Meßgenauigkeit praktisch ohne Bedeutung.From the comparison of Figures 2 and 3 it is clear that the sound signal from the further measuring section (Figure 3) performs a rotary movement that is opposite to that of the first sound signal from the one measuring section (Figure 2). From the sound travel times determined with both measuring sections, a measured value of the flow velocity can easily be calculated that is free from swirl influences. The two measuring sections can be operated independently of one another and mutual crosstalk is practically irrelevant for the measurement accuracy.
Die in Figur 4 gezeigte Anordnung von Schallwandlern W31 und W32 sowie Reflektoren R31 und R32 der einen Meßstrecke zu weiteren Schallwandlern W41 und W42 einer weiteren Meßstrecke unterscheidet sich dahingehend von der in Figur 1 dargestellten Anordnung, daß die beiden Meßstrecken gegeneinander axial versetzt sind. Der Aufbau des Meßrohrs ist dadurch zwar weniger kompakt, erlaubt aber bei besserem Raumangebot für die Unterbringung der Schallwandler und Reflektoren die Reali-The arrangement shown in Figure 4 of sound transducers W31 and W32 and reflectors R31 and R32 of one measuring section to further sound transducers W41 and W42 of another measuring section differs from the arrangement shown in Figure 1 in that the two measuring sections are axially offset from each other. The structure of the measuring tube is therefore less compact, but allows for the realization of more space for the accommodation of the sound transducers and reflectors.
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sierung komplett gleichartiger Schallführungen mit entgegengesetztem Drehsinn.ization of completely identical sound guides with opposite directions of rotation.
Entsprechend Figur 5 kann eine weitere Meßstrecke mit Schallwandlern W51 und W52 kürzer als eine Meßstrecke mit Schallwandlern W61 und W62 sowie diesen gegenüberliegenden Reflektoren R61 und R62 ausgeführt werden. Bei entsprechend angepaßter Berechnungsmethode ist auch mit dieser Art eines kompakten Aufbaus eine Drallkompensation der Strömungsgeschwindigkeitsmessung zu erreichen.According to Figure 5, a further measuring section with sound transducers W51 and W52 can be designed to be shorter than a measuring section with sound transducers W61 and W62 and reflectors opposite them R61 and R62. With a correspondingly adapted calculation method, swirl compensation of the flow velocity measurement can also be achieved with this type of compact structure.
Figur 6 zeigt eine Meßstrecke mit Schallwandlern W71 und W72 sowie Reflektoren R71 und R72, die gegenüber einer weiteren Meßstrecke mit Schallwandlern W81 und W82 sowie Reflektoren R81 und R82 nur geringfügig axial versetzt ist. Zudem sind die Komponenten beider Meßstrecken auf übereinstimmenden Seiten eines Meßrohrs 9 angeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Wandler W71 und W81, die Wandler W72 und W82, die Reflektoren R71 und R81 sowie die Reflektoren R72 und R82 paarweise in Gehäusen 10, 11, 12 bzw. 13 zusammengefaßt. Ein Mehraufwand, der für die weitere Meßstrecke erforderlich ist, wird damit in bezug auf Gehäuse und Abdichtungen erheblich vermindert.Figure 6 shows a measuring section with sound transducers W71 and W72 and reflectors R71 and R72, which is only slightly axially offset from another measuring section with sound transducers W81 and W82 and reflectors R81 and R82. In addition, the components of both measuring sections are arranged on the same sides of a measuring tube 9. In this embodiment, the transducers W71 and W81, the transducers W72 and W82, the reflectors R71 and R81 and the reflectors R72 and R82 are combined in pairs in housings 10, 11, 12 and 13 respectively. The additional effort required for the additional measuring section is thus significantly reduced in terms of housing and seals.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen wurden Meßrohre mit quadratischem Querschnitt und zwei Meßstrecken beschrieben. Es ist aber ohne weiteres ersichtlich, daß die Erfindung alternativ auch bei anderen vieleckigen oder runden Meßrohren bzw. bei Meßrohren mit mehr als zwei Meßstrecken anwendbar ist.In the embodiments shown, measuring tubes with a square cross-section and two measuring sections were described. However, it is readily apparent that the invention can alternatively also be used with other polygonal or round measuring tubes or with measuring tubes with more than two measuring sections.
Claims (6)
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