DE20108000U1 - Measuring device for the electrical detection of flow velocities of liquid media in hollow bodies of all kinds - Google Patents
Measuring device for the electrical detection of flow velocities of liquid media in hollow bodies of all kindsInfo
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Description
Bei allen Prozessabläufen, die fließfähige Medien verarbeiten und die automatisch gesteuert werden, ist die Überwachung von Fließgeschwindigkeiten notwendig, beispielsweise um einen Trockenlaufschutz für im Prozess installierte Pumpen zu gewährleisten.In all processes that handle flowable media and are automatically controlled, monitoring of flow rates is necessary, for example to ensure dry-run protection for pumps installed in the process.
Der Stand der Technik zur elektrischen Erfassung von Strömungsgeschwindigkeiten flüssiger Medien ist folgender: Basierend auf dem sogenannten kalorimetrischen Messprinzip wird die Temperaturabführung aufgrund des Vorhandenseins einer Fließgeschwindigkeit ausgewertet, die um so größer ist, je schneller ein Medium fließt.The state of the art for the electrical detection of flow velocities of liquid media is as follows: Based on the so-called calorimetric measuring principle, the temperature dissipation is evaluated based on the presence of a flow velocity, which is greater the faster a medium flows.
Die Mängel dieser kalorimetrischen Strömungssensoren liegen hauptsächlich in der langen Ansprechzeit der Messgeräte, die im Bereich mehrerer Sekunden liegen kann, sowie der direkte Einfluss von Temperaturänderungen innerhalb des fließenden Mediums auf das Messergebnis. Darüber hinaus ist eine Anpassung der Messgeräte auf das jeweilige Medium notwendig, das sogenannte Teach-In. Ungünstig ist hierbei außerdem der Zwang, Amplituden bzw. Verhältnisse von Amplituden auswerten zu müssen. Dies führt bei kleinen elektrischen Signalen, die bei geringen Fließgeschwindigkeiten auftreten, zu unsicheren Messergebnissen. Die geometrische Ausgestaltung des Strömungssensors muss insbesondere bei Einsätzen in der Lebensmittel- und der pharmazeutischen Industrie so ausgelegt sein, dass bei der Installation eine spalt-und totraumfreie prozessseitige Abdichtung gewährleistet ist.The shortcomings of these calorimetric flow sensors are mainly the long response time of the measuring devices, which can be in the range of several seconds, and the direct influence of temperature changes within the flowing medium on the measurement result. In addition, the measuring devices must be adapted to the respective medium, the so-called teach-in. Another disadvantage here is the need to evaluate amplitudes or ratios of amplitudes. This leads to uncertain measurement results for small electrical signals that occur at low flow speeds. The geometric design of the flow sensor must be designed in such a way, especially when used in the food and pharmaceutical industries, that a gap- and dead-space-free process-side seal is guaranteed during installation.
Der im Schutzanspruch angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Strömungssensor zu schaffen, der die oben angeführten Mängel nicht aufweist.The invention specified in the protection claim is based on the problem of creating a flow sensor which does not have the deficiencies mentioned above.
Diese Aufgabenstellung wird mit den in den Schutzansprüchen 1 bis 5 aufgeführten Merkmalen erfüllt.This task is fulfilled with the features listed in claims 1 to 5.
Der in dem Schutzanspruch 1 dargestellte Strömungssensor arbeitet unabhängig von der Erfassung von Temperaturen und weist somit die beschriebenen Mängel dieser Sensoren a priori nicht auf. Die Temperaturabhängigkeit der Ausbreitung von Ultraschallwellen ist im interessierenden Temperaturbereich von vernachlässigbarer Größe. Somit bleibt das Messergebnis dieses Sensors von Temperaturänderungen im Medium bei gleichbleibender Fließgeschwindigkeit unberührt. Aus diesem Grund kann auch auf eine Einstellung des Gerätes auf das Messmedium verzichtet werden.The flow sensor described in claim 1 works independently of the detection of temperatures and thus does not have the defects described in these sensors a priori. The temperature dependence of the propagation of ultrasonic waves is negligible in the temperature range of interest. The measurement result of this sensor is therefore unaffected by temperature changes in the medium at a constant flow rate. For this reason, there is no need to adjust the device to the measuring medium.
Mit Hilfe einer geeigneten Auswerteelektronik können auch kleine Änderungen der Fließgeschwindigkeit messtechnisch erfasst werden, da Frequenzverschiebungen ejektrojechoisch. zuverlässig ausgewertetWith the help of suitable evaluation electronics, even small changes in the flow velocity can be measured, since frequency shifts can be reliably evaluated ejectrojechoically.
werden können. Die Registrierung von Amplituden, die nur geringfügig aus dem immer vorhandenen Rauschuntergrund hervortreten, ist dagegen problematisch oder kann nur mit großem Aufwand aufbereitet werden.The registration of amplitudes that only slightly emerge from the ever-present background noise is, however, problematic or can only be processed with great effort.
Eine geeignete Erzeugung des Messwertes ist im Schutzanspruch 2 beschrieben.A suitable generation of the measured value is described in claim 2.
Die Anwendung des Ultraschall-Doppler- Verfahrens in einem Aufnahmekörper für den Ultraschallsender, der bei allen Anwendungen in der Lebensmittel- und pharmazeutischen Industrie unbedenklich ist, liefert fließgeschwindigkeitsabhängige Frequenzverschiebungen gegenüber einer bekannten Sendefrequenz. Diese Frequenzverschiebungen treten in der Praxis ohne messbare zeitliche Verzögerungen auf und sind darüber hinaus unabhängig von der Art des Mediums. Somit kann sowohl auf eine Empfindlichkeitseinstellung als auch auf einen Abgleich auf das zu überwachende Medium verzichtet werden.The application of the ultrasonic Doppler method in a housing for the ultrasonic transmitter, which is safe for all applications in the food and pharmaceutical industries, produces flow-velocity-dependent frequency shifts compared to a known transmission frequency. In practice, these frequency shifts occur without measurable time delays and are also independent of the type of medium. This means that there is no need for sensitivity adjustment or calibration to the medium to be monitored.
Eine hilfreiche Maßnahme zur Erzeugung eines zuverlässigen Messwertes ist im Schutzanspruch 3 wiedergegeben.A helpful measure for generating a reliable measured value is given in claim 3.
Zur sicheren Ausblendung von Undefinierten Störreflexionen ist es zweckmäßig, sich auf ein zeitliches Messfenster zu beschränken, das günstigerweise so gelegt wird, dass nur in diesem Zeitfenster plausible, in der Praxis tatsächlich vorkommende Signale empfangen werden. Alle anderen Signale werden verworfen.To ensure that undefined interference reflections are excluded, it is advisable to limit the measurement to a time window that is ideally set so that only plausible signals that actually occur in practice are received in this time window. All other signals are discarded.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 4 dargestellt.An advantageous embodiment of the invention is presented in claim 4.
Der Strömungssensor mit dem als Dichtkonus (2) ausgebildeten Sensorkörper (3) wird in eine Muffe, die im Hohlkörper befestigt ist, eingeschraubt. Diese Muffe verfügt über eine Schneidkante (6). Die Einschraubtiefe ist so bemessen, dass bei vollständigem Einschrauben eine Abdichtung zum Prozess in der Art erfolgt, dass die Schneidkante (6) elastisch verformt wird. Dadurch wird eine totraumfreie, spaltfreie Abdichtung zum Messmedium erreicht.The flow sensor with the sensor body (3) designed as a sealing cone (2) is screwed into a sleeve that is attached to the hollow body. This sleeve has a cutting edge (6). The screw-in depth is such that when it is completely screwed in, a seal to the process is created in such a way that the cutting edge (6) is elastically deformed. This creates a dead space-free, gap-free seal to the measuring medium.
Eine weitere Aufgabenstellung wird mit dem Schutzanspruch 5 erfüllt.A further task is fulfilled by protection claim 5.
Beim Eindrehen in die Muffe kommt der Sensor aufgrund der gewählten Geometrie über den Anschlag des Dichtkonus (2) in der Muffe in einer festgelegten beziehungsweise festlegbaren Position zum Stehen, so dass zwei Ziele gleichzeitig erreicht werden. Zuerst wird eine seitlich angebrachte Kabelzuführung (5) zum Sensor reproduzierbar ausgerichtet. Ausserdem kann es je nach Ausgestaltung des SensorsWhen screwed into the sleeve, the sensor comes to a stop in a fixed or definable position due to the selected geometry over the stop of the sealing cone (2) in the sleeve, so that two goals are achieved simultaneously. First, a cable feed (5) attached to the side is reproducibly aligned to the sensor. In addition, depending on the design of the sensor,
notwendig sein, den Ultraschall-Sender (1) zur Fließrichtung des Messmediums ausrichten. Diese
Ausrichtung kann mit dieser Gestaltung erreicht werden.necessary to align the ultrasonic transmitter (1) to the flow direction of the measuring medium. This
Alignment can be achieved with this design.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung Fig 1 und Fig 2 erläutert.An embodiment of the invention is explained with reference to the drawings Fig. 1 and Fig. 2.
Die Zeichnung Fig 1 veranschaulicht eine mögliche Ausführung des Strömungssensors mit
Aufnahmekörper (3) für den Ultraschall-Sender und Ultraschall-Empfänger (1). Der Aufiiahmekörper (3) ist als Konus (2) ausgestaltet. Der zylinderförmige Kopf (4) beinhaltet die komplette Auswerteelektronik.The drawing Fig 1 illustrates a possible design of the flow sensor with
Mounting body (3) for the ultrasonic transmitter and ultrasonic receiver (1). The mounting body (3) is designed as a cone (2). The cylindrical head (4) contains the complete evaluation electronics.
Die Zeichnung Fig 2 zeigt eine geeignete Muffe zum Einbau des Sensors. An der unteren Seite ist die
Schneidkante (6) dargestellt, die beim Eindrehen des Sensors durch den Konus (2) elastisch verformt wird und auf diese Weise eine spaltfreie Abdichtung bildet.The drawing Fig 2 shows a suitable sleeve for installing the sensor. On the lower side is the
Cutting edge (6) is shown, which is elastically deformed by the cone (2) when the sensor is screwed in and thus forms a gap-free seal.
Claims (5)
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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| DE (1) | DE20108000U1 (en) |
Cited By (1)
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