JP2937935B2 - 流体の流量を測定するための装置 - Google Patents

流体の流量を測定するための装置

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    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G01F1/662—Constructional details
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B5/00—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/02—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of fastening members using screw-thread
    • G—PHYSICS
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    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/18—Supports or connecting means for meters

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、測定管と、測定管
の端部領域に配置した超音波変換器と、流体の流入およ
び流出のために互いに同軸に配置した連結部とを有し、
超音波によって流体の流量を測定するための装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】流体媒体（特に液体）の流量を測定する
ため、超音波の波連を、所謂測定管を通して送射し、同
時に、流れ方向にあってその流れに対向する管の両端面
から、測定管の内側の液体流れを通して送射することが
常套である。流体流れに起因して、伝送時間の違いが、
超音波信号の間に生じ、この超音波信号は、中央部の流
量に比例するものである。伝送時間の違いは、測定管の
長さと共に線型的に増加するため、測定管の長さを、可
能な限り長くすることが好ましい。しかしながら、他方
では、こうした流量計の最大全体長さは、所定の取り付
け規則に基づいて与えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】所定の最大長さの場合
に、測定管の有効長さを増加させる目的から、ドイツ連
邦共和国特許公開明細書４４１５８８９号には、連結部
の連結軸線に関して測定管を傾けた配置が開示されてい
る。しかしながら、このステップでは、突き出した構造
になるため、大きな取り付け空間を必要とする。流れ断
面に関して非対照であって鋭角端部を有した構造である
ため、最大流量は、キャビテーションの発生という点か
ら制限される。
【０００４】このため、本発明の課題は、測定管と、測
定管の端部領域に配置した超音波変換器と、流体の流入
および流出のために互いに同軸に配置した連結部とを有
し、超音波によって流体の流量を測定するための装置に
おいて、取り付け空間を不均衡にしたり大きくせずに、
所定の最大全体長さに対して、超音波測定部分の有効長
さをさらに大きくできる装置に構成することである。さ
らに、流量計の構造は、経済的であって、既存のパイプ
ラインシステムへの取り付けが簡単に行えるものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この課
題は、測定管を連結部と同軸に配置すると共に、超音波
変換器を測定管と連結部との間に位置決めすることで解
決する。
【０００６】本発明の装置の好適な実施形態では、超音
波変換器を、測定管および連結部に対して広げたハウジ
ングの内側にある控室に配置する。ハウジングは、連結
部に面したハウジングの側面を、流れ要素によって閉鎖
することが好ましく、当該流れ要素は、ねじで緩めるこ
とができるものが好ましい。この流れデバイダは、ハウ
ジングまたは管壁に支持フランジで固定することが好ま
しく、それによって、流れにおける最適な効果（例え
ば、付加したねじれによる）を、支持フランジの設計に
より得ることができる。流れ要素は、ねじで緩めること
ができるものであって、超音波変換器とのアクセスを可
能にするものである。このため、メンテナンス作業を、
連結部から実行することができる。
【０００７】本発明の装置における特に好適な実施形態
では、測定管は、中央にある構成要素の一部であり、連
結部のそれぞれは、中央にある構成要素に連結し端部に
ある構成要素の一部であり、ハウジングの支持フランジ
を、中央にある構成要素と端部にある構成要素とでなる
合わせ溝に配置し、組み立て後は、その合わせ面により
保持する。中央にある構成要素と端部にある構成要素と
は、適用範囲に合わせて、金属または合成材料で製造す
ることが好ましい。同様に、ハウジングおよび流れ要素
のための材料は、パイプラインシステムの内側に移され
る流体の特性に基づいて選択される。
【０００８】装置がプラスチックにより製造される場
合、超音波変換器の接続線は、ハウジングの支持フラン
ジ内に直接、射出成形してもよい。
【０００９】完全にプラスチックである実施形態によれ
ば、本発明の装置は、全ての液体媒体の使用に適し、使
用されるプラスチックは、こうした液体媒体に対して耐
久性を有する。好適なプラスチックには、例えば、Ｐ
Ｅ、ＰＶＣ、ＰＰ、ＰＶＤＥ、パイプラインシステムで
使用される特別なプラスチック等がある。
【００１０】本発明の流量計は、既存のパイプラインシ
ステムへの取り付けを簡素化できる。既知のシステムに
関し、流量計は、明らかに拡大された測定領域を有す
る。即ち、キャビテーションは、比較的速い速度が存在
する部分にだけ生じる。流量計は、わずかに圧力を低下
させるだけであって、最小配置長さに関して、管の外径
のおよそ２倍に一致する取り付け空間を必要とする。ア
ンダーカットおよびデッドスペースがないことに起因し
て、本発明の流量計はまた、非常に純粋な媒体に対して
適している。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の特別な利点、特徴
および詳細を、好適な実施形態と、超音波流量計の概要
を示した縦断面図とで説明することにより明らかにす
る。
【００１２】流体の流れ量または流量を測定するための
超音波流量計１０は、中央に測定管１２を有し、この測
定管１２は、各控室１４に向いた側面それぞれで広くな
っている。控室１４は、その後再び狭くなり、図示せぬ
パイプラインシステムに超音波流量計１０を取り付ける
ための連結部１６に開口する。連結部１６は、測定管１
２と同軸に配置され、この測定管と同じ内径ｄを有す
る。共通な管軸線Ｘは、流れ方向に定義する。
【００１３】各控室１４には、音響バッフル２０を備え
たハウジング１８を、測定管１２の開口部と向かい合う
ように配置する。連結部１６に面したハウジング１８の
側面は、円錐形の流れ要素２２によって閉鎖され、この
流れ要素２２を、ねじ（ねじ切り）２４により、ハウジ
ング１８内にねじ止めできる。ハウジング１８は、円錐
形の流れ要素２２と一体になり、超音波変換器２６の収
容に供する流れデバイダを形成する。
【００１４】控室１４の内側で行うハウジング１８の取
り付けは、型成形した支持フランジ２８を介して行い、
この支持フランジ２８を、ハウジング壁の合わせ溝３０
内に嵌合させる。超音波変換器２６に導かれた接続線３
２は、支持フランジ２８を通して案内されると共に、超
音波流量計１０の外側で電子ユニット３４に接続され
る。
【００１５】また、ハウジング１８に設けた支持フラン
ジ２８は、旋回リング３５で連結され、この旋回リング
３５を、中央にある構成要素Ｚと端部にある構成要素Ｅ
とによって保持する。
【００１６】超音波流量計１０は、測定管１２および控
室１４のポートで構成した中央にある構成要素Ｚでな
り、この中央にある構成要素の側面それぞれに、連結部
１６を一体にして備えた控室１４の第２部分を、端部に
ある構成要素Ｅとして連結する。この際、控室１４を構
成する２つの部品は、互いに向かい合う溝３０ａ，３０
ｂを有し、組み立ての際、これらの溝に、ハウジング１
８の支持フランジ２８を配置し、組み立て後は、溝３０
を形成する。
【００１７】超音波流量計１０に使用する材料に応じ
て、中央にある構成要素Ｚを、端部にある２つの構成要
素と一体に、溶接、接着またはねじ止め、または、他の
方法で連結する。連結のタイプに応じて、支持フランジ
２８を、溝の内側にリングパッキン３６を介してシール
してもよい。ハウジング１８の内側に配置した超音波変
換器２６のメンテナンスは、連結部１６から可能であ
り、円錐形の流れ要素２２のねじを緩めることにより、
ハウジング１８を簡単に開けることができる。
【００１８】図面は、超音波流量計１０の全体配置長さ
Ｌに対する、超音波測定部の有効長さｌを、好適な関係
で明示したものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による超音波流量計を示した断面図であ
る。
【符号の説明】
10 超音波流量計 12 測定管 14 控室 16 連結部 18 ハウジング 20 音響バッフル 22 流れ要素 24 ねじ 26 超音波変換器 28 支持フランジ 30 溝 32 接続線 35 旋回リング 36 リングパッキン Ｅ 構成要素（端部） ｄ 内径 Ｌ 長さ ｌ 有効長さ Ｘ 管軸線 Ｚ 構成要素（中央部）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−60257（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−21665（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01F 1/66

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 測定管（１２）と、測定管の端部領域に
    配置した超音波変換器（２６）と、流体の流入および流
    出のために互いに同軸に配置した連結部（１６）とを有
    し、超音波によって流体の流量を測定するための装置に
    おいて、 測定管（１２）を、連結部（１６）と同軸に配置し、 超音波変換器（２６）を、測定管（１２）および連結部
    （１６）に対して拡大させた控室（１４）に配置して測
    定管（１２）と連結部（１６）との間に位置決めすると
    共に、ハウジング（１８）の内側に配置し、 ハウジング（１８）は、連結部（１６）に面したハウジ
    ング（１８）の側面を、流れ要素（２２）によって閉鎖
    することを特徴とする、超音波によって流体の流量を測
    定するための装置。
  2. 【請求項２】 ハウジング（１８）は、流れ要素（２
    ２）を溶接したことを特徴とする請求項１に記載の装
    置。
  3. 【請求項３】 ハウジング（１８）は、連結部（１６）
    に面したハウジング（１８）の側面から、ねじで緩める
    ことができる流れ要素（２２）によって閉鎖したことを
    特徴とする請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 ハウジング（１８）を、ハウジングまた
    は管の壁部で、支持フランジ（２８）を介して固定した
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載
    の装置。
  5. 【請求項５】 支持フランジ（２８）の形状および位置
    決めにおいて、ねじれを、流れ断面に付加できることを
    特徴とする請求項４に記載の装置。
  6. 【請求項６】 測定管（１２）は、中央にある構成要素
    （Ｚ）の一部であると共に、連結部（１６）それぞれ
    は、中央にある構成要素に連結し端部にある構成要素
    （Ｅ）の一部であって、支持フランジ（２８）を、外部
    リング（３５）で案内したことを特徴とする請求項４に
    記載の装置。
  7. 【請求項７】 中央にある構成要素（Ｚ）は、接着、溶
    接またはねじ止めにより、端部にある構成要素（Ｅ）と
    一体にしたことを特徴とする請求項６に記載の装置。
  8. 【請求項８】 超音波変換器（２６）の接続線（３２）
    を、中央にある構成要素と端部にある構成要素との連結
    部分で、支持フランジ（２８）と一体にすると共に、外
    向きに案内したことを特徴とする請求項６または７に記
    載の装置。
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