WO2013157990A1 - Ultrasonic flow meter - Google Patents
Ultrasonic flow meter Download PDFInfo
- Publication number
- WO2013157990A1 WO2013157990A1 PCT/RU2013/000026 RU2013000026W WO2013157990A1 WO 2013157990 A1 WO2013157990 A1 WO 2013157990A1 RU 2013000026 W RU2013000026 W RU 2013000026W WO 2013157990 A1 WO2013157990 A1 WO 2013157990A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- flow
- sensor
- flow meter
- ultrasonic flow
- transducer
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
- G01F1/662—Constructional details
Definitions
- the invention relates to systems for equalizing the flow of fluid in the flow of the flowmeters or in pipelines at the inlet of flowmeters for measuring the volumetric flow rate of fluids.
- Known ultrasonic flow meter consisting of a straight-through span pipeline with a diameter of D and a length L, inlet and outlet chambers connected to the pipeline by means of a confuser and a diffuser, the first and second electro-acoustic transducers located in the chambers and associated with measuring unit.
- the angle of inclination of the generatrix of the diffuser to the axis of the measuring channel is selected in the range of 40-50 °.
- a disadvantage of the known system is its complexity, due to the presence in the flow part of the measuring channel. This channel must be fixed in a certain way inside the flow part of the flow meter. Such fastening is carried out by means of special fasteners fastening the channel to the walls of the flowing part.
- a disadvantage of the known flow meter is its lack of accuracy, because fasteners that secure the channel to the walls of the flowmeter part of the flowmeter will create resistance to flow and cause local flow disturbances.
- the technical problem achieved by the invention is to simplify the design of the device and increase the degree of alignment of the flow.
- each sensor is connected to the measuring unit according to the invention between the sensors an insert tube is installed in the flowing part, the inner section of which is made in the form of an equilateral polygon with rounded corners, the section of the insert tube in the direction from the first sensor to the second it is made tapering, on each end side of the tube-liner in its lower part there are shelves facing outward to a nearby sensor, the inner cavity of the tube-liner forms a measurement zone, the body of each sensor has a streamlined shape that gradually expands in the direction to the measurement zone, the sensors are installed symmetrically with respect to the insert tube. It is advisable that the housing of each sensor was made in the form of a dome.
- each shelf facing the measurement zone be made with a slope facing the nearby sensor.
- each sensor was made of a material that transmits sound radiation.
- the housing of each sensor should be made of glass-filled plastic.
- the radiating element of each sensor may be a piezoelectric element.
- each sensor with its upper part is connected with the housing of the flowing part.
- the inventive device implements the formation of a fluid flow with the required characteristics, allowing to further ensure the required metrological accuracy of the ultrasonic flow meter
- acoustic radiation sensors facing towards each other are installed at a distance from each other.
- a tube is installed between the sensors in the flow part of the flowmeter — an insert, into which a flow is directed, the flow rate of which must be measured.
- the internal cavity of the tube - liner forms a measurement zone. Measurement area - the area between two sensors.
- the tube is a liner that provides flow formation with the required parameters.
- the cross-section of the insert tube has the shape of an equilateral polygon with rounded corners (for example, a rhombus or square) - this allows you to distribute the flow inhomogeneities in the corners, as well as to smooth the velocity diagram and make it more symmetrical and homogeneous. Turbulent zones are scattered along the corners of an equilateral polygon, leaving a stream with a aligned velocity diagram in the sensing zone (in the center).
- the cross section of the liner tube in the direction from the sensor installed at the entrance to the measurement zone to the sensor installed at the output of the measurement zone decreases, i.e. there is a narrowing necessary to maintain the flow rate over the cross section of the tube - liner. Due to this shape of the insert tube, the flow enters the measurement zone through a channel with a uniformly narrowing cross section - thereby equalizing the velocity plot, and also increasing the flow velocity in the flow part, which in turn increases the accuracy of measurements.
- the constriction parameters are determined by calculation and will depend on the geometry of the flow part of the flow meter and the geometry of the inner cavity of the insert tube.
- the housing of each sensor designed to accommodate a radiating element, for example, a piezoelectric element, has a streamlined shape that gradually expands towards the measurement zone (dome shape), thereby ensuring uniform flow around the sensor to the left, right, and bottom, while preventing flow breaks. When flowing around the sensor, redistribution of speeds occurs and a more uniform flow enters the measurement zone.
- the sensors are installed symmetrically (the goal of unifying the elements used is achieved, and the ability to work in reverse mode is also ensured - in the opposite direction).
- the housing of the sensor installed at the entrance to the measurement zone also serves as an element for narrowing the flow at the entrance to the measurement zone (since the sensor housing is installed in the flow part of the flow meter directly at the entrance to the measurement zone and occupies a certain volume in the flow part) .
- Narrowing the flow at the entrance to the measurement zone allows you to increase the flow rate at the entrance to the measurement zone and, thereby, improve the accuracy of the measurement.
- Symmetrical 95, the location of the second sensor allows the flowmeter to work on the reverse (in the opposite direction).
- each sensor makes it possible to ensure the required measurement accuracy even if the flowmeter is installed directly after the elbow (pipe bending 90 °). In this case, the flow is “pressed” to the side
- the shelves which are part of the insert tube, contribute to uniformly accelerated flow around the sensor and uniform distribution of speed at the entrance to the measurement zone, the shadow decreases - the zone of low speeds after flowing around the sensor case due to the fact that after the shelves the flow is directed upward and accelerated.
- the inner surface of each shelf is made with
- the sensor housing is made of a material that transmits radiation (sound),
- 1 15 for example, from glass-filled plastic.
- a radiating element for example, a piezoelectric element, which is most common in ultrasonic flow meters, is installed inside the sensor housing.
- the inventive device provides an allowable pressure drop from the entrance to the measurement zone to the exit from the measurement zone. According to EN1434 - ⁇ P must not be
- the inventive device provides accuracy within ⁇ 1%, which is higher than in existing designs of ultrasonic flow meters that measure flow rate in pipelines.
- the inventive ultrasonic flow meter measures the flow rate based on the measurement 125 of the propagation time of pulses of ultrasonic vibrations through a moving fluid.
- the difference between the propagation times of ultrasonic pulses in the forward and reverse directions relative to fluid motion is proportional to its flow rate.
- the movement of the liquid causes a change in the time difference between the complete propagation of ultrasonic signals along the flow and against it.
- the propagation velocity of an ultrasonic pulse in a fluid filling a pipeline is the sum of the velocities of ultrasound in a stationary fluid and
- ultrasonic flow meter provides high measurement accuracy due to the fact that the plot of the flow rates in each section of the tube insert is maximally aligned. All disturbances are smoothed out as much as possible,
- FIG. 1 shows a longitudinal section of the inventive flow meter - side view.
- FIG. 2 shows a longitudinal section of the inventive flow meter - top view.
- FIG. 3 shows a longitudinal section of an insert tube.
- FIG. 4 shows a cross section of a liner
- FIG. 5 shows a General view of the tube - liner.
- the inventive ultrasonic flow meter contains a rectilinear flowing part 1 — a pipeline, the first and second electro-acoustic sensors (not shown in the drawings), placed in the respective housings 2 and 3, installed inside the flowing part 1 at a distance from each other. Sensors made
- the working element of the sensors is a piezoelectric element.
- an insertion tube 4 the inner section of which is made in the form of a square with rounded corners.
- the section of the liner in the direction from the first sensor to the second is made tapering.
- On each end side of the tube - liner in its lower part is made
- each sensor has a streamlined shape that gradually expands towards the measurement zone, namely: each housing 2,3 is made in the form of a dome.
- the sensors are installed symmetrically with respect to the insert tube 4.
- each sensor 160 facing the measurement zone 6 is made with a slope facing towards a nearby sensor so that the flow flows smoothly from a wider zone to a narrower - measurement zone to reduce flow disturbances.
- the body 2.3 of each sensor is made of a material that transmits sound radiation, namely: glass-filled plastic - polyethersulfone (PES) Ultrason® E G6. 165
- the body 2.3 of each sensor is connected with its upper part to the body of the flowing part.
- the inventive ultrasonic flow meter measures the flow based on measuring the propagation time of the pulses of ultrasonic vibrations through a moving fluid from the first sensor to the second. The difference between the times 170 of the propagation of ultrasonic pulses in the forward and reverse directions relative to the motion of the liquid is proportional to its flow rate.
- the excitation of ultrasonic vibrations is carried out by piezoelectric transducers located inside the sensor housing.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
The invention relates to systems for equalizing the flow of fluids in the flow path of flow meters, or in pipes at the inlet to flow meters, intended to measure the flow rate of fluids. The technical result of the present invention is an increase in the array of means available for equalizing flow in ultrasonic flow meters, as well as a simplified design and a greater degree of flow equalization. The claimed technical result is achieved in that in the ultrasonic flow meter, which comprises a rectilinear flow path, namely a pipe, and a first electroacoustic transducer and a second electroacoustic transducer, disposed in corresponding housings mounted inside the flow path at a distance from one another, each transducer being connected to a measuring unit, a tubular insert is installed between the transducers in the flow path, the inside cross-section of which tubular insert is in the shape of an equilateral polygon with rounded corners, the cross-section of the tubular insert narrows in a direction from the first transducer toward the second transducer, flanges are provided at the bottom part of each end face of the tubular insert, which flanges are oriented outwards toward the nearest transducer, the inside cavity of the tubular insert forms a measuring zone, the housing of each transducer has a streamlined shape, gradually widening in a direction toward the measuring zone, and the transducers are positioned symmetrically relative to the tubular insert.
Description
УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР ULTRASONIC FLOW METER
Изобретение относится к системам выравнивания потока текучей среды в проточной части расходомеров или в трубопроводах на входе расходомеров, предназначенных для измерений объемного расхода текучих сред. The invention relates to systems for equalizing the flow of fluid in the flow of the flowmeters or in pipelines at the inlet of flowmeters for measuring the volumetric flow rate of fluids.
При измерении объемного расхода неустановившихся потоков текучих сред, характеризующихся неравномерностью скорости потока в разных точках, возникает проблема, связанная с точностью измерения расхода таких потоков. Для повышения точности измерения необходимо обеспечить одинаковую скорость потока в разных точках, т.е. необходимо выровнять эпюру скоростей потока. Для этого в проточной части расходомеров или в трубопроводах на входе в расходомеры используют средства, позволяющие выровнять скорость потока или снизить пульсации потока. Известен ультразвуковой расходомер (патент РФ К« 2331851 на изобретение), состоящий из прямолинейного пролетного трубопровода диаметром D и длиной L, входной и выходной камер, соединенных с трубопроводом посредством соответственно конфузора и диффузора, первого и второго электроакустических преобразователей, размещенных в камерах и связанных с измерительным блоком. В пролетном трубопроводе коаксиально размещен измерительный канал диаметром d=(0,4-0,6)D, при этом упомянутый канал со стороны, обращенной к входной камере, имеет участок с уклоном 15° и протяженностью 10,05L, а расстояние h между измерительным каналом и вторым по ходу потока электроакустическим преобразователем выбирается из условия h=(0,4-0,6)D.. Угол наклона образующей диффузора к оси измерительного канала выбирается в диапазоне 40-50°. When measuring the volumetric flow rate of unsteady fluid flows, characterized by uneven flow rate at different points, there is a problem associated with the accuracy of measuring the flow rate of such flows. To increase the measurement accuracy, it is necessary to ensure the same flow rate at different points, i.e. it is necessary to align the plot of flow rates. To do this, in the flow part of the flow meters or in pipelines at the inlet to the flow meters, means are used to equalize the flow rate or reduce the flow pulsations. Known ultrasonic flow meter (RF patent K "2331851 for the invention), consisting of a straight-through span pipeline with a diameter of D and a length L, inlet and outlet chambers connected to the pipeline by means of a confuser and a diffuser, the first and second electro-acoustic transducers located in the chambers and associated with measuring unit. A measuring channel with a diameter of d = (0.4-0.6) D is coaxially placed in the overhead pipeline, while the said channel, on the side facing the inlet chamber, has a section with a slope of 15 ° and a length of 10.05 L, and the distance h between the measuring the channel and the second downstream electro-acoustic transducer is selected from the condition h = (0.4-0.6) D .. The angle of inclination of the generatrix of the diffuser to the axis of the measuring channel is selected in the range of 40-50 °.
Недостатком известной системы является ее сложность, обусловленная наличием в проточной части измерительного канала. Данный канал необходимо определенным образом закрепить внутри проточной части расходомера. Такое крепление осуществляется посредством специальных крепежных элементов, крепящих канал к стенкам проточной части. Недостатком известного расходомера является его недостаточная точность, т.к. крепежные элементы, крепящие канал к стенкам проточной части расходомера будут создавать сопротивление потоку и вызывать местные возмущения потока.
Технической задачей, достигаемой предлагаемым изобретением, является упрощение конструкции устройства и повышение степени выравнивания потока. Поставленная задача решается тем, что в заявленном ультразвуковом расходомере, содержащем прямолинейную проточную часть - трубопровод, первый и второй электроакустические датчики, размещенные в соответствующих корпусах, установленных внутри проточной части на расстоянии друг от друга, каждый датчик связан с измерительным блоком, согласно изобретению между датчиками в проточной части установлена трубка-вкладыш, внутреннее сечение которой выполнено в виде равностороннего многоугольника с закругленными углами, сечение трубки-вкладыша по направлению от первого датчика ко второму выполнено сужающимся, с каждой торцевой стороны трубки - вкладыша в ее нижней части выполнены полки, обращенные наружу к близлежащему датчику, внутренняя полость трубки-вкладыша образует зону измерения, корпус каждого датчика имеет обтекаемую форму, плавно расширяющуюся по направлению к зоне измерения, датчики установлены симметрично по отношению к трубке-вкладышу. Целесообразно, чтобы корпус каждого датчика был выполнен в форме купола. A disadvantage of the known system is its complexity, due to the presence in the flow part of the measuring channel. This channel must be fixed in a certain way inside the flow part of the flow meter. Such fastening is carried out by means of special fasteners fastening the channel to the walls of the flowing part. A disadvantage of the known flow meter is its lack of accuracy, because fasteners that secure the channel to the walls of the flowmeter part of the flowmeter will create resistance to flow and cause local flow disturbances. The technical problem achieved by the invention is to simplify the design of the device and increase the degree of alignment of the flow. The problem is solved in that in the claimed ultrasonic flow meter containing a rectilinear flowing part - a pipeline, the first and second electroacoustic sensors placed in respective housings installed inside the flowing part at a distance from each other, each sensor is connected to the measuring unit according to the invention between the sensors an insert tube is installed in the flowing part, the inner section of which is made in the form of an equilateral polygon with rounded corners, the section of the insert tube in the direction from the first sensor to the second it is made tapering, on each end side of the tube-liner in its lower part there are shelves facing outward to a nearby sensor, the inner cavity of the tube-liner forms a measurement zone, the body of each sensor has a streamlined shape that gradually expands in the direction to the measurement zone, the sensors are installed symmetrically with respect to the insert tube. It is advisable that the housing of each sensor was made in the form of a dome.
Целесообразно, чтобы поверхность каждой полки, обращенная к зоне измерения, была выполнена с наклоном, обращенным в сторону близлежащего датчика. It is advisable that the surface of each shelf facing the measurement zone be made with a slope facing the nearby sensor.
Целесообразно, чтобы корпус каждого датчика был выполнен из материала, пропускающего звуковое излучение. It is advisable that the housing of each sensor was made of a material that transmits sound radiation.
Корпус каждого датчика целесообразно выполнять из стеклонаполненного пластика. The housing of each sensor should be made of glass-filled plastic.
Излучающим элементом каждого датчика может являться пьезоэлемент. The radiating element of each sensor may be a piezoelectric element.
Корпус каждого датчика своей верхней частью связан с корпусом проточной части. Заявляемое устройство осуществляет формирование потока текучей среды с требуемыми характеристиками, позволяющими обеспечить в дальнейшем требуемую метрологическую точность ультразвукового расходомера The housing of each sensor with its upper part is connected with the housing of the flowing part. The inventive device implements the formation of a fluid flow with the required characteristics, allowing to further ensure the required metrological accuracy of the ultrasonic flow meter
В проточной части расходомера устанавливаются на расстоянии друг от друга обращенные навстречу друг другу датчики акустического излучения. Между датчиками в проточной части расходомера устанавливается трубка - вкладыш, во внутрь которой направляется поток, расход которого необходимо измерить. Внутренняя полость трубки - вкладыша образует зону измерения. Зона измерения - зона между двумя датчиками.
Трубка - вкладыш, обеспечивает формирование потока с требуемыми параметрами. Для этого сечение трубки-вкладыша имеет форму равностороннего многоугольника с закругленным углами (например, ромба или квадрата) - это позволяет распределить неоднородности потока по углам, а также выровнять эпюру скоростей и сделать её более симметричной и однородной. Турбулентные зоны рассеиваются по углам равностороннего многоугольника, оставляя в зоне зондирования (в центре) поток с выровненной эпюрой скоростей. In the flow part of the flow meter, acoustic radiation sensors facing towards each other are installed at a distance from each other. A tube is installed between the sensors in the flow part of the flowmeter — an insert, into which a flow is directed, the flow rate of which must be measured. The internal cavity of the tube - liner forms a measurement zone. Measurement area - the area between two sensors. The tube is a liner that provides flow formation with the required parameters. To do this, the cross-section of the insert tube has the shape of an equilateral polygon with rounded corners (for example, a rhombus or square) - this allows you to distribute the flow inhomogeneities in the corners, as well as to smooth the velocity diagram and make it more symmetrical and homogeneous. Turbulent zones are scattered along the corners of an equilateral polygon, leaving a stream with a aligned velocity diagram in the sensing zone (in the center).
Кроме того, сечение трубки вкладыша по направлению от датчика, установленного на входе в зону измерения, к датчику, установленному на выходе зоны измерения, уменьшается, т.е. имеет место сужение, необходимое для поддержания скорости потока по сечению трубки - вкладыша. За счет такой формы трубки-вкладыша поток поступает в зону измерения по каналу с равномерно сужающимся сечением - тем самым выравнивается эпюра скоростей, а также увеличивается скорость потока в проточной части, что в свою очередь повышает точность измерений. In addition, the cross section of the liner tube in the direction from the sensor installed at the entrance to the measurement zone to the sensor installed at the output of the measurement zone decreases, i.e. there is a narrowing necessary to maintain the flow rate over the cross section of the tube - liner. Due to this shape of the insert tube, the flow enters the measurement zone through a channel with a uniformly narrowing cross section - thereby equalizing the velocity plot, and also increasing the flow velocity in the flow part, which in turn increases the accuracy of measurements.
Параметры сужения определяются расчетным путем и будут зависеть от геометрии проточной части расходомера и геометрии внутренней полости трубки-вкладыша. Соотношение сечений на входе и выходе из трубки-вкладыша составляет - Sl/S2=l.l, где S1- площадь трубки-вкладыша на входе, a S2- площадь на выходе. Корпус каждого датчика, предназначенный для размещения излучающего элемента, например, пьезоэлемента, имеет обтекаемую форму, плавно расширяющуюся по направлению к зоне измерения (форма купола), тем самым обеспечивается равномерное обтекание датчика слева, справа и снизу, при этом предотвращаются разрывы потока. При обтекании датчика происходит перераспределение скоростей и в зону измерения поступает уже более однородный поток. Датчики установлены симметрично (достигается цель унификации применяемых элементов, а также обеспечивается возможность работы в режиме реверса - в обратном направлении). Корпус датчика, установленного на входе в зону измерения, выполняет также функцию элемента, предназначенного для сужения потока на входе в зону измерения (т.к. корпус датчика установлен в проточной части расходомера непосредственно на входе в зону измерения и занимает в проточной части определенный объем). The constriction parameters are determined by calculation and will depend on the geometry of the flow part of the flow meter and the geometry of the inner cavity of the insert tube. The ratio of the cross sections at the inlet and outlet of the insert tube is Sl / S2 = l.l, where S1 is the area of the insert tube at the inlet, and S2 is the area at the outlet. The housing of each sensor, designed to accommodate a radiating element, for example, a piezoelectric element, has a streamlined shape that gradually expands towards the measurement zone (dome shape), thereby ensuring uniform flow around the sensor to the left, right, and bottom, while preventing flow breaks. When flowing around the sensor, redistribution of speeds occurs and a more uniform flow enters the measurement zone. The sensors are installed symmetrically (the goal of unifying the elements used is achieved, and the ability to work in reverse mode is also ensured - in the opposite direction). The housing of the sensor installed at the entrance to the measurement zone also serves as an element for narrowing the flow at the entrance to the measurement zone (since the sensor housing is installed in the flow part of the flow meter directly at the entrance to the measurement zone and occupies a certain volume in the flow part) .
Сужение потока на входе в зону измерения позволяет повысить скорость потока на входе в зону измерения и, тем самым, повысить точность измерения. Симметричное
95 расположение второго датчика позволяет обеспечить работу расходомера на реверсе (в обратном направлении). Narrowing the flow at the entrance to the measurement zone allows you to increase the flow rate at the entrance to the measurement zone and, thereby, improve the accuracy of the measurement. Symmetrical 95, the location of the second sensor allows the flowmeter to work on the reverse (in the opposite direction).
Вышеописанная форма корпуса каждого датчика позволяет обеспечить требуемую точность измерения и в том случае, если расходомер установлен непосредственно после колена (изгиба трубы на 90°). В этом случае поток «прижимается» к боковой The above-described shape of the housing of each sensor makes it possible to ensure the required measurement accuracy even if the flowmeter is installed directly after the elbow (pipe bending 90 °). In this case, the flow is “pressed” to the side
100 стенке трубы . После того, как такой поток обтекает корпус датчика на входе в зону измерения, происходит распределение скоростей потока вокруг корпуса датчика и в зону измерения уже поступает более однородный поток. 100 wall pipe. After such a stream flows around the sensor housing at the entrance to the measurement zone, the flow velocities are distributed around the sensor housing and a more uniform flow enters the measurement zone.
На противоположных торцах трубки-вкладыша в ее нижней части выполнены полки, обращенные к датчикам и выходящие за пределы зоны On the opposite ends of the liner in its lower part there are shelves facing the sensors and outside the zone
105 измерения. Полки, являющиеся частью трубки-вкладыша, способствуют равноускоренному обтеканию датчика и равномерному распределению скорости на входе в зону измерения, уменьшается тень - зона маленьких скоростей после обтекания корпуса датчика за счет того что после полок поток направляется вверх и ускоряется. Для этого внутренняя поверхность каждой полки выполнена с105 measurements. The shelves, which are part of the insert tube, contribute to uniformly accelerated flow around the sensor and uniform distribution of speed at the entrance to the measurement zone, the shadow decreases - the zone of low speeds after flowing around the sensor case due to the fact that after the shelves the flow is directed upward and accelerated. For this, the inner surface of each shelf is made with
110 наклоном, обращенным в сторону датчика. Это позволит обеспечить более плавный переход потока из более широкой проточной части в более узкую зону измерения, избежав образования участков, в которых могут образовываться возмущения потока. 110 tilt facing the sensor. This will allow for a smoother transition of the flow from a wider flow part to a narrower measurement zone, avoiding the formation of sections in which flow disturbances can form.
Корпус датчика выполнен из материала, пропускающего излучение (звук), The sensor housing is made of a material that transmits radiation (sound),
1 15 например, из стеклонаполненного пластика. 1 15 for example, from glass-filled plastic.
Внутри корпуса датчика установлен излучающий элемент, например, пьезоэлемент, который наиболее распространен в ультразвуковых расходомерах. A radiating element, for example, a piezoelectric element, which is most common in ultrasonic flow meters, is installed inside the sensor housing.
Заявляемое устройство обеспечивает допустимое падение давления от входа в зону измерения к выходу из зоны измерения. По стандарту EN1434 - Δ Р должен быть не The inventive device provides an allowable pressure drop from the entrance to the measurement zone to the exit from the measurement zone. According to EN1434 - Δ P must not be
120 более 0,25 атм на номинальном расходе. 120 more than 0.25 atm at nominal flow rate.
Заявляемое устройство обеспечивает точность в пределах ±1%, что выше, чем в существующих конструкциях ультразвуковых расходомеров, измеряющих расход потока в трубопроводах. The inventive device provides accuracy within ± 1%, which is higher than in existing designs of ultrasonic flow meters that measure flow rate in pipelines.
Заявляемый ультразвуковой расходомер измеряет расход на основе измерения 125 времени распространения импульсов ультразвукового колебания через двигающуюся жидкость. Разность между временами распространения ультразвуковых импульсов в прямом и обратном направлениях относительно
движения жидкости пропорциональна скорости ее потока. The inventive ultrasonic flow meter measures the flow rate based on the measurement 125 of the propagation time of pulses of ultrasonic vibrations through a moving fluid. The difference between the propagation times of ultrasonic pulses in the forward and reverse directions relative to fluid motion is proportional to its flow rate.
Возбуждение ультразвуковых колебаний осуществляется пьезоэлектрическими The excitation of ultrasonic vibrations is carried out by piezoelectric
130 преобразователями, располагаемых внутри корпуса датчика. 130 transducers located inside the sensor housing.
Движение жидкости вызывает изменение разницы во времени полного распространения ультразвуковых сигналов по потоку и против него. Скорость распространения ультразвукового импульса в жидкости, заполняющей трубопровод, представляет собой сумму скоростей ультразвука в неподвижной жидкости и The movement of the liquid causes a change in the time difference between the complete propagation of ultrasonic signals along the flow and against it. The propagation velocity of an ultrasonic pulse in a fluid filling a pipeline is the sum of the velocities of ultrasound in a stationary fluid and
135 скорости потока жидкости V в проекции на рассматриваемое направление распространения ультразвука. 135 fluid flow rate V in projection on the direction of ultrasound propagation under consideration.
В заявляемом ультразвуковом расходомере обеспечивается высокая точность измерений за счет того, что эпюра скоростей потока в каждом сечении трубки- вкладыша максимально выровнена. Максимально сглажены все возмущения, In the inventive ultrasonic flow meter provides high measurement accuracy due to the fact that the plot of the flow rates in each section of the tube insert is maximally aligned. All disturbances are smoothed out as much as possible,
140 которые могут возникнуть в потоке, в том числе после изгибов трубопровода. 140 that may occur in the flow, including after bending the pipeline.
На фиг. 1 изображено продольное сечение заявляемого расходомера - вид сбоку. На фиг. 2 изображено продольное сечение заявляемого расходомера - вид сверху. На фиг. 3 изображено продольное сечение трубки-вкладыша. In FIG. 1 shows a longitudinal section of the inventive flow meter - side view. In FIG. 2 shows a longitudinal section of the inventive flow meter - top view. In FIG. 3 shows a longitudinal section of an insert tube.
На фиг. 4 изображено поперечное сечение трубки-вкладыша. In FIG. 4 shows a cross section of a liner.
145 На фиг. 5 изображен общий вид трубки - вкладыша. 145 in FIG. 5 shows a General view of the tube - liner.
Заявляемый ультразвуковой расходомер содержит прямолинейную проточную часть 1- трубопровод, первый и второй электроакустические датчики (на чертежах не показаны), размещенные в соответствующих корпусах 2 и 3, установленных внутри проточной части 1 на расстоянии друг от друга. Датчики выполнены The inventive ultrasonic flow meter contains a rectilinear flowing part 1 — a pipeline, the first and second electro-acoustic sensors (not shown in the drawings), placed in the respective housings 2 and 3, installed inside the flowing part 1 at a distance from each other. Sensors made
150 электроакустическими, рабочим элементом датчиков является пьезоэлемент. Между датчиками в проточной части установлена трубка-вкладыш 4, внутреннее сечение которой выполнено в виде квадрата с закругленными углами. Сечение трубки- вкладыша по направлению от первого датчика ко второму выполнено сужающимся. С каждой торцевой стороны трубки - вкладыша в ее нижней части выполнены150 electro-acoustic, the working element of the sensors is a piezoelectric element. Between the sensors in the flow part there is an insertion tube 4, the inner section of which is made in the form of a square with rounded corners. The section of the liner in the direction from the first sensor to the second is made tapering. On each end side of the tube - liner in its lower part is made
155 полки 5, обращенные наружу к близлежащему датчику. Внутренняя полость трубки- вкладыша 4 образует зону измерения 6. Корпус 2,3 каждого датчика имеет обтекаемую форму, плавно расширяющуюся по направлению к зоне измерения, а именно: каждый корпус 2,3 выполнен в виде купола. Датчики установлены симметрично по отношению к трубке-вкладышу 4. Поверхность каждой полки 5,155 shelves 5, facing outward to a nearby sensor. The inner cavity of the insert tube 4 forms a measurement zone 6. The housing 2,3 of each sensor has a streamlined shape that gradually expands towards the measurement zone, namely: each housing 2,3 is made in the form of a dome. The sensors are installed symmetrically with respect to the insert tube 4. The surface of each shelf 5,
160 обращенная к зоне измерения 6, выполнена с наклоном, обращенным в сторону
близлежащего датчика для того, чтобы поток плавно поступал из более широкой зоны в более узкую - зону измерения для снижения возмущений потока. Корпус 2,3 каждого датчика выполнен из материала, пропускающего звуковое излучение, а именно: из стеклонаполненного пластика - полиэфирсульфон (PES) Ultrason® Е G6. 165 Корпус 2,3 каждого датчика своей верхней частью связан с корпусом проточной части. 160 facing the measurement zone 6, is made with a slope facing towards a nearby sensor so that the flow flows smoothly from a wider zone to a narrower - measurement zone to reduce flow disturbances. The body 2.3 of each sensor is made of a material that transmits sound radiation, namely: glass-filled plastic - polyethersulfone (PES) Ultrason® E G6. 165 The body 2.3 of each sensor is connected with its upper part to the body of the flowing part.
Заявляемый ультразвуковой расходомер измеряет расход на основе измерения времени распространения импульсов ультразвукового колебания через двигающуюся жидкость от первого датчика ко второму. Разность между временами 170 распространения ультразвуковых импульсов в прямом и обратном направлениях относительно движения жидкости пропорциональна скорости ее потока. Возбуждение ультразвуковых колебаний осуществляется пьезоэлектрическими преобразователями, располагаемых внутри корпуса датчика.
The inventive ultrasonic flow meter measures the flow based on measuring the propagation time of the pulses of ultrasonic vibrations through a moving fluid from the first sensor to the second. The difference between the times 170 of the propagation of ultrasonic pulses in the forward and reverse directions relative to the motion of the liquid is proportional to its flow rate. The excitation of ultrasonic vibrations is carried out by piezoelectric transducers located inside the sensor housing.
Claims
1. Ультразвуковой расходомер, содержащий прямолинейную проточную часть - трубопровод, первый и второй электроакустические датчики, размещенные в соответствующих корпусах, установленных внутри проточной части на расстоянии друг от друга, каждый датчик связан с измерительным блоком, отличающийся тем, что между датчиками в проточной части установлена трубка-вкладыш, внутреннее сечение которой выполнено в виде равностороннего многоугольника с закругленными углами, сечение трубки-вкладыша по направлению от первого датчика ко второму выполнено сужающимся, с каждой торцевой стороны трубки - вкладыша в ее нижней части выполнены полки, обращенные наружу к близлежащему датчику, внутренняя полость трубки -вкладыша образует зону измерения, корпус каждого датчика имеет обтекаемую форму, плавно расширяющуюся по направлению к зоне измерения, датчики установлены симметрично по отношению к трубке-вкладышу. 1. An ultrasonic flow meter containing a rectilinear flowing part - a pipeline, the first and second electroacoustic sensors placed in respective housings installed inside the flowing part at a distance from each other, each sensor is connected to a measuring unit, characterized in that between the sensors in the flowing part is installed insert tube, the inner section of which is made in the form of an equilateral polygon with rounded corners, the section of the insert tube in the direction from the first sensor to the second non-tapering, on each end side of the tube-liner in its lower part there are shelves facing outward to a nearby sensor, the inner cavity of the liner-tube forms a measurement zone, the body of each sensor has a streamlined shape that expands smoothly towards the measurement zone, the sensors are installed symmetrically in relation to the liner.
2. Ультразвуковой расходомер по п. 1, отличающийся тем, что корпус каждого датчика выполнен в форме купола. 2. The ultrasonic flow meter according to claim 1, characterized in that the housing of each sensor is made in the form of a dome.
3. Ультразвуковой расходомер по п. 1, отличающийся тем, что поверхность каждой полки, обращенная к зоне измерения, выполнена с наклоном, обращенным в сторону близлежащего датчика. 3. The ultrasonic flow meter according to claim 1, characterized in that the surface of each shelf facing the measurement zone is made with a slope facing the nearby sensor.
4. Ультразвуковой расходомер по п. 1, отличающийся тем, что корпус каждого датчика выполнен из материала, пропускающего звуковое излучение. 4. The ultrasonic flow meter according to claim 1, characterized in that the housing of each sensor is made of material that transmits sound radiation.
5. Ультразвуковой расходомер по п. 4, отличающийся тем, что корпус каждого датчика выполнен из стеклонаполненного пластика. 5. The ultrasonic flow meter according to claim 4, characterized in that the housing of each sensor is made of glass-filled plastic.
6. Ультразвуковой расходомер по п. 1, отличающийся тем, что излучающим элементом каждого датчика является пьезоэлемент. 6. The ultrasonic flow meter according to claim 1, characterized in that the radiating element of each sensor is a piezoelectric element.
7. Ультразвуковой расходомер по п. 1, отличающийся тем, что корпус каждого датчика своей верхней частью связан с корпусом проточной части. 7. The ultrasonic flow meter according to claim 1, characterized in that the housing of each sensor with its upper part is connected with the housing of the flowing part.
8. Ультразвуковой расходомер по п. 1, отличающийся тем, что соотношение сечений на входе и выходе из трубки-вкладыша составляет - Sl/S2=l . l, где S1- площадь трубки-вкладыша на входе, a S2- площадь на выходе. 8. The ultrasonic flow meter according to claim 1, characterized in that the ratio of the cross sections at the inlet and outlet of the insert tube is Sl / S2 = l. l, where S1 is the area of the liner at the inlet, and S2 is the area at the outlet.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012115330 | 2012-04-17 | ||
| RU2012115330/28A RU2502054C1 (en) | 2012-04-17 | 2012-04-17 | Ultrasonic flow meter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2013157990A1 true WO2013157990A1 (en) | 2013-10-24 |
Family
ID=49383805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2013/000026 WO2013157990A1 (en) | 2012-04-17 | 2013-01-14 | Ultrasonic flow meter |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2502054C1 (en) |
| WO (1) | WO2013157990A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105092101A (en) * | 2015-09-16 | 2015-11-25 | 合肥瑞纳表计有限公司 | Ultrasonic calorimeter |
| EP3137855B1 (en) * | 2014-04-27 | 2021-07-07 | Sensia Netherlands B.V. | Acoustically isolated ultrasonic transducer housing and flow meter |
| EP3717873B1 (en) * | 2017-12-03 | 2024-05-22 | Eugene Fourie | A flowmeter |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2569143C1 (en) * | 2014-02-13 | 2015-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ВОРМХОЛС" | Method of yield determination of water, oil, gas using flow meter |
| EP3388794B2 (en) | 2017-04-13 | 2022-03-09 | SICK Engineering GmbH | Measuring device for measuring a flow speed of a fluid |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE875194A (en) * | 1978-03-29 | 1979-07-16 | Flowmetering Instr Ltd | ULTRASONIC FLOWMETERS IMPROVEMENT |
| US5728948A (en) * | 1993-03-09 | 1998-03-17 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Fluid meter construction |
| RU2331851C2 (en) * | 2006-07-31 | 2008-08-20 | Открытое акционерное общество "ТЕПЛОПРИБОР" | Ultrasonic flow metre |
| JP2009156711A (en) * | 2007-12-26 | 2009-07-16 | Nitto Seiko Co Ltd | Ultrasonic flowmeter |
| RU118744U1 (en) * | 2012-04-17 | 2012-07-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Предприятие "Уралтехнология" | ULTRASONIC FLOW METER |
-
2012
- 2012-04-17 RU RU2012115330/28A patent/RU2502054C1/en active IP Right Revival
-
2013
- 2013-01-14 WO PCT/RU2013/000026 patent/WO2013157990A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE875194A (en) * | 1978-03-29 | 1979-07-16 | Flowmetering Instr Ltd | ULTRASONIC FLOWMETERS IMPROVEMENT |
| US5728948A (en) * | 1993-03-09 | 1998-03-17 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Fluid meter construction |
| RU2331851C2 (en) * | 2006-07-31 | 2008-08-20 | Открытое акционерное общество "ТЕПЛОПРИБОР" | Ultrasonic flow metre |
| JP2009156711A (en) * | 2007-12-26 | 2009-07-16 | Nitto Seiko Co Ltd | Ultrasonic flowmeter |
| RU118744U1 (en) * | 2012-04-17 | 2012-07-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Предприятие "Уралтехнология" | ULTRASONIC FLOW METER |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3137855B1 (en) * | 2014-04-27 | 2021-07-07 | Sensia Netherlands B.V. | Acoustically isolated ultrasonic transducer housing and flow meter |
| CN105092101A (en) * | 2015-09-16 | 2015-11-25 | 合肥瑞纳表计有限公司 | Ultrasonic calorimeter |
| EP3717873B1 (en) * | 2017-12-03 | 2024-05-22 | Eugene Fourie | A flowmeter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012115330A (en) | 2013-10-27 |
| RU2502054C1 (en) | 2013-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5717145A (en) | Detector for an ultrasonic flow meter | |
| CN203672423U (en) | Ultrasonic metering system with orifice plate flow meter device | |
| RU2502054C1 (en) | Ultrasonic flow meter | |
| US10330509B2 (en) | Method and arrangement for an ultrasound clamp-on flow measurement and circuit arrangement for control of an ultrasound clamp-on flow measurement | |
| CN104006854A (en) | Ultrasonic flow metering system and method | |
| KR20170093871A (en) | Ultrasonic method and device for measuring fluid flow | |
| US20190107419A1 (en) | Hydraulic system for ultrasonic flow measurement using reflective acoustic path approach | |
| JP2017125701A (en) | Gas meter | |
| WO2005083371A1 (en) | Doppler type ultrasonic flowmeter | |
| WO2008033035A1 (en) | Arrangement for measuring fluid flow velocity | |
| JP3511959B2 (en) | Inlet / outlet symmetric flow meter | |
| RU118744U1 (en) | ULTRASONIC FLOW METER | |
| US20180149503A1 (en) | Hydraulic system for ultrasonic flow measurement using direct acoustic path approach | |
| JP2013250254A (en) | Multiple reflection prevention rectifier tube for ultrasonic spirometer | |
| CN103674146A (en) | Mass flow meter based on ultrasonic flow meter | |
| RU2715086C1 (en) | Ultrasonic flowmeter | |
| RU2331851C2 (en) | Ultrasonic flow metre | |
| Kang et al. | A novel mathematical model for transit-time ultrasonic flow measurement | |
| EP3798582B1 (en) | Ultrasonic flowmeter and fluid pipeline | |
| JP2008014829A (en) | Ultrasonic flowmeter | |
| RU2517996C1 (en) | Ultrasonic flowmeter sensor | |
| KR100993617B1 (en) | Clamp on typed multi-path ultrasonic flowmeter | |
| JP2006126019A (en) | Ultrasonic flowmeter | |
| GB2301186A (en) | Ultrasonic flow meter | |
| RU6889U1 (en) | ELECTROACOUSTIC CONVERTER OF FLOW METER |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 13778754 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 13778754 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |