DE69616800T2 - Ultraschallfluidzähler zur dämpfung von parasitären ultraschallwellen - Google Patents
Ultraschallfluidzähler zur dämpfung von parasitären ultraschallwellenInfo
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Ultraschall-Fluidzähler mit Ultraschallwandlern, die zwischen sich einen Ultraschall-Meßweg definieren und längs des Ultraschall-Meßweges in das Fluid Ultraschallwellen mit wenigstens einer Ultraschallfrequenz aussenden bzw. hiervon empfangen.
- Seit vielen Jahren ist bekannt, die Strömungsgeschwindigkeit eines Fluids zu messen, indem mittels Ultraschallwandlern in Strömungsrichtung des Fluids und in umgekehrter Richtung Ultraschallwellen in das Fluid gesendet werden und die jeweiligen Laufzeiten der in die beiden Richtungen gesendeten Wellen gemessen werden.
- Anhand des Meßwertes für die Geschwindigkeit des Fluids läßt sich dann der Durchfluß des Fluids sowie das nach Ablauf eines gegebenen Zeitintervalls hindurchgeströmte Volumen des Fluids bestimmen. Die Ultraschall-Fluidzähler können bei ihrer Installation vor Ort neben einem Druckregler angeordnet sein. Druckregler können beispielsweise den Druck eines Gases von mehreren Bar auf etwa 20 mbar stromaufseitig von Ultraschall-Gaszählern reduzieren.
- Nun ist der Druckabfall in dem Regler eine beachtliche Störquelle, wobei festgestellt werden konnte, daß ein solcher Druckabfall parasitäre Ultraschallwellen entstehen läßt, die eine große Druckamplitude aufweisen und deren Frequenz(en) jener (jenen) der Ultraschallwandler des Zählers entspricht (entsprechen).
- Diese parasitären Ultraschallwellen werden durch die Fluidströmung bis zu den Ultraschallwandlern übertragen. Dies führt zu beträchtlichen und keinesfalls hinnehmbaren Meßfehlern.
- Eine logische Lösung bestünde darin, die Amplitude der von den Wandlern gesendeten Ultraschallwellen zu erhöhen, sofern der durch den Regler erzeugte Geräuschpegel nicht zu hoch ist.
- Die Erhöhung der Amplitude ist jedoch technisch begrenzt.
- Eine andere Lösung bestünde darin, die Sendefrequenz der Ultraschallwandler zu erhöhen, jedoch würde dies zu einem erhöhten Energieverbrauch des Zählers führen, was bei einem Batteriebetrieb ein Nachteil wäre.
- Zudem könnte die Sendefrequenz der Ultraschallwandler nur in bestimmten Grenzen erhöht werden, über die hinaus nichts anderes übrig bliebe, als die Wandler durch Wandler mit höheren Frequenzen zu ersetzen. Jedoch weisen solche Wandler gegenüber den älteren Wandlern eine andere Technik auf, was mitunter den Ultraschall-Meßweg sowie die dem Zähler zugeordnete Elektronik in Frage stellt.
- Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, das oben dargelegte Problem zu beseitigen, indem sie einen Ultraschall-Fluidzähler gemäß Anspruch 1 vorschlägt.
- In der vorliegenden Darstellung wird unter "Dämpfung" generell die Dämpfung der parasitären Ultraschallwellen bei der (den) in dem Zähler für die Ultraschallmessung verwendete(n) Frequenz(en) verstanden.
- Somit wird durch Dämpfung der Amplitude der parasitären Ultraschallwellen in einer Innenkammer des Zählers über ein einfaches und wirksames Mittel verfügt, das verhindert, daß solche parasitären Wellen die Ultraschallwandler stören.
- Gemäß einem Merkmal der Erfindung sind die Dämpfungsmittel für die parasitären Ultraschallwellen in der Kammer in der Weise angeordnet, daß sie Mehrfachreflexionen der parasitären Ultraschallwellen an dem absorbierenden Werkstoff hervorrufen.
- Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besitzen die Dämpfungsmittel Wände, die aus einem die Ultraschallwellen absorbierenden Werkstoff hergestellt sind. Die Wände der Dämpfungsmittel können in den Innenraum der Mittel in der Weise verformt sein, daß sie als Schirm zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Mittel für die parasitären Ultraschallwellen dienen.
- Gemäß einer anderen Ausführungsform weisen die Dämpfungsmittel für die parasitären Ultraschallwellen einen Eingang und einen Ausgang für die Fluidströmung auf und umfassen wenigstens ein Hindernis, das zwischen dem Eingang und dem Ausgang in der Weise angeordnet ist, daß es als Schirm für die parasitären Ultraschallwellen dient. Das Hindernis kann aus einem Werkstoff hergestellt sein, der die Ultraschallwellen absorbiert.
- Gemäß der bevorzugten Merkmale der Erfindung:
- - ist das Hindernis gegenüber dem Eingang angeordnet,
- - unterteilt das Hindernis die Fluidströmung, die vom Eingang ankommt, in wenigstens zwei Flüsse. Dadurch, daß die Strömung in dieser Weise unterteilt wird, können relativ große Durchlaßquerschnitte beibehalten werden, weshalb ein relativ geringer Druckverlust bewahrt werden kann.
- - besitzt das Hindernis gegenüber dem Eingang eine Profilform, die sich zum Eingang erstreckt, um die Trennung der Strömung zu begünstigen,
- - besitzt das Hindernis gegenüber dem Ausgang eine Profilform, die sich zum Ausgang erstreckt,
- - besitzt das Hindernis eine Form, die der Strömung ermöglicht, um das gesamte Hindernis zu zirkulieren.
- Das Hindernis kann wenigstens einen Abschnitt aufweisen, der die Ultraschallwellen reflektiert. Das Hindernis kann auch insgesamt aus einem Werkstoff hergestellt sein, der die Ultraschallwellen bei der (den) in dem Zähler verwendeten Frequenz(en) reflektiert.
- Wenn sich die Geräuschquelle außerhalb des Zählers stromaufseitig (bzw. stromabseitig) vom Zähler befindet, sind die Dämpfungsmittel stromaufseitig (bzw. stromabseitig) vom Ultraschall-Meßweg angeordnet.
- Es kommt ferner in Betracht, die Dämpfungsmittel sowohl stromaufseitig als auch stromabseitig vom Ultraschall-Meßweg anzuordnen.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Zähler eine axiale Meßleitung auf, in der das Fluid von der Einlaßseite zur Auslaßseite strömt und wovon ein mit einem Ende versehenes Teil mit einer bestimmten Länge in eine sogenannte Meßkammer eindringt, wobei der die parasitären Ultraschallwellen absorbierende Werkstoff in der Meßkammer wenigstens auf einem Abschnitt der Eindringlänge der Meßleitung angeordnet ist, der das Ende enthält, derart, daß außerhalb der Meßleitung wenigstens ein Raum vorhanden ist, in den das Fluid parallel zur Achse dieser Leitung und entgegengesetzt zur Fluidströmung in der Leitung strömt.
- Somit ist das Fluid über eine große Strecke längs der Meßleitung mit dem die parasitären Ultraschallwellen absorbierenden Werkstoff in Kontakt, was Mehrfachreflexionen der Wellen an dem Werkstoff begünstigt und somit die Amplitude dieser Wellen stark dämpft.
- Wenn zudem gegeben ist, daß diese Dämpfung in der Meßkammer unmittelbar stromaufseitig oder stromabseitig vom Meßweg (je nach Ort der äußeren Geräuschquelle) stattfindet, ist sichergestellt, daß der Meßweg durch derartige parasitären Wellen nicht gestört wird.
- Diese Ausführungsform ist noch effizienter als die Ausführungsformen, in denen die Dämpfungsmittel vom Meßweg weiter entfernt sind, da sich in jenen Ausführungsformen trotz allem ein Teil der Ultraschallwellen über die Metallstruktur des Zähler ausbreitet und somit über einen Umweg, der diese Dämpfungsmittel vermeidet, den Meßweg erreichen kann.
- Gemäß dieser Ausführungsform ist beispielsweise ein Umfangsraum um die Meßleitung ausgebildet, wobei der die parasitären Ultraschallwellen absorbierende Werkstoff mit den Wänden der Meßkammer in Kontakt ist.
- Gemäß derselben Ausführungsform ist der die Ultraschallwellen absorbierende Werkstoff einerseits mit den Wänden der Meßkammer und andererseits mit der Meßleitung in Kontakt, derart, daß zwei Räume in Form von Kanälen ausgebildet sind, die sich beiderseits der Meßleitung befinden.
- Insbesondere umgibt der die Ultraschallwellen absorbierende Werkstoff die Meßleitung vollständig umgeben, derart, daß die Kanäle mit der Meßleitung nicht in Kontakt sind.
- Somit ist die Fluidströmung in jedem Kanal ständig von dem die parasitären Ultraschallwellen absorbierenden Werkstoff, was die Wirksamkeit der Dämpfung noch steigert.
- Weitere Merkmale und Vorteile werden im Zuge der folgenden Beschreibung deutlich, die beispielhaft, jedoch nicht einschränkend gegeben wird und mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung erstellt worden ist, worin:
- Fig. 1 eine schematische Darstellung als Längsschnitt einer Konfiguration eines Ultraschall-Gaszählers ist,
- Fig. 1a eine vergrößerte schematische Darstellung als Schnitt einer ersten Ausführungsform der Dämpfungsmittel für die parasitären Ultraschallwellen ist, die in der Kammer 22 von Fig. 1 in derselben Ebene wie jene von Fig. 1 angeordnet sind,
- Fig. 2a eine jener von Fig. 1a vergleichbare schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Dämpfungsmittel für die parasitären Ultraschallwellen ist,
- Fig. 2b eine Ansicht von Fig. 2 als Schnitt längs A-A ist,
- Fig. 3 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsvariante der in Fig. 2a gezeigten Dämpfungsmittel ist,
- Fig. 4 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsvariante der in Fig. 2a gezeigten Dämpfungsmittel ist,
- Fig. 5 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsvariante der in Fig. 2a gezeigten Dämpfungsmittel ist,
- Fig. 6 eine jener von Fig. 1a vergleichbare vergrößerte schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Dämpfungsmittel für die parasitären Ultraschallwellen ist,
- Fig. 6a eine Ansicht von Fig. 6 als Schnitt längs B-B ist,
- Fig. 6b eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsvariante der in den Fig. 6 und 6a gezeigten Dämpfungsmittel in derselben Schnittebene wie jene von Fig. 6a ist,
- Fig. 7 ein verkleinerte schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsvariante der in Fig. 6 gezeigten Dämpfungsmittel ist,
- Fig. 8 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsvariante der in Fig. 6 gezeigten Dämpfungsmittel ist,
- Fig. 9 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsvariante der in Fig. 6 gezeigten Dämpfungsmittel ist,
- Fig. 10 eine jener von Fig. 6 vergleichbare schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform der Dämpfungsmittel für die parasitären Ultraschallwellen ist,
- Fig. 11 ein erste Ausführungsvariante der in Fig. 10 gezeigten Dämpfungsmittel ist,
- Fig. 11a ein zweite Ausführungsvariante der in Fig. 10 gezeigten Dämpfungsmittel ist,
- Fig. 12 eine jener von Fig. 1 vergleichbare schematische Darstellung als Längsschnitt einer weiteren Konfiguration eines Ultraschall-Gaszählers ist,
- Fig. 13 eine Teilansicht von Fig. 12 als Schnitt längs C-C ist,
- Fig. 14 eine vergrößerte schematische Darstellung als Schnitt der Dämpfungsmittel ist, die jenen von Fig. 6 gleichen und auf den in Fig. 12 gezeigten Gaszähler angewandt werden,
- Fig. 15 eine Ansicht von Fig. 14 als Schnitt längs D-D ist,
- Fig. 16 eine Schnittansicht eines weiteren Beispiels der Dämpfungsmittel für die parasitären Ultraschallwellen für einen Ultraschall-Gaszähler ist, in dem die Eingänge und die Ausgänge für den Gasstrom ausgerichtet sind,
- Fig. 17 zwei Kurven A und B zeigen, die das stromabseitig vom Ultraschall- Gaszähler von Fig. 1 ohne Dämpfungssystem für die parasitären Ultraschallwellen (Kurve A) und mit dem in den Fig. 2a und 2b gezeigten Dämpfungssystem für die parasitären Ultraschallwellen (Kurve B) gemessene Geräuschspektrum wiedergeben,
- die Fig. 18a und 18b jeweils Ultraschallsignale zeigen, die in Gegenwart derselben Geräuschquelle von einem Ultraschallwandler nach dem Senden von einem anderen Wandler in den in Fig. 1 gezeigten Gaszähler ohne Dämpfungsmittel für die parasitären Ultraschallwellen (Fig. 18a) und mit den in Fig. 1 1a gezeigten Dämpfungsmitteln (Fig. 18b) empfangen werden,
- Fig. 19 eine schematische Darstellung als Längsschnitt einer dritten Konfiguration eines Ultraschall-Gaszählers ist, in der eine weitere Ausführungsform der Dämpfungsmittel gezeigt ist,
- Fig. 20 eine Schnittansicht von Fig. 19 längs E-E ist, die Fig. 21 bis 23 Ausführungsvarianten von Fig. 20 sind.
- Fig. 1 ist eine schematische Darstellung als Längsschnitt eines Ultraschall- Gaszählers 10, in dem an zwei entgegengesetzten Enden einer Meßleitung 16 von beispielsweise zylindrischer Form zwei Ultraschallwandler 12, 14 angeordnet sind, die somit zwischen sich einen longitudinalen Ultraschall-Meßweg in dem durch diese Leitung strömenden Fluid definieren.
- Jeder Wandler ist gleichzeitig Sender und Empfänger von Ultraschallwellen, die sich in dem Fluid mit einer Ultraschallfrequenz von beispielsweise etwa 40 kHz ausbreiten.
- Es sei angemerkt, daß die Erfindung weder auf eine Anordnung und eine bestimmte Anzahl von Ultraschallwandlern noch ihre Nutzfrequenz(n) beschränkt ist. Beispielsweise kann die Leitung die Form eines Schlitzes mit einem rechteckigen Querschnitt haben, wobei die Wandler in dieser Leitung an einer der Wände angeordnet sein können, wie dies in der Patentanmeldung WO 91 09 280 beschrieben ist.
- Es können auch mehr als zwei Ultraschallwandler verwendet werden, wie dies in der Patentanmeldung DE 42 41 225 beschrieben ist.
- Nach dieser Figur enthält der Zähler 10 einen Körper, an dem ein Eingang 18 und ein Ausgang 20 für das Gas angebracht sind, die die Form eines U aufweisen. Die Eingänge und Ausgänge können außerdem ausgerichtet sein. Der vom Eingang 18 kommende Gasstrom mündet in eine erste Kammer 22, durchquert diese longitudinale Kammer längs der Achse XX' des Ultraschall-Meßweges und mündet in eine zweite Kammer 24 kleiner Abmessungen, in der sich einer, 12, der Ultraschallwandler und ein erster Abschnitt der Meßleitung 1 G befindet.
- Eine Wand 26 trennt den Körper des Zählers in zwei Abschnitte und wird von der Meßleitung 16 durchquert. Somit ist der einzig mögliche Durchlaß für das Gas zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Zählers jener durch die Meßleitung 16.
- Die Gasströmung folgt bei ihrem Eintritt in die zweite Kammer 24 einer Biegung von 180º längs des ersten Abschnitts der Meßleitung 16 in der Längsrichtung XX', wobei sie sich von der Wand 26 entfernt, und folgt danach einer weiteren Biegung von 180º, wobei sie in die Leitung 16 eintritt. Die Gasströmung durchquert die Meßleitung 16 und mündet in eine dritte Kammer 28 kleiner Abmessungen, in der sich ein weiterer Wandler 14 und der zweite Abschnitt der Meßleitung 16 befindet.
- Die Gasströmung folgt bei ihrem Austritt aus der Meßleitung einer Biegung von 180º längs des zweiten Abschnitts der Meßleitung in der Längsrichtung XX' zur Wand 26 und tritt aus dieser Kammer 28 aus, indem sie einer weiteren Biegung von 180º folgt. Die Strömung tritt danach in eine vierte Kammer 29, ein, die sie longitudinal zur Achse XX' durchläuft, wobei sie sich von der Wand 26 entfernt, und geht durch den Ausgang 20 des Zählers. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Zähler in bezug auf die zur Achse XX' senkrechte Ebene, die die Wand 26 enthält, symmetrisch.
- Ein (nicht gezeigter) Druckregler ist stromaufseitig von diesem Zähler angeordnet und stellt die äußere Geräuschquelle dar, die insbesondere parasitäre Ultraschallwellen erzeugt, die sich mit der Frequenz von 40 kHz in der Gasströmung ausbreiten und eine Druckamplitude aufweisen, die ausreichend groß ist, um die zwischen den Wandlern 12, 14 ausgeführten Ultraschallmessungen zu stören.
- Um jede Gefahr einer Störung auszuräumen, sind dem Zähler Mittel zur Dämpfung der Amplitude der parasitären Ultraschallwellen zugeordnet und zwischen dem Druckregler und dem Ultraschall-Meßweg angeordnet. Diese Dämpfungsmittel sind zur Deutlichkeit der Darstellung in Fig. 1 nicht gezeigt. Beispielsweise sind die Dämpfungsmittel für die parasitären Ultraschallwellen in der ersten Kammer 22 des Zählers angeordnet.
- Wie in Fig. 1a gezeigt ist, sind die Dämpfungsmittel 30 für die parasitären Ultraschallwellen gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung aus einer Kammer gebildet, die der ersten Kammer 22 des Zählers entspricht und einen Eingang, der dem Eingang 18 des Zählers entspricht, und einen Ausgang 32, der der Öffnung zwischen der ersten Kammer 22 und der zweiten Kammer 24 von Fig. 1 entspricht, aufweist. Fig. 1a liegt in der gleichen Ebene wie Fig. 1 und ist eine vergrößerte Ansicht der Kammer 22 von Fig. 1.
- Die Kammer 22 besitzt Wände, die aus einem Werkstoff hergestellt sind, der die parasitären Ultraschallwellen mit der Frequenz der zwischen den Wandlern übertragenen Ultraschallwellen absorbiert.
- Dieser absorbierende Werkstoff besitzt eine poröse Struktur, wobei die Porengröße so gewählt wird, daß die gewünschte Dämpfung hervorgerufen wird. Es wird beispielsweise ein Werkstoff gewählt, der bei 40 kJ-lz eine Dämpfungseigenschaft von etwa 15 Dezibel pro Zentimeter aufweist. Dieser Werkstoff ist beispielsweise Polyurethan-Schaum, der ein Gemisch aus Isocyanat und Polyol ist, dessen Dichte zwischen 30 und 80 kg/m³ liegt.
- Die Konsistenz des Schaums kann elastisch oder gar steif sein.
- Beispielsweise wird Polyurethan-Schaum durch Mischung in gleichen Mengen der Produkte Isorob 058 und Isothane 1320, die von der in Venette B. P. 609, 60206 Compiege, Frankreich ansässigen Firma ROBBE S. A. vertrieben werden, erhalten.
- Es wird eine Dicke der Wand aus absorbierendem Werkstoff von beispielsweise etwa 5 mm gewählt.
- Dadurch, daß dem Gaszähler eine Kammer dieses Typs zugeordnet ist, können die parasitären Ultraschallwellen, die durch die von der Einlaßseite kommende Strömung fortgepflanzt werden, an dem absorbierenden Werkstoff, der die Wände bildet, mehrfach reflektiert werden und somit die Amplitude dieser Wellen dämpfen. In dieser Weise kann der Geräuschpegel um 20 Dezibel gedämpft werden.
- Der Eingang 18 und der Ausgang 32 dieser Kammer 22 könnten ebenfalls aufeinander ausgerichtet sein.
- Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung entsprechen die Dämpfungsmittel 36 für die parasitären Ultraschallwellen den in den Fig. 2a und 2b gezeigten.
- Die Wand 38 der Kammer 22, die sich gegenüber dem Eingang 18 befindet, ist in den Innenraum der Kammer in Richtung des Eingangs verformt und bildet somit einen mittleren Vorsprung, der mit den anderen Wänden 40, 41 und 42 der Kammer einen Kanal 44 zustandebringt, der teilweise um den mittleren Vorsprung führt. Die Wände der Kammer sind aus einem Werkstoff hergestellt, der die Ultraschallwellen absorbiert. Der Kanal 44 bildet eine Falle für die Ultraschallwellen, die mehrfach reflektiert werden, wobei sie, nachdem sie zuerst an der Oberseite 38a des mittleren Vorsprungs 38 reflektiert worden sind, Energie verlieren.
- Die Wand 38 ist mit dem Ziel verformt worden, als Schirm zwischen dem Eingang 18 und dem Ausgang 32 zu dienen, um somit den direkten Durchgang der parasitären Ultraschallwellen, d. h. ohne Reflexionen, vom Eingang zum Ausgang zu verhindern.
- Gemäß einer Ausführungsvariante entsprechen die Dämpfungsmittel 46 für die parasitären Ultraschallwellen den in Fig. 3 gezeigten.
- In dieser Figur sind die sich gegenüberliegenden Wände 48 und 50 der Kammer 22 stromaufseitig vom Ausgang 32 jeweils in Richtung zur anderen in den Innenraum der Kammer verformt, so daß sie eine Einschnürung für die Gasströmung bilden.
- Die so verformten Wände bilden zwischen dem Eingang 18 und dem Ausgang 32 einen Schirm gegenüber den Ultraschallwellen und zwingen sie folglich zur Reflexion an dem absorbierenden Werkstoff, der die Wände der Kammer 22 bildet, bevor sie den Ausgang 32 erreichen.
- Die Anmelderin konnte auch hier eine sehr deutliche Dämpfung des Geräuschpegels feststellen.
- Gemäß einer weiteren Variante der Dämpfungsmittel 52 für die parasitären Ultraschallwellen, die in Fig. 4 gezeigt ist, sind die Wände 54, 56 der Kammer 22, die aus einem die Ultraschallwellen absorbierenden Werkstoff bestehen, in den Innenraum der Kammer in der Weise verformt, daß sie der Kammer die Form eines Siphons verleihen.
- Unter Berücksichtigung dieser Konfiguration werden die parasitären Ultraschallwellen, die den Eingang 18 der Kammer passieren, Mehrfachreflexionen unterworfen, bevor sie den Ausgang 32 erreichen, wobei ihre Amplitude stark gedämpft wird.
- Wie in Fig. 5 gezeigt ist, besitzen die Dämpfungsmittel 60 für die parasitären Ultraschallwellen gemäß einer nochmals weiteren Variante eine Wand 62, die sich, dem Eingang 18 der Kammer 22 gegenüberliegend, senkrecht zur Richtung der Gasströmung, die vom Eingang ankommt, in der Weise erstreckt, daß der Ausgang 32 gegenüber den vom Eingang ankommenden parasitären Ultraschallwellen verdeckt wird.
- Die so verformte Wand zwingt die Gasströmung dazu, einen gewundenen Weg zu verfolgen, entlang dem die durch die Strömung beförderten parasitären Ultraschallwellen mehrfach an den Wänden der Kammer 22, die aus absorbierendem Werkstoff bestehen, reflektiert werden. Eine solche Konfiguration führt beispielsweise zu einer Dämpfung von 40 Dezibel pro Dekade des Pegels des durch die Gasströmung fortgepflanzten Geräuschs.
- Um gleichzeitig eine starke Dämpfung der parasitären Ultraschallwellen und einen akzeptablen Druckverlust in der Gasströmung zu erhalten, ist in Fig. 6 eine dritte Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Nach dieser Figur umfassen die Dämpfungsmittel 70 für die parasitären Ultraschallwellen ein Hindernis 72, das in der Kammer 22 des Gaszählers zwischen dem Eingang 18 und dem Ausgang 32 der Kammer untergebracht ist.
- Das Hindernis 72 mit beispielsweise parallelepipedischer Form ist gegenüber dem Eingang 18 angeordnet und erstreckt sich in einer zur Achse XX' senkrechten Richtung über die gesamte Dimension der Kammer (Fig. 6a). Das Hindernis ist an seinen entgegengesetzten Enden 72a und 72b an den gegenüberliegenden der Kammer 22 befestigt, wodurch die vom Eingang 18 ankommende Gasströmung durch das Hindernis, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, in zwei Flüsse unterteilt wird.
- Das Hindernis 72 dient zwischen dem Eingang und dem Ausgang als Schirm gegen die durch die vom Eingang ankommende Gasströmung fortgepflanzten Ultraschallwellen, der diese Wellen somit mehrfachen Reflexionen an den Wänden und am Hindernis unterwirft.
- Die Wände der Kammer und das Hindernis sind aus einem die Ultraschallwellen absorbierenden Werkstoff hergestellt, wie er oben beschrieben worden ist, so daß die parasitären Ultraschallwellen, die zahlreiche Reflexionen erfahren haben, nach dem Durchgang durch die Kammer 22 eine stark gedämpfte Druckamplitude aufweisen.
- Es sei angemerkt, daß das Hindernis nicht unbedingt diese Form besitzen muß, sondern beispielsweise eine Form annehmen kann, die es der Gasströmung ermöglicht, um das ganze Hindernis zu zirkulieren. In diesem Fall (Fig. 6b) wird das Hindernis 74 beispielsweise mittels einer hindurchgehenden Stange 76, die an ihren entgegengesetzten Enden 76a und 76b an den gegenüberliegenden Wänden der Kammer 22 befestigt ist, in der Kammer 22 an Ort und Stelle gehalten.
- Es kann auch ein Hindernis 78 vorgesehen sein, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, in der sich das Hindernis nicht gegenüber dem Eingang 18 befindet.
- Das Hindernis 78 ist dort gegenüber dem Ausgang 32 angeordnet, um den direkten Durchgang der parasitären Ultraschallwellen vom Eingang zum Ausgang zu verhindern.
- Eine solche Konfiguration kommt in Frage, wenn beispielsweise in dem gegenüber dem Eingang in der Kammer 22 vorgesehenen Raum ein Element zum Durchschneiden der Gasströmung angeordnet sein soll.
- Um die Trennung der vom Eingang 18 ankommenden Gasströmung in wenigstens zwei Gasflüsse zu begünstigen, kann dem Hindernis 82 gegenüber dem Eingang eine Profilform 82a gegeben werden, die sich zum Eingang erstreckt, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist.
- Um die Wirksamkeit dieses Strömungsteilers zu erhöhen, ist die Profilform vorzugsweise in den Eingang 18 verlängert.
- Die dem Hindernis 82 mit parallelepipedischer Form angestückte Profilform 82a weist in der Ebene der Fig. 8 eine Dreiecksform auf und besitzt beispielsweise eine konische Form, wenn der Eingang 18 einen trigonalen Durchlaßquerschnitt besitzt.
- Im Hinblick auf eine Verringerung der Druckverluste an der Stelle der Kammer 22, an der die Gasflüsse zum Ausgang 32 drängen, kann dem Hindernis 82 eine Profilform 82b verliehen werden, die sich zum Ausgang erstreckt, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist.
- In dieser Figur ist die mit Bezug auf Fig. 8 beschriebene Profilform 82a des Hindernisses ebenfalls gezeigt. Jedoch ist das gleichzeitige Vorhandensein dieser beiden Profilformen nicht obligatorisch.
- Die Profilform 82b übt eigentlich die Funktion einer Hinterkante an einer Flugzeugtragfläche aus. Die Gasflüsse werden somit zum Ausgang hin besser kanalisiert, wodurch die Druckverluste begrenzt werden.
- Die Profilform 82b erstreckt sich über die gesamte, zur Ebene der Fig. 9 senkrechte Dimension des Ausgangs 32.
- In der Ebene der Fig. 9 besitzt die Profilform 82b zwei Wände, die jeweils die Kontur der gegenüberliegenden Wand der Kammer 22 im wesentlichen nachbilden, wobei den Gasflüssen eine geringfügige Vergrößerung des Durchlaßquerschnittes geboten wird.
- Die beiden Wände der Profilform 82b laufen so zusammen, daß sie eine Kante bilden, die sich in den Ausgang 32 erstreckt.
- Es sei angemerkt, daß die Merkmale der ersten beiden Ausführungsformen kombiniert werden können, um Dämpfungsmittel sowohl mit Wänden aus einem die Ultraschallwellen absorbierenden Werkstoff, die in den Innenraum der Kammer verformt sind, als auch mit einem Hindernis zu erhalten.
- Es können auch Dämpfungsmittel konzipiert werden, in denen lediglich das Hindernis aus einem die Ultraschallwellen absorbierenden Werkstoffhergestellt sind.
- Gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 10 gezeigt ist, umfassen die Dämpfungsmittel 90 für die parasitären Ultraschallwellen ein Hindernis 92, das zwischen dem Eingang 18 und dem Ausgang 32 in der Kammer 22 des Gaszählers in der Weise untergebracht ist, daß es als Schirm für die parasitären Ultraschallwellen dient.
- Das Hindernis 92 ist aus einem die Ultraschallwellen reflektierenden Werkstoff wie etwa einer Platte aus Karton oder Kunststoff hergestellt und weist beispielsweise die Form einer parallelepipedischen Tafel von beispielsweise einer Dicke von 1 mm auf. Die Tafel erstreckt sich in eine zur Ebene der Fig. 10 senkrechten Richtung und ist an ihren beiden entgegengesetzten Enden an den gegenüberliegenden Wänden der Kammer 22 befestigt. Die Wände der Kammer 22 sind ihrerseits, wie oben beschrieben worden ist, aus einem die Ultraschallwellen absorbierenden Werkstoff hergestellt. Somit werden die mit einer Frequenz von 40 kHz erzeugten, vom Eingang 18 kommenden parasitären Ultraschallwellen an dem Hindernis 92 und danach an den Wänden der Kammer reflektiert, wobei sie deutlich an Energie verlieren, bevor sie den Ausgang 32 erreichen.
- Das reflektierende Hindernis muß sich nicht unbedingt gegenüber dem Eingang 18 befinden. Wenn sich das Hindernis jedoch gegenüber dem Eingang befindet, werden die parasitären Ultraschallwellen dort reflektiert und direkt zu den Wänden der Kammer und danach erneut zum Hindernis gelenkt, weshalb nacheinander Mehrfachreflexionen der Wellen am Hindernis und an den Wänden beobachtet werden, die es so ermöglichen, die Amplitude dieser Wellen stark zu dämpfen und folglich den Schallpegel zu verringern.
- Das Hindernis kann gegenüber dem Ausgang 32 angeordnet sein. In dieser Weise werden die parasitären Ultraschallwellen zuerst durch die Wände der Kammer 22 reflektiert und gedämpft, bevor sie auf das reflektierende Hindernis auftreffen, das sie erneut zu den Wänden lenkt, wo sie nochmals reflektiert werden, was ihre Dämpfung noch verstärkt.
- Um die Wirksamkeit der Dämpfung der Ultraschallwellen zu steigern, umfassen die in Fig. 11 gezeigten Dämpfungsmittel 94 in Kombination ein absorbierendes Hindernis 96, wie es im Zusammenhang mit Fig. 6 unter dem Bezugszeichen 72 beschrieben worden ist, und ein reflektierendes Hindernis 92, wie es mit Bezug auf Fig. 10 beschrieben worden ist, wobei die Wände der Kammer 22 aus einem die Ultraschallwellen absorbierenden Werkstoff hergestellt sind. Somit wird ein Verbundhindernis erhalten, wovon ein Teil 92 reflektierend ist und der andere Teil 96 absorbierend ist.
- Das reflektierende Hindernis 92 verhindert jeglichen direkten Weg der Ultraschallwellen vom Eingang 18 zum Ausgang 32, während das absorbierende Hindernis 96 zur Dämpfung der Amplitude der Ultraschallwellen beiträgt. Unter der Voraussetzung, daß das Hindernis 96 aus einem die Ultraschallwellen absorbierenden Werkstoff hergestellt ist, ist es unerläßlich, daß die Wände der Kammer ebenfalls absorbierend sind.
- Wenn die Wände der Kammer jedoch ebenfalls aus einem die Ultraschallwellen absorbierenden Werkstoff hergestellt sind, ist das Wirksamkeit der Dämpfung größer.
- Die Anmelderin konnte so eine Verringerung des Geräuschs um etwa 50 Dezibel feststellen.
- Es ist außerdem möglich, das Hindernis 96 gegenüber dem Eingang 18 und dem Ausgang 32 mit einem Profil zu versehen, wie dies mit Bezug auf die Fig. 8 und 9 beschrieben worden ist, worauf die in Fig. 11 a gezeigten Dämpfungsmittel erhalten werden. Das Hindernis besitzt beispielsweise eine Dicke von 10 mm.
- Mit solchen Mitteln beträgt die Dämpfung beispielsweise 50 Dezibel bei einem Druckverlust von etwa 20 Pa und einem Gasdurchfluß von 6 m³/h.
- Obwohl die verschiedenen Dämpfungsmittel für die parasitären Ultraschallwellen im Zusammenhang mit einem Gaszähler, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, beschrieben worden sind, sind solche Systeme auf jeden beliebigen Typ eines Ultraschallzählers und auf jede beliebige Konfiguration wie etwa die in den Fig. 12 und 13 gezeigte anwendbar.
- In dem in den Fig. 12 und 13 gezeigten Gaszähler 100 tritt die Gasströmung durch den Eingang 118 und mündet in die Kammer 122, deren sich gegenüber dem Eingang befindliche Wand zwei Öffnungen 123, 125 aufweist, die Auslässe für die Gasströmung bilden.
- Die Gasströmung trifft auf diese Wand und spaltet sich in zwei Teile auf, wovon jeder durch eine der Auslaßöffnungen der Kammer 122 dringt.
- Gemäß der Erfindung und dem obenbeschriebenen sind die Dämpfungsmittel für die parasitären Ultraschallwellen beispielsweise in der Kammer 122 angeordnet und umfassen Wände, die aus einem die Ultraschallwellen absorbierenden Werkstoff hergestellt sind.
- Die Dämpfungsmittel können außerdem ein Hindernis umfassen, das die Ultraschallwellen absorbiert und/oder reflektiert.
- Die Dämpfungsmittel können auch ein Hindernis umfassen, das die Ultraschallwellen absorbiert, wobei die Wände der Kammer jedoch nicht aus einem die Ultraschallwellen absorbierenden Werkstoff hergestellt sind oder das Hindernis sowohl absorbierend als auch reflektierend ist, jedoch die Wände nicht absorbierend sind.
- Somit umfassen die Dämpfungsmittel für die parasitären Ultraschallwellen, wie in den Fig. 14 und 15 gezeigt ist und in Analogie zu dem mit Bezug auf die Fig. 6 und 6a Beschriebenen, ein absorbierendes Hindernis 172, das zwischen dem Eingang 118 und den Ausgängen 123, 125 in der Kammer 122 angeordnet ist und als Schirm für die parasitären Ultraschallwellen dient.
- Die Wände der Kammer 122 sind aus einem die Ultraschallwellen absorbierenden Werkstoff hergestellt.
- Es kann außerdem ein Hindernis vorgesehen sein, wie es in Fig. 6b gezeigt ist. Die Erfindung ist außerdem auf einen Ultraschall-Fluidzähler mit ausgerichteten Eingänge und Ausgänge anwendbar.
- Beispielsweise können die einem solchen Zähler zugeordneten Dämpfungsmittel für die parasitären Ultraschallwellen die in Fig. 16 gezeigte Form annehmen. Nach dieser Figur weisen die in Form einer Kammer 182 verwirklichten Dämpfungsmittel 180 einen Eingang 184 und einen Ausgang 186 für die Fluidströmung, die ausgerichtet sind, sowie ein Hindernis 188, das zwischen dem Eingang und dem Ausgang einen Schirm für die parasitären Ultraschallwellen bildet, auf.
- Das Hindernis ist beispielsweise analog zum Hindernis 172 der Fig. 14 und 15 an seinen entgegengesetzten Enden an den gegenüberliegenden Wänden der Kammer befestigt. Somit wird die Fluidströmung in zwei Flüsse unterteilt.
- Es kann auch ein Hindernis wie das in Fig. 6b gezeigte konzipiert werden, um das die Fluidströmung zirkuliert.
- Das in Fig. 16 gezeigte Hindernis besitzt zwei Profilformen 188a und 188b, die sich gegenüber dem Eingang 184 bzw. gegenüber dem Ausgang 186 befinden und sich zu diesen erstrecken, wodurch sie dem Hindernis die Grundform eines Kreisels verleihen.
- Nach dieser Figur sind das Hindernis und die Wände der Kammer aus einem die Ultraschallwellen absorbierenden Werkstoff hergestellt. Analog dazu können die Wände keine Ultraschallwellen absorbieren.
- Es können auch absorbierende Wände und ein die Ultraschallwellen absorbierendes und/oder reflektierendes Hindernis oder auch nichtabsorbierende Wände und ein die Ultraschallwellen absorbierendes und reflektierendes Hindernis vorgesehen sein.
- Zu der gesamten Beschreibung, die auf Fig. 1 bis 16 Bezug nimmt, sei angemerkt, daß dann, wenn die Dämpfungsmittel ein Hindernis und Wände umfassen, die aus einem die Ultraschallwellen absorbierenden Werkstoff hergestellt sind, der für die Wände verwendete Werkstoff nicht notwendigerweise der gleiche wie der des Hindernisses sein muß.
- Es sei angemerkt, daß die Dämpfungsmittel 180 auch auf einen Ultraschall- Fluidzähler anwendbar sind, in dem der Eingang und der Ausgang des Zählers nicht ausgerichtet sind (Fig. 1 und Fig. 2).
- Die Erfindung ist ferner auf einen Ultraschall-Fluidzähler anwendbar, in dem für die Messung zwischen den Ultraschallwandlern zwei oder mehrere Ultraschallfrequenzen verwendet werden. In diesem Fall sind die Dämpfungsmittel so gewählt, daß sie die Ultraschallwellen mit den durch den Fluidzähler verwendeten Frequenzen dämpfen.
- Die Erfindung ist insbesondere auf einen solchen Fluidzähler anwendbar, wie er in der Patentanmeldung GB 2 275 108 beschrieben ist, bei dem zur Ausbreitung zwischen den Wandlern zwei verschiedene Ultraschallfrequenzen verwendet werden.
- In diesem Fall muß der Werkstoff, aus dem die Wände und/oder das Hindernis bestehen, so gewählt sein, daß er die bei diesen Frequenzen von einer Quelle außerhalb des Zählers gesendeten parasitären Ultraschallwellen absorbiert.
- Bestimmte Ultraschall-Meßverfahren verwenden eine in einem Ultraschallfrequenzbereich veränderliche Frequenz, wobei die Erfindung auch hier auf Fluidzähler anwendbar ist, bei denen solche Verfahren angewandt werden.
- Es sei ferner angemerkt, daß einem Ultraschall-Fluidzähler Dämpfungsmittel für die parasitären Ultraschallwellen zugeordnet sein können, die stromabseitig vom Ultraschall-Meßweg, beispielsweise in der Kammer 29 des Zählers von Fig. 1 oder in der Kammer 129 des Zählers von Fig. 12, angeordnet sind, um zu verhindern, daß jegliche stromabseitig außerhalb des Zählers befindliche Quelle den Betrieb dieses Zählers mit der (den) Arbeitsfrequenz(en) der Wandler stört.
- Fig. 17 zeigt zwei Kurven A und B, die das stromabseitig vom Ultraschall- Gaszähler von Fig. 1 ohne Dämpfungsmittel für die parasitären Ultraschallwellen (Kurve A) bzw. mit den in den Fig. 2a und 2b gezeigten Dämpfungsmittel für die parasitären Ultraschallwellen (Kurve B) gemessene Geräuschspektrum wiedergeben.
- Es wird somit eine Verringerung des stromabseitig vom Zähler mit den gewählten Dämpfungsmitteln gemessenen Geräuschpegels um 10 Dezibel pro Dekade festgestellt.
- Mit dem in Fig. 11a gezeigten Dämpfungssystem kann diese Verringerung 50 Dezibel erreichen.
- Die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Dämpfungsmittel für die parasitären Ultraschallwellen bestätigt sich, wobei die Fig. 18a und 18b diese Wirksamkeit hervorragend aufzeigen.
- Fig. 18a zeigt den Verlauf eines in Gegenwart einer äußeren, sich stromaufseitig vom Zähler von Fig. 1 ohne Dämpfungsmittel für die parasitären Ultraschallwellen befindlichen Geräuschquelle von einem der Ultraschallwandler nach dem Senden eines Signals von dem anderen Wandler empfangenen Ultraschallsignals. Zweifellos läßt sich dieses Signal nicht auswerten.
- Wenn andererseits dem Zähler von Fig. 1 Dämpfungsmittel für die parasitären Ultraschallwellen wie die in Fig. 11 gezeigten zugeordnet sind, entspricht der Verlauf des von demselben Wandler in Gegenwart derselben äußeren Geräuschquelle empfangenen Signals dem in Fig. 18b gezeigten.
- In den Fig. 19 und 20 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dämpfungsmittel gezeigt.
- Der in Fig. 19 gezeigte Gaszähler 210 weist eine Öffnung 218 zum Zuführen von Gas und eine Öffnung 220 zum Abführen von Gas auf.
- Die von der Öffnung 218 ankommende Gasströmung tritt in einen geschlossenen Raum 222 ein, wo sie sich um einen Meßblock 224 verteilt und durch ein im Innenabschnitt des Blocks vorgesehenes Fenster 226 in den Block eindringt.
- Der Meßblock enthält zwei sogenannte Meßkammern 228 und 230, die durch eine Trennwand 232 getrennt sind, und eine Meßleitung 234, die, wie in dem europäischen Patent Nr. 0 538 930 beschrieben ist, beispielsweise in Form eines Rohrs oder eines Kanals verwirklicht ist, dessen Innenfläche die Form eines Ellipsoids aufweist und der in seinem Innenraum entlang seiner Hauptachse ein Hindernis mit der Form eines Spitzkegels besitzt, so daß um das Hindernis ein ringförmiger Durchgang gebildet ist.
- Die axiale Leitung 234 durchquert die Trennwand 232 und dringt teilweise, über eine bestimmte Länge in die Kammern 228 und 230 ein.
- Zwei Ultraschallwandler 236 und 238 sind gegenüber den Enden 234a und 234b der Meßleitung 234 angeordnet.
- In der in dem europäischen Patent Nr. 0 538 930 beschriebenen Konfiguration sind die Ultraschallwandler in den Brennpunkten des Ellipsoids angeordnet, so daß alle von einem der Wandler in die Leitung geschickten Ultraschallwellen durch die Innenfläche des Ellipsoids reflektiert werden und von dem anderen Wandler empfangen werden, wobei das Hindernis zwischen den Wandlern angeordnet ist, um einen direkten Weg zwischen ihnen zu verhindern.
- Die Dämpfungsmittel für die parasitären Ultraschallwellen sind aus einem die Wellen absorbierenden Werkstoff 240 hergestellt, der in der Meßkammer 228 um die Leitung 234 so angebracht ist, daß um sie ein Raum 241 geschaffen wird (Fig. 20), durch den das Gas, nachdem es das Fenster 226 durchquert hat, strömt.
- In diesem Raum 241 strömt das Gas entlang der Leitung 234 bis zum Ende 234a, wo es eine Kehrtwendung erfährt und in die Leitung strömt, bevor es durch das Ende 234b aus der Meßkammer 230 austritt und durch die Öffnung 220 abgeführt wird.
- Wie in Fig. 20 gezeigt ist, ist der absorbierende Werkstoff 240 über einen Abschnitt der Eindringlänge der Meßleitung mit den Innenwänden der Kammer 228 in Kontakt. Der freie Raum um die Leitung in unmittelbarer Nähe der Trennwand 232 ist für die Gasströmung frei gelassen.
- Der absorbierende Werkstoff ist außerdem um das stromaufseitige Ende 234a der Meßleitung angeordnet, um sicherzustellen, daß die Strömung, die in die Leitung dringt, keine oder nur sehr wenige vom Zähler erzeugte parasitären Ultraschallwellen transportiert.
- Der absorbierende Werkstoff kann sich der Form der Innenwände der Kammer 228 anschmiegen oder andere Formen annehmen.
- Die Länge auf der der absorbierende Werkstoff vorgesehen ist, reicht aus, um sicherzustellen, daß die parasitären Ultraschallwellen Mehrfachreflexionen unterworfen werden, was die Dämpfung dieser Wellen stark begünstigt. Um eine ausreichende Länge zu erhalten, kann die Meßleitung 234 asymmetrisch zur Trennwand 232 angeordnet sein, damit die in die Kammer 228 eindringende Länge der Leitung jene der Kammer 230 übertrifft, wie in Fig. 19 gezeigt ist.
- Der verwendete absorbierende Werkstoff kann der gleiche wie der oben für die anderen Ausführungsformen beschriebene sein.
- Als Variante zeigt Fig. 21, daß der absorbierende Werkstoff 242 die Außenfläche der Meßleitung 234 tangential berühren kann, derart, daß beiderseits von dieser zwei Räume 243, 244 in Form von Längskanälen ausgebildet sind. Das Dämpfungsvermögen ist im Vergleich zur Konfiguration von Fig. 20 angewachsen, da die Dicke des Werkstoffs in der Konfiguration von Fig. 21 größer ist und die Strömung, da sie in zwei Teile aufgespaltet ist, in stärkerem Kontakt mit dem absorbierenden Werkstoff ist.
- Mit der Konfiguration nach Fig. 21 ist es beispielsweise möglich, bei einer Dicke des absorbierenden Werkstoffs von 5 mm, einer Länge des absorbierenden Werkstoffs von 80 mm und Querschnittsabmessungen (in der Ebene der Fig. 21) von 56 · 42 mm den in der Strömung vorhandenen Geräuschpegel um 30 dB pro Dekade zu dämpfen.
- Fig. 22 zeigt eine weitere Ausführungsvariante, in der der absorbierende Werkstoff 246 mit einer größeren Oberfläche der Meßleitung 234 als in der Konfiguration nach Fig. 21 in Kontakt kommt, um zwei Längskanäle 247, 248 zu bilden. Eine solche Anordnung des absorbierenden Werkstoffs ist vorteilhaft, da ein stärkerer Kontakt der Gasströmung mit dem absorbierenden Werkstoff als in der Konfiguration nach Fig. 21 gegeben ist.
- Ferner wird die Meßleitung 234 in dieser Weise zwischen zwei Abschnitten aus absorbierendem Werkstoff gehalten, was insbesondere eine Vibration der Meßleitung verhindert.
- Darüber hinaus kann eine solche Anordnung des absorbierenden Werkstoffs den Einbau der Meßleitung 234 in den Meßblock 224 erleichtern, da der Raum für die Leitung in dem absorbierenden Werkstoff 246 vorgeformt ist.
- In der in Fig. 23 gezeigten Variante umgibt der absorbierende Werkstoff 250 die Meßleitung 234 vollständig, derart, daß zwei Längskanäle 251 und 252 gebildet sind, die mit der Leitung nicht in Kontakt sind und folglich ihrerseits überall von dem absorbierenden Werkstoff umgeben sind.
- Somit ist die Dämpfung noch wirksamer als in der Konfiguration nach Fig. 22.
- Die in den Fig. 20 bis 23 gezeigten Konfigurationen des absorbierenden Werkstoffs können auch stromabseitig vom Meßweg in der Meßkammer 230 angeordnet sein, wenn sich die Geräuschduelle stromabseitig vom Zähler befindet.
- In diesem Fall muß die Eindringlänge der Meßleitung in die Kammer 230 jene der Kammer 228 übertreffen.
- Falls es erforderlich ist, den absorbierenden Werkstoff stromaufseitig und stromabseitig vom Meßweg anzuordnen, wird die Leitung vorzugsweise so angeordnet, daß sie zur Trennwand 232 nicht zu stark asymmetrisch ist.
- Die Form der in den Fig. 22 und 23 gezeigten Kanäle 247, 248 und 251, 252 kann variieren und beispielsweise Rundungen aufweisen, um den Durchgang der Gasströmung zu verbessern.
Claims (18)
1. Ultraschall-Fluidzähler (10; 110; 210), der umfaßt:
- Öffnungen (18, 20; 118, 120; 218, 220) zum Zuführen und Abführen von
Fluid,
- wenigstens zwei Ultraschallwandler (12, 14; 236, 238), die zwischen sich
einen Ultraschall-Meßweg definieren und längs des Ultraschall-Meßweges in das
Fluid Ultraschallwellen mit wenigstens einer Ultraschallfrequenz aussenden bzw.
hiervon empfangen,
- Mittel (30, 36, 46, 52, 60, 70, 80, 90, 95, 180; 240, 242, 246, 250) zur
Dämpfung parasitärer Ultraschallwellen, die außerhalb des Fluidzählers erzeugt
und durch das Fluid mit der (oder den) Ultraschallfrequenz(en) übertragen
werden, wobei die Mittel zwischen der äußeren Quelle und dem Ultraschall-
Meßweg angeordnet sind und wenigstens teilweise aus einem Werkstoff
hergestellt sind, der die in dem Zähler verwendete(n) Ultraschallfrequenz(en)
absorbiert, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler zwischen einer der Öffnungen
(18, 20; 118, 120; 218, 220) und dem Ultraschall-Meßweg eine Kammer (22; 122;
228; 230) aufweist, in der die Dämpfungsmittel für die parasitären
Ultraschallwellen angeordnet sind, wobei die Dämpfungsmittel für die parasitären
Ultraschallwellen einen Eingang (18; 118) und wenigstens einen Ausgang (32;
123; 125) für die Fluidströmung aufweisen und zwischen dem Eingang und dem
Ausgang der Dämpfungsmittel als Schirm für die parasitären Ultraschallwellen
dienen.
2. Zähler nach Anspruch 1, in dem die Dämpfungsmittel für die parasitären
Ultraschallwellen in der Kammer (22; 122; 228; 230) in der Weise angeordnet
sind, daß sie Mehrfachreflexionen der parasitären Ultraschallwellen an dem die
Ultraschallwellen absorbierenden Werkstoff hervorrufen.
3. Zähler nach den Ansprüche 1 bis 2, in dem die Dämpfungsmittel Wände
besitzen, die aus einem die Ultraschallwellen absorbierenden Werkstoff
hergestellt sind.
4. Zähler nach den Ansprüche 1 und 3, in dem die Wände (38; 48; 50; 54; 56;
62) der Dämpfungsmittel in den Innenraum der Mittel in der Weise verformt sind,
daß sie als Schirm zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Mittel für die
parasitären Ultraschallwelten dienen.
5. Zähler nach Anspruch 1 oder 4, in dem die Dämpfungsmittel für die
parasitären Ultraschallwellen wenigstens ein Hindernis (72, 74, 78, 82, 92, 96,
172, 188) umfassen, das zwischen dem Eingang und dem Ausgang in der Weise
angeordnet ist, daß es als Schirm für die parasitären Ultraschallwellen dient.
6. Zähler nach Anspruch 5, in dem das Hindernis aus einem Werkstoff
hergestellt ist, der die Ultraschallwellen absorbiert.
7. Zähler nach Anspruch 5 oder 6, in dem das Hindernis (72, 74, 82, 96, 172,
188) gegenüber dem Eingang (18, 118) angeordnet ist.
8. Zähler nach einem der Ansprüche 5 bis 7, in dem das Hindernis die
Fluidströmung, die vom Eingang ankommt, in wenigstens zwei Flüsse unterteilt.
9. Zähler nach Anspruch 8, in dem das Hindernis (82, 188) gegenüber dem
Eingang (18, 182) eine Profilform (82a, 188a) besitzt, die sich zum Eingang
erstreckt, um die Trennung der Strömung zu begünstigen.
10. Zähler nach einem der Ansprüche 5 bis 9, in dem das Hindernis (82, 188)
gegenüber dem Ausgang (32, 184) eine Profilform (82b, 188b) besitzt, die sich
zum Ausgang erstreckt.
11. Zähler nach einem der Ansprüche 5 bis 10, in dem das Hindernis eine
Form besitzt, die der Strömung ermöglicht, um das gesamte Hindernis zu
zirkulieren.
12. Zähler nach einem der Ansprüche 5 bis 11, in dem das Hindernis
wenigstens einen Abschnitt (92) aufweist, der die Ultraschallwellen reflektiert.
13. Zähler nach Anspruch 1, in dem die Dämpfungsmittel für die parasitären
Ultraschallwellen stromaufseitig vom Ultraschall-Meßweg angeordnet sind.
14. Zähler nach Anspruch 1, in dem die Dämpfungsmittel für die parasitären
Ultraschallwellen abströmseitig vom Ultraschall-Meßweg angeordnet sind.
15. Zähler nach Anspruch 1 oder 2, der eine axiale Meßleitung (234) aufweist,
in der das Fluid von der Einlaßseite zur Auslaßseite strömt und wovon ein mit
einem Ende versehenes Teil mit einer bestimmten Länge in eine sogenannte
Meßkammer (228; 230) eindringt, wobei der die parasitären Ultraschallwellen
absorbierende Werkstoff (240; 242; 246; 250) in der Meßkammer wenigstens auf
einem Abschnitt der Eindringlänge der Meßleitung (234) angeordnet ist, der das
Ende enthält, derart, daß außerhalb der Meßleitung wenigstens ein Raum (241;
243, 244; 247, 248; 251, 252) vorhanden ist, in den das Fluid parallel zur Achse
dieser Leitung und entgegengesetzt zur Fluidströmung in der Leitung strömt.
16. Zähler nach Anspruch 15, in dem ein Umfangsraum (241) um die
Meßleitung (234) ausgebildet ist, wobei der die parasitären Ultraschallwellen
absorbierende Werkstoff (242) mit den Wänden der Meßkammer (228; 230) in
Kontakt ist.
17. Zähler nach Anspruch 15, in dem der die Ultraschallwellen absorbierende
Werkstoff (242; 246; 250) einerseits mit den Wänden der Meßkammer (228; 230)
und andererseits mit der Meßleitung (234) in Kontakt ist, derart, daß zwei Räume
(243, 244; 247, 248; 251, 252) in Form von Kanälen ausgebildet sind, die sich
beiderseits der Meßleitung befinden.
18. Zähler nach Anspruch 17, in dem der die Ultraschallwellen absorbierende
Werkstoff (250) die Meßleitung vollständig umgibt, derart, daß die Kanäle (251,
252) mit der Meßleitung (234) nicht in Kontakt sind.
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