RU2797866C1

RU2797866C1 - Flow measurement system

Info

Publication number: RU2797866C1
Application number: RU2023102023A
Authority: RU
Inventors: Герри ШРЁТЕР; Марио КЮНЦЕЛЬМАНН; Эрик ШТАРКЕ; Кристиан Шульц
Original assignee: Сик Инджиниринг Гмбх
Filing date: 2023-01-31
Publication date: 2023-06-09

Abstract

FIELD: flow measurement system.

SUBSTANCE: present invention is designed for measuring the flow rate of a fluid in a high pressure pipeline. The flow measurement system is comprised of a measuring body that has an inlet flange, an outlet flange and a fluid channel, the fluid channel having a channel axis, an ultrasonic measuring device built into the measuring body, and a flow conditioner located upstream of the ultrasonic measuring device in the fluid channel. An arrangement of holes for fastening means is provided on the output flange, wherein the axially extending outlet region of the fastening of the measuring body is formed by the length of the holes. The ultrasonic measuring device has at least one reflection measurement path, which is measured by the first ultrasonic transducer, the reflector and the second ultrasonic transducer and which passes in the measurement plane through the fluid channel so that the second ultrasonic transducer is located downstream of the first ultrasonic transducer. The second ultrasonic transducer, located downstream, is located in the outlet area of the attachment or protrudes into it.

EFFECT: providing a relatively high measurement accuracy and a large tolerance with respect to disturbed flow profiles with a relatively short installation length of the device.

15 cl, 5 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к системе измерения расхода для измерения расхода текучей среды в трубопроводе высокого давления, содержащей измерительный корпус, который имеет входной фланец, выходной фланец и канал для текучей среды, причем канал для текучей среды проходит между входным фланцем и выходным фланцем и имеет ось канала, ультразвуковое измерительное устройство, встроенное в измерительный корпус, и формирователь потока, расположенный выше по потоку от ультразвукового измерительного устройства в канале для текучей среды. The present invention relates to a flow measurement system for measuring the flow of fluid in a high pressure pipeline, comprising a measuring body that has an inlet flange, an outlet flange and a fluid channel, and the fluid channel extends between the inlet flange and the outlet flange and has a channel axis , an ultrasonic measuring device built into the measuring body, and a flow conditioner located upstream of the ultrasonic measuring device in the fluid channel.

Во многих областях техники измерения должны выполняться при прохождении текучих сред, т.е., газов или жидкостей. Например, расходы проходящих текучих сред в трубопроводах или каналах могут быть определены с помощью способа ультразвукового измерения в соответствии с способом разности времени прохождения. Соответствующее ультразвуковое измерительное устройство и соответствующий способ описаны, например, в DE 10 2016 112 295 A1. Объемный расход текучей среды, проходящей по трубопроводу, может быть определен на основании расхода и поверхности поперечного сечения трубопровода или канала. Такие устройства для измерения объемного расхода часто используются в виде измерителей для определения количеств подачи и/или количеств потребления газов или жидкостей.In many areas of technology, measurements must be made while passing fluids, ie gases or liquids. For example, flow rates of passing fluids in pipelines or channels can be determined using an ultrasonic measurement method in accordance with the transit time difference method. A corresponding ultrasonic measuring device and a corresponding method are described, for example, in DE 10 2016 112 295 A1. The volumetric flow rate of the fluid passing through the pipeline may be determined based on the flow rate and the cross-sectional area of the pipeline or channel. Such volumetric flow measuring devices are often used in the form of meters for determining the supply and/or consumption quantities of gases or liquids.

При таких измерениях, как правило, необходимо, чтобы профиль потока был как можно более однородным для обеспечения высокой точности измерений. Однако, на практике часто встречаются профили неоднородных или возмущенных потоков. Они могут быть снова изменены в направлении невозмущенных потоков с помощью формирователя потока. Известные формирователи потока могут иметь пластины, листовой металл, решетки, внутренние трубки и тому подобное.In such measurements, it is generally necessary that the flow profile be as uniform as possible to ensure high measurement accuracy. However, in practice, profiles of inhomogeneous or disturbed flows are often encountered. They can be changed again in the direction of undisturbed flows using a flow conditioner. Known flowmakers may have plates, sheet metal, gratings, inner tubes, and the like.

Вследствие необходимой взаимозаменяемости измерительных устройств для измерительного корпуса часто предварительно определяется конкретная установочная длина. Распространенным параметром является, например, трехкратная номинальная ширина канала для текучей среды. В зависимости от своих рабочих характеристик формирователь потока занимает относительно большой участок осевой длины измерительного корпуса. Кроме того, ультразвуковое измерительное устройство также имеет относительно большую осевую длину, в частности, когда требуется высокая точность измерения. По этим причинам часто бывает трудно поддерживать заданную установочную длину.Due to the necessary interchangeability of the measuring devices, a specific installation length is often predetermined for the measuring body. A common parameter is, for example, three times the nominal width of the fluid channel. Depending on its operating characteristics, the flow former occupies a relatively large portion of the axial length of the measuring body. In addition, the ultrasonic measuring device also has a relatively large axial length, in particular when high measurement accuracy is required. For these reasons, it is often difficult to maintain a given installation length.

Целью изобретения является описание системы измерения расхода, которая пригодна для высокого давления, и которая имеет высокую точность измерения и большой допуск относительно профилей возмущенных потоков, и которая, тем не менее, может быть выполнена с относительно короткой установочной длиной. The aim of the invention is to describe a flow measurement system which is suitable for high pressure and which has a high measurement accuracy and a large tolerance with respect to disturbed flow profiles, and which can nevertheless be made with a relatively short installation length.

Цель достигнута за счет системы измерения расхода, имеющей признаки по п.1.The goal is achieved due to the flow measurement system having the features according to claim 1.

В соответствии с изобретением на выходном фланце предусмотрено расположение отверстий для крепежных средств, и проходящая в осевом направлении выходная область крепления измерительного корпуса определена длиной отверстий (предпочтительно, в частности, длиной, возможно, имеющегося очень длинного отверстия), причем ультразвуковое измерительное устройство имеет, по меньшей мере, одну траекторию измерения отражения, которая измеряется первым ультразвуковым преобразователем, отражателем и вторым ультразвуковым преобразователем и которая проходит в плоскости измерения через канал для текучей среды таким образом, что второй ультразвуковой преобразователь расположен ниже по потоку от первого ультразвукового преобразователя, причем второй ультразвуковой преобразователь, расположенный ниже по потоку, расположен в выходной области крепления или выступает в нее.According to the invention, an arrangement of holes for fastening means is provided on the output flange, and the axially extending outlet region of the fastening of the measuring body is defined by the length of the holes (preferably, in particular by the length of the possibly very long hole present), the ultrasonic measuring device having, at least one reflection measurement path that is measured by the first ultrasonic transducer, the reflector and the second ultrasonic transducer and which passes in the measurement plane through the fluid channel such that the second ultrasonic transducer is located downstream of the first ultrasonic transducer, the second ultrasonic transducer , located downstream, is located in the output area of the attachment or protrudes into it.

Образование траектории измерения отражения, т.е., "свернутой" траектории измерения, обеспечивает траекторию измерения, имеющую достаточную протяженность в направлении потока в небольшой области установки. Выходная область крепления занимает участок осевой длины измерительного корпуса, причем отверстия, в частности, должны быть сравнительно глубокими для применений высокого давления. Поскольку ультразвуковой преобразователь, расположенный ниже по потоку, расположен в выходной области крепления или выступает в нее, область, образованная для отверстий, и область, образованная для ультразвукового измерительного устройства, перекрываются таким образом, что приводит к уменьшению общей протяженности измерительного корпуса. Соответственно, формирователь потока может быть выполнен относительно длинным для заранее определенной общей длины для повышения устойчивости к помехам. Таким образом, система измерения расхода в соответствии с изобретением обеспечивает относительно высокую точность измерения несмотря на небольшую установочную длину даже при наличии профилей возмущенных потоков.The formation of a reflection measurement path, ie a "folded" measurement path, provides a measurement path having a sufficient extent in the flow direction in a small installation area. The outlet attachment area occupies a portion of the axial length of the measuring body, the openings in particular having to be relatively deep for high pressure applications. Since the downstream ultrasonic transducer is located in or protrudes into the outlet area of the mount, the area formed for the holes and the area formed for the ultrasonic measuring device overlap in such a way that the overall length of the measuring body is reduced. Accordingly, the flowmaker can be made relatively long for a predetermined overall length to improve interference immunity. Thus, the flow measurement system according to the invention provides a relatively high measurement accuracy despite a small installation length, even in the presence of disturbed flow profiles.

На входном фланце предпочтительно также предусмотрено расположение отверстий для крепежных средств. С использованием фланцев с отверстиями измерительный корпус может быть установлен герметичным способом в системе подачи текучей среды или тому подобной.Preferably, an arrangement of holes for fasteners is also provided on the inlet flange. By using ported flanges, the measuring body can be sealed in a fluid supply system or the like.

Выходная область крепления обычно имеет дискообразную форму. Второй ультразвуковой преобразователь, расположенный ниже по потоку, может быть, по меньшей мере, частично расположен в выходной области крепления между двумя соседними отверстиями. Равным образом, кабельный канал, который проходит от поверхности измерительного корпуса до второго ультразвукового преобразователя, расположенного ниже по потоку, может быть, по меньшей мере, секционно расположен между двумя соседними отверстиями.The outlet attachment area is usually disc-shaped. The second ultrasonic transducer, located downstream, may be at least partially located in the outlet attachment area between two adjacent holes. Likewise, the conduit that extends from the surface of the measuring body to the downstream second ultrasonic transducer may be at least sectionally positioned between two adjacent openings.

Измерение траектории измерения отражения достигнуто, в частности, за счет ориентации отражателя, который выбран таким образом, что ультразвуковой сигнал, переданный первым ультразвуковым преобразователем или вторым ультразвуковым преобразователем, направляется на другой ультразвуковой преобразователь после отражения на отражателе. Первый ультразвуковой преобразователь не обязательно должен быть передатчиком, и второй ультразвуковой преобразователь не обязательно должен быть приемником. Скорее всего, направление сигнала также может быть обратным или двунаправленным.Measurement of the reflection measuring path is achieved in particular by orienting the reflector, which is chosen such that the ultrasonic signal transmitted by the first ultrasonic transducer or the second ultrasonic transducer is directed to the other ultrasonic transducer after being reflected on the reflector. The first ultrasonic transducer need not be a transmitter and the second ultrasonic transducer need not be a receiver. Most likely, the direction of the signal can also be reversed or bidirectional.

Ультразвуковое измерительное устройство предпочтительно имеет, по меньшей мере, две траектории измерения отражения, причем каждая из траекторий измерения отражения измеряется первым ультразвуковым преобразователем, отражателем и вторым ультразвуковым преобразователем и проходит в плоскости измерения через канал для текучей среды таким образом, что второй ультразвуковой преобразователь расположен ниже по потоку от первого ультразвукового преобразователя. Таким образом, могут быть выполнены особенно надежные ультразвуковые измерения. Кроме того, появляется возможность обеспечения функции работы в аварийных условиях. Если одна из траекторий измерения отражения изменена, устройство может продолжать измерение с помощью другой траектории измерения отражения. Система измерения расхода предпочтительно выполнена с возможностью выдачи соответствующего предупреждающего сигнала в этом случае. Из-за недостатка места может быть обеспечено то, что каждый из вторых ультразвуковых преобразователей, расположенных ниже по потоку, расположен в выходной области крепления или выступает в нее.The ultrasonic measuring device preferably has at least two reflection measurement paths, each of the reflection measurement paths being measured by a first ultrasonic transducer, a reflector, and a second ultrasonic transducer and passing in the measurement plane through the fluid channel such that the second ultrasonic transducer is located below downstream from the first ultrasonic transducer. In this way, particularly reliable ultrasonic measurements can be performed. In addition, it becomes possible to provide an emergency operation function. If one of the reflection measurement paths is changed, the device can continue the measurement using another reflection measurement path. The flow measurement system is preferably configured to issue an appropriate warning signal in this case. Due to lack of space, it can be ensured that each of the downstream second ultrasonic transducers is located in or protrudes into the outlet area of the attachment.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, по меньшей мере, одна из плоскостей измерения, и предпочтительно каждая из плоскостей измерения, наклонена относительно перпендикулярной линии соответствующего отражателя, начиная от выравнивания по одной прямой, проходящего параллельно оси канала. Вследствие этого наклона плоскость измерения требует лишь небольшой области для установки в осевом направлении. Кроме того, поперечное сечение канала для текучей среды лучше закрывать траекториями измерения.According to an embodiment of the invention, at least one of the measurement planes, and preferably each of the measurement planes, is inclined with respect to a perpendicular line of the respective reflector, starting from a straight line alignment parallel to the channel axis. Because of this inclination, the measuring plane requires only a small area to be set in the axial direction. In addition, the cross section of the fluid channel is better covered with measurement paths.

Наклон предпочтительно является достаточно сильным, что приводит к заметной экономии области в осевом направлении, но, с другой стороны, траектория измерения имеет достаточную составляющую в направлении потока. Конкретный вариант осуществления изобретения обеспечивает то, что угол наклона имеет величину, по меньшей мере, 5° и не более 60°, предпочтительно, по меньшей мере, 15° и не более 45°, и особенно предпочтительно, по меньшей мере, 25° и не более 35°.The inclination is preferably strong enough to result in a noticeable area saving in the axial direction, but, on the other hand, the measurement path has a sufficient component in the flow direction. A specific embodiment of the invention ensures that the angle of inclination is at least 5° and not more than 60°, preferably at least 15° and not more than 45°, and particularly preferably at least 25° and no more than 35°.

Плоскости измерения траекторий измерения отражения могут быть наклонены в противоположных направлениях, предпочтительно на углы наклона равной величины. Это обеспечивает особенно компактную конструкцию. Перпендикулярная линия может проходить поперек оси канала. Другими словами, перпендикулярная линия может проходить под прямым углом к оси канала, но не обязательно должна пересекать ее. По меньшей мере, две траектории измерения отражения могут быть выполнены таким образом, что отражатели расположены напротив друг друга, по меньшей мере, если смотреть в осевой секущей плоскости.The measurement planes of the reflectance measurement paths can be tilted in opposite directions, preferably by equal tilt angles. This provides a particularly compact design. The perpendicular line may run transverse to the axis of the channel. In other words, the perpendicular line may run at right angles to the channel axis, but need not intersect it. The at least two reflection measurement paths may be configured such that the reflectors are opposite each other, at least when viewed in the axial cutting plane.

Другой вариант осуществления изобретения обеспечивает то, что перпендикулярная линия расположена со смещением от оси канала, если смотреть в плоскости поперечного сечения канала для текучей среды. Другими словами, траектория измерения отражения может быть расположена со смещением относительно центра. Перпендикулярные линии отражателей двух траекторий измерения отражения могут быть, в частности, расположены со смещением от оси канала в противоположных направлениях, предпочтительно на одинаковое смещение. Таким образом, поперечное сечение канала для текучей среды относительно равномерно закрыто траекториями измерения ультразвукового измерительного устройства, что обеспечивает особенно точные и надежные измерения.Another embodiment of the invention provides that the perpendicular line is located offset from the axis of the channel, when viewed in the cross-sectional plane of the fluid channel. In other words, the reflection measurement path may be positioned off-center. The perpendicular lines of the reflectors of the two reflection measuring paths can in particular be arranged offset from the channel axis in opposite directions, preferably by the same offset. Thus, the cross section of the fluid channel is relatively evenly covered by the measurement paths of the ultrasonic measuring device, which provides particularly accurate and reliable measurements.

Измерительный корпус предпочтительно имеет длину, которая не более чем в три раза больше диаметра канала для текучей среды. Такое ограничение длины измерительного корпуса позволяет использовать систему измерения расхода в соответствии с изобретением в широком спектре общих систем. В случае канала для текучей среды, имеющего переменный диаметр, диаметр канала для текучей среды следует понимать как минимальный диаметр, максимальный диаметр или средний диаметр.The measuring body preferably has a length that is not more than three times the diameter of the fluid passage. This restriction on the length of the measuring body allows the use of the flow measurement system in accordance with the invention in a wide range of common systems. In the case of a fluid channel having a variable diameter, the diameter of the fluid channel should be understood as a minimum diameter, a maximum diameter, or an average diameter.

Формирователь потока предпочтительно выполнен, по меньшей мере, с тремя ступенями. Было показано, что во многих областях применения следует ожидать профили относительно сильно возмущенных потоков, так что только формирователь потока, имеющий, по меньшей мере, три ступени, обеспечивает достаточное формирование.The flow conditioner is preferably made with at least three stages. It has been shown that in many applications, profiles of relatively strongly disturbed flows are to be expected, so that only a flow conditioner having at least three stages provides sufficient shaping.

Конкретный вариант осуществления изобретения обеспечивает то, что формирователь потока содержит, по меньшей мере, одну втулку, которая является вращательно-симметричной относительно оси канала и которая имеет дугообразную область притока, и/или что формирователь потока содержит, по меньшей мере, один выпрямитель Спирмена, сотовый корпус, внутреннюю трубку и/или перфорированную пластину. Оказалось, что такие формирователи потока являются особенно мощными. Особенно предпочтительный вариант осуществления описывает устройство, содержащее втулку, выпрямитель Спирмена и перфорированную пластину в качестве формирователя потока. Формирователь потока может содержать, по меньшей мере, одну втулку, которая выполнена как в европейской заявке 20203266.0, поданной 22 октября 2020 года.A particular embodiment of the invention provides that the flow conditioner comprises at least one bushing which is rotationally symmetrical with respect to the channel axis and which has an arcuate inflow region, and/or that the flux former comprises at least one Spearman rectifier, honeycomb body, inner tube and/or perforated plate. It has turned out that such flux formers are particularly powerful. A particularly preferred embodiment describes a device comprising a sleeve, a Spearman rectifier and a perforated plate as a flow conditioner. The flow former may include at least one bushing, which is made as in European application 20203266.0, filed October 22, 2020.

Другой вариант осуществления изобретения описывает то, что траектория измерения отражения, и предпочтительно каждая траектория измерения отражения, имеет угол отражения, по меньшей мере, 5° и не более 45°, предпочтительно, по меньшей мере, 10° и не более 30°. Было показано, что при таких углах отражения при минимальной осевой длине получается достаточно легко оцениваемый измерительный сигнал.Another embodiment of the invention describes that the reflection measurement path, and preferably each reflection measurement path, has a reflection angle of at least 5° and not more than 45°, preferably at least 10° and not more than 30°. It was shown that at such reflection angles with a minimum axial length, a rather easily estimated measuring signal is obtained.

Другой вариант осуществления изобретения описывает то, что траектория измерения отражения, и предпочтительно каждая траектория измерения отражения, расположена полностью за окружающей областью оси канала, т.е., в частности, не контактирует с осью канала. Пересекающаяся траектория более благоприятна с технической точки зрения потока, чем центральная траектория. В частности, может быть оптимизировано закрытие поперечного сечения канала.Another embodiment of the invention describes that the reflection measurement path, and preferably each reflection measurement path, is located completely outside the surrounding area of the channel axis, ie, in particular, does not contact the channel axis. An intersecting path is more favorable from a technical flow point of view than a central path. In particular, the closure of the channel cross section can be optimized.

Измерительный корпус предпочтительно выполнен из стали и/или выполнен как одно целое. Это обеспечивает особенно устойчивую конструкцию и, в частности, позволяет использовать систему измерения расхода при применениях высокого давления.The measuring body is preferably made of steel and/or made in one piece. This provides a particularly stable design and in particular allows the flow measurement system to be used in high pressure applications.

Измерительный корпус, в частности, может быть приспособлен для давления текучей среды, по меньшей мере 0,5 бар и/или не более 110 бар.The measuring body can in particular be adapted for a fluid pressure of at least 0.5 bar and/or not more than 110 bar.

Входной фланец и/или выходной фланец могут иметь номинальную ширину 40-200 мм. Другими словами, предпочтительно, чтобы система измерения расхода в соответствии с изобретением была пригодна для малых и средних номинальных величин ширины. The inlet flange and/or outlet flange can have a nominal width of 40-200 mm. In other words, it is preferable that the flow measurement system in accordance with the invention is suitable for small and medium nominal widths.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, по меньшей мере, восемь отверстий, и предпочтительно ровно восемь отверстий, для крепежных средств образованы на выходном фланце и предпочтительно также на входном фланце, причем упомянутые отверстия расположены распределенными вокруг канала для текучей среды. Это обеспечивает безопасное для высокого давления соединение измерительного корпуса с трубопроводной системой.In accordance with another embodiment of the invention, at least eight holes, and preferably exactly eight holes, for fasteners are formed on the outlet flange and preferably also on the inlet flange, said holes being distributed around the fluid channel. This provides a high-pressure-safe connection between the measuring body and the piping system.

Другие усовершенствования изобретения также можно видеть из зависимых пунктов формулы изобретения, из описания и из прилагаемых чертежей.Other improvements of the invention can also be seen from the dependent claims, from the description and from the accompanying drawings.

Фиг.1 перспективный вид системы измерения расхода в соответствии с изобретением;1 is a perspective view of a flow measurement system in accordance with the invention;

фиг.2 - формирователь потока и ультразвуковое измерительное устройство системы измерения расхода, показанной на фиг.1;Fig. 2 shows the flow conditioner and ultrasonic measurement device of the flow measurement system shown in Fig. 1;

фиг.3 - частично отделенный вид сбоку системы измерения расхода, показанной на фиг.1;Fig. 3 is a partially exploded side view of the flow measurement system shown in Fig. 1;

фиг.4 частично отделенный вид сверху системы измерения расхода, показанный на фиг.1; иFig. 4 is a partially separated plan view of the flow measurement system shown in Fig. 1; And

фиг.5 - вид сзади системы измерения расхода, показанной на фиг.1.Fig. 5 is a rear view of the flow measurement system shown in Fig. 1.

Система 11 измерения расхода, показанная на чертежах и выполненная в соответствии с вариантом осуществления изобретения, содержит измерительный корпус 13, который изготовлен из стали, который предпочтительно выполнен как одно целое и в котором канал 15 для текучей среды выполнен в виде центральной проходной втулки. В показанном варианте осуществления канал 15 для текучей среды имеет круглое поперечное сечение. Канал 15 для текучей среды является прямолинейным и образует ось 22 канала.The flow measurement system 11 shown in the drawings and made in accordance with an embodiment of the invention comprises a measuring body 13, which is made of steel, which is preferably made in one piece and in which the fluid channel 15 is made in the form of a central bushing. In the embodiment shown, the fluid passage 15 has a circular cross section. The fluid channel 15 is straight and forms the axis 22 of the channel.

Для установки в систему трубопроводов для текучей среды, не показанную, измерительный корпус 13 имеет входной фланец 16 и выходной фланец 17. Входной фланец 16 и выходной фланец 17 могут, как показано, быть плоскими и могут проходить параллельно друг другу. На выходном фланце 17 предусмотрено расположение восьми отверстий 19 для крепежных средств, таких как винты. Проходящая в осевом направлении дискообразная выходная область 21 крепления измерительного корпуса 13 образована максимальной, предпочтительно одинаковой длиной отверстий 19, содержащих резьбы. На входном фланце 16 также предусмотрено расположение восьми отверстий 19, как можно видеть на фиг. 3 и 4. Для большей наглядности отверстия, образованные на входном фланце 16, были исключены на фиг.1 и 2.For installation in a fluid piping system not shown, the meter body 13 has an inlet flange 16 and an outlet flange 17. The inlet flange 16 and outlet flange 17 may, as shown, be flat and may run parallel to each other. The output flange 17 is provided with eight holes 19 for fasteners such as screws. The axially extending disc-shaped outlet area 21 of the attachment of the measuring body 13 is formed by a maximum, preferably equal length, of the holes 19 containing threads. The inlet flange 16 is also provided with an arrangement of eight holes 19, as can be seen in FIG. 3 and 4. For clarity, the holes formed on the inlet flange 16 have been omitted in figures 1 and 2.

Как видно на фиг.2, в канале 15 для текучей среды расположен формирователь 25 потока. Формирователь 25 потока выполнен с тремя ступенями, в котором три перфорированные пластины 27 показаны в качестве примера в виде ступеней на фиг.2. Однако, по меньшей мере, одна ступень, и предпочтительно конкретно одна ступень, формирователя 25 потока может быть выполнена в виде втулки, которая является вращательно- симметричной относительно оси 22 канала, и которая имеет дугообразную область притока. Кроме того, отдельные ступени или все ступени формирователя 25 потока могут быть выполнены в виде выпрямителя Спирмена, сотового корпуса или внутренней трубки.As can be seen in figure 2, in the channel 15 for the fluid is the shaper 25 flow. The flow former 25 is made with three stages, in which three perforated plates 27 are shown as an example in the form of stages in Fig.2. However, at least one stage, and preferably specifically one stage, of the flow conditioner 25 may be in the form of a sleeve which is rotationally symmetrical about the channel axis 22 and which has an arcuate inflow region. In addition, individual stages or all stages of the flow conditioner 25 may be in the form of a Spearman rectifier, a honeycomb body or an inner tube.

Ниже по потоку от формирователя 25 потока в измерительном корпусе 13 расположено ультразвуковое измерительное устройство 29. Ультразвуковое измерительное устройство 29 имеет две траектории 31, 32 измерения отражения, каждая из которых измеряется первым ультразвуковым преобразователем 35, отражателем 36 и вторым ультразвуковым преобразователем 37. В соответствии с законом отражения траектории 31, 32 измерения отражения проходят в соответствующих плоскостях измерения через канал 15 для текучей среды. В связи с этим второй ультразвуковой преобразователь 37 в каждом случае расположен ниже по потоку от первого ультразвукового преобразователя 35 относительно фиксированного направления 38 потока. Первые ультразвуковые преобразователи 35 и вторые ультразвуковые преобразователи 37 находятся в сигнальном соединении с электронным устройством управления, которое не показано, которое выполнено с возможностью определения расхода текучей среды через канал 15 для текучей среды на основании сигналов датчика посредством известного способа времени прохождения с учетом эффекта Доплера. Первые ультразвуковые преобразователи 35 и вторые ультразвуковые преобразователи 37, обычно, могут представлять собой комбинации передатчика/приемника, то есть, траектории 31, 32 измерения отражения могут быть предусмотрены для двунаправленной передачи сигнала.Downstream of the flow former 25, an ultrasonic measuring device 29 is located in the measuring housing 13. The ultrasonic measuring device 29 has two reflection measuring paths 31, 32, each of which is measured by a first ultrasonic transducer 35, a reflector 36, and a second ultrasonic transducer 37. According to the reflection paths 31, 32 reflect the measurements in the respective measurement planes through the fluid channel 15. In this regard, the second ultrasonic transducer 37 is in each case located downstream of the first ultrasonic transducer 35 with respect to the fixed flow direction 38 . The first ultrasonic transducers 35 and the second ultrasonic transducers 37 are in signal communication with an electronic control device, not shown, which is configured to determine the fluid flow through the fluid passage 15 based on the sensor signals by a known Doppler transit time method. The first ultrasonic transducers 35 and the second ultrasonic transducers 37 can typically be transmitter/receiver combinations, that is, reflection measurement paths 31, 32 can be provided for bi-directional signal transmission.

Так что траектории 31, 32 измерения отражения имеют осевую составляющую, с одной стороны, и занимают лишь небольшую осевую длину, с другой стороны, соединительные линии 39 (фиг.3), которые проходят между первым ультразвуковым преобразователем 35 и вторым ультразвуковым преобразователем 37, проходят наклонно к оси 22 канала, как, в частности, видно на фиг.3. Начиная от выравнивания по одной прямой, проходящего параллельно оси 2 канала, измерительные плоскости, в частности, наклонены относительно соответствующих перпендикулярных линий 41 отражателей 36, и действительно, на углы наклона равной величины в противоположных направлениях. В показанном варианте осуществления угол наклона составляет приблизительно 29° в каждом случае.So that the reflection measurement paths 31, 32 have an axial component on the one hand and occupy only a small axial length, on the other hand the connecting lines 39 (FIG. 3) which run between the first ultrasonic transducer 35 and the second ultrasonic transducer 37 inclined to the axis 22 of the channel, as, in particular, can be seen in Fig.3. Starting from alignment in a straight line running parallel to the channel axis 2, the measuring planes are in particular inclined with respect to the respective perpendicular lines 41 of the reflectors 36, and indeed by equal angles of inclination in opposite directions. In the embodiment shown, the angle of inclination is approximately 29° in each case.

Можно видеть на фиг.4 и 5, что каждая из перпендикулярных линий 41 отражателей 36 проходит под прямым углом к оси 22 канала. Однако, как можно видеть на фиг.5, они расположены со смещением от оси 22 канала. Перпендикулярные линии 41 отражателей 36, в частности, расположены на одинаковом расстоянии от оси 22 канала в противоположных направлениях. Окружающая область 45 оси 22 канала здесь исключена. Угол отражения составляет приблизительно 17° для обоих траекторий 31, 32 измерения отражения.It can be seen in figures 4 and 5 that each of the perpendicular lines 41 of the reflectors 36 runs at right angles to the axis 22 of the channel. However, as can be seen in figure 5, they are located offset from the axis 22 of the channel. The perpendicular lines 41 of the reflectors 36, in particular, are located at the same distance from the axis 22 of the channel in opposite directions. The surrounding area 45 of the axis 22 of the channel is excluded here. The reflection angle is approximately 17° for both reflection measurement paths 31, 32.

Как можно видеть на фиг.3 и 4, два вторых ультразвуковых преобразователя 37, расположенных ниже по потоку, выступают в выходную область 21 крепления. В связи с этим, каждый из кабельных каналов 47, связанных со вторыми ультразвуковыми преобразователями 37, направлен между двумя отверстиями 19 через выходную область 21 крепления. Другими словами, область для установки в осевом направлении, занимаемая ультразвуковым измерительным устройством 29, перекрывается в осевом направлении с выходной областью 21 крепления. Таким образом, может быть уменьшена осевая установочная длина измерительного корпуса 13.As can be seen in FIGS. 3 and 4, two second ultrasonic transducers 37 located downstream protrude into the outlet area 21 of the mount. In this regard, each of the cable channels 47 associated with the second ultrasonic transducers 37 is directed between the two holes 19 through the outlet area 21 of the attachment. In other words, the axially mounting area occupied by the ultrasonic measuring device 29 overlaps in the axial direction with the mounting outlet area 21 . Thus, the axial installation length of the measuring body 13 can be reduced.

Поскольку вследствие расположения траекторий 31, 32 измерения отражения относительно большая область поперечного сечения канала 15 для текучей среды закрыта с технической точки зрения измерения, ультразвуковое измерение является особенно надежным. Было показано, что надежные и устойчивые к помехам измерения возможны даже с помощью системы 11 измерения расхода в соответствии с изобретением, когда входной фланец 16 и выходной фланец 17 выполнены как пригодные для высокого давления, и измерительный корпус 13 имеет длину, которая составляет не более чем в три раза больше диаметра канала 15 для текучей среды.Since, due to the arrangement of the reflection measurement paths 31, 32, a relatively large cross-sectional area of the fluid channel 15 is closed from a technical measurement point of view, ultrasonic measurement is particularly reliable. It has been shown that reliable and noise-tolerant measurements are possible even with the flow measurement system 11 according to the invention when the inlet flange 16 and outlet flange 17 are designed to be suitable for high pressure and the measuring body 13 has a length that is no more than three times the diameter of the fluid channel 15.

В общем, ультразвуковое измерительное устройство 29 может также содержать более двух траекторий 31, 32 измерения отражения или только одну траекторию измерения отражения. Кроме того, формирователь 25 потока также может быть, например, выполнен с одной ступенью, двумя ступенями, четырьмя ступенями или пятью ступенями. Кроме того, может быть образована траектория измерения, которая пересекает ось 22 канала в качестве центральной траектории. Кроме того, могут быть образованы траектории измерения отражения, имеющие разные углы отражения и/или разные углы наклона.In general, the ultrasonic measurement device 29 may also comprise more than two reflection measurement paths 31, 32, or only one reflection measurement path. In addition, the flow former 25 can also be, for example, one-stage, two-stage, four-stage or five-stage. In addition, a measurement path can be formed that intersects the channel axis 22 as a center path. In addition, reflection measurement paths can be formed having different reflection angles and/or different tilt angles.

Список ссылочных позицийList of reference positions

11 - система измерения расхода11 - flow measurement system

13 - измерительный корпус13 - measuring body

15 - канал для текучей среды15 - fluid channel

16 - входной фланец16 - inlet flange

17 - выходной фланец17 - outlet flange

19 - отверстие19 - hole

21 - выходная область крепления21 - output attachment area

22 - ось канала22 - channel axis

25 - формирователь потока25 - flow shaper

27 - перфорированная пластина27 - perforated plate

29 - ультразвуковое измерительное устройство29 - ultrasonic measuring device

31 - траектория измерения отражения31 - reflection measurement path

32 - траектория измерения отражения32 - reflection measurement path

35 - первый ультразвуковой преобразователь35 - the first ultrasonic transducer

36 - отражатель36 - reflector

37 - второй ультразвуковой преобразователь37 - second ultrasonic transducer

39 - соединительная линия39 - connecting line

41 - перпендикулярная линия41 - perpendicular line

45 - окружающая область45 - surrounding area

47 - кабельный канал47 - cable channel

Claims

1. System (11) flow measurement for measuring the flow of fluid in a high pressure pipeline, containing

a measuring body (13) which has an inlet flange (16), an outlet flange (17) and a fluid channel (15), wherein the fluid channel (15) extends between the inlet flange (16) and the outlet flange (17), and has an axis (22) of the channel;

ultrasonic measuring device (29) built into the measuring body (13); And

a flow former (25) located upstream of the ultrasonic measuring device (29) in the fluid channel (15),

moreover, on the output flange (17) there is an arrangement of holes (19) for fastening means and the outlet area (21) of the fastening of the measuring body (13) passing in the axial direction is determined by the length of the holes (19),

moreover, the ultrasonic measuring device (29) has at least one reflection measurement path (31, 32), which is measured by the first ultrasonic transducer (35), the reflector (36) and the second ultrasonic transducer (37) and which passes in the measurement plane through the channel ( 15) for a fluid medium in such a way that the second ultrasonic transducer (37) is located downstream of the first ultrasonic transducer (35), and the second ultrasonic transducer (37), located downstream, is located in the outlet area (21) of the attachment or acts in it.

2. The flow measurement system according to claim 1, in which the ultrasonic measuring device (29) contains at least two reflection measurement paths (31, 32), each of the reflection measurement paths (31, 32) being measured by the first ultrasonic transducer (35) , a reflector (36) and a second ultrasonic transducer (37) and passes in the measurement plane through the fluid channel (15) so that the second ultrasonic transducer (37) is located downstream of the first ultrasonic transducer (35).

3. The flow measurement system according to claim 2, in which in one of the measurement planes and preferably in each of the measurement planes, the connecting line (39) passing between the first ultrasonic transducer (35) and the second ultrasonic transducer (37) runs obliquely to the axis (22) channels.

4. A flow measurement system according to claim 2 or 3, wherein at least one of the measurement planes, and preferably each of the measurement planes, is inclined with respect to a perpendicular line (41) of the respective reflector (36), starting from alignment along one straight line running parallel to the axis (22) channels.

5. The flow measurement system according to claim 4, wherein the angle of inclination is at least 5° and not more than 60°, preferably at least 15° and not more than 45°, and particularly preferably at least 25° and not more than 35 °.

6. The flow measurement system according to claim 4 or 5, in which the measurement planes of the paths (31, 32) of the reflection measurement are tilted in opposite directions, preferably by inclinations of the same magnitude.

7. A flow measurement system according to any one of claims 4 to 6, wherein the perpendicular line (41) is located offset from the channel axis (22) when viewed in the cross-sectional plane of the fluid channel (15).

8. A flow measurement system according to any one of the preceding claims, wherein the measuring body (13) has a length that is at most three times the diameter of the fluid passage (15).

9. A flow measuring system according to any one of the preceding claims, wherein the flow former (25) is provided with at least three stages.

10. A flow measurement system according to any one of the preceding claims, wherein the flow former (25) has at least one bushing which is rotationally symmetrical with respect to the channel axis (22) and which has an arcuate inflow region,

and/or wherein the flow former (25) comprises at least one Spearman rectifier, a honeycomb body, an inner tube, and/or a perforated plate (27).

11. A flow measurement system according to any one of the preceding claims, wherein the reflection measurement path (31, 32) and preferably each reflection measurement path (31, 32) has a reflection angle of at least 5° and not more than 45°, preferably at least 10° and not more than 30°.

12. The flow measurement system according to any one of the preceding claims, wherein the reflection measurement path (31, 32), and preferably each reflection measurement path (31, 32), is located entirely outside the surrounding region (45) of the channel axis (22).

13. A flow measuring system according to any one of the preceding claims, wherein the measuring body (13) is made of steel and/or is made in one piece.

14. A flow measurement system according to any one of the preceding claims, wherein the measuring body (13) is adapted for a fluid pressure of at least 0.5 bar and/or at most 110 bar.

15. A flow measurement system according to any of the preceding claims, wherein at least eight holes (19) and preferably exactly eight holes (19) for fasteners are formed on the outlet flange (17) and preferably also on the inlet flange (16), and said holes (19) are located distributed around the channel (15) for the fluid medium.