DE20107894U1

DE20107894U1 - Ultraschallflußmeßgerät

Info

Publication number: DE20107894U1
Application number: DE20107894U
Authority: DE
Original assignee: Kamstrup AS
Current assignee: Kamstrup AS
Priority date: 2001-04-11
Filing date: 2001-05-10
Publication date: 2001-08-30
Anticipated expiration: 2011-05-11
Also published as: DK200100101U3

Description

ULTRASCHALLFLUßMEßGERÄT

Diese Erfindung betrifft ein Ultraschallflußmeßgerät zur Messung von Fluidfluß, wie z.B. Wasserfluß, zur späteren Verwendung für die Berechnung von beispielsweise Wasserverbrauch oder Wärmeverbrauch im Haushalt.

Typisch sind Haushaltsflußmeßgeräte mechanisch dadurch aufgebaut, daß im Strömungsrohr selbst ein kleiner Rotor angeordnet ist und aus der Umdrehungsgeschwindigkeit des Rotors Flüsse berechnet werden, die dann wieder zur Bestimmung des Wärmeverbrauchs genutzt werden können. Diese Flußmeß geräte sind in speziellen Flußmeßgerätgehäusen angeordnet, die beispielsweise in einer Wand eingemauert sein können.

Ultraschallflußmeßgeräte sind auf Ultraschall basiert und fungieren dadurch, daß von Wandlern Ultraschall mit bzw. gegen den Strom des Fluids gestrahlt wird. Der ausgestrahlte Ultraschall wird danach von Wandlern aufgefangen, und aus dem Unterschied in der Übertragungszeit können Fluß und Wasserverbrauch berechnet werden.

Um die bei der Verwendung von Ultraschall zur Flußmessung entstehenden Vorteile erhalten zu können, ist es von Interesse, Ultraschallflußmeßgeräte in den bereits existierenden Flußmeßgerätgehäusen anordnen zu können, so daß die mechanischen Flußmeßgeräte ersetzt werden können ohne die oft eingemauerten Flußmeß gerätgehäuse entfernen zu müssen. Dies gibt jedoch Probleme, da in den Flußmeß gerätgehäusen sehr wenig Platz ist und man deshalb aufgrund eines sehr kurzen Meß rohres keine ausreichend genaue Flußmessung erhalten kann.

Mit der Erfindung ist es erwünscht, ein Ultraschallflußmeßgerät zur Anordnung in existierenden Flußmeßgerätgehäusen zu schaffen, so daß eine genaue Flußmessung erreicht wird.

Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung durch ein Ultraschallflußmeßgerät erreicht, das ein Meßrohr, Reflektoren und Ultraschallwandler umfaßt. Die Reflektoren sind an den Enden des Meßrohres angeordnet, so daß eine Reflektorfläche eines ersten

Reflektors gegen eine Reflektorfläche eines zweiten Reflektors wendet und wobei die Reflektorflächen einen ersten Winkel zu einer Ebene parallel zur Flußrichtung durch das Meßrohr haben. Es sind weiterhin ein erster und ein zweiter Ultraschallwandler über dem ersten bzw. zweiten Reflektor angeordnet, wobei die Ausbreitungsrichtungen der Wandler einen zweiten Winkel zu einer Ebene parallel zur Flußrichtung bilden und wobei die Ultraschallwandler auf die Reflektorflächen zeigen. Die Ultraschallwandler sind derart angeordnet, daß der Ultraschallwandler an dem einen Ende des Meßrohres vom Ultraschallwandler an dem anderen Ende des Meß rohres weg zeigt.
10

Dadurch kann man eine maximale Ausnutzung des Platzes im Flußmeßgerätgehäuse erreichen, so daß ein langes Meßrohr verwendet werden kann und man dadurch eine genaue Flußmessung erreicht, indem die Schußlänge in Flußrichtung vergrößert wird.

In einer Ausführungsform liegt der zweite Winkel zwischen den Ultraschallwandlem und der Ebene parallel zur Flußrichtung zwischen 15° und 35°. Dies hat sich bei einem besonderen Typ von Ultraschallflußmeßgeräten als zweckmäßig erwiesen, und eben 25° haben sehr gute Resultate in der nachstehend beschriebenen, spezifischen Ausführungsform ergeben.

In einer besonderen Ausführungsform ist das Meßrohr im Verhältnis zum Einlauf und Auslauf des Flußmeßgerätgehäuses gedreht, so daß die Mittelachse des Meßrohres einen Winkel von zwischen 30° und 60° mit einer Mittelachse durch den Einlauf und Auslauf bildet und daß das Rohr mit Mitteln zur Aufteilung des Flußmeßgerätgehäuses in eine Einlaufverteilerkammer und eine Auslaufverteilerkammer verbunden ist.

Dadurch wird eine Einlaufverteilerkammer und eine Auslaufverteilerkammer gebildet, wobei eventuelle Unterschiede in Geschwindigkeitsprofilen im Einlauf und dadurch mit variierenden Einlaufprofilen verbundene Meßungenauigkeiten entfernt werden. 30

In einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform ist das Meßrohr im Verhältnis zum Einlauf und Auslauf des Flußmeßgeräthäuses gedreht, so daß die Mittelachse des Meßrohres einen Winkel von 45° bildet.

In einer Ausführungsform gemäß der Erfindung werden die Mittel zur Aufteilung des Flußmeßgerätgehäuses durch senkrecht zum Meßrohr und auf jeder Seite des Meß rohres angeordnete Sperrwände dargestellt, so daß die Enden der Sperrwände dicht an die Seitenwand des Flußmeßgerätgehäuses anschließen und das Flußmeß gerätgehäuse in eine Einlaufverteilerkammer und eine Auslaufverteilerkammer aufteilen. Dies hat sich als eine zweckmäßige Konstruktion erwiesen.

Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben, wobei

Fig. 1a einen Querschnitt eines Ultraschallflußmeßgerätes gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht zeigt,

Fig. 1b einen Querschnitt eines Ultraschallflußmeßgerätes gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht zeigt, wobei das Ultraschallflußmeßgerät eine konische Zylinderform hat,

Fig. 2 einen Querschnitt eines Ultraschallflußmeßgerätes gemäß der Erfindung in einer Draufsicht zeigt,

Fig. 3 einen Querschnitt eines Ultraschallflußmeßgerätes gemäß der Erfindung in einer Draufsicht zeigt, wobei das Meßrohr mit einem Winkel im Verhältnis zum Ein- und Auslauf gedreht ist.

Aus Fig. 1a ist ein Querschnitt eines Ultraschallflußmeßgerätes 1 gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht ersichtlich. Das Ultraschallflußmeßgerät 1 ist in einem Flußmeßgerätgehäuse 3 angeordnet. Das Flußmeßgerätgehäuse 3 umfaßt einen Einlauf 5 und einen Auslauf 7. Der Einlauf 5 und der Auslauf 7 haben einen inneren Durchmesser entsprechend beispielsweise einem Wasserrohr, wobei das Flußmeß gerätgehäuse 3 in einer dichten Verbindung zwischen zwei Wasserrohren angeordnet werden kann.

Das Ultraschallflußmeßgerät 1 umfaßt ein Meßrohr 9, und an jedem Ende des Meß rohres 9 sind Reflektoren mit Reflektorflächen 11, 13 mit einem ersten Winkel &agr; zu einer Flußebene parallel zur Flußrichtung angeordnet. Die Reflektorflächen 11,13 sind derart angeordnet, daß die Reflektorfläche 11 an dem einen Ende des Meß rohres 9 gegen die Reflektorfläche 13 an dem anderen Ende des Meßrohres 9 gerichtet ist. Oberhalb der Reflektorflächen 11,13 sind Ultraschallwandler 15 und 17 angeordnet. Diese Ultraschallwandler sind mit einem Winkel &bgr; zur Flußebene derart angeordnet, daß der Ultraschallwandler 15 an dem einen Ende des Meßrohres 9 vom Ultraschallwandler 17 an dem anderen Ende des Meßrohres 9 weg zeigt.

Wenn durch das Meßrohr 9 Wasser geleitet wird, kann das Ultraschallflußmeßgerät 1 Ultraschall zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit verwenden. Das Ultraschallflu ßmeßgerät 1 ist derart beschaffen, daß in eine Ausbreitungsrichtung vom einen Wandler 15, 17 abgestrahlter Ultraschall durch die beiden Reflektorflächen 11, 13 auf dem anderen Wandler 15, 17 entgegen dessen Ausbreitungsrichtung reflektiert wird, wobei der andere Wandler 15, 17 als Empfänger fungiert. Entsprechend können der zweite Wandler 15, 17 als Sender und der erste Wandler 15, 17 als Empfänger fungieren, so daß sowohl mit als auch gegen den Strom im Meßrohr 9 gemessen wird. Die beiden Signale von Ultraschall können gleichzeitig oder verschoben gestrahlt werden. Da der Schall mehr Zeit in Anspruch nimmt, um sich gegen die Flußrichtung als entlang der Flußrichtung zu bewegen, kann ein Unterschied in den beiden Übertragungszeiten zur Bestimmung der Flußrichtung verwendet werden.

Die Schußlänge ist der Mittelabstand in Flußrichtung zwischen den Reflektorflächen 11, 13. In der vorliegenden Erfindung ist die Schußlänge ohne die äußeren Dimensionen des Ultraschallflußmeßgerätes zu ändern dadurch maximiert, daß die Ultraschallwandler 15, 17 mit einem Winkel &bgr; zur Flußebene derart angeordnet werden, daß ein Ultraschallwandler 15, 17 an dem einen Ende des Meßrohres 9 von einem anderen Ultraschallwandler 15, 17 an dem anderen Ende des Meßrohres 9 weg zeigt.

Der Winkel &bgr; wird je nach Abstand zwischen den Reflektoren und dem Winkel &agr; der Reflektorflächen zur Flußebene gewählt. Darüber hinaus hängt &bgr; auch vom Abstand zwischen den Ultraschallwandlern 15,17 ab.

Aus Fig. 1b ist ein Querschnitt eines Ultraschallflußmeßgerätes 1 gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht ersichtlich, wobei das Ultraschallflußmeßgerät 1 eine konische Zylinderform hat. Damit wird ermöglicht, daß das Ultraschallflußmeßgerät 1 auch in bekannte, zu eben konisch geformten Flußmeßgeräten 1 gestaltete Flußmeß gerätgehäuse 3 paßt. Das Flußmeßgerätgehäuse ist nicht gezeigt.

Aus Fig. 2 ist ein Querschnitt eines in einem Flußmeßgerätgehäuse 3 angeordneten Ultraschallflußmeßgerätes 1 in einer Draufsicht ersichtlich. Das Meßrohr 9 befindet sich in direkter Verlängerung des Ein- und Auslaufes 5, 7 im Flußmeßgerätgehäuse An jedem Ende des Meßrohres 9 sind Reflektorflächen 11, 13 erkennbar.

Aus Fig. 3 ist ein Querschnitt eines alternativen Ultraschallflußmeßgerätes 1 gemäß der Erfindung in einer Draufsicht ersichtlich, wobei das Meßrohr 9 mit einem Winkel &ngr; im Verhältnis zu einer Mittelachse durch Ein- und Auslauf 5, 7 gedreht ist. Senkrecht zum Meßrohr sind zwei Sperrwände 23, 25 angeordnet, wobei die Enden der Sperrwände 23, 25 dicht an die Seitenwand des Flußmeßgerätgehäuses 1 anschließ en. Hierbei wird eine Einlaufverteilerkammer 27 und eine Auslaufverteilerkammer 29 gebildet, wobei Unterschiede in Geschwindigkeitsprofilen im Einlauf und dadurch mit variierenden Einlaufprofilen verbundene Meßungenauigkeiten entfernt werden. Das Einlaufprofil hängt vom Rohrverlauf zum Flußmeßgerät 1 ab, und Unterschiede im Einlaufprofil verursachen Unterschiede im Verhältnis zwischen der gemessenen Mittelgeschwindigkeit im Meßrohr 9 und im Fluß. Der Winkel &ngr; wird angemessen groß gewählt, so daß eine Einlaufverteilerkammer gebildet wird, die gleichmäßige Einlaufprofile zum Meßrohr schafft, jedoch darf der Winkel nicht so groß werden, daß im Meßrohr eine Luftloch gebildet werden kann, da der Ultraschall dann nicht von dem einen Wandler zum anderen Wandler überführt werden kann.

Claims

1. Ultraschallflußmeßgerät umfassend ein Meßrohr, Reflektoren und Ultraschallwandler, wobei die Reflektoren an den Enden des Meßrohres angeordnet sind, so daß eine Reflektorfläche eines ersten Reflektors gegen eine Reflektorfläche eines zweiten Reflektors wendet und wobei die Reflektorflächen einen ersten Winkel zu einer Ebene parallel zur Flußrichtung durch das Meßrohr haben, wobei weiterhin ein erster und ein zweiter Ultraschallwandler über den ersten bzw. zweiten Reflektor angeordnet sind, wobei die Ausbreitungsrichtungen der Wandler einen zweiten Winkel zu einer Ebene parallel zur Flußrichtung bilden und wobei die Ultraschallwandler gegen die Reflektorflächen zeigen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallwandler derart angeordnet sind, daß der Ultraschallwandler an dem einen Ende des Meßrohres vom Ultraschallwandler an dem anderen Ende des Meßrohres weg zeigt.

2. Ultraschallflußmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Winkel zwischen den Ultraschallwandlern und der Ebene parallel zur Fluß richtung zwischen 15° und 35° liegt.

3. Ultraschallflußmeßgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Winkel zwischen den Ultraschallwandlern und der Ebene parallel zur Fluß richtung 25° beträgt.

4. Ultraschallflußmeßgerät nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßrohr im Verhältnis zum Einlauf und Auslauf des Flußmeßgerätgehäuses gedreht ist, so daß die Mittelachse des Meßrohres einen Winkel von zwischen 30° und 60° mit einer Mittelachse durch den Einlauf und Auslauf bildet und daß das Rohr mit Mitteln zur Aufteilung des Flußmeßgerätgehäuses in eine Einlaufverteilerkammer und eine Auslaufverteilerkammer verbunden ist.

5. Ultraschallflußmeßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Meß rohr im Verhältnis zum Einlauf und Auslauf des Flußmeßgeräthäuses gedreht ist, so daß die Mittelachse des Meßrohres einen Winkel von 45° bildet.

6. Ultraschallflußmeßgerät gemäß Anspruch 4-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Aufteilung des Flußmeßgerätgehäuses durch senkrecht zum Meßrohr und auf jeder Seite des Meßrohres angeordnete Sperrwände dargestellt werden, so daß die Enden der Sperrwände dicht an die Seitenwand des Flußmeßgerätgehäuses anschließen und das Flußmeßgerätgehäuse in eine Einlaufverteilerkammer und eine Auslaufverteilerkammer aufteilen.