WO2024046722A1 - Verfahren zur einrichtung eines clamp-on-ultraschall-messgeräts und ein clamp-on-ultraschall-messgerät - Google Patents

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WO2024046722A1
WO2024046722A1 PCT/EP2023/071956 EP2023071956W WO2024046722A1 WO 2024046722 A1 WO2024046722 A1 WO 2024046722A1 EP 2023071956 W EP2023071956 W EP 2023071956W WO 2024046722 A1 WO2024046722 A1 WO 2024046722A1
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clamp
pipeline
ultrasonic
transducer
separating device
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PCT/EP2023/071956
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Sascha Grunwald
Achim Wiest
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Endress+Hauser Flowtec Ag
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    • 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • 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
    • G01F15/006—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 characterised by the use of a particular material, e.g. anti-corrosive material

Definitions

  • the invention relates to a method for setting up a clamp-on ultrasonic measuring device on a pipeline for measuring a media property of a medium flowing through the pipeline and such a clamp-on ultrasonic measuring device, wherein the clamp-on ultrasonic measuring device has at least one Clamp-on ultrasonic transducer.
  • Clamp-on ultrasonic measuring devices and devices for contacting clamp-on ultrasonic transducers on a pipeline are already known, as shown, for example, in DE102020111122B4.
  • the contacting or acoustic coupling of clamp-on ultrasonic transducers is problematic in pipes with a rough outer surface, such as pipes containing fibers such as those made from asbestos cement, since long-term stable solutions are difficult to implement.
  • the grease is absorbed into the wall of the pipeline, so that the original coupling function is lost.
  • the object of the invention is therefore to propose a robust and long-term stable method for setting up a clamp-on ultrasonic measuring device and such a clamp-on ultrasonic measuring device.
  • the task is solved by a method according to independent claim 1 and by a clamp-on ultrasound measuring device according to independent claim 14.
  • the clamp-on ultrasonic measuring device has at least one clamp-on ultrasonic transducer, wherein the pipeline has a Wall with an outer surface, wherein in a first process step a sealing layer comprising a flowable mass is applied to a section of the outer surface, wherein in a second process step the sealing layer hardens or is caused to harden, wherein in a third process step during or after curing one of the at least one clamp-on ultrasound transducer is positioned on the sealing layer.
  • hardening means that a flowable mass becomes an elastic mass, which, depending on the starting material, has, for example, an elasticity like rubber or like a metal.
  • the flowable mass is a plastic, independently hardening mass and comprises at least one of the following materials:
  • the flowable mass is brought into a flowable state by heating, hardens by cooling and comprises at least one of the following materials:
  • a solder, a glass, a hot melt adhesive A solder, a glass, a hot melt adhesive.
  • the curing is controlled by UV light.
  • the sealing layer is applied by additive manufacturing such as deposition welding, sintering such as laser sintering or vulcanization.
  • a separating device is set up between the clamp-on ultrasound transducer and the mass.
  • the separating device can be used to create a geometric shape of the mass during or after hardening influenced, or the clamp-on ultrasonic transducer from sticking to the mass can be prevented.
  • the clamp-on ultrasonic transducer can be rendered harmless.
  • the separating device has a sheet metal or a film or a fabric and has a thickness of at most 10 millimeters, and in particular at most 3 millimeters and preferably at most 1 millimeter.
  • the separating device is disk-shaped and is in particular coordinated with the geometric dimensions of the clamp-on ultrasound transducer.
  • the separating device has at least one of the following materials: a plastic such as PET, PE, PVC, PS, PEI, PI, a metal such as aluminum, copper or stainless steel, metal alloys such as bronze or brass, a ceramic or a glass .
  • a plastic such as PET, PE, PVC, PS, PEI, PI
  • a metal such as aluminum, copper or stainless steel, metal alloys such as bronze or brass, a ceramic or a glass .
  • the separating device has a coating on at least one side, which coating is self-adhesive, adhesion-reinforcing or adhesion-reducing.
  • the separating device has a volume or forms a volume in which the curable mass is arranged.
  • the clamp-on ultrasound transducer includes: a transducer element; a coupling body with a first side facing away from the pipeline and a second side facing the pipeline, the transducer element being arranged on the first side, a base which is arranged on the second side of the coupling body, the base being made of a plastic or elastic material such as silicone or acrylic, wherein when the clamp-on ultrasonic transducer is positioned, the base ensures acoustic and mechanical contact with the separating device or to Sealing layer forms.
  • a clamp-on ultrasonic flow measuring device set up according to a method according to one of the preceding claims, comprising: at least one clamp-on ultrasonic transducer with a transducer element, a coupling body with a first side facing away from the pipeline and a second side facing the pipeline, wherein the transducer element is arranged on the first side, a base which is arranged on the second side of the coupling body, wherein when the clamp-on ultrasonic transducer is positioned, the base forms the acoustic and mechanical contact with the separating device or with the sealing layer; an electronic measuring/operating circuit which is set up to operate the at least one clamp-on ultrasound transducer, to evaluate measurement signals from the at least one clamp-on ultrasound transducer and to provide measured values of a measured variable.
  • Fig. 1 describes an exemplary method according to the invention
  • Fig. 2 shows a sketch of a detail of a front view of an exemplary clamp-on ultrasound transducer set up according to the invention
  • Fig. 3 outlines a section through a schematic clamp-on ultrasound transducer
  • Fig. 4 outlines an exemplary clamp-on ultrasound measuring device.
  • Ultrasonic measuring device 1 as outlined in Fig. 1 is in a first process step 101 a flowable mass 21 is applied to an outer surface 211 of a wall 210 of a pipeline 200 with a rough surface, which mass forms a sealing layer 20.
  • the flowable mass is a plastic, independently hardening mass and comprises at least one of the following materials:
  • the flowable mass is brought into a flowable state by heating, hardens by cooling and comprises at least one of the following materials:
  • a solder, a glass, a hot melt adhesive A solder, a glass, a hot melt adhesive.
  • the previously flowable mass assumes an elastic state, with the sealing layer being adapted to a surface condition of the outer surface of the pipeline and sealing it. In this way, long-term stable acoustic coupling between the pipeline and the clamp-on ultrasonic transducer can be ensured.
  • a separating device 30 can be applied to the mass 21, which is designed, for example, as a sheet or foil, a fabric or a disk.
  • the separating device can have at least one of the following materials: a plastic such as PET, PE, PVC, PS, PEI, PI, a metal such as aluminum or stainless steel, a ceramic or a glass.
  • the separating device can be removed so that the ultrasonic transducer can make direct mechanical contact with the sealing layer without the risk of sticking.
  • This can be advantageous, for example, with soft, elastic sealing layers after curing, such as silicone.
  • the separating device can also be retained. This can occur with hard elastic sealing layers such as For example, concrete can be advantageous.
  • a disk-shaped separating device made of metal, ceramic or glass can be advantageous.
  • the separating device can be used to influence the geometric shape of the mass during or after curing, or to prevent the clamp-on ultrasonic transducer from sticking to the mass. For example, in the case of materials that are liquid before curing, such as solder, surface roughness resulting from curing can be rendered harmless.
  • one of at least one clamp-on ultrasound transducer 10 of the clamp-on ultrasound measuring device 1 is positioned on the separating device or the sealing layer.
  • Fig. 2 shows a sketch of a detail of a front view of an exemplary clamp-on ultrasound transducer set up according to the invention, a sealing layer 20 with a mass 21 being applied to a pipeline 200 with a wall 210 and an outer surface of the wall 211, the mass according to the invention has hardened.
  • a clamp-on ultrasonic transducer 10 is positioned on the sealing layer, whereby a separating device 30 can be arranged between the sealing layer and the ultrasonic transducer, as shown here.
  • the separating device can be dispensed with or it can be removed before positioning the clamp-on ultrasound transducer.
  • the separating device can, for example, form a convex envelope on a side of the sealing layer facing away from the pipeline and encompass the sealing layer, with a side facing the pipeline remaining free.
  • the separating device can have a coating 31, which coating has a self-adhesive, adhesion-strengthening or adhesion-reducing effect.
  • the adhesive properties of the coating can thus be adapted to the sealing layer and/or to the clamp-on ultrasound transducer.
  • 3 outlines a section through an exemplary clamp-on ultrasound transducer 10, which has a transducer element 11, a coupling body 12 and a base 13.
  • the converter element 11 is arranged on a first side 12.1 of the coupling body facing away from the pipeline.
  • the base 13 is arranged on a second side 12.2 of the coupling body facing the pipeline.
  • Ultrasonic signals can be generated and received by the transducer element.
  • Clamp-on ultrasonic transducers also usually have a housing 14, which guides and positions the coupling element and, if necessary, shapes the separating device in sections.
  • Clamp-on ultrasonic transducers are usually pressed against the outer surface of the pipeline, for example by means of a screw connection or a spring device.
  • Fig. 4 outlines an exemplary clamp-on ultrasonic measuring device 1 with two ultrasonic transducers 10 offset along a pipeline axis and an electronic measuring/operating circuit 40, which is set up to operate the clamp-on ultrasonic transducer, measuring signals from the clamp-on ultrasonic transducer evaluate and provide measured values of a measurement variable.
  • the clamp-on ultrasonic measuring device shown here can, for example, be an ultrasonic flowmeter based on the transit time or transit time difference principle.
  • the invention can also be used in clamp-on ultrasound measuring devices based on the Doppler principle.
  • the person skilled in the art is not limited to measuring a flow, but can also use the invention, for example, in level measurements or the like.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zur Einrichtung eines Clamp-On-Ultraschall- Messgeräts (1) an einer Rohrleitung (200) zur Messung einer Medieneigenschaft eines durch die Rohrleitung strömenden Mediums, wobei das Clamp-On-Ultraschall- Messgerät mindestens einen Clamp-On-Ultraschallwandler (10) aufweist, wobei die Rohrleitung eine Wandung (210) mit einer Außenfläche (211) aufweist, wobei die Außenfläche eine Oberflächenrauheit mit einem Mittenrauwert von mindestens 10 Mikrometern aufweist, wobei in einem ersten Verfahrensschritt (101) eine Versiegelungsschicht (20) umfassend eine fließfähige Masse (21) auf einen Wandungsabschnitt aufgebracht wird, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt (102) die Versiegelungsschicht aushärtet, wobei in einem dritten Verfahrensschritt (103) während oder nach Aushärten einer des mindestens einen Clamp-On-Ultraschallwandlers positioniert wird und einen akustischen und mechanischen Kontakt zur Trennvorrichtung oder zum Kontaktierelement ausbildet.

Description

Verfahren zur Einrichtung eines Clamp-On-Ultraschall-Messgeräts und ein Clamp- On-Ultraschall-Messgerät
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einrichtung eines Clamp-On-Ultraschall- Messgeräts an einer Rohrleitung zur Messung einer Medieneigenschaft eines durch die Rohrleitung strömenden Mediums und ein solches Clamp-On-Ultraschall-Messgerät, wobei das Clamp-On-Ultraschall-Messgerät mindestens einen Clamp-On- Ultraschallwandler aufweist.
Clamp-On-Ultraschall-Messgeräte und Vorrichtungen zur Kontaktierung von Clamp-On- Ultraschallwandlern an einer Rohrleitung sind bereits bekannt wie beispielsweise in der DE102020111122B4 gezeigt. Jedoch ist die Kontaktierung bzw. akustische Kopplung von Clamp-On-Ultraschallwandlern bei Rohrleitungen mit rauer Außenfläche wie beispielsweise bei faserhaltigen Rohrleitungen wie beispielsweise aus Asbestzement problematisch, da langzeitstabile Lösungen schwierig umsetzbar sind. Beispielsweise bei Anwendung von Fett auf solchen Rohrleitungen zieht das Fett in die Wandung der Rohrleitung ein, so dass die ursprüngliche Koppelfunktion verloren geht.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein robustes und langzeitstabiles Verfahren zur Einrichtung eines Clamp-On-Ultraschall-Messgeräts und ein solches Clamp-On- Ultraschall-Messgerät vorzuschlagen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 sowie durch ein Clamp-On-Ultraschall-Messgerät gemäß dem unabhängigen Anspruch 14.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Einrichtung eines Clamp-On-Ultraschall- Messgeräts an einer Rohrleitung zur Messung einer Medieneigenschaft eines durch die Rohrleitung strömenden Mediums, weist das Clamp-On-Ultraschall-Messgerät mindestens einen Clamp-On-Ultraschallwandler auf, wobei die Rohrleitung eine Wandung mit einer Außenfläche aufweist, wobei in einem ersten Verfahrensschritt eine Versiegelungsschicht umfassend eine fließfähige Masse auf einen Abschnitt der Außenfläche aufgebracht wird, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt die Versiegelungsschicht aushärtet oder zum Aushärten veranlasst wird, wobei in einem dritten Verfahrensschritt während oder nach Aushärten einer des mindestens einen Clamp-On-Ultraschallwandlers auf der Versiegelungsschicht positioniert wird.
Auf diese Weise kann ein guter akustischer, langzeitstabiler Kontakt zwischen Clamp- On-Ultraschallwandler und Rohrleitung bei einfacher Entfernbarkeit des Clamp-On- Ultraschallwandlers erreicht werden.
Aushärten bedeutet in diesem Zusammenhang, dass aus einer fließfähigen Masse eine elastische Masse wird, welche je nach Ausgangsmaterial beispielsweise eine Elastizität wie Gummi oder auch wie ein Metall aufweist.
In einer Ausgestaltung ist die fließfähige Masse eine plastische, selbstständig aushärtende Masse und umfasst zumindest eines der folgenden Materialien:
Silikon, Acryl, PU, Kleber wie beispielsweise Ein- oder Zweikomponentenkleber, Kitt, Epoxid, Lack, Farbe, Beton, Mörtel.
In einer Ausgestaltung wird die fließfähige Masse durch Erwärmung in einen fließfähigen Zustand gebracht, härtet durch Abkühlung aus und umfasst zumindest eines der folgenden Materialien:
Ein Lot, ein Glas, einen Schmelzkleber.
In einer Ausgestaltung wird die Aushärtung durch UV-Licht gesteuert.
In einer Ausgestaltung wird die Versiegelungsschicht durch wobei die Versiegelungsschicht durch additive Fertigung wie Auftragsschweißen, Sintern wie beispielsweise Lasersintern oder Vulkanisieren aufgebracht wird.
In einer Ausgestaltung wird zwischen Clamp-On-Ultraschallwandler der Masse eine Trennvorrichtung eingerichtet.
Mittels der Trennvorrichtung kann bei einer plastischen, selbstständig aushärtenden Masse während oder nach der Aushärtung eine geometrische Form der Masse beeinflusst, oder ein Verkleben des Clamp-On-Ultraschallwandlers mit der Masse verhindert werden. Beispielsweise bei vor der Aushärtung flüssigen Materialien wie beispielsweise Lot kann eine durch Aushärtung entstehende Oberflächenrauheit unschädlich gemacht werden.
In einer Ausgestaltung weist die Trennvorrichtung ein Blech bzw. eine Folie oder ein Gewebe auf und weist eine Dicke von höchstens 10 Millimetern, und insbesondere höchstens 3 Millimetern und bevorzugt höchstens 1 Millimetern auf.
In einer Ausgestaltung ist die Trennvorrichtung scheibenförmig, und insbesondere mit geometrischen Abmessungen des Clamp-On-Ultraschallwandlers abgestimmt.
In einer Ausgestaltung weist die Trennvorrichtung zumindest eines der folgenden Materialien auf: ein Kunststoff wie beispielsweise PET, PE, PVC, PS, PEI, PI, ein Metall wie beispielsweise Aluminium, Kupfer oder ein Edelstahl, Metalllegierungen wie Bronze oder Messing eine Keramik oder ein Glas.
In einer Ausgestaltung weist die Trennvorrichtung mindestens auf einer Seite eine Beschichtung auf, welche Beschichtung selbstklebend, haftverstärkend oder haftmindernd ist.
In einer Ausgestaltung weist die Trennvorrichtung ein Volumen auf oder bildet ein Volumen aus, in welchem die aushärtbare Masse angeordnet ist.
Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Masse vor oder während der Aushärtung ihre Position nicht ändert.
In einer Ausgestaltung weist der Clamp-On-Ultraschallwandler folgendes auf: ein Wandlerelement; einen Koppelkörper mit einer ersten, der Rohrleitung abzuwendenden Seite und einer zweiten, der Rohrleitung zuzuwendenden Seite, wobei das Wandlerelement auf der ersten Seite angeordnet ist, eine Unterlage, welches auf der zweiten Seite des Koppelkörpers angeordnet ist, wobei die Unterlage aus einem plastischen oder elastischen Material wie beispielsweise Silikon oder Acryl gefertigt ist, wobei bei Positionierung des Clamp-On-Ultraschallwandlers die Unterlage den akustischen und mechanischen Kontakt zur Trennvorrichtung oder zur Versiegelungsschicht ausbildet.
Ein erfindungsgemäßes Clamp-On-Ultraschall-Durchflussmessgerät eingerichtet nach einem Verfahren gemäß einem der vorigen Ansprüche umfassend: zumindest einen Clamp-On-Ultraschallwandler mit einem Wandlerelement, einen Koppelkörper mit einer ersten, der Rohrleitung abzuwendenden Seite und einer zweiten, der Rohrleitung zuzuwendenden Seite, wobei das Wandlerelement auf der ersten Seite angeordnet ist, eine Unterlage, welches auf der zweiten Seite des Koppelkörpers angeordnet ist, wobei bei Positionierung des Clamp-On- Ultraschallwandlers die Unterlage den akustischen und mechanischen Kontakt zur Trennvorrichtung oder zur Versiegelungsschicht ausbildet; eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung, welche dazu eingerichtet ist, den zumindest einen Clamp-On-Ultraschallwandler zu betreiben, Messsignale des zumindest einen Clamp-On-Ultraschallwandlers auszuwerten und Messwerte einer Messgröße bereitzustellen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.
Fig. 1 beschreibt ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Verfahren;
Fig. 2 zeigt eine Skizze eines Ausschnitts einer Frontansicht auf einen beispielhaften erfindungsgemäß eingerichteten Clamp-On-Ultraschallwandler;
Fig. 3 skizziert einen Schnitt durch einen schematischen Clamp-On-Ultraschallwandler;
Fig. 4 skizziert ein beispielhaftes Clamp-On-Ultraschallmessgerät.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren 100 zur Einrichtung eines Clamp-On-
Ultraschall-Messgeräts 1 wie in Fig. 1 skizziert, wird in einem ersten Verfahrensschritt 101 eine fließfähige Masse 21 auf eine Außenfläche 211 einer Wandung 210 einer Rohrleitung 200 mit rauer Oberfläche aufgetragen, welche Masse eine Versiegelungsschicht 20 ausbildet.
In einer Ausgestaltung ist die fließfähige Masse eine plastische, selbstständig aushärtende Masse und umfasst zumindest eines der folgenden Materialien:
Silikon, Acryl, PU, Kleber wie beispielsweise Ein- oder Zweikomponentenkleber, Kitt, Epoxid, Lack, Farbe, Beton, Mörtel.
In einer Ausgestaltung wird die fließfähige Masse durch Erwärmung in einen fließfähigen Zustand gebracht, härtet durch Abkühlung aus und umfasst zumindest eines der folgenden Materialien:
Ein Lot, ein Glas, einen Schmelzkleber.
Mit Aushärten beispielsweise durch Abkühlen oder Erhitzen oder Warten nimmt die vormals fließfähige Masse einen elastischen Zustand ein, wobei die Versiegelungsschicht an eine Oberflächenbeschaffenheit der Außenfläche der Rohrleitung angepasst ist und diese versiegelt. Auf diese Weise kann eine langzeitstabile akustische Kopplung zwischen Rohrleitung und Clamp-On- Ultraschallwandler sichergestellt werden.
In einer Ausgestaltung kann auf die die Masse 21 eine Trennvorrichtung 30 aufgebracht sein, welche beispielsweise als Blech bzw. Folie, ein Gewebe oder eine Scheibe ausgearbeitet ist. Die Trennvorrichtung kann dabei zumindest eines der folgenden Materialen: einen Kunststoff wie beispielsweise PET, PE, PVC, PS, PEI, PI, ein Metall wie beispielsweise Aluminium oder ein Edelstahl, eine Keramik oder ein Glas aufweisen.
Nach Aushärtung der Masse 21 kann die Trennvorrichtung entfernt werden, so dass der Ultraschallwandler einen direkten mechanischen Kontakt zur Versiegelungsschicht eingehen kann, ohne dass Gefahr eines Festklebens entsteht. Dies kann beispielsweise bei nach Aushärtung weichen elastischen Versiegelungsschichten wie beispielsweise bei Silikon vorteilhaft sein. Nach Aushärtung der Masse kann die Trennvorrichtung aber auch erhalten bleiben. Dies kann bei harten elastischen Versiegelungsschicht wie beispielsweise Beton vorteilhaft sein. In diesem Fall kann eine scheibenförmige Trennvorrichtung aus einem Metall, Keramik oder Glas vorteilhaft sein. Mittels der Trennvorrichtung kann bei einer plastischen, selbstständig aushärtenden Masse während oder nach der Aushärtung eine geometrische Form der Masse beeinflusst, oder ein Verkleben des Clamp-On-Ultraschallwandlers mit der Masse verhindert werden. Beispielsweise bei vor der Aushärtung flüssigen Materialien wie beispielsweise Lot kann eine durch Aushärtung entstehende Oberflächenrauheit unschädlich gemacht werden.
In einem dritten Verfahrensschritt während oder nach Aushärten wird einer von mindestens einem Clamp-On-Ultraschallwandler 10 des Clamp-On-Ultraschall- Messgeräts 1 auf der Trennvorrichtung bzw. der Versiegelungsschicht positioniert.
Auf diese Weise kann ein robustes und langzeitstabiles Verfahren zur Einrichtung eines Clamp-On-Ultraschall-Messgeräts umgesetzt werden.
Fig. 2 zeigt eine Skizze eines Ausschnitts einer Frontansicht auf einen beispielhaften erfindungsgemäß eingerichteten Clamp-On-Ultraschallwandler, wobei auf einer Rohrleitung 200 mit einer Wandung 210 und einer Außenfläche der Wandung 211 eine Versiegelungsschicht 20 mit einer Masse 21 aufgebracht ist, wobei die Masse erfindungsgemäß ausgehärtet ist. Mit Aushärtung ist ein Clamp-On-Ultraschallwandler 10 auf der Versiegelungsschicht positioniert, wobei wie hier gezeigt eine Trennvorrichtung 30 zwischen Versiegelungsschicht und Ultraschallwandler angeordnet sein kann. Alternativ kann auf die die Trennvorrichtung jedoch verzichtet werden oder sie kann vor Positionierung des Clamp-On-Ultraschallwandlers entfernt werden. Die Trennvorrichtung kann beispielsweise auf einer der Rohrleitung abzuwendenden Seite der Versiegelungsschicht eine konvexe Einhüllende ausbilden und die Versiegelungsschicht umgreifen, wobei eine der Rohrleitung zuzuwendende Seite frei bleibt. Die Trennvorrichtung kann eine Beschichtung 31 aufweisen, welche Beschichtung selbstklebend, haftverstärkend oder haftmindernd wirkt. Die Hafteigenschaft der Beschichtung kann somit an die Versiegelungsschicht und/oder an den Clamp-On-Ultraschallwandler angepasst werden. Fig. 3 skizziert einen Schnitt durch einen beispielhaften Clamp-On-Ultraschallwandler 10, welcher ein Wandlerelement 11 , einen Koppelkörper 12 und eine Unterlage 13 aufweist. Das Wandlerelement 11 ist auf einer ersten, der Rohrleitung abzuwendenden Seite 12.1 des Koppelkörpers angeordnet. Die Unterlage 13 ist auf einer zweiten, der Rohrleitung zuzuwendenden Seite 12.2 des Koppelkörpers angeordnet.
Ultraschallsignale sind durch das Wandlerelement erzeugbar sowie empfangbar. Üblicherweise weisen Clamp-On-Ultraschallwandler auch ein Gehäuse 14 auf, welches das Koppelelement führt und positioniert und gegebenenfalls die Trennvorrichtung abschnittsweise formt. Üblicherweise werden Clamp-On-Ultraschallwandler beispielsweise mittels einer Verschraubung oder einer Federvorrichtung gegen die Außenfläche der Rohrleitung gepresst.
Fig. 4 skizziert ein beispielhaftes Clamp-On-Ultraschallmessgerät 1 mit zwei entlang einer Rohrleitungsachse versetzen Ultraschallwandlern 10 und einer elektronischen Mess-/Betriebsschaltung 40, welche dazu eingerichtet ist, die Clamp-On- Ultraschallwandler zu betreiben, Messsignale der Clamp-On-Ultraschallwandlers auszuwerten und Messwerte einer Messgröße bereitzustellen.
Das hier gezeigte Clamp-On-Ultraschallmessgerät kann beispielsweise ein Ultraschall- Durchflussmessgerät nach dem Laufzeit- oder Laufzeitdifferenzenprinzip sein. Alternativ kann die Erfindung auch bei Clamp-On-Ultraschallmessgeräten nach dem Dopplerprinzip angewandt werden. Der Fachmann ist dabei nicht auf die Messung eines Durchflusses beschränkt, sondern kann die Erfindung auch beispielsweise bei Füllstandmessungen oder ähnlichem anwenden.
Bezugszeichenliste
I Clamp-On-Ultraschall-Durchflussmessgerät
10 Clamp-On-Ultraschallwandler
I I Wandlerelement
12 Koppelkörper
12.1 erste Seite
12.2 zweite Seite
13 Unterlage
14 Gehäuse
20 Versiegelungsschicht
21 Masse
30 Trennvorrichtung
31 Beschichtung
40 elektronische Mess-/Betriebsschaltung
100 Verfahren
101 erster Verfahrensschritt
102 zweiter Verfahrensschritt
103 dritter Verfahrensschritt
200 Rohrleitung
210 Wandung
211 Außenfläche

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren (100) zur Einrichtung eines Clamp-On-Ultraschall-Messgeräts (1 ) an einer Rohrleitung (200) zur Messung einer Medieneigenschaft eines durch die Rohrleitung strömenden Mediums, wobei das Clamp-On-Ultraschall-Messgerät mindestens einen Clamp-On-Ultraschallwandler (10) aufweist, wobei die Rohrleitung eine Wandung (210) mit einer Außenfläche (211) aufweist, wobei in einem ersten Verfahrensschritt (101) eine Versiegelungsschicht (20) umfassend eine fließfähige Masse (21 ) auf einen Abschnitt der Außenfläche aufgebracht wird, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt (102) die Versiegelungsschicht aushärtet oder zum Aushärten veranlasst wird, wobei in einem dritten Verfahrensschritt (103) während oder nach Aushärten einer des mindestens einen Clamp-On-Ultraschallwandlers positioniert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die fließfähige Masse eine plastische, selbstständig aushärtende Masse ist und zumindest eines der folgenden Materialien umfasst:
Silikon, Acryl, PU, Kleber wie beispielsweise Ein- oder Zweikomponentenkleber, Kitt, Epoxid, Lack, Farbe, Beton, Mörtel.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die fließfähige Masse durch Erwärmung in einen fließfähigen Zustand gebracht wird und durch Abkühlung aushärtet und zumindest eines der folgenden Materialien umfasst:
Ein Lot, ein Glas, einen Schmelzkleber, ein Metall, Wachs oder Bitumen.
4. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Aushärtung durch elektromagnetische Strahlung wie UV-, Infrarot oder Mikrowelle gesteuert wird.
5. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Versiegelungsschicht durch additive Fertigung wie Auftragsschweißen, Sintern wie beispielsweise Lasersintern oder Vulkanisieren aufgebracht wird.
6. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei zwischen Clamp-On-Ultraschallwandler (10) und der Masse (21) eine Trennvorrichtung (30) eingerichtet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Trennvorrichtung (30) ein Blech bzw. eine Folie oder ein Gewebe aufweist und eine Dicke von höchstens 10 Millimetern, und insbesondere höchstens 3 Millimetern und bevorzugt höchstens 1 Millimetern aufweist.
8. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Trennvorrichtung (30) scheibenförmig ist, und insbesondere mit geometrischen Abmessungen des Clamp-On-Ultraschallwandlers (10) abgestimmt ist.
9. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Trennvorrichtung (30) zumindest eines der folgenden Materialien aufweist: einen Kunststoff wie beispielsweise PET, PE, PVC, PS, PEI, PI, ein Metall wie beispielsweise Aluminium oder ein Edelstahl, eine Keramik oder ein Glas.
10. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Trennvorrichtung (30) mindestens auf einer Seite eine Beschichtung (31 ) aufweist, welche Beschichtung selbstklebend, haftverstärkend oder haftmindernd ist.
11 . Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Trennvorrichtung (31) ein Volumen aufweist oder ausbildet, in welchem die aushärtbare Masse (21 ) angeordnet ist.
12. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der Clamp-On-Ultraschallwandler (10) folgendes aufweist: ein Wandlerelement (11 ); einen Koppelkörper (12) mit einer ersten, der Rohrleitung abzuwendenden Seite (12.1) und einer zweiten, der Rohrleitung zuzuwendenden Seite (12.2), wobei das Wandlerelement auf der ersten Seite angeordnet ist, eine Unterlage (13), welches auf der zweiten Seite des Koppelkörpers angeordnet ist, wobei die Unterlage aus einem plastischen oder elastischen Material wie beispielsweise Silikon oder Acryl gefertigt ist, wobei bei Positionierung des Clamp-On-Ultraschallwandlers die Unterlage den akustischen und mechanischen Kontakt zur Trennvorrichtung (30) oder zur Versiegelungsschicht (31) ausbildet.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei eine der Rohrleitung zuzuwendenden Seite der Trennvorrichtung geometrisch der Außenfläche der Rohrleitung angeglichen ist und/oder auf der dem Clamp-On- Ultraschallwandler zuzuwendenden Seite geometrisch an den Clamp-On- Ultraschallwandler angeglichen ist.
14. Clamp-On-Ultraschall-Durchflussmessgerät (1) eingerichtet nach einem Verfahren gemäß einem der vorigen Ansprüche umfassend: zumindest einen Clamp-On-Ultraschallwandler (10) mit einem Wandlerelement (11), einen Koppelkörper (12) mit einer ersten, der Rohrleitung abzuwendenden Seite (12.1) und einer zweiten, der Rohrleitung zuzuwendenden Seite (12.2), wobei das Wandlerelement auf der ersten Seite angeordnet ist, eine Unterlage (13), welche auf der zweiten Seite des Koppelkörpers angeordnet ist, wobei bei Positionierung des Clamp-On-Ultraschallwandlers die Unterlage den akustischen und mechanischen Kontakt zur Versiegelungsschicht ausbildet; eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung (40), welche dazu eingerichtet ist, den zumindest einen Clamp-On-Ultraschallwandler zu betreiben, Messsignale des zumindest einen Clamp-On-Ultraschallwandlers auszuwerten und Messwerte einer Messgröße bereitzustellen.
PCT/EP2023/071956 2022-09-02 2023-08-08 Verfahren zur einrichtung eines clamp-on-ultraschall-messgeräts und ein clamp-on-ultraschall-messgerät WO2024046722A1 (de)

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