JP6889242B2 - 測定チャネルを有する流量計 - Google Patents
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Description
特許文献4には、流量計/流量計数管が開示され、その流量計/流量計数器において、測定挿入部は、超音波トランスデューサを収容し、さらに実際の測定チャネルを形成する。この測定挿入部は、流量計の筐体のパイプ部分の接線方向のフランジに取付けられる。測定チャネルを形成する外形部は、フランジにより囲まれているパイプ部分の凹部に浸漬され、測定領域内の流れに影響を及ぼし、測定信号用の反射部がこれに加えてその外形部に提供される。この解決策では、2つの超音波トランスデューサが測定挿入部の鍋形筐体部分に配置され、この測定挿入部が流れに向かって閉じられ、その流れに浸漬される。
本発明の有利なさらなる発展は、従属請求項の主題である。
本発明によると、流量計は測定チャネルを有し、該測定チャネルは流体が流れるとともに測定ユニットが保持されるパイプに取付けられることが可能であり、該測定ユニットは、互いから離間しており測定チャネルの1つ以上の凹部に浸漬される2つ以上の測定センサ(好適には、超音波トランスデューサ)を有する。流体へのおよび流体からの測定信号の結合および分離は、1または複数の測定センサを収容する共通またはそれぞれの結合要素を通じて行われる。
測定チャネルの領域において流体の流れが加速するように、その全断面は、好適には、流量計の入口および出口の断面よりもわずかに小さくなるように設計される。発信部および受信部方向における寸法を増加させることによって、円形の断面と比較して、信号経路、したがって信号の走行時間も増加する。
信号の結合は、結合要素が測定チャネル軸に対して傾いて傾斜しており超音波トランスデューサが置かれている結合ウェッジを有する場合に最適になる。
有利には、横方向における横方向壁の幅に対する、側壁の湾曲の頂部における測定チャネルの幅の比率は、>1.2、好適には約1.3〜1.6であることが可能である。これに代えて、またはこれに加えて、横方向壁の幅に対する側壁の高さ長の比率は、>1.5、好適には約1.5〜2であることが可能である。
反射部/反射鏡、センサ/結合要素、またはその両方の、測定チャネルへの面一の挿入によって、乱流および流れの失速は、関連する汚れの堆積および生じた信号改変とともに、それらの部品の領域において防止される。
さらなる好適な解決策では、2つのほぼ平行な信号経路が形成されるように、2個組のセンサが1つの結合要素に収容される。
そうした結合要素において、例えば、測定中に流体または結合要素の熱を検出し対応する信号補正を行うことが可能な、温度センサまたは別のセンサが収容されることが可能である。
この測定バーはまた、例えば、ゼロドリフト補正を可能とする参照経路とともに形成されることも可能である。
図1は、測定挿入部2とともに実施される流量計1の第1の実施形態を示す。流量計1は、2つの取付フランジ5,6を有する筐体4を有し、その取付フランジ5,6の間にはパイプ部分8が延びている。この筐体4は、流量が測定される媒質/流体が流れる設置パイプに挿入される。
図2aに係る図において、筐体4は、2つの取付フランジ5,6の間に横たわるパイプ部分8とともに示される。パイプ部分8に対して接線方向に(図2aにおいて上向きに)フランジ10が形成される。フランジ10は凹部12を備え、測定挿入部2が、特に測定チャネル14が、凹部12を通じてパイプ部分8の内部空間20に挿入されることが可能である。
図3aおよび図3bは、同様にシステムアダプタ26に取付けられる測定チャネル14を示す。図3aに示されるように、測定チャネル14は、取付けられた状態においてフランジ10の上に置かれる周囲封止リング38によってシステムアダプタ26に対する接続領域において囲まれている。システムアダプタ26は、結果として、筐体底部36により覆われる。
図7から図11は、図5,図6に係る実施形態のさらなる変形形態を説明する。図7は、原理「測定取付部」に従って実施される流量計1の2つの具体的な実施形態を示す。図7aは、筐体4を有する流量計1を示し、その筐体4には、制御電子部品と計数器と図7aに示されるデジタルディスプレイ74とを備える測定筐体16が取付けられる。図7bは、通信モジュール76が測定筐体16に追加で取付けられている変形形態を示し、この通信モジュール76は、例えば、コンピュータへの無線信号送信、モバイルリードアウトステーション、センサへの接続などを確立するように用いられることが可能である。
図10は、測定筐体16の分解立体図を再び示す。説明したように、測定筐体16は、主に制御筐体フレーム58を有するシステムアダプタ26からなる。電子モジュール60は、制御筐体フレーム58の中に挿入され、コネクタ62を通じて測定バー54と接触する。電子モジュール60は、上記のデジタルディスプレイ74、計数器ならびに信号処理および電力供給のために必要なその他の部品を含む。デジタルディスプレイ74は、次に透明ガラス板84により覆われ、筐体カバー82により制御筐体フレーム58に固定される。
図15に示される実施形態は、主に2つの主要部品、すなわち、図16aに示される測定筐体16と図16bに示される筐体4とから構成されている。測定筐体16は、測定取付部として設計され、筐体4のフランジ10に取付けられる。この組立工程が図16cに概略的に示される。この図は、以下でより詳細に説明されるフランジ10の開口部/凹部に挿入される2つのセンサ28,30を示す。
どちらの筐体の変形形態も、測定チャネル14の形状(やはり楕円プロファイルとして設計されている)では異なっていない。この楕円プロファイルは、2つの変形形態(図18、図19)を含む共通の側面図(c)に示される。
比較的大きい凹部12に起因して、この実施形態の反射部52もまた、凹部12を通じてパイプ部分8のポケット78の中に挿入されることが可能であり、それによって、反射部52も面一に挿入され、下方の横方向壁40に並べられる。
図29aは、測定バー54内のすでに記載された参照経路70(P2)を示し、その参照経路は、一方のセンサ28から他方のセンサ30にジグザグのパターンにより延びている。実際の信号経路72(P1)は、比較的短い距離の後、測定バー54を出て、それによって、測定チャネル14と面一である結合面116を通じてこの信号経路72(P1)が生じる。
図30aに示すように、筐体4は、主として、上記の実施形態におけるように設計されている。したがって、筐体は、パイプ部分8に形成されているフランジ10を有し、フランジ10には、結合要素32,34(図30bを参照)用の2つの凹部12a,12bが形成されている。上記の実施形態とは対照的に、結合要素32,34またはそれらのそれぞれの結合面116を形成するとともに凹部12a,12bの中に突出する端部は、丸みを帯びた「コーナー領域」を有するほぼ矩形であるように形成される。したがって、凹部12a,12bもまた、短い周縁部と長い周縁部との間に丸みを帯びた移行部を有する矩形である。図30aにおける図がさらに示すように、各凹部12a,12bは肩部142を有し、その肩部には、取付けられているときに、センサ28,30のそれぞれのOリング110が封止されるように置かれている。示される実施形態において、2個組のセンサとして設計されている2つのセンサ28,30は、システムアダプタ26の中に挿入されている。このシステムアダプタ26は、例えば、センサ28,30用の対応する収容部144を備える鍋形(図32を参照)である。システムアダプタ26の収容部144の中へのこれらのセンサ28,30の挿入後、センサ28,30が封止されるように確実に収容されるように、内部はキャスティングコンパウンドにより満たされることが可能である。このシステムアダプタ26は、そのとき、電子モジュール60と示されていない同様なものとを収容する制御筐体フレーム58を上記の手法により支持する。
上記の実施形態におけるように、示される1個組および2個組のセンサは、各々結合要素32,34に挿入され、それによって、それぞれの圧電セラミックは、各々結合要素30,32の結合ウェッジ50に置かれる。これらの要素はすでに上で詳細に記載されたので、この点について繰り返しを避けるためにこの説明への参照がなされる。
2 測定挿入部/測定取付部
4 筐体
5 取付フランジ
6 取付フランジ
8 パイプ部分
10 フランジ
12 凹部
14 測定チャネル
16 測定筐体
20 内部
22 導入部
24 導出部
26 システムアダプタ
28 センサ
30 センサ
32 結合要素
34 結合要素
36 筐体底部
38 封止リング
40 横方向壁
42 横方向壁
44 側壁
46 側壁
48 結合ウェッジ
50 結合ウェッジ
52 反射部
54 測定バー
56 収容部
57 コンソール
58 制御筐体フレーム
60 電子モジュール
62 コネクタ
64 プリント回路板
66 封止材
68 キャスティングコンパウンド
70 参照経路
72 信号経路
74 デジタルディスプレイ
76 通信モジュール
78 ポケット
80 突出部
82 筐体カバー
84 ガラス板
86 バッテリパック
88 バッテリ供給開口部
90 容器
92 蓋部
94 外殻
96 外殻
98 バッテリブロック
100 接触部
102 カバー
104 封止キャップ
106 収容チャンバ
108 リングフランジ
110 Oリング
112 接着剤、グリース、ゲル
114 電極
116 結合面
118 突出部
120 固定要素
121 センサ収容部
122 収容部
124 センサプレート
126 リング溝
128 信号経路
130 圧力センサ
132 接触部
134 圧力センサモジュール
136 フレキシブル線
138 温度センサ
140 反射鏡
142 肩部
144 収容部
146 キャスティングコンパウンド
148 封止材
150 封止用の肩部
Claims (15)
- 測定チャネル(14)を有する流量計であって、該測定チャネル(14)は流体が流れるとともに測定ユニットが保持されるパイプに取付けられることが可能であり、該測定ユニットは、互いから離間しており前記測定チャネル(14)の1つ以上の凹部(12)に浸漬される2つ以上のセンサ(28,30)、好適には超音波センサを有し、前記流体へのまたは前記流体からの測定信号の結合は、測定バー(54)により、または1つもしくは複数の前記センサ(28,30)を収容する結合要素(32,34)により行われ、前記測定チャネル(14)は、前記センサ(28,30)のほぼ発信部/受信部方向において横方向の幅よりも大きい間隙幅を有する断面を有し、前記測定チャネル(14)は、ほぼ楕円形状を有するか、前記センサ(28,30)とは反対側の領域において細くなる台形の形態をなし、縦軸(h)の方向に延びている側壁(44,46)は外に湾曲しており、ほぼ横軸の方向に延びておりほぼ平坦またはわずかに外に湾曲している横方向壁(40,42)とともに前記楕円形状を形成し、前記センサ(28,30)から離れている前記横方向壁(40)に反射部(52)が配置されており、前記反射部は前記横方向壁のポケット(78)に面一に挿入されていることを特徴とする、流量計。
- 前記測定バー(54)または前記結合要素(32,34)は、前記横方向壁のうちの1つ(42)に面一に挿入される、請求項1に記載の流量計。
- 前記横方向壁(40,42)の幅(b)に対する前記湾曲の頂部における前記測定チャネル(14)の幅(q)の比率は、1.2よりも大きく、好適には約1.3〜1.6であり、前記横方向壁(40,42)の前記幅(b)に対する前記側壁(44,46)の高さ長(h)の比率は、1.5よりも大きく、好適には約1.5〜2である、請求項2に記載の流量計。
- 各結合要素(32,34)は、前記側壁(44,46)の中に限って延びている、請求項2または3に記載の流量計。
- 前記測定バー(54)または前記結合要素(32,34)は、制御電子部品、さらなるセンサ、バッテリパック、通信モジュール、および電源のうちの1つ以上を収容する測定筐体(16)に取付けられている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の流量計。
- 前記結合要素(32,34)または前記測定バー(54)は、測定チャネル軸に対して傾斜しており1つ以上のセンサ(28,30)が置かれている結合ウェッジ(48,50)を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の流量計。
- 前記結合要素(32,34)は封止材(38)によって前記測定チャネル(14)に封止される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の流量計。
- 前記結合要素(32,34)または前記測定バー(54)は、前記測定筐体(16)に直接取り付けられているか、またはセンサ収容部(121)もしくはシステムアダプタ(26)によって前記測定筐体(16)に取付けられている、請求項5に記載の流量計。
- 前記測定チャネル(14)は、凹部(12)を備えるフランジ(10)を有し、該フランジ(10)に対し、前記センサ(28,30)を間接的にもしくは直接支持するシステムアダプタ(26)が、または前記測定筐体(16)のセンサ収容部(121)が固定され、それによって、好適には前記結合要素(32,34)の結合面(116)が前記測定チャネル(14)の前記周壁と面一に延びる、請求項5または8に記載の流量計。
- 前記測定チャネル(14)は、少なくともパイプ部分(8)に挿入される部分にあるか、または前記パイプ部分(8)自身が前記測定チャネル(14)を形成する、請求項1〜9のいずれか一項に記載の流量計。
- 2つの取付フランジ(5,6)を有する筐体(4)を備え、該2つの取付フランジ(5,6)の間に前記パイプ部分(8)か前記測定チャネル(14)かまたはその両方が延びており、前記取付フランジ(5,6)の入口領域または出口領域における流量断面は、前記測定チャネル(14)におけるよりも大きい、請求項10に記載の流量計。
- 前記結合要素(32,34)は、PEEK,PSUもしくはPEIまたは別の適切なプラスチック材料からなる、請求項1〜11のいずれか一項に記載の流量計。
- 1つの結合要素(32,34)に2つ以上のセンサ(28,30)が収容されている、請求項1〜12のいずれか一項に記載の流量計。
- 結合要素(32,34)または測定バー(54)内に参照経路(70)が形成される、請求項1〜13のいずれか一項に記載の流量計。
- 前記結合要素(32,34)にもしくは前記測定バー(54)にまたは測定筐体(16)に、温度センサ(138)、もしくは圧力センサ(130)、または別のセンサが収容されている、請求項1〜14のいずれか一項に記載の流量計。
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