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Die
Erfindung betrifft einen Durchflussmesser, insbesondere eine Messkapsel
zur Bestimmung der Durchflussmenge eines strömenden Mediums, insbesondere
einer Flüssigkeit
oder eines Gases, mit einem Einlass- und einem Auslassbereich, einer
in einem Messkammereinsatz angeordneten Ultraschallmesszone bzw.
Messkanal sowie einem den Messkammereinsatz umschließenden Gehäuse.
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Der
aus
DE 101 03 745
C2 bereits bekannte Durchflussmesser weist einen Einlass,
einen Auslass sowie eine an einer Anschlussarmatur montierbaren bzw.
demontierbaren Messkapsel mit Gehäuse und einer Ultraschallmessstrecke
auf. Außerdem
ist ein mit der Messstrecke und dem Einlass der Anschlussarmatur
in Verbindung stehender Einströmkanal
sowie ein mit der Messstrecke und dem Auslass der Anschlussarmatur
in Verbindung stehender Ausströmkanal
vorgesehen. Die Messstrecke ist dabei in Form einer Wirbelkammer
ausgebildet, welche eine prinzipiell gute Einteilung von Einlass-
und Auslassbereich sowie der Messzone aufweist. Auch die über der Messzone
parallel angeordneten Ultraschallwandler sind vorteilhaft sowohl
für die
Messung als auch deren elektrischen Anschluss nach außen. Der
Durchflussmesser ist aber aufwändig
in der Herstellung. Außerdem
hat er unzureichende Messeigenschaften bei sehr kleinen Durchflüssen. Ferner
entstehen an den Einkopplungsreflektoren Rezirkulationszonen mit
dem Problem der Ablagerung von kleinsten Bestandteilen des zu messenden
Mediums.
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Die
DE 102 35 034 offenbart
einen Durchflussmesser, bei welchem der Messkanal spiralförmig ausgebildet
ist. Im unteren Durchflussbereich werden dabei genügend große Schalllaufzeitdifferenzen
erzielt. Jedoch ist der Druckverlust relativ hoch, was wiederum
die Messgenauigkeit reduziert. Da außerdem unterschiedliche Einbaupositionen
der Wandler notwendig sind, sind auch die Herstellkosten relativ
hoch.
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Aus
EP 1 020 711 A1 ist
ein Durchflussmesser mit einem Zulaufanschluss und einem Auslaufanschluss
aufweisenden Gehäuse
bekannt, das eine Messstrecke mit einem Messrohr enthält. In einem Mittelstück ist ein
Vorraum in Form eines Ringraumteils und einer Verteilkammer vorgesehen, über den das
Medium der Messzone zuführbar
ist. Dieser Vorraum umschließt
dabei teilweise die Messzone und den Messkammereinsatz.
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In
der
DE 10 2005
001 597 B4 ist eine Ultraschallmessanordungung für den Einbau
an einem Einrohranschlussstück
für ein
strömendes
Medium in einer Rohrleitung offenbart, wobei ein Zulaufkanal zur
Einleitung des strömenden
Mediums in die Ultraschallmessstrecke sowie ein Ablaufkanal zur
Ausleitung des strömenden
Mediums aus der Ultraschallmessstrecke jeweils unmittelbar an der
Ultraschallwandleranordnung vorgesehen sind.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Durchflussmesser
derart weiterzubilden, dass der Druckverlust reduziert und somit
die Messgenauigkeit besonders bei hohen Durchflüssen verbessert wird, ohne
die Messgenauigkeit bei kleinen Durchflüssen zu reduzieren und gleichzeitig
die Herstellungskosten gesenkt werden.
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Diese
Aufgabe wird durch die gesamte Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-29.
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Gemäß der Erfindung
ist innerhalb des Gehäuses
ein Vorraum vorgesehen, über
den das Medium der Messzone zuführbar
ist, wobei der Vorraum die Messzone sowie den Auslassbereich zumindest teilweise
umschließt.
Dieser Vorraum kann in einfacher Weise durch entsprechende Ausbildung
und Anordnung des Gehäuses
um den Messkammereinsatz vorgesehen werden. Das Gehäuse kann
topfför mig Einlass-,
Auslassbereich und Messzone umschließen. Das Gehäuse kann
in einem Einrohranschlussstück
angebracht werden. Der Vorraum stellt gleichzeitig den Einlassbereich
dar. Mittels des Vorraumes kann der Druckverlust reduziert werden.
Außerdem kann
im Vorraum auch eine Überströmzone integriert werden,
in der ein durchlassunabhängiger
Bypass gebildet werden kann. Somit können Teile des strömenden Mediums
direkt in den Auslassbereich übergeführt werden.
Auch dadurch wird die Messdynamik, insbesondere bei hohen Durchflüssen, verbessert.
Indem der Vorraum über
dem Messeinsatz vorgesehen ist, also die Messzone oberhalb umschließt, besitzt
die Messzone keine direkte Verbindung bzw. keine direkte Wand zum
Gehäuse
oder Deckel. Dagegen können
aber die Reflektoren rückseitig
mit dem Gehäuse
direkt verbunden sein, so dass in diesem Bereich kein Vorraum vorgesehen
ist.
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Vorteilhafterweise
kann der Vorraum die Messzone sowie den Auslassbereich zumindest
teilweise, insbesondere vollständig
umschließen.
Die Messzone wird somit von dem einströmenden Medium umspült. Diese
Umspülung
oder Umströmung
hat den Vorteil, dass Taschen oder Hinterschneidungen oder dergleichen,
in welchen sich Luftblasen bilden können, außerhalb der Messzone sind und
somit die Ultraschallmessung nicht beeinträchtigt wird. Folglich werden
in der Messzone Luftblasen deutlich reduziert, die das Messergebnis
beeinträchtigen
würden. Außerdem sorgt
die Art der Umspülung
dafür,
dass die Reflektorspiegel sauber gehalten werden. Eine Anordnung
eines Bypasses über
der Messzone sorgt zusätzlich
für eine
optimale Entlüftung
des Systems.
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Zweckmäßigerweise
kann der Vorraum durch Messkammereinsatz, Gehäuse und einem Deckel gebildet
werden. Der Deckel kann dabei in das Gehäuse integriert sein. Zusätzliche
Bauteile sind nicht notwendig.
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Der
Messkammereinsatz kann aus mindestens zwei Teilen bestehen, wobei
ein Teil ein Trennstück
zur Trennung von Einlass- und Auslassbereich ist. Vorteil hafterweise
kann der Messkammereinsatz ein Messkammerunterteil und ein Messkammeroberteil
aufweisen. Die drei Teile des Messkammereinsatzes lassen sich fertigungstechnisch
leicht herstellen und anschließend
zusammenfügen.
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Das
Trennstück
kann vorteilhafterweise mittig im Messkammereinsatz angeordnet sein.
Reflektoren, die der Umlenkung der Ultraschallsignale dienen, können formschlüssig in
Messkammeroberteil und/oder Messkammerunterteil angeordnet sein.
Die Reflektoren sind somit sicher im Messkammereinsatz integriert.
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Der
Vorraum bzw. das Gehäuse
kann ringförmig
den Messkammereinsatz umschließen,
so dass sich eine optimale Strömung
des Mediums im Vorraum ausbilden kann. Der Vorraum umschließt den Messkammereinsatz
auch räumlich.
Das einströmende
Medium wird damit der Messzone gleichmäßig zugeführt und zentral abgeführt, was
sich vorteilig auf die Messdynamik auswirkt. Dies hat zusätzlich den
Vorteil, dass die Position der Messkapsel zum Anschlussgehäuse keinen
Einfluss auf die Einströmbedingungen
mehr hat.
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Der
Auslassbereich kann im Wesentlichen im Zentrum der Messkapsel angeordnet
sein, was insbesondere bei einer gekrümmten Messzone vorteilhaft
ist. Außerdem
kann der Auslassbereich im Wesentlichen die Unterseite der Messzone
umschließen.
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Zwischen
Einlass- und Auslassbereich ist vorteilhafterweise eine gekrümmte Messzone
vorgesehen. Die Messzone kann den Auslassbereich im Wesentlichen
halbkreisförmig
oder hufeisenförmig umschließen. Einerseits
kann damit eine optimierte Strömungsführung innerhalb
der Messstrecke erreicht werden, andererseits können die Reflektoren in der
Messzone in einem vorteilhaften Winkel zueinander angeordnet werden.
Vorteilhafte Anordnungen der Reflektoren werden weiter unten näher erläutert.
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Vorteilhafterweise
können
zwei Ultraschallwandler vorgesehen sein, die über der Messebene angeordnet
sind. Das Wandlerpaar kann dabei auf der Oberseite der Messkapsel
angeordnet oder in diese integriert sein. Diese Positionierung der
Ultraschallwandler hat den Vorteil, dass sie leicht montierbar und
mit elektrischen Leitungen verbindbar sind und außerdem außerhalb
der Messebene die Messung nicht beeinträchtigen.
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Die
Ultraschallwandler sind dabei vorzugsweise parallel zur Messebene
angeordnet, um für
die Laufzeitdifferenzmessung gleiche Bedingungen zu schaffen.
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Ein
erster Ultraschallwandler kann über
dem Einlassbereich und ein zweiter Ultraschallwandler über dem
Auslassbereich angeordnet sein. Damit wird möglichst die gesamte Messzone
zur Messung ausgenutzt.
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Erster
und zweiter Ultraschallwandler können
durch eine Wand voneinander getrennt sein, so dass keine Rückführung von
Mediumsanteilen aus der Eintrittszone in die Austrittszone stattfinden
kann.
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Die
Ultraschallwandler können
im Deckel durch eine Halteplatte abgestützt werden. Die Halteplatte
kann dabei zwischen oberer Gehäuseumrandung
und Deckel vorgesehen sein. Im bzw. am Deckel können Dichtelemente angeordnet
sein, um das Eindringen des Mediums zu vermeiden.
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Zur
Umlenkung der Ultraschallsignale in die Messzone sind mindestens
zwei Reflektoren vorgesehen. Dabei wird das Signal der Ultraschallwandler über den
jeweiligen Reflektor in die Ebene der Messzone eingekoppelt. Die
Reflektoren sind vorteilhafterweise strömungsmechanisch so angepasst,
dass es zu keinen Verwirbelungen kommt.
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Zur
Umlenkung der Ultraschallsignale in der Messzone ist mindestens
ein Reflektor vorgesehen. Es können
auch drei Reflektoren vorgesehen sein. Insbesondere sind zwei Reflektoren
angeordnet, deren Reflexionswinkel zwischen 79° und 85° betragen kann. Der optimale
Reflexionswinkel liegt bei 82°. Der
angegebene Reflexionswinkelbereich stellt ein Optimum zwischen langer
Weglänge
innerhalb der Messzone und größtmöglicher
Austrittzone im Zentrum der Messkapsel mit gleichzeitig parallel
angeordnetem Wandlerpaar dar. Die Teilstrecken zwischen den einzelnen
Reflektoren können
damit gleich lang sein, was zu einer Erhöhung des Messeffektes führt.
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Vorteilhaft
ist es außerdem,
wenn die Reflexionswinkel der Reflektoren gleich sind. Auch diese Gleichheit
führt zu
einem symmetrischen Aufbau der Messstrecke und damit zu einer Erhöhung der
Messgenauigkeit.
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Die
Messabschnitte können
spiegelsymmetrisch angeordnet sein. Diese Spiegelsymmetrie sorgt für die Gleichheit
der Schallbedingungen in der Messkapsel. Insbesondere kann die Streckenanordnung
so angeordnet sein, dass eine umlaufende Messzone mit einem Austrittsbereich
in Form eines Freiraums in der Mitte vorgesehen ist, aus dem das Medium
aus der Messkapsel abfließen
kann. Dieser Freiraum kann von der Messzone durch eine Wand getrennt
sein.
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Mit
besonderem Vorteil kann am Messkammereinsatz mindestens ein strömungsleitender
Steg vorgesehen sein, der in den Messkanal hineinragt. Die Strömungsführung des
Mediums wird damit verbessert. Die strömungsleitenden Stege können an
ihren Enden spitz oder konisch zulaufend sein, was auch zu einer
Optimierung der Strömungsführung beiträgt. Die
Stege bewirken eine Zwangsführung des
Mediums, um die aufgrund der Krümmung
der Messstrecke resultierenden Ablösegebiete zu eliminieren. Der
Bereich der Reflektoren kann zweckmäßigerweise freigehalten werden.
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Der
mindestens eine Steg kann vorteilhafterweise im Wesentlichen parallel
zur Schallausbreitungsrichtung ausgerichtet sein, damit der sich
ausbreitende Ultraschall möglichst
nicht beeinflusst wird.
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Die
Stege können
von der Oberseite zur Unterseite des Messkanals verlaufen, also
durchgängig geschlossen
sein. Damit wird die Messzone in zwei oder mehrere Teile aufgeteilt.
Die Stege können
auch teilweise von oben und/oder unten in den Messkanal ragen, so
dass die Mitte frei bleibt.
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Mit
Vorteil können
die Stege symmetrisch im Messkanal angeordnet sein, was für die Gleichheit der
Schallbedingungen in der Messkapsel sorgt.
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Zwischen
Einlassbereich und Messzone kann mindestens eine Wand vorgesehen
sein, die mindestens eine Einlassöffnung zur zusätzlichen
Einströmung
des Mediums aufweist. Bei größeren Durchflussmengen
kann damit mehr Volumen des Mediums durch die Messkapsel geleitet
werden. Ebenso kann zwischen Auslassbereich und Messzone mindestens
eine Wand vorgesehen sein, die mindestens eine Auslassöffnung zur
zusätzlichen
Ausströmung
des Mediums aufweist. Die Ein- und Auslassöffnungen können an ihren entsprechenden
Kanten Phasen besitzen, um die Strömung auszurichten.
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Mit
Vorteil kann sich die Größe des Querschnitts
des Messkanals in Anpassung an den aufgrund Einlass- und Auslassöffnungen
geänderten Volumendurchsatz
des Mediums ändern.
Der Bereich am Reflektor muss aufgrund der Umlenkung ohnehin im
Querschnitt vergrößert sein
und ist damit auch der Bereich, der den größten Volumenstrom beinhaltet.
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An
den Einlass- und/oder Auslassöffnungen können Leitwände angebracht
sein, um das Medium in gerichteter Weise in die Messzone strömen zu lassen.
Die Leitwände
können
dabei in strömungstechnisch
optimierter Weise gekrümmt
aus gebildet sein. Außerdem
verhindern die insbesondere lamellenartig angeordneten Wände die
Ausbreitung parasitären Schalls
und tragen somit zur Verbesserung der Messeigenschaften bei.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann über der
Messzone eine Überströmzone vorgesehen
sein, aus der das strömende
Medium zumindest teilweise direkt in den Auslassbereich geleitet wird.
Vor allem bei einem großen
Volumendurchfluss ist dies von Vorteil. Die Überströmzone verhindert oder reduziert
strömungsdynamische
Komponenten vom Einlassbereich.
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In
der Überströmzone können Überführungskanäle vorgesehen
sein, durch welche das strömende
Medium dem Auslassbereich zugeführt
wird. Diese Überführungskanäle können gekrümmt ausgebildet
sein, dass sie das Medium strömungstechnisch optimal
dem Auslassbereich zuleiten. Außerdem
besteht die Möglichkeit,
aus der Überströmzone mit
zusätzlichen Öffnungen
an der Oberseite der Messzone das Medium einströmen zu lassen. Durch die hohe Querschnittserweiterung
des Einlassbereichs aufgrund der ringförmigen Ausbildung um Auslassbereich
und Messzone wird die Strömungsgeschwindigkeit
im Einlassbereich reduziert und kommt in der Überströmzone nahezu zum Erliegen.
Dadurch entsteht ein von dem Volumendurchsatz unabhängiger Staudruck,
so dass durch die Überströmzone bzw. die Überführungskanäle proportional
zum Volumenstrom Masse abgeführt
werden kann, ohne die Messdynamik zu beeinträchtigen.
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Die
Länge l
des Überführungskanals
kann vorteilhafterweise mindestens doppelt so groß sein wie
seine Breite b. Insbesondere kann der Überführungskanal dreimal länger sein
als breit.
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Unterhalb
der Messzone kann eine im Vergleich zum Auslassbereich erweiterte
Auslasszone vorgesehen sein. Diese Auslasszone kann sich trichterförmig nach
unten zur Auslassöffnung
wieder verengen. Durch diese erweiterte Auslasszone besteht die
Möglichkeit,
zusätzliche
Kanalöffnungen
im Boden der Messzone anzubringen.
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Die
Erfindung ist anhand von zweckmäßigen Ausgestaltungen
gemäß den Zeichnungsfiguren
näher erläutert. Diese
zeigen:
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1:
eine Draufsicht auf eine schematische Darstellung auf einen erfindungsgemäßen Durchflussmesser
im Querschnitt;
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2:
einen Längsschnitt
durch einen erfindungsgemäßen Durchflussmesser;
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3:
eine Draufsicht auf eine schematische Darstellung auf einen Durchflussmesser
im Querschnitt;
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4:
eine perspektivische Darstellung eines Messkammerunterteils;
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5 einen
Längsschnitt
durch einen Durchflussmesser mit Temperaturfühler;
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6:
eine Detaildarstellung von Einlassöffnungen mit Leitwänden;
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7:
eine Detaildarstellung aus 6;
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8:
einen Längsschnitt
durch einen Durchflussmesser mit Überströmzonen;
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9:
perspektivische, schematische Darstellung eines Überführungskanals;
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10:
Anordnung von Überführungskanälen in Draufsicht
sowie
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11:
Schnittdarstellung des Deckelbereichs eines Durchflussmessers.
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Bezugsziffer 1 kennzeichnet
den erfindungsgemäßen Durchflussmesser
bzw. die Messkapsel in ihrer Gesamtheit. Der Durchflussmesser 1 dient
zur Bestimmung der Durchflussmenge eines strömenden Mediums, insbesondere
einer Flüssigkeit
oder eines Gases. Er umfasst einen Einlassbereich 2 und einen
Auslassbereich 3, eine in einem Messkammereinsatz 4 angeordnete
Ultraschallmesszone 5 bzw. Messkanal sowie ein den Messkammereinsatz 4 umschließendes Gehäuse 6.
Erfindungsgemäß ist innerhalb
des Gehäuses 6 ein
Vorraum 7 vorgesehen, über
den das Medium der Messzone 5 zuführbar ist, wobei der Vorraum 7 die
Messzone 5 sowie den Auslassbereich 3 zumindest
teilweise umschließt.
Der Vorraum 7 stellt also die Eintrittszone des Mediums dar.
Wie insbesondere aus 2 hervorgeht, wird der gesamte
obere Bereich über
der Messzone 5 durch den Vorraum 7 umspült. Diese
besondere Konstruktion führt
zur Reduzierung des Druckverlustes und damit zur Verbesserung der
Messgenauigkeit. Außerdem
wird der Reflektor im Einlassbereich 2 überströmt, so dass eine optimale Spülung der
Spiegeloberfläche
ermöglicht
wird. Ein weiterer Vorteil des Vorraumes 7 ist, dass Taschen
oder Hinterschneidungen, in denen sich Luftblasen aufhalten könnten, außerhalb
der Messzone sind. Demnach werden Luftblasen in der Messzone 5 deutlich
reduziert, die zu einer Beeinträchtigung
des Messergebnisses führen
würden.
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Der
Vorraum 7 wird durch Messkammereinsatz 4, Gehäuse 6 und
einem Deckel 8 gebildet. Der Deckel 8 ist gem. 2 in
das Gehäuse 6 integriert. Der
Vorraum 7 entsteht demnach durch einfache, kostengünstige Maßnahmen.
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Der
Messkammereinsatz besteht aus drei Teilen, nämlich einem Trennstück 27 zur
Trennung von Einlassbereich 2 und Auslassbereich 3,
einem Messkammeroberteil 28 und einem Messkammerunterteil 29 (siehe 2).
Die Reflektoren 12, 13, 14, 15 sind
formschlüssig
im Messkammerunterteil 29 fixiert. Bezugsziffer 32 bezeichnet
das Anschlussrohr.
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11 zeigt
eine Schnittdarstellung des Deckelbereichs eines Durchflussmessers.
Die Ultraschallwandler 9, 10 werden vom Deckel 8 gehalten und
oberseitig von einer Halteplatte 30 abgestützt. Im Deckel 8 sind
Dichtelemente 31 vorgesehen, die das Eindringen von Wasser
verhindern.
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Das
Gehäuse 6 bzw.
der Vorraum 7 umschließt
den Messkammereinsatz 4 ringförmig. Die Strömung des
Mediums wird damit in strömungstechnisch
günstiger
Weise ringförmig
der Messzone 5 zugeleitet.
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Der
Vorraum 7 ist auch über
dem Messkammereinsatz 4 vorgesehen und umspült damit
die Messzone 5 auch von oben.
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Der
Auslassbereich 3 ist im Zentrum der Messkapsel 1 angeordnet
und umschließt
im Wesentlichen die Unterseite der Messzone 5. Auch diese
Positionierung des Auslassbereiches 3 ist für eine gute
Strömungsführung und
für die
Erhaltung des symmetrischen Aufbaus der Messkapsel 1 von
Vorteil.
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Die
Messzone 5 umschließt
den Auslassbereich 3 im Wesentlichen hufeisenförmig. Die
hufeisenförmige
Ausgestaltung ermöglicht
auch die bevorzugte Anordnung der Reflektoren, die weiter unten
näher erläutert wird.
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Ferner
sind zwei Ultraschallwandler 9, 10 vorgesehen,
die über
und parallel zur Messebene auf der Oberseite der Messkapsel 1 angeordnet
sind. Elektrische Anschlussmöglichkeiten
sind an dieser Position technisch günstig.
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Dabei
ist ein erster Ultraschallwandler 9 über dem Einlassbereich 2 und
ein zweiter Ultraschallwandler 10 über dem Auslassbereich 3 angeordnet. Erster
und zwei ter Ultraschallwandler 9, 10 sind durch
eine Wand 11 voneinander getrennt. Es findet also keine
Rückströmung von
Mediumsanteilen aus dem Auslassbereich 3 in den Einlassbereich 2 statt.
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Zur
Umlenkung der Ultraschallsignale in die Ebene der Messzone 5 sind
zwei Reflektoren 12, 13 vorgesehen. Die Reflektoren 12, 13 sind
strömungsmechanisch
so angepasst, dass es zu keinen Verwirbelungen kommt.
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Zusätzlich sind
zur Umlenkung des Schalls in der gekrümmten Messzone 5 zwei
Reflektoren 14, 15 vorgesehen. Der Reflexionswinkel ∝ der Reflektoren 14, 15 beträgt zwischen
79° und
85°, insbesondere 82°. Dieser
Reflexionswinkel hat sich als ein Optimum zwischen langer Weglänge innerhalb
der Messzone 5 und größtmöglichem
Auslassbereich 3 im Zentrum der Messkapsel 1 mit
gleichzeitig parallel angeordnetem Wandlerpaar 9, 10 herausgestellt.
Der Reflexionswinkel ∝ der
Reflektoren 14, 15 ist gleich, was wiederum für gleiche
Schallbedingungen in der Messkapsel 5 sorgt.
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Ebenso
ist die jeweilige Länge
der einzelnen Messabschnitte zwischen den Reflektoren 12, 13, 14, 15 möglichst
gleich lang, was messtechnisch vorteilhaft ist.
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Die
Messabschnitte sind außerdem
spiegelsymmetrisch angeordnet, was wiederum vorteilhaft ist für die Gleichheit
der Schallbedingungen in der Messkapsel 1.
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Wie
aus der vorteilhaften Ausführungsvariante
gem. 3 hervorgeht, sind dort am Messkammereinsatz strömungsleitende
Stege 16 vorgesehen, die in den Messkanal 5 hineinragen.
Die Stege 16 sind parallel zur Schallausbreitungsrichtung
ausgerichtet. An ihren Enden sind die Stege 16 spitz oder konisch
zulaufend ausgebildet, um Verwirbelungen des Mediums zu vermeiden.
Mittels der Stege 16 erfolgt eine Zwangsführung der
Strömung,
wodurch die aufgrund der Krümmung
der Messstrecke resultierenden Ablösegebiete eliminiert werden.
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Die
Stege 16 ragen teilweise von unten in den Messkanal 5.
Es ist aber auch möglich,
dass zusätzlich
Stege vorgesehen sind, die vom Messkammeroberteil in den Messkanal 5 hineinragen.
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Die
Stege 16 sind außerdem
symmetrisch im Messkanal zur gleichmäßigen Strömungsverteilung angeordnet.
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Wie
insbesondere aus den 2 und 4 hervorgeht,
ist zwischen Einlassbereich 2 und Messzone 5 eine
Wand 17 vorgesehen. Ebenso ist zwischen Auslassbereich 3 und
Messzone 5 eine Wand 18 vorgesehen. Die Wand 17 weist
mehrere Einlassöffnungen
zur zusätzlichen
Einströmung
des Mediums auf. In entsprechender Weise weist die Wand 18 mehrere
Auslassöffnungen 20 zur
zusätzlichen
Ausströmung
des Mediums auf. Diese zusätzlichen Öffnungen
sorgen für
größere Durchströmungen bei
einem entsprechend großen
Volumendurchfluss. Die Einlass- sowie Auslassöffnungen 19, 20 besitzen
abgephaste Kanten 21, um eine Ausrichtung der Strömung vorzunehmen
(s. 7). An den Einlass- 19 und/oder Auslassöffnungen 20 können Leitwände 22 angeordnet
sein, um das Medium in gerichteter Weise in die Messzone 4 strömen zu lassen.
Die Leitwände 21 sind
dabei gekrümmt
ausgebildet. Auch wenn die Leitwände 21 gem. 4 nur
an den Einlassöffnungen 19 vorgesehen
sind, so ist es aber auch vorteilhaft, sie an der gegenüberliegenden
Seite anzuordnen, auch wenn dort keine entsprechenden Auslassöffnungen
vorhanden sind. Der symmetrische Aufbau ist aber für eine optimale
Schallwegführung
wichtig.
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Ferner ändert sich
die Größe des Querschnitts
des Messkanals 5 in Anpassung an den aufgrund der Einlass- 19 und
Auslassöffnungen 20 geänderten
Volumendurchsatz des Mediums.
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Bei
der vorteilhaften Ausführungsvariante gem.
den 8-10 ist über der Messzone 5 eine Überströmzone 23 vorgesehen,
aus der das strömende
Medium direkt in den Auslassbereich 3 geleitet wird, ohne
durch die Messzone 4 zu strömen. In der Überströmzone 23 sind Überführungskanäle 24 vorgesehen,
durch welche das strömende
Medium dem Auslassbereich 3 zugeführt wird. Durch die Überführungskanäle 24 kann
proportional zum Volumenstrom das Medium abgeführt werden, ohne dass die Messdynamik
beeinträchtigt
wird.
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Bei
der Ausführungsvariante
gem. 4 ist auch eine Überströmzone 23 mit Überführungskanälen 24 über der
Messzone 5 vorgesehen. Außerdem ragt ein Temperaturfühler 26 in
den Auslasskanal des Messkammereinsatzes 4, wo der Temperaturfühler von
einer zwangsgeführten
Strömung
des Mediums beaufschlagt wird. Die zwangsgeführte Strömung des Mediums verhindert
Ablösegebiete
des strömenden
Mediums am Temperaturfühler.
Solche Ablösegebiete
würden
eine genaue Temperaturerfassung nicht möglich machen.
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Die
Länge l
des Überführungskanals 24 ist ca.
dreimal so groß wie
seine Breite b.
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Unterhalb
der Messzone 5 ist eine im Vergleich zum Auslassbereich 3 erweiterte
Auslasszone 25 vorgesehen. Durch diese Erweiterung können im Boden
des Messkanals 5 zusätzliche
Kanalöffnungen
angebracht werden, die jedoch in den Zeichnungsfiguren nicht dargestellt
sind.
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- 1
- Durchflussmesser,
Messkapsel
- 2
- Einlassbereich
- 3
- Auslassbereich
- 4
- Messkammereinsatz
- 5
- Messzone,
Messkanal
- 6
- Gehäuse
- 7
- Vorraum
- 8
- Deckel
- 9
- Ultraschallwandler
- 10
- Ultraschallwandler
- 11
- Wand
- 12
- Reflektor
- 13
- Reflektor
- 14
- Reflektor
- 15
- Reflektor
- 16
- Steg
- 17
- Wand
- 18
- Wand
- 19
- Einlassöffnung
- 20
- Auslassöffnung
- 21
- Kante
- 22
- Leitwand
- 23
- Überströmzone
- 24
- Überführungskanal
- 25
- Auslasszone
- 26
- Temperaturfühler
- 27
- Trennstück
- 28
- Messkammeroberteil
- 29
- Messkammerunterteil
- 30
- Halteplatte
- 31
- Dichtelemente
- 32
- Anschlussrohr