WO2007065557A1 - Ultraschallmessstrecke aus kunststoff und entsprechendes messverfahren - Google Patents

Ultraschallmessstrecke aus kunststoff und entsprechendes messverfahren Download PDF

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WO2007065557A1
WO2007065557A1 PCT/EP2006/011123 EP2006011123W WO2007065557A1 WO 2007065557 A1 WO2007065557 A1 WO 2007065557A1 EP 2006011123 W EP2006011123 W EP 2006011123W WO 2007065557 A1 WO2007065557 A1 WO 2007065557A1
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ultrasonic
ultrasonic measuring
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André Rickli
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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
    • G01F15/02—Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature

Definitions

  • Ultrasonic measuring section made of plastic and the like
  • the invention relates to an ultrasonic measuring section made of plastic and measuring method for ultrasonic measurement according to the independent claims.
  • the transit time difference method has developed as the most important method for determining the flow in technical applications.
  • the transit time difference method takes advantage of the fact that the speed of propagation of an ultrasound signal depends on the flow rate of the medium in which it propagates. Accordingly, the ultrasound signal moves slower against the direction of flow than in the direction of flow.
  • the technical implementation takes place through the use of two ultrasonic transducers with an identical transfer function. In order to determine the transit time difference, an ultrasonic pulse is sent through the medium in the direction of flow, a second in the opposite direction. Both sensors work alternately as transmitters and receivers.
  • Patent applications have become known numerous design variants that work on the principle mentioned above.
  • Measuring section is formed in a U-shape.
  • the disadvantage of this is that they have to be welded together from several parts, which
  • An ultrasonic measuring device is known from DE-A1-3941 544, in which ultrasonic waves pass through a "W" -shaped beam path between two signal converters. The sound waves are first reflected on the lower wall of the tube, then on the upper wall, and finally again on the lower wall of the tube. Part of the sound waves travels through a path with only a single reflection on the lower wall of the tube. These sound waves are dampened by attaching a damper to the bottom wall.
  • EP-B1-0 521 855 describes a similar flow meter.
  • the reflection surfaces are curved so that the sound waves are focused.
  • the lower tube wall has a defocusing
  • the signal converter receives a weak signal, it is susceptible to interference. This applies both to mechanical noise and to electromagnetic noise.
  • EP-A1-0 538 930 shows a measuring tube whose wall has an elliptical shape in cross section.
  • An ultrasound transmitter and an ultrasound receiver are arranged at the focal points of the ellipse; in the middle of the measuring tube, an insert designed as an obstacle extends in the longitudinal direction with a profile, which is either also designed as an ellipse or elliptical with a flow direction pointing tip. This mission is intended to prevent
  • Ultrasound arrives directly from the transmitter to the receiver without being reflected on the walls of the measuring tube.
  • the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver are arranged on the axial central axis of the measuring tube.
  • the aim of the present invention is to provide an ultrasonic measuring section and a method for flow measurement which avoids the disadvantages mentioned and in which there are no bubble or particle traps which could distort the flow measurement.
  • Interference in the measurement signal can be excluded.
  • an ultrasonic measuring section made of plastic, which is used for the flow measurement of fluids, wherein it has two ultrasonic transmitter and receiver transducers spaced in the direction of flow of the fluid and the sound between the transmitter and receiver transducers via at least two reflectors can be guided in a Z-shape.
  • these tasks are also achieved by a method for flow measurement with an ultrasonic measuring section according to the invention, the sound between the transmit and receive transducers being guided in a Z-shape via at least two reflectors.
  • One advantage of the measuring section is that the measuring section can be produced from one piece by injection molding, since the workpiece can be removed from the mold by using two slides. There are no weld seams, so there are no potential particle traps. Furthermore, air or gas bubbles can be difficult to settle in liquids and will pass the measurement section quickly, which largely avoids measurement falsifications.
  • the measuring section is advantageously designed in a stair shape, and serve as reflectors depending on the nature of the one used
  • Plastic wall must be penetrated, the plastic wall to be penetrated is advantageously of the same thickness over the entire area of the reflectors.
  • Figure 1 is a view of an ultrasonic measuring section according to the invention with ultrasonic transmitter and receiver transducer and reflectors.
  • Fig. 2a shows a section through an inventive
  • Fig. 2b shows the side view of Fig. 2a, in which the staircase
  • Fig. 3 shows a section through an inventive
  • Fig. 4 is a view of the two slides that are used to manufacture the
  • FIGS. 5a-d four different ways to attach a reflector to the measurement section and 6a-d correspond to FIGS. 5a-d, but in each
  • Embodiment is additionally equipped with a radius at the point at which the reflector is located.
  • the ultrasound measuring section 1 shows a view of an ultrasonic measuring section 1 according to the invention with two ultrasonic transmission and reception transducers 2, 3 spaced apart in the direction of flow of the fluid.
  • the sound emitted by the transmitting transducers 2, 3 is passed through the measuring section 1 via two reflectors 4 before it is again can be recorded by the second transmitter converter 3, 2.
  • an ultrasound pulse is sent through the medium in the direction of flow, a second in the opposite direction.
  • Both sensors 2, 3 work alternately as transmitters and receivers.
  • the ultrasound measuring section 1 has two connecting bars 51, 52, which in the exemplary embodiment shown are round. At the connecting parts 51, 52, the measuring section is connected to external devices, not shown, which conduct the fluid through the measuring section 1.
  • the ultrasonic measuring section 1 is produced from one piece using an injection molding process. For example, it can be made from high-purity Teflon. For example, the flow of gases or liquids can be measured with the ultrasonic measuring section 1.
  • the evaluation electronics connected to the measuring section 1 will not differ in the state of the art.
  • FIG. 2a shows a section through an ultrasonic path 1 according to the invention with the elements mentioned, ultrasound transducers and transducers 2, 3 and reflectors 4.
  • the path of ultrasound in the measuring path 1 is denoted by reference number 5 executed.
  • FIG. 2b illustrates the side view of FIG. 2a, in which the step-like embodiment of the ultrasonic measuring section according to the invention is visible.
  • the at least two reflectors 4 are located on the bevels of the passage, which are those of the ultrasound transducers 2, 3 reflect and transmit.
  • the measuring section 1 according to the invention consists of a single injection molded part and has a straight one
  • a temperature measurement sensor 7 can be located in the wall of the measurement section 1, which allows the temperature to be included in the evaluation of the measurement data.
  • FIGS. 3 and 4 The method for producing a measuring section 1 according to the invention is shown schematically in FIGS. 3 and 4.
  • a first step two widening slides 8, 9 are placed next to one another.
  • the two slides 8, 9 together form the step-shaped contour of the measuring section 1.
  • the measuring section 1 is produced by injection molding around the slides 8, 9. Then the two slides 8, 9 can be pulled out on a different side of the measuring section 1.
  • Fig. 3 illustrates a section through an inventive
  • Ultrasonic measuring section 1 during production by means of two sliders 8, 9. All elements that have to be attached outside the measuring section 1 can be attached in the next step: ultrasonic transmitter and receiver transducers 2, 3, temperature measuring sensor 7 and possibly reflectors 4 to be attached from the outside.
  • the outer wall (FIG. 5a, reflection on the air surrounding the measuring section 1)
  • the inner wall (FIG. 5b, reflection on the plastic of the measuring section 1)
  • an attached to the outer wall (FIG. 5c) or a reflector injected as an insert in the plastic (FIG. 5d) made of a suitable material, for example of metal, for the required reflection.
  • the suitable material must of course be individually matched to the acoustic properties of the plastic used.
  • the present invention thus does not use any Metal reflectors that come into contact with the media. If the plastic wall has to be penetrated, the one to be penetrated is
  • Plastic wall advantageously the same thickness over the entire area of the reflectors.
  • the reflectors can have a radius, but this leads to a weakened reception signal.
  • the size of the radius depends on the materials used.
  • the embodiments of FIGS. 6a-d correspond to the embodiments of FIGS. 5a-d, but each corresponding embodiment is additionally equipped with a radius.

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Abstract

Die Erfindung besteht aus einer Ultraschallmesstrecke (1) aus Kunststoff, welche zur Durchflussmessung von Fluiden verwendet wird. Sie ist mit zwei in Strömungsrichtung des Fluids beabstandeten Ultraschallsende- und empfangswandlern (2, 3) und zeichnet sich dadurch aus, dass der Schall zwischen den Sende- und -empfangswandlern (2, 3) über mindestens zwei Reflektoren (4) z-förmig führbar ist. Beschrieben sind auch ein entsprechendes Messverfahren und ein Verfahren zur einteiligen Herstellung einer Messstrecke (1) durch Spritzguss.

Description

Ultraschallmessstrecke aus Kunststoff und entsprechendes
Messverfahren
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ultraschallmessstrecke aus Kunststoff und Messverfahren zur Ultraschallmessung entsprechend den unabhängigen Ansprüchen.
Stand der Technik
Als wichtigstes Verfahren für die Bestimmung des Durchflusses in technischen Anwendungen hat sich das Laufzeitdifferenzverfahren entwickelt. Das Laufzeitdifferenzverfahren macht sich die Tatsache zu Nutze, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Ultraschallsignals von der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums, in dem es sich ausbreitet, abhängig ist. Entsprechend bewegt sich das Ultraschallsignal entgegen der Flussrichtung langsamer als in Flussrichtung. Die technische Umsetzung erfolgt durch die Verwendung zweier Ultraschallwandler mit möglichst identischer Übertragungsfunktion. Um die Laufzeitdifferenz zu ermitteln, wird ein Ultraschallimpuls durch das Medium in Strömungsrichtung gesendet, ein zweiter in entgegen gesetzter Richtung. Beide Sensoren arbeiten dabei abwechselnd als Sender und Empfänger.
Aus dem Stand der Technik, aus Patenten und
Patentanmeldungen sind zahlreiche Ausführungsvarianten bekannt geworden, die auf dem oben genannten Prinzip arbeiten.
Viele bekannte Messgeräte aus Kunststoff verwenden eine so genannte kolineare Anordnung der für die Messung benötigten Ultraschallwandler, d.h. die Schallwandler sind einander direkt gegenüber- liegend angeordnet. Dies hat zur Folge, dass die Strömungsführung nicht gerade sein kann, sondern beispielsweise u-förmig in die Messkammer mit der kolinearen Anordnung angekoppelt sein muss, und dafür kann keine entformbare Spritzgussform hergestellt werden. Sie muss vielmehr aus zwei oder mehreren Teilen hergestellt und zusammengeschweisst werden. Dies wurde beispielsweise in WO-A1 -94/21989 vorgeschlagen, wobei die
Messstrecke in einer U-Form ausgebildet ist. Nachteilig daran ist, dass sie aus mehreren Teilen zusammengeschweisst werden müssen, was
unweigerlich zu Schweissnähten in der M essstrecke führt. Diese sind als Partikelfallen nicht erwünscht.
Aus der DE-A1-3941 544 ist ein Ultraschallmessgerät bekannt, bei dem Ultraschallwellen einen "W"-förmigen Strahlenweg zwischen zwei Signalwandlern durchlaufen. Die Schallwellen werden zuerst an der unteren Wand des Rohres, danach an der oberen Wand, und zuletzt wieder an der unteren Wand des Rohres reflektiert. Ein Teil der Schallwellen durchläuft einen Weg mit nur einer einzigen Reflexion an der unteren Wand des Rohres. Diese Schallwellen werden durch Anbringung eines Dämpfers an der unteren Wand gedämpft. Die EP-B1-0 521 855 beschreibt einen ähnlichen Durchflussmesser.
Die Reflexionsflächen sind jedoch gekrümmt, so dass die Schallwellen fokussiert werden. Die untere Rohrwand hat eine defokussierende
Reflexionsfläche zwischen den fokussierenden Flächen. Hierbei wird der Teil der Schallwellen, der in einem "V-förmigen Weg das Messrohr durchläuft, gedämpft. Aber auch mit diesen Massnahmen wird das akustische Signal durch den Durchflussmesser stark gedämpft und der Empfangs-Signalwandler erhält ein schwaches Signal, das von den
Schallwellen überlagert ist, die dem "V-förmigen Weg durch das Rohr gefolgt sind. Wenn der Signalwandler ein schwaches Signal empfängt, ist er störempfindlich. Dies gilt sowohl für mechanische Geräusche als auch für elektromagnetisches Rauschen.
In EP-A1-0 538 930 ist ein Messrohr dargestellt, dessen Wand im Querschnitt einen ellipsenförmigen Verlauf aufweist. An den Brennpunkten der Ellipse sind ein Ultraschallsender und ein Ultraschallempfänger angeordnet, in der Mitte des Messrohres erstreckt sich in Längsrichtung ein als Hindernis ausgebildeter Einsatz mit einem Profil, das entweder ebenfalls als Ellipse ausgebildet ist oder ellipsenartig mit einer in Strömungsrichtung weisenden Spitze. Mit diesem Einsatz soll verhindert werden, dass
Ultraschall direkt vom Sender zum Empfänger gelangt, ohne an den Wänden des Messrohres reflektiert zu werden. Der Ultraschallsender und der Ultraschallempfänger sind auf der axialen Mittelachse des Messrohres angeordnet.
Solche bekannten Konstruktionen, um schräg oder V-förmig durch die Messtrecke hindurch messen zu können, können wegen der Kunststoffeigenschaften und der geforderten Messgenauigkeit nicht zum Einsatz kommen. Ein weiterer Nachteil der genannten, herkömmlichen
Konstruktionen ist die Neigung zur Blasen- oder Partikelfalle. Insbesondere bei den eingangs genannten Schriften sind die Ausbuchtungen oder Ecken vorhanden, in denen sich die Blasen und Partikel verfangen können und so die Messung verfälschen. Gleichzeitig neigen viele der strömungstechnisch ungünstig eckigen Einlassstellen durch Verunreinigungen zum
Verschlammen.
Darstellung der Erfindung
Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung eine Ultraschallmessstrecke und ein Verfahren zur Durchflussmessung zu schaffen, die die genannten Nachteile vermeidet und in der sich keine Blasen- oder Partikelfallen befinden, die die Durchflussmessung verfälschen könnten.
Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung eine Ultraschallmessstrecke und ein Verfahren zur Durchflussmessung zu schaffen, in dem
Interferenzen im Messsignal ausgeschlossen werden.
Es ist auch Ziel der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Ultraschallmessstrecke zu schaffen, mit welchem eine Ultraschallmesstrecke aus einem Kunststoff durch Spritzguss aus einem Stück einteilig ohne innere Schweissnähte oder andere Blasen- oder Partikelfallen hergestellt werden kann. Erfindungsgemäss werden diese Aufgaben durch die
unabhängigen Ansprüche gelöst.
Insbesondere werden diese Aufgaben durch eine Ultraschall- messtrecke aus Kunststoff gelöst, welche zur Durchflussmessung von Fluiden verwendet wird, wobei sie zwei in Strömungsrichtung des Fluids beabstandeten Ultraschallsende- und -empfangswandlern aufweist und wobei der Schall zwischen den Sende- und -empfangswandlern über mindestens zwei Reflektoren z-förmig führbar ist.
Insbesondere werden diese Aufgaben auch durch ein Verfahren zur Durchflussmessung mit einer erfindungsgemässen Ultraschallmesstrecke gelöst, wobei der Schall zwischen den Sende- und -empfangswandlern über mindestens zwei Reflektoren z-förmig geleitet wird.
Die Aufgaben werden auch durch ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemässen Ultraschallmessstrecke gelöst, bestehend aus folgenden Verfahrensschritten:
(a) zwei sich erweiternde Schieber, die zusammen eine treppenförmige Kontur bilden, werden aneinandergelegt,
(b) die Messtrecke wird durch Spritzguss um die Schieber herum
hergestellt, und
(c) die beiden Schieber werden auf verschiedenen Seiten der Messtrecke herausgezogen.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben. Ein Vorteil der Messstrecke liegt darin, dass sich die Messstrecke aus einem Stück durch Spritzguss herstellen lässt, da durch den Einsatz von zwei Schiebern eine Entformung des Werksstücks möglich ist. Es sind keine Schweissnähte, also keine potentiellen Partikelfallen vorhanden. Weiter können sich Luft- oder Gasblasen in Flüssigkeiten schwer festsetzen und werden die Messstrecke schnell passieren, was Messverfälschungen weitgehend vermeidet.
Vorteilhaft ist die Messstrecke in einer Treppenform ausgeführt, und als Reflektoren dienen je nach Beschaffenheit des verwendeten
Kunststoffes die Aussenwandung (Reflektion an der die Messstrecke umgebende Luft), die Innenwandung (Reflektion am Kunststoff der Messtrecke), ein an der Aussenwandung angebrachter oder ein als
Einlegeteil im Kunststoff eingespritzter Reflektor aus geeignetem Material, beispielsweise aus Metall, für die benötigte Reflektion. Sofern die
Kunststoffwandung durchdrungen werden muss, ist die zu durchdringende Kunststoffwandung über den ganzen Bereich der Reflektoren vorteilhaft gleich dick.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren näher erläutert, wobei zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht einer erfindungsgemässen Ultraschallmessstrecke mit Ultraschallsende- und -empfangswandler und Reflektoren; Fig. 2a einen Schnitt durch eine erfindungsgemässe
Ultraschallmessstrecke mit dem zurückgelegten Weg des Schalls;
Fig. 2b die Seitenansicht von Fig. 2a, in der die treppenförmige
Ausführungsform der erfindungsgemässen
Ultraschallmesstrecke deutlich wird;
Fig. 3 einen Schnitt durch eine erfindungsgemässe
Ultraschallmessstrecke während der Herstellung durch zwei
Schieber;
Fig. 4 eine Ansicht der beiden Schieber, die zur Herstellung der
erfindungsgemässen Messstrecke verwendet werden;
Fig. 5a - d vier verschiedene Weisen einen Reflektor an die Messtrecke anzubringen und Fig. 6a - d entsprechen den Fig. 5a - d, wobei jedoch in jede
Ausführungsform zusätzlich mit einem Radius, an der Stelle, an der sich der Reflektor befindet, ausgestattet ist.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Die Fig. 1 zeigt eine Ansicht einer erfindungsgemässen Ultraschallmessstrecke 1 mit zwei in Strömungsrichtung des Fluids beabstandeten Ultraschallsende- und -empfangswandlern 2, 3. Der von den Sendewandlern 2, 3 emittierte Schall wird durch die Messstrecke 1 über zwei Reflektoren 4 geleitet, bevor er wieder von dem zweiten Sendewandler 3, 2 aufgenommen werden. Um die Laufzeitdifferenz und damit die Strömungsgeschwindigkeit zu ermitteln, wird ein Ultraschallimpuls durch das Medium in Strömungsrichtung gesendet, ein zweiter in entgegen gesetzter Richtung. Beide Sensoren 2, 3 arbeiten dabei abwechselnd als Sender und Empfänger. An beiden Enden weist die Ultraschallmessstrecke 1 zwei Anschlussteife 51, 52 auf, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel rund ausgestaltet sind. An den Anschlussteilen 51, 52 wird die Messtrecke an nicht dargestellte externe Geräte angeschlossen, die das Fluid durch die Messtrecke 1 leiten. Die Ultraschallmesstrecke 1 ist mit einem Spritzgussverfahren aus einem Stück hergestellt. Sie kann beispielsweise aus hochreinem Teflon hergestellt werden. Mit der Ultraschallmessstrecke 1 können beispielsweise der Durchfluss von Gasen oder Flüssigkeiten gemessen werden. Die an die Messstrecke 1 angeschlossene Auswerteelektronik wird sich nicht in dem Stand der Technik bekannten unterscheiden.
Fig. 2a zeigt dabei einen Schnitt durch eine erfindungsgemässe Ultraschallstrecke 1 mit den genannten Elementen Ultraschallsende- und - empfangswandlern 2, 3 und Reflektoren 4. Der Weg άes Ultraschalls in der Messstrecke 1 wfrd mit Bezugszeichen 5 bezeichnet Die Messstrecke 1 ist erfindungsgemäss als treppenförmig angelegter Durchgang ausgeführt. Fig. 2b verdeutlicht die Seitenansicht von Fig. 2a, in der die treppenförmige Ausführungsform der erfindungsgemässen Ultraschallmesstrecke sichtbar ist. An Abschrägungen des Durchgangs befinden sich die mindestens zwei Reflektoren 4, die den von den Uitraschallsende- und -empfangswandlern 2, 3 reflektieren und weiterleiten. Die erfindungsgemässe Messtrecke 1 besteht aus einem einzigen Spritzgussteil und weist einen geraden
Durchgang für das Fluid auf. Somit befinden sich in der in der Messstrecke 1 keine Blasen- oder Partikelfallen, die die Durchflussmessung verfälschen könnten. Interferenzen im Messsignal können so ausgeschlossen werden. Wie in der Fig. 2a deutlich sichtbar wird somit der Schall zwischen den Sende- und -empfangswandlern 2, 3 über die zwei Reflektoren 4 z-förmig durch den treppenförmigen Durchgang / die Messstrecke 1 geleitet.
Gleichzeitig kann sich in der Wandung der Messstrecke 1 ein Temperatur- messsensor 7 befinden, die es erlaubt, die Temperatur bei der Auswertung der Messdaten mit einfliessen zu lassen.
Das Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemässen Messstrecke 1 wird in den Fig. 3 und 4 schematisch dargestellt. In einem ersten Schritt werden zwei sich erweiternde Schieber 8, 9 aneinander- gelegt. Die beiden Schieber 8, 9 bilden zusammen die treppenförmige Kontur der Messstrecke 1. Die Messtrecke 1 wird durch Spritzguss um die Schieber 8, 9 herum hergestellt. Danach können die beiden Schieber 8, 9 jeweils auf einer verschiedenen Seite der Messtrecke 1 herausgezogen werden. Fig. 3 illustriert einen Schnitt durch eine erfindungsgemässe
Ultraschallmessstrecke 1 während der Herstellung durch zwei Schieber 8, 9. Alle Elemente, die ausserhalb der Messtrecke 1 angebracht werden müssen, können im nächsten Schritt angebracht werden: Ultraschallsende- und - empfangswandler 2, 3, Temperaturmesssensor 7 und eventuell von aussen anzubringende Reflektoren 4. In der vorliegenden Erfindung dienen je nach Beschaffenheit des verwendeten Kunststoffes die Aussenwandung (Fig. 5a, Reflektion an der die Messstrecke 1 umgebende Luft), die Innenwandung (Fig. 5b, Reflektion am Kunststoff der Messtrecke 1), ein an der Aussenwandung angebrachter (Fig. 5c) oder ein als Einlegeteil im Kunststoff eingespritzter Reflektor (Fig. 5d) aus geeignetem Material, beispielsweise aus Metall, für die benötigte Reflektion. Das geeignete Material muss selbstverständlich auf die akustischen Eigenschaften des jeweils verwendeten Kunststoffs individuell abgestimmt werden. Die vorliegende Erfindung verwendet somit keine Reflektoren aus Metall, die medienberührend sind. Sofern die Kunststoffwandung durchdrungen werden muss, ist die zu durchdringende
Kunststoffwandung über den ganzen Bereich der Reflektoren vorteilhaft gleich dick. Um Fertigungstoleranzen auszugleichen und temperaturbedingte Längenänderungen der Messstrecke 1 auszugleichen, können die Reflektoren einen Radius aufweisen, was jedoch zu einem abgeschwächten Empfangssignal führt. Die Grosse des Radius ist abhängig von den jeweils verwendeten Materialien. Die Ausführungsformen der Fig. 6a - d entspricht den Ausführungsformen der Fig. 5a - d, wobei jedoch jede entsprechende Ausführungsform zusätzlich mit einem Radius ausgestattet ist.
Bezugszeichenliste
1 Ultraschallmessstrecke
2 Ultraschallsende- und -empfangswandler
3 Ultraschallsende- und -empfangswandler
4 Reflektor
5i, 52 linkes und rechtes Anschlussteil
6 Weg des Ultraschalls, Messstreckenpfad
7 Temperaturmesssensor
8 rechter Schieber
9 linker Schieber

Claims

Patentansprüche
1. Ultraschallmesstrecke (1) aus Kunststoff, welche zur
Durchflussmessung von Fluiden verwendet wird, mit zwei in
Strömungsrichtung des Fluids beabstandeten Ultraschallsende- und empfangswandlern (2, 3), dadurch gekennzeichnet, dass der Schall zwischen den Sende- und -empfangswandlern (2, 3) über mindestens zwei Reflektoren (4) z-förmig führbar ist.
2. Ultraschallmesstrecke (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Messstrecke (1) als treppenförmig angelegter Durchgang ausgeführt ist.
3. Ultraschallmesstrecke (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstrecke (1) als treppenförmig angelegter Durchgang ausgeführt ist und sich die mindestens zwei
Reflektoren (4) an Abschrägungen des Durchgangs befindet.
4. Ultraschallmesstrecke (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstrecke (1) aus hochreinem Teflon hergestellt ist.
5. Ultraschallmesstrecke (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstrecke (1) aus einem Stück hergestellt ist.
6. Ultraschallmesstrecke (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messtrecke (1) durch Spritzguss hergestellt ist.
7. Ultraschallmesstrecke (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoren (4) aus Metall, Luft oder
Kunststoff bestehen.
8. Ultraschal I messtrecke (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Reflektoren (4) an der Innenseite oder an der Aussenseite des Messstrecke (1) befinden oder in die Wandung der Messtrecke (1) eingespritzt sind.
9. Ultraschallmesstrecke (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung der Ultraschallmesstrecke (1), an der sich ein Reflektor (4) befindet, einen Radius aufweist.
10. Ultraschallmesstrecke (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperaturmesssensor (7) an der Messtrecke (1) angebracht ist.
11. Verfahren zur Durchflussmessung eines Fluids mit einer Ultraschallmesstrecke (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schall zwischen den Sende- und - empfangswandlern (2, 3) über mindestens zwei Reflektoren (4) z-förmig geleitet wird.
12. Verfahren zur Durchflussmessung gemäss Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schall durch eine treppenförmig angelegte Messstrecke (1) geführt wird.
13. Verfahren zur Durchflussmessung gemäss einem der
Ansprüche 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schall über einen Reflektor (4) aus Metall, Luft oder Kunststoff geführt wird.
14. Verfahren zur Durchflussmessung gemäss einem der
Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchfluss von Gasen oder Flüssigkeiten gemessen wird.
15. Verfahren zur Durchflussmessung gemäss einem der
Ansprüche 1 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der Durchflussmessung die Temperatur des Fluids gemessen wird.
16. Verfahren zur Durchflussmessung gemäss einem der
Ansprüche 1 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schall an einem Reflektor (4) geleitet wird, welcher innerhalb oder ausserhalb der
Messstrecke (1) angeordnet wird oder welcher in die Wandung der
Messstrecke eingespritzt ist.
17. Verfahren zur Herstellung einer Ultraschallmessstrecke (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 10, bestehend aus folgenden
Verfahrensschritten:
(a) zwei sich erweiternde Schieber (8, 9), die zusammen eine
treppenförmige Kontur bilden, werden aneinandergelegt,
(b) die Messtrecke (1) wird durch Spritzguss um die Schieber (8, 9) herum hergestellt, und
(c) die beiden Schieber (8, 9) werden auf verschiedenen Seiten der
Messtrecke (1) herausgezogen.
18. Verfahren zur Herstellung einer Ultraschallmessstrecke (1) gemäss Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass danach
Ultraschallsende- und -empfangswandler (2, 3) ausserhalb der Messtrecke (1) angebracht werden.
19. Verfahren zur Herstellung einer Ultraschallmessstrecke (1 ) gemäss Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass Reflektoren (4) ausserhalb oder innerhalb der Messstrecke (1) angebracht werden oder in die Wandung der Messtrecke (1) eingespritzt werden.
20. Verfahren zur Herstellung einer Ultraschallmessstrecke (1) gemäss Anspruch 18 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstrecke
(1) aus hochreinem Teflon hergestellt wird.
21. Verfahren zur Herstellung einer Ultraschallmessstrecke (1 ) gemäss Anspruch 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass an der
Messstrecke (1) ein Temperatursensor (6) angebracht wird.
22. Ultraschallmessstrecke (1) hergestellt nach einem der
Ansprüche 18 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Ultraschallmessstrecke (1) einteilig hergestellt ist.
23. Ultraschallmessstrecke (1) nach einem der Ansprüche 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstrecke (1) einen z-förmig angelegten Weg des Schalls (6) aufweist.
24. Ultraschallmessstrecke (1) nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallmessstrecke (1) aus Teflon hergestellt ist.
25. Ultraschallmessstrecke (1) nach Anspruch 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallmessstrecke (1) mindestens zwei Reflektoren (4) enthält, welche sich an der Innenseite oder an der
Aussenseite des Messstrecke (1) befinden oder in die Wandung der Messtrecke (1) eingespritzt sind.
26. Ultraschallmessstrecke (1) nach Anspruch 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperaturmesssensor (7) an die Messtrecke (1) angebracht ist.
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