WO2012084392A1

WO2012084392A1 - Ultraschall-durchflussmessgerät

Info

Publication number: WO2012084392A1
Application number: PCT/EP2011/070845
Authority: WO
Inventors: Oliver Berberig
Original assignee: Endress+Hauser Flowtec Ag
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2012-06-28
Also published as: EP2656018A1; DE102010063789A1; CN103270395A; US20130283930A1; US9157779B2; CN103270395B

Abstract

Ultraschall-Durchflussmessgerät, mit einem Ultraschallwandler (5) in einer Bohrung (4) eines Messrohrs (2), welcher Ultraschallwandler (5) ein Ultraschallfenster (6) aufweist, wobei ein Leitblech (7) in die Bohrung (4) des Messrohrs vor das Ultraschallfenster (6) und senkrecht zum Ultraschallfenster (6) des Ultraschallwandlers (5) eingesetzt ist.

Description

Ultraschall-Durchflussmessgerät

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ultraschall-Durchflussmessgerät, mit einem

Ultraschallwandler in einer Bohrung eines Messrohrs, welcher Ultraschallwandler eine ultraschallabstrahlende Fläche aufweist, im Weiteren Ultraschallfenster genannt.

Ultraschall-Durchflussmessgeräte werden vielfach in der Prozess- und Automatisierungstechnik eingesetzt. Sie erlauben in einfacher Weise, den Volumendurchfluss und/oder Massendurchfluss in einer Rohrleitung zu bestimmen. Die bekannten Ultraschall-Durchflussmessgeräte arbeiten häufig nach dem Doppler- oder nach dem Laufzeitdifferenz-Prinzip.

Beim Laufzeitdifferenz-Prinzip werden die unterschiedlichen Laufzeiten von Ultraschallimpulsen relativ zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit ausgewertet. Hierzu werden Ultraschallimpulse in einem bestimmten Winkel zur Rohrachse sowohl mit als auch entgegen der Strömung gesendet. Aus der Laufzeitdifferenz lässt sich die Fließgeschwindigkeit und damit bei bekanntem

Durchmesser des Rohrleitungsabschnitts der Volumendurchfluss bestimmen.

Die Ultraschallwellen werden mit Hilfe so genannter Ultraschallwandler erzeugt bzw. empfangen. Die Laufzeit wird in der US-A 50 52 230 mittels kurzer Ultraschallimpulse ermittelt.

Bei so genannten Inline-Ultraschall-Durchflussmessgeräten werden die Ultraschallwandler mediums- oder fluidberührend angebracht. Hierdurch lässt sich eine im Vergleich zu Clamp-on- Systemen wesentlich höhere Schallleistung in das Fluid einkoppeln, und lassen sich die

Ultraschallwandler vom Messrohr akustisch entkoppeln, wodurch das Verhältnis von Nutzsignal (Schallübertragung im Fluid) zu Störsignal (Schallübertragung im umgebenden Messrohr) verbessert wird. Darüber hinaus lässt sich hierdurch trotz schräg zur Hauptströmung verlaufender Schallmesspfade eine senkrecht zur mediumsberührenden Wandung verlaufende

Schalleinkopplung realisieren, die den eigentlichen Messeffekt von Änderungen der

Schallgeschwindigkeit unabhängig macht.

Zur fluidberührenden Anbringung der Ultraschallwandler sind seitliche Öffnungen im Messrohr erforderlich, in denen die Ultraschallwandler so befestigt werden, dass die Dichtheit des

Messrohrs unter sämtlichen Betriebsbedingungen gewährleistet ist. Um das Verhältnis von Nutzsignal zu Störsignal zu maximieren kommt üblicherweise eine Anordnung der

Ultraschallwandler zum Einsatz, bei der die Ultraschallwandler auf einer direkten

Verbindungslinie liegend einander gegenüber stehen. Alternativ dazu sind Anordnungen bekannt geworden, bei denen der Schall über Mehrfachreflexion an der Messrohrinnenwand vom Sender zum Empfänger gelangt. Für die in Inline-Ultraschall-Durchflussmessgeräte üblicherweise eingesetzten Ultraschall- Messverfahren basierend auf der Laufzeitdifferenz oder einer Phasendifferenz oder einer Frequenzdifferenz darf die Achse, auf der die Ultraschallwandler einander gegenüber liegen, nicht senkrecht zur Messrohrachse angeordnet sein, um den gewünschten Messeffekt zu erzielen. Soll weiterhin die Strömung möglichst ungestört das Ultraschall-Durchflussmessgerät durchströmen, verbietet sich ebenfalls eine Ultraschallwandleranordnung parallel zur

Messrohrachse, weil in diesem Fall die Ultraschallwandler oder in das Messrohr eingebrachte Reflektoren innerhalb der Strömung liegen. Aus diesen Einschränkungen resultiert eine für Ultraschall-Durchflussmessgeräte typischerweise zur Messrohrachse geneigte Ultraschallwandleranordnung, die in Verbindung mit der

gewünschten Mediumsberührung zu Bohrungen quer durch das Messrohr führt, in die die Ultraschallwandler von außen eingesetzt werden. Ragen die Ultraschallwandler nicht in die Strömung hinein, z.B. zur Minimierung von Strömungsverlusten, zum Schutz der Einheiten vor Abrieb oder Beschädigung, so ergeben sich zwischen dem Ultraschallwandler und dem

Zylindermantel des durchströmten Messrohrs, nachfolgend Messrohrgrenzfläche genannt, fluidgefüllte Hohlräume.

In diesen Hohlräumen kommt es zu unterschiedlichen, insbesondere von der Re-Zahl abhängigen Strömungszuständen. Diese Strömungszustände werden maßgeblich durch die Interaktion zwischen Messrohrgrenzfläche und Fluidvolumen im

Ultraschallwandlerbohrungshohlraum beeinflusst. In Fällen, in denen im Hohlraum

Geschwindigkeitskomponenten in Schallmesspfadrichtung auftreten, überlagern diese

Komponenten die eigentlichen Messgröße, nämlich die Geschwindigkeitskomponenten der Hauptströmung in Schallmesspfadrichtung. Hierdurch kann es zu beträchtlichen Messfehlern in der Größenordnung von mehreren Prozent kommen, je nach Verhältnis von Ultraschallwandler- Bohrungsdurchmesser zu Messrohrinnendurchmesser bzw. Ultraschallwandler-Hohlraumlänge zu Messpfadgesamtlänge. Ein Ansatz zur Korrektur dieser Messfehler besteht darin, eine Bestimmung der aktuellen Re-Zahl vorzunehmen und damit eine gezielte Messfehlerkorrektur im Zuge der Signalverarbeitung durchzuführen. In US5987997 ist ein Verfahren beschrieben, das für eine solche nachträgliche Korrektur der Messwertabweichungen sorgt. Darin wird vorgeschlagen, anhand der Verhältnisse von Geschwindigkeiten bzw. der Differenzen von Geschwindigkeiten entlang mindestens zweier voneinander verschiedener Messpfade die Re-Zahl des durchströmenden Fluids durchgängig zu bestimmen. Diese Lösung ist jedoch nur eingeschränkt einsetzbar, da sich spätestens für Re < 1 Ό00 (= laminar ausgebildetes Strömungsprofil) die Geschwindigkeitsverhältnisse nicht mehr verändern und damit eine eindeutige Bestimmung der Re-Zahl unmöglich wird. Auch für Re > 3Ό00 ist die Bestimmung nicht immer eindeutig. Weiterhin kann es bei dieser Form von Messfehlerkorrektur zu erheblichen zusätzlichen Messwertabweichungen kommen: bei gestörter Anströmung, z.B. hinter Rohrbögen oder Ventilen, entstehen Strömungszustände mit

Geschwindigkeitsverhältnissen zwischen unterschiedlichen Messpfaden im Inline-Ultraschall- Durchflussmessgerät, welche die Signalverarbeitung als eine bestimmte Re-Zahl interpretiert und einen entsprechenden Korrekturfaktor anwendet. Die„echte" Re-Zahl, gebildet aus der mittleren Strömungsgeschwindigkeit im Messquerschnitt, kann jedoch erheblich abweichen. Somit stimmt der angewandte Korrekturfaktor mit dem aktuellen Strömungszustand nicht mehr überein, und kommt es deshalb zu einem zusätzlichen Messfehler. Zur Vermeidung der Interaktion zwischen Messrohrgrenzfläche und dem Fluid in den oben beschriebenen Hohlräumen wird in Fig. 1 1 der US3906791 ein messrohrwandbündiger

Gittereinsatz vorgeschlagen, der aufgrund angepasster Abmessungen akustisch durchlässig sein soll. Nachteilig an dieser Lösung sind die zu erwartende akustische Dämpfung bzw. Streuung des Schalls sowie die Gefahr des Zusetzens der Gittermaschen bei Fluiden mit

Festkörperanteilen. In Fig. 12 des genannten Dokuments kommt eine Kunststoff-

Abdeckplatte/Membran für die Hohlräume zum Einsatz. Mit dieser Platte jedoch geht nicht nur eine Schwächung des Nutzsignals einher, sondern kommt es darüber hinaus zu einer

Schallbrechung, die stark temperaturabhängig ist. Auch das blasenfreie Befüllen des Hohlraums zwischen Ultraschallwandler-Einheit und der Platte, eine Anforderung beim Einsatz mit unterschiedlichem statischem Druck, gestaltet sich sehr aufwändig.

In der JP2003202254 findet sich ein Vorschlag, bei dem die oben beschriebenen Hohlräume durch eine Art Lochblende verschlossen werden. Der Hohlraum zwischen Ultraschallwandler- Einheit und Lochblende soll so gestaltet sein, dass seitlich gerichtete Schallwellen sich schnell totlaufen. Eine solche Vorrichtung führt jedoch aufgrund der reduzierten Schallöffnung zu einer Abschwächung des Nutzsignals, könnte bei Fluiden mit Festkörperanteilen verstopfen, und führt beim Einsatz in Flüssigkeiten zu einem möglichen Lufteinschluss, der sich ebenfalls nachteilig auf die Nutzsignalstärke auswirkt. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Ultraschall-Durchflussmessgerät vorzuschlagen, welches eine hohe Messgenauigkeit über einen vom laminaren bis zum hochturbulenten

Strömungszustand reichenden Re-Zahlenbereich aufweist.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche 1 und 12.

Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Merkmalen der jeweils abhängigen Ansprüche wieder.

Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind dabei, dass keine Korrektur der Messwerte, z.B. mittels eines Korrekturalgorithmus in der Signalverarbeitung, nötig ist, um eine hohe Robustheit zu gewährleisten, dass keine Abschwächung des Nutzsignals auftritt und kein nennenswerter zusätzlicher Druckverlust entsteht, dass die Lösung nicht einschränkend hinsichtlich der

Applikationen des Messgeräts ist, und dass die Erfindung mit geringen Fertigungskosten einhergeht.

Die erfindungsgemäße Lösung, der Einsatz eines oder mehrerer sogenannter Leitbleche in den beschriebenen Hohlraum zwischen Ultraschallfenster und Messrohrgrenzfläche bewirkt, dass die Ausbildung von beschriebenen Sekundärströmungen in diesen Hohlräumen behindert wird. Dies geschieht zum einen durch geometrische Unterteilung des Hohlraums durch die Leitbleche, die das Volumen für solche Strömungen deutlich verkleinern und für eine frühzeitige Umlenkung von in Bewegung geratener Strömungsanteile im Hohlraum sorgen. Zum anderen verursachen die zusätzlichen Oberflächen zusätzliche Fluidschubspannungen, die sich aus der Interaktion zwischen Leitblech (Stichwort„Wandhaftbedingung") und angrenzendem Fluidvolumen ergeben. Hieraus resultiert eine verstärkte lokale Abbremsung von bewegten Fluidanteilen.

Verwendet werden diese erfindungsgemäßen Ultraschall-Durchflussmessgeräte insbesondere zur Messung von Öl als Medium oder zu Messung von Medien mit einer kinematischen Viskosität v größer 5 mm²/s, und teilweise bei hochviskosen Flüssigkeiten mit v > 100 mm²/s). Bei einem erfindungsgemäßen Leitblech handelt es sich um eine im Wesentlichen planare dünne Platte mit näherungsweise planparallelen Plattenoberflächen. Es ist nicht auf ein„Blech" im umgangssprachlichen Sinne beschränkt. Das erste oder weitere Leitbleche können aus Metall hergestellt sein, um Hygienevorschriften zu genügend insbesondere aus Edelstahl wie z.B.

1.4404 oder 1.4571 . Darauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Auch soll das

Fertigungsverfahren des Leitblechs nicht auf Walzen beschränkt gelten. Kunststoffe, Gläser oder Keramiken oder Verbundmaterialen sollen mit dem Begriff Leitblech nicht ausgeschlossen und mit umfasst werden, egal wie diese Leitbleche dann hergestellt werden. Der Begriff Leitblech bezieht sich lediglich auf die Form desselben. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung erstrecken sich die Leitbleche bis hin zur

Messrohrgrenzfläche, weil dort die Sekundärkomponenten aufgrund der Interaktion zwischen Hauptströmung und Fluidvolumen im Bohrungshohlraum ihren Ursprung haben.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich durch die Anzahl an eingesetzten Leitblechen pro Bohrungshohlraum, durch die Ausrichtung der Leitbleche in Bezug auf die

Hauptströmungsrichtung im Messrohr, welche insbesondere der Messrohrlängsachse entspricht, durch die Art der Befestigung der Leitbleche im Bohrungshohlraum, z.B. an der Bohrungswand, dem Ultraschallfenster oder an einem Ringspalt um den Ultraschallwandler, oder durch die konstruktive Ausgestaltung der Leitbleche in der Nähe des Ultraschallfensters, z.B. mit

Aussparungen zur Vermeidung von Ablagerungen.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Einige davon sollen hier kurz anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert werden. Gleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt einen Ultraschallwandler mit erfindungsgemäßen Leitblechen kreuzförmig in der Bohrung angeordnet,

Fig. 2 zeigt den Ultraschallwandler aus Fig. 1 mit erfindungsgemäßen Leitblechen kreuzförmig in der Bohrung angeordnet und 45° dazu gedreht,

Fig. 3 zeigt einen Ultraschallwandler mit erfindungsgemäßen Leitblechen mit Aussparungen in den Leitblechen.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Ultraschall-Durchflussmessgerät, mit einem

Ultraschallwandler 5 in einer Bohrung 4 eines Messrohrs 2, welcher Ultraschallwandler 5 ein Ultraschallfenster 6 aufweist, dargestellt. Ein erstes Leitblech 7 ist dabei in die Bohrung 5 des Messrohrs 2 vor das Ultraschallfenster 6 und senkrecht zum Ultraschallfenster 6 des

Ultraschallwandlers 5 eingesetzt. Bei dem Ultraschall-Durchflussmessgerät handelt es sich um ein so genanntes Inline-Ultraschall-Durchflussmessgerät, welches das Messrohr 2 mit umfasst. Das Ultraschallfenster 6 wird auch aktive Fläche genannt. Durch dieses Ultraschallfenster 6 werden Ultraschallsignale aus dem Ultraschallwandler 5 ausgekoppelt oder in den

Ultraschallwandler 5 eingekoppelt.

Die Bohrung 4 im Messrohr 2, genauer gesagt in der Wand 3 des Messrohrs 2, in welche der Ultraschallwandler 5 und das erste Leitblech 7 eingesetzt sind, weist eine hier nicht dargestellte Bohrungslängsachse auf. Diese steht, zur Laufzeitdifferenzmessung mittels des Ultraschall- Durchflussmessgeräts, geneigt zur Hauptströmungsrichtung des Mediums im Messrohr 2. Bei Mehrstrahl-Messgeräten liegen die Bohrungslängsachsen in einer ersten Ebene parallel zueinander und zusätzlich parallel zu einer zweiten Ebene, in welcher die Messrohrlängsachse liegt. Würden nun die Bohrungslängsachsen parallel in die zweite Ebene verschoben werden, würden sie die Messrohrlängsachse in einem Winkel ungleich 90° schneiden. Die Winkel für die Ultraschallsignalpfade zwischen zwei Ultraschallwandlern eines herkömmlichen Inline-Ultraschall- Durchflussmessgeräts, in welchem sich die Ultraschallwandler gegenüberstehen, insbesondere deren Ultraschallfenster in parallelen Ebenen liegen, und ein Ultraschallsignalpfad eine Gerade bildet, in welcher auch beide Bohrungslängsachsen, liegen, in welchen Bohrungen die beiden Ultraschallwandler eingesetzt sind, betragen typischerweise zwischen 30 und 60° zur

Messrohrlängsachse und damit zur Hauptströmungsrichtung des Mediums im Messrohr. Handelt es sich bei dem Ultraschall-Durchflussmessgerät um ein Einstrahl-Messgerät, so sind nur zwei gegenüberliegende Ultraschallwandler 5 vorgesehen, zwischen denen lediglich ein Signalpfad verläuft und dieser im Regelfall die Messrohrlängsachse schneidet. Dann ist selbstverständlich keine oben beschriebene Parallelverschiebung notwendig. Handelt es sich hingegen um ein Mehrstrahlgerät mit mehreren Signalpfaden, sind diese meist aus der Mitte und somit aus der zweiten Ebene der Messrohrlängsachse heraus versetzt.

Die Bohrung 4 in dieser Ausführungsform der Erfindung weist eine Bohrungslängsachse in der ersten Ebene parallel zur zweiten Ebene der Messrohrlängsachse auf, wobei der Abstand der beiden Ebenen größer als 10%, insbesondere größer 25%, des Durchmessers des Messrohrs ist 2. Es handelt sich hier somit um ein Mehrstrahl-Ultraschall-Durchflussmessgerät, beispielsweise um ein Vierstrahl-Ultraschall-Durchflussmessgerät und dessen dargestellten Ausschnitt zeigt einen aus der Mitte des Messrohrs 2 heraus versetzten Ultraschallwandler 5. Die Erfindung ist auch in Einstrahl-, Zweistrahl oder Mehrstrahl-Ultraschall-Durchflussmessgeräten einsetzbar, insbesondere bei solchen, die den Durchfluss mittels des Laufzeitdifferenzprinzips bestimmen.

Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion bildet die Bohrung 4 in der Messrohrwand 3 einen Hohlraum in der Messrohrwand 3. Dieser Hohlraum ist teilweise ausgefüllt vom darin

eingesetzten Ultraschallwandler 5. Er ist also einseitig zumindest teilweise begrenzt durch das Ultraschallfenster 6 des Ultraschallwandlers 5. Ist die Bohrung 4 nicht in die Messrohrwand 3 eingebracht, begrenzt die Innenfläche der Messrohrwand 3 das Volumen des Messrohrs 2 und damit das sich darin befindende Medium. Durch die Bohrung 4 wird die Messrohrwand 3 verändert. Die eben beschriebene, ursprüngliche Innenfläche des Messrohrs 2, insbesondere im Bereich der Bohrung 4, wird nachfolgend als Messrohrgrenzfläche bezeichnet. Die Bohrung 4 und damit der durch sie gebildete Hohlraum in der Messrohrwand 3 wird durch die

Messrohrgrenzfläche begrenzt. Das erste Leitblech 7 ist in den vom Ultraschallwandler 5 nicht ausgefüllten Hohlraum der Bohrung 4 zwischen dem Ultraschallfenster 6 des Ultraschallwandlers 5 und der Messrohrgrenzfläche in die Bohrung 4 des Messrohrs 2 in seiner Messrohrwand 3 senkrecht zum Ultraschallfenster 6 des Ultraschallwandlers 5 eingesetzt. Dabei ist es dünn im Vergleich zu seiner Längs- und/oder Querausdehnung, hier senkrecht zum Ultraschallfenster 6 des Ultraschallwandlers 5. Es weist somit eine nennenswerte Ausdehnung parallel zur

Bohrungslängsachse auf. Es handelt sich damit nicht um Streben, z.B. eines Gitters, ohne nennenswerte Ausdehnung senkrecht zu deren Längsachse. Das erste Leitblech 7 ist dünn im Vergleich zum Durchmesser der Bohrung 4. Es ist auch dünn im Vergleich zum Durchmesser des Ultraschallfensters 6, beispielsweise beträgt seine Dicke nur 1 % bis 3% des Durchmessers der Bohrung 4. Das erste Leitblech 7 ragt gemäß einer Ausgestaltung nicht wesentlich in das Messrohr 2 hinein. Hier berührt es die Messrohrgrenzfläche, schneidet sie jedoch nicht. Seine dem Innern des Messrohrs 2 zugewandte und somit vom Ultraschallfenster 6 des Ultraschallwandlers 5 abgewandte Stirnseite bildet die Kontur der Messrohrgrenzfläche ab. Vereinfacht könnte diese Stirnseite aber auch durch eine, zwei oder mehrere gerade Teilstrecken oder jede andere Form gebildet werden, welche sich der Kontur der Messrohrgrenzfläche annähert.

Der Ultraschallwandler 5 weist hier ein kreisrundes Ultraschallfenster 6 und damit einen

Durchmesser des Ultraschallfensters 6 auf. Die Breite des ersten Leitblechs 7 senkrecht zur Bohrungslängsachse entspricht beispielsweise mindestens dem Durchmesser des

Ultraschallfensters 6. Hier entspricht sie dem Durchmesser der Bohrung 4, auch weil die Bohrung 4 hier kreisrund ist. Ansonsten sind entsprechende Äquivalente zum Durchmesser heranzuziehen. Da, wie oben beschrieben, das erste Leitblech 7 an seiner dem Innern des Messrohrs 2 zugewandten Stirnfläche die Kontur der Messrohrgrenzfläche nachbildet, ist es hier

annäherungsweise dreieckig ausgeformt, da das Ultraschallfenster 6 ebenfalls näherungsweise die Messrohrgrenzfläche berührt. Ansonsten sind weitere Ausformungen des ersten Leitblechs denkbar, beispielsweise vereinfacht trapezförmig. Daher weist es an zumindest einer Stelle, hier an seiner dem Ultraschallfenster 6 zugewandten Stirnseite diese Breite auf. Allerdings gibt es auch Ausgestaltungen, wie in Fig. 3 später näher offenbart, in welchen die dem Ultraschallfenster zugewandten Stirnseite des ersten Leitblechs Ausnehmungen aufweisen kann und damit nicht die gesamte Breite des ersten Leitblechs mit Werkstoff ausgefüllt ist.

Je nach Anwendung kann das Vorhandensein eines Leitblechs genügen, um die gestellte

Aufgabe zu erfüllen. In der skizzierten Ausgestaltung sind jedoch zwei vorgesehen. Das erfindungsgemäße Ultraschall-Durchflussmessgerät weist also ein zweites Leitblech 8 in der Bohrung 4 vor dem Ultraschallfenster 6 und senkrecht zum Ultraschallfenster 6 des

Ultraschallwandlers 5 auf. Dieses ist hier trapezförmig ausgeformt. Alle obigen Ausführungen bezogen auf das erste Leitblech 7 sind auch auf das zweite Leitblech 8 übertragbar und gelten entsprechend auch für das zweite Leitblech und/oder ein drittes Leitblech oder weitere Leitbleche, falls vorhanden. D.h. hier ist das zweite Leitblech 8 natürlich ebenfalls dünn und ragt nicht wesentlich in das Messrohr 2 hinein.

Das zweite Leitblech 8 ist gemäß der gezeichneten Ausgestaltung senkrecht auf das erste Leitblech 7 in die Bohrung 4 eingesetzt. Das zweite Leitblech 8 liegt hier in der ersten Ebene der Bohrungslängsachse. Das erste Leitblech 7 steht somit senkrecht auf dieser ersten Ebene. Die beschriebene Lage der Leitbleche 7 und 8 zur ersten Ebene der Bohrungslängsachse parallel zur Ebene der Messrohrlängsachse hängt von den jeweiligen Bedingungen wie,

Strömungsgeschwindigkeit, Viskosität und Re-Zahl des Mediums im Messrohr und/oder

Bohrungsdurchmesser und Lage der Bohrung 4 zur Mitte des Messrohrs 2 ab. Es sind Winkel zwischen 0 und 45°, also 5°, 10°, 15°, 20°, 25°, 30°, 35°, 40° oder 45° des zweiten Leitblechs zur ersten Ebene denkbar bzw. Winkel zwischen 0° und 90° des ersten Leitblechs 7 zur ersten Ebene. Auch müssen beide Leitbleche nicht senkrecht aufeinander stehen. Auch dort sind Winkel zwischen 0 und 90°, also 5°, 10°, 15°, 20°, 25°, 30°, 35°, 40°, 45°, 50°, 55°, 60°, 65°, 70°, 75°, 80°, 85° und 90° der Leitbleche zueinander vorstellbar. Beispielsweise ist dies der Fall, wenn ein weiteres, drittes Leitblech in die Bohrung des Messrohrs vor das Ultraschallfenster und senkrecht zum Ultraschallfenster des Ultraschallwandlers eingesetzt ist. Dann können die Winkel zwischen den Leitblechen gleich groß sein, also hier 60°. In Fig. 2 ist nun ein erfindungsgemäßes Ultraschall-Durchflussmessgerät zu sehen, wobei die Bohrungslängsachse in einer ersten Ebene parallel zu einer zweiten Ebene der

Messrohrlängsachse liegt, wobei das erste Leitblech 7 in einer dritten Ebene in einem Wnkel von 45° zur ersten Ebene der Bohrungslängsachse liegt. Auch hier ist ein zweites Leitblech 8 in die Bohrung 4 des Messrohrs 2 vor das Ultraschallfenster 6 und senkrecht zum Ultraschallfenster 6 des Ultraschallwandlers 5 und senkrecht zum ersten Leitblech 7 eingesetzt.

Das erfindungsgemäße Inline-Ultraschall-Durchflussmessgerät minimiert die durch die

Hohlräume zwischen Ultraschallwandlern 5 und Messrohrgrenzflächen verursachten,

strömungsmechanisch bedingten Messwertabweichungen.

Wie bereits oben erwähnt, hängt die Lage der Leitbleche zur ersten Ebene der

Bohrungslängsachse parallel zur Ebene der Messrohrlängsachse von verschiedenen Parametern ab. Fig. 3 veranschaulicht, dass das erste Leitblech 7 Aussparungen 9 aufweist, welche dem

Ultraschallfenster 6 zugewandt sind, zur Vermeidung von Ablagerungen. Durch die

Aussparungen 9 wird unmittelbar vor dem Ultraschallfenster 6 eine Strömung des Mediums ermöglicht, welche einen verschwindend geringen oder keinen Einfluss auf die Messung des Durchflusses des Mediums durch das Messrohr 2 hat, welche jedoch hilft, Ablagerungen zu vermeiden. Wie auch in den beiden ersten Fig. zu sehen, besteht zwischen dem

Ultraschallwandler 5 und der Messrohrwand 3 ein Ringspalt 10, da der Ultraschallwandler 5 die Bohrung 4 radial zur Bohrungslängsachse nicht vollständig ausfüllt. Die Leitbleche können so ausgestaltet sein, dass sie zumindest teilweise in diesen Ringspalt 10 hineinreichen. Bezugszeichenliste

Ultraschall-Durchflussmessgerät

Messrohr

Messrohrwand

Bohrung in der Messrohrwand

Ultraschallwandler

Ultraschallfenster

Erstes Leitblech

Zweites Leitblech

Ausnehmung

Ringspalt zwischen Ultraschallwandler und Messrohrwand

Claims

Patentansprüche

Ultraschall-Durchflussmessgerät, mit einem Ultraschallwandler (5) in einer Bohrung (4) einer Wand (3) eines Messrohrs (2), welcher Ultraschallwandler (5) ein Ultraschallfenster (6) aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

dass ein erstes Leitblech (7) in die Bohrung (4) vor das Ultraschallfenster (6) und senkrecht zum Ultraschallfenster (6) des Ultraschallwandlers (5) eingesetzt ist.

Ultraschall-Durchflussmessgerät nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass das erste Leitblech (7) dünn ist im Vergleich zum Durchmesser der Bohrung (4).

Ultraschall-Durchflussmessgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass das erste Leitblech (7) eine Breite senkrecht zu einer Bohrungslängsachse aufweist, welche mindestens dem Durchmesser des Ultraschallfensters (6) entspricht.

Ultraschall-Durchflussmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet,

dass das erste Leitblech (7) eine Breite senkrecht zu einer Bohrungslängsachse aufweist, welche dem Durchmesser der Bohrung (4) entspricht.

Ultraschall-Durchflussmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass das erste Leitblech (7) nicht oder nur unwesentlich in das Messrohr (2) hineinragt.

Ultraschall-Durchflussmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass das erste Leitblech (7) Aussparungen aufweist, welche dem Ultraschallfenster (6) zugewandt sind.

Ultraschall-Durchflussmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Bohrungslängsachse in einer ersten Ebene parallel zu einer zweiten Ebene der Messrohrlängsachse liegt und, dass das erste Leitblech (7) in einer dritten Ebene in einem Winkel von 45° zur ersten Ebene der Bohrungslängsachse liegt.

8. Ultraschall-Durchflussmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

dass ein zweites Leitblech (8) in die Bohrung (4) vor das Ultraschallfenster (6) und senkrecht zum Ultraschallfenster (6) des Ultraschallwandlers (5) eingesetzt ist.

9. Ultraschall-Durchflussmessgerät Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet,

dass das zweite Leitblech (8) senkrecht auf das erste Leitblech (7) in die Bohrung (4) eingesetzt ist.

10. Ultraschall-Durchflussmessgerät nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet,

dass zumindest ein weiteres, drittes Leitblech in die Bohrung (4) vor das

Ultraschallfenster (6) und senkrecht zum Ultraschallfenster (6) des Ultraschallwandlers (5) eingesetzt ist.

1 1. Ultraschall-Durchflussmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Bohrungslängsachse in einer ersten Ebene parallel zur zweiten Ebene der Messrohrlängsachse liegt, mit einem Abstand zueinander von mindestens 10% des Durchmessers des Messrohrs (2).

12. Verwendung eines Ultraschall-Durchflussmessgeräts nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet,

dass Öl oder ein Medium mit einer dynamischen Viskosität größer 5 kg/(m^*s) durch das Messrohr (2) fließt.