DE202008003584U1

DE202008003584U1 - Vorrichtung zur Durchflussmessung eines Mediums

Info

Publication number: DE202008003584U1
Application number: DE202008003584U
Authority: DE
Original assignee: Junker, Raul
Current assignee: GRADISCHNIK, CHRISTIAN, AT; GRADISCHNIK, HELMUT, AT; JUNKER, RAUL, DE
Priority date: 2008-03-13
Filing date: 2008-03-13
Publication date: 2009-07-30
Anticipated expiration: 2018-03-14

Abstract

Vorrichtung zur Durchflussmessung eines strömenden Mediums, mit einem ersten Piezowandler, gekennzeichnet durch mindestens einen sich über den ersten Piezowandler hinaus erstreckenden Arm (6) und einem am dem ersten Piezowandler (11) abgewandten Ende des Arms (6) diesem fluchtend gegenüberliegend angeordneten zweiten Piezowandler (12).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchflussmessung eines strömenden Mediums, mit einem ersten Piezowandler.
Derartige Vorrichtungen zur Durchflussmessung nach dem Laufzeit- bzw. Time-of-Flight Durchfluss-Messverfahren (TOF) mit Piezo- oder Ultraschallsensoren bzw. -wandlern sind bekannt. Derartige Durchflussmesser bieten den Vorteil, dass auch die Strömung bzw. der Durchfluss und damit Durchflussmenge und -volumen von Medien ohne definierte Mindestleitfähigkeit gemessen werden können. Darüber hinaus ist der Strombedarf gegenüber magnetisch-induktiven Durchflussmessern gering.
Die DE 10 2005 001 895 A1 zeigt eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Durchflussmessung mit einer Ultraschallwandleranordnung, die lediglich einen Piezoschwinger hat, allerdings in einer Abstrahl- und einer Empfangsfläche unterteilt ist. Das ausgestrahlte Ultraschallsignal wandert entlang einer ersten Wandseite einer Strömungstrennwand, wird umgelenkt und wandert entlang der zweiten Strömungstrenn wand zur Ultraschallwandleranordnung zurück. Eine solche Anordnung ist aufwändig.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, dass bei dieser die Ultraschallkomponenten fest in das Medium durchflossene Rohr eingebaut sein müssen, d. h. die bekannte Vorrichtung nur in einem Neuaufbau einer Rohrleitung eingesetzt werden kann oder aber bei einer bestehenden Rohrleitung erst nach Entleeren derselben ein Teil der Rohrleitung herausgedrängt und dann das die Ultraschallmesseinrichtung aufweisende T-förmige Rohrstück eingesetzt werden muss, was bei einer bestehenden Rohrleitung mühsam ist und praktisch nur über Schweißanschlüsse geschehen kann, die wiederum die Messvorrichtung beschädigen können. Auch ist ein Auswechseln bei einem Ausfall der Messvorrichtung ebenfalls nicht oder nur unter großem Aufwand möglich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchflussmessung zu schaffen, die in einfacher Weise auch nachträglich in bestehende Rohrleitungen eingesetzt und insbesondere auch leicht ausgewechselt werden kann.
Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst durch mindestens einen sich über den ersten Piezowandler hinaus erstreckenden Arm und einem am dem ersten Piezowandler abgewandten Ende des Arms diesem fluchtend gegenüberliegend angeordneten zweiten Piezowandler.
Dadurch, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung als ein mit einem Gewinde versehene Ultraschallmesssonde ausgebildet ist, kann die Messsonde, die mit zwei einander fluchtend gegenüberliegenden Piezowandlern ausgebildet ist, diese leicht nachträglich in eine Rohrleitung eingesetzt werden, indem beispielsweise in einer bestehenden Rohrleitung mittels Tapping lediglich ein Gewindeanschluss mit einem Innengewinde in geeigneter Ausrichtung angebracht, insbesondere angeschweißt wird, in den dann die erfindungsgemäße Vorrichtung dichtend eingeschraubt werden kann.
Während grundsätzlich, wie gesagt, lediglich ein Arm notwendig ist, an dessen freiem Ende der zweite Piezowandler angeordnet ist, zeichnet sich eine äußerst bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch aus, dass neben dem ersten Arm und mit Abstand zu diesem ein zweiter Arm unter Bildung eines vom Medium durchströmbaren und von den Piezowandlern durchstrahlbaren Zwischenraums angeordnet ist. Hierdurch wird eine höhere Stabilität der erfindungsgemäßen Vorrichtung und insbesondere des zweiten Piezowandlers relativ zum ersten Piezowandler erzielt. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass der zweite Piezowandler in einem die freien Enden der beiden Arme verbindenden Verbindungsstück angeordnet ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass durch eine Auswerteelektronik, vorzugsweise auf einer Leiterplatte in einem Gehäusekopf, insbesondere weiterhin eine digitale Anzeige, vorzugsweise an einer Leiterplatte, vorgesehen ist.
Andere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehen vor, dass elektrische Verbindungsleitungen von den Piezowandlern zu einer Messelektronik führen, wobei elektrische Verbindungsleitungen von dem zweiten Piezowandler durch einen der Arme geführt sind und/oder durch einen an der Außenseite eines der Arme angeordneten, im Wesentlichen senkrecht zu den miteinander fluchtenden Piezowandlern ausgerichteten dritten Piezowandlers zur Abstandsmessung.
Bevorzugte Ausgestaltungen sind derart ausgebildet, dass ein Piezowandler durch einen ihn aufnehmenden Sensorträger umspritzt ist oder dass zwischen Piezowandler und Sensorträger ein Ultraschallkopplungsmedium, wie Silikonfett, vorgesehen ist.
Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehen eine Anzeige zur Anzeige des momentanen und/oder eines Gesamtdurchflusses und/oder eine Auswerteelektronik vor.
Um den Einfluss von Faktoren, die die Ultraschall-Laufzeit beeinflussen können, wie Flüssigkeitstemperatur und statischem Druck, zu minimieren, wird die Laufzeit in beiden Richtungen gemessen, d. h. jeder Wandler wird sowohl als Sender als auch Empfänger eingesetzt. Dadurch, dass die Ultraschallwellen sich parallel zur Durchflussrichtung ausbreiten, weist die Messmethode eine hohe Empfindlichkeit auf.
Temperaturänderungen können darüber hinaus berücksichtigt werden, indem ein Temperatursensor an einer dem Medium zugewandten Fläche des Hauptkörpers vorgesehen ist, beispielsweise unter einer Leiterkarte im Sensorgehäuse.
Die Erfindung gewährleistet eine kostengünstige Ankopplung des Wandlers an das Medium über den Wandlerhalter- oder Träger aus Kunststoff. Die erfindungsgemäße Konstruktion erlaubt eine geringe Einbaulänge bei leichter Installation in ein Rohrsystem, wodurch Nachrüstungen ohne größere Umbauarbeiten an den Rohrleitungen ohne weiteres möglich sind. Verschiedene Einflüsse können durch den Einsatz von Hin- und Rückrichtungs-Messung kompensiert werden. Es wird eine sehr gute Trennung der mechanischen Belastung zwischen Messrohr und Anschlüssen erreicht, so dass korrekte Messer gebnisse auch bei eventuellen Verformungen durch Kräfte in Rohrleitungen erzielt werden. Die Messspanne, d. h. das Verhältnis maximalem zu minimalem Durchfluss ist relativ groß.
Darüber hinaus beinhaltet die Erfindung weiterhin eine Einrichtung zur Durchflussmessung eines Mediums, die gekennzeichnet ist durch ein Rohrstück und eine in diesem derart angeordnete erfindungsgemäße Vorrichtung, dass die Verbindungslinie zwischen den beiden Piezowandlern eine Komponente in Strömungsrichtung des zu messenden Fluids bzw. der Achse eines Rohrabschnitts des Rohrstücks hat.
Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das Rohrstück einen Gewindeansatz mit einem Innengewinde aufweist, in den die erfindungsgemäße Vorrichtung mittels ihres Außengewindes ihres Gewindeabschnittes eingeschraubt ist. In alternativer Ausgestaltung kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Rohrstück ein gerades Rohrstück ist und dass der Gewindeabschnitt des Rohrstücks unter einem Winkel zur Achse des Rohrstücks angeordnet ist, der größer als 0 und kleiner als 90° ist, vorzugsweise zwischen 30 und 60° zur Achse beträgt und aber durch einen Rohrbogen als Rohrstück, wobei in letzterem Falle der Anschlussstutzen mit Innengewinde fluchtend mit der Achse des Einlasses oder des Auslasses des bogenförmigen Rohrstücks ausgerichtet ist.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, dass sie einseitig an einem Rohr montiert werden kann, im Gegensatz zu herkömmlichen Ultraschallmesssystemen, bei denen eine zweite Messkapsel separat auf einer der ersten Messkapseln gegenüberliegenden Seite einer Rohrwandung installiert werden muss. Die Konstruktion erlaubt eine leichte Installation an einer einzigen Stelle in ein Rohrsystem über einen Anschluss, wie einen Gewindeanschluss, Bajonettanschluss oder dergleichen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist schlank und kompakt ausbildbar, was eine einfache Herstellung erlaubt und das Strömungsverhalten des zu messenden Mediums lediglich in vernachlässigbarer Weise beeinflusst. Die Gestaltung der Vorrichtung kann kantenfrei und strömungsgünstig erfolgen, so dass sich auch bei einem Partikel tragenden Medium derartige Partikel nicht an der Vorrichtung ablagern können. Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein breiter Durchflussbereich von ca. 0,01 m³/h (DN 25 Rohr) bis 100 m³/h (DN 150 Rohr) realisiert werden. Insbesondere der dritte Sensor zur Messung des Abstandes zur Rohrwandung mittels Ultraschalls und damit des Rohrdurchmessers und so des Querschnittes ermöglicht eine Autokalibrierung. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist eine hohe Messgenauigkeit erreichbar, die insbesondere höher ist als bei Systemen mit anderen Messprinzipien, wie beispielsweise kalorimetrischen Messsystemen. Darüber hinaus ist solchen Messsystemen gegenüber die Leistungsaufnahme wesentlich geringer.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt bzw. zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchflussmessung im Längsschnitt;
2 eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchflussmessung mit einem geraden Rohrabschnitt und eingesetzter Vorrichtung zur Durchflussmessung;
3a, 3b zwei um 90° versetzte Sichten, teilweise geschnitten, einer weiteren Einrichtung mit einem Rohrbogen und eingesetzter Vorrichtung zur Durchflussmessung;
4a, 4b eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchflussmessung integriert in einem Linearventil, mit Schnittdarstellung in Schließstellung (4a) und in Öffnungsstellung (4b);
5a, 5b eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchflussmessung integriert in einem Linearventil in Form eines Zapfventils, im Schnitt in Schließstellung (5a) und in öffnungsstellung (5b); und
6a–6c eine erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Vorrichtung zur Durchflussmessung integriert im Schaufelrad einer Pumpe, im Schnitt (6a), mit Darstellung der Strömungswege (6b) und in Draufsicht (6c).
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Durchflussmessung weist eingeschlossen in ein Gehäuse 2 ein Kopfteil 3, einen Gewindeabschnitt 4 und einen Messabschnitt 5 auf. Letzterer weist, ausgehend von dem Gewindeabschnitt 4 zwei Arme 6, 7 auf, zwischen denen ein Durchlass 8 ausgebildet ist und die an ihrem den Gewindeabschnitt 4 abgewandten Ende durch ein Verbindungsteil 9 miteinander verbunden sind. An dem dem Durchlass 8 zugewandten Ende des Gewindeteils ist ein erster Piezowandler 11 als Ultraschallsensor angeordnet. Diesem liegt durch den Durchlass 8 hindurch fluchtend im Verbindungsteil 9 gegenüber ein zweiter Piezowandler 12.
Das Gewindeteil 4 ist mit einem Außengewinde 4.1 versehen, mittels dessen es in ein Innengewinde an einem Fluid durchflossenen Rohrabschnitt eingeschraubt werden kann.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Arm 7 auf der Außenseite desselben ein weiterer Piezowandler 13 angeordnet, der senkrecht zu den Piezowandlern 11, 12 ausgerichtet ist und mittels dessen der Abstand zu einer Rohrwandung eines Fluid durchflossenen Rohres, in dem sich die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 befindet und damit der Durchmesser des Rohres gemessen werden kann.
Im Kopf 3 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 befindet sich eine Auswerteelektronik 16 auf einer Leiterkarte 14, die weiterhin eine Anzeige 15 trägt. Darüber hinaus ist eine Batterie zur Energieversorgung vorgesehen.
Die Piezowandler 11, 12, 13 sind mit der Auswerteelektronik über elektrische Leitungen verbunden, wobei die Leitungen vom Piezowandler 12 durch einen Kanal 17 im Arm 6 geführt sind.
Zum Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ultraschallmessung wird diese mittels ihres Außengewindes 4.1 am Gewindeteil 4 in ein entsprechendes Innengewinde eines Rohrabschnitts oder -stutzens eines Fluid führenden Rohrs eingeschraubt – und zwar in einer Weise, dass die Verbindungslinie der miteinander fluchtenden Piezowandler 11, 12 durch den Durchbruch 8 zumindest eine Komponente in Strömungsrichtung des strömenden Mediums aufweist, dessen Strö mungsgeschwindigkeit und damit Durchflussvolumen in einem Rohr gemessen werden sollen.
Mittels des Piezowandlers 13 kann, wie schon gesagt, der Durchmesser des Medium durchflossenen Rohres und damit der durchflossene Querschnitt bestimmt werden. Das Medium strömt durch den Freiraum 8, welcher die beiden Piezowandler 11, 12 trennt. Wechselweise werden von diesem Ultraschallimpulse ausgesandt und vom jeweils gegenüberliegenden Piezowandler empfangen. Die Laufzeit der Ultraschallwellen ist dabei abhängig von der Geschwindigkeit des Mediums, wobei die Laufzeit einer Ultraschallwelle, die in einer Richtung ausgesandt wird, die eine Komponente in Strömungsrichtung des Mediums hat, kürzer ist als die Laufzeit einer Welle, die eine Komponente entgegen der Strömungsrichtung des Mediums aufweist. Soweit die Ultraschallwellen nicht (wie es beispielsweise in der 2 der Fall ist) parallel mit der Durchflussrichtung des Mediums verlaufen, ist der gemessene Winkel proportional zum Cosinus des Befestigungswinkels im Rohr. Aufgrund des bekannten oder in der vorstehend erläuterten Weise gemessenen Durchmessers des Rohres, des bekannten Abstandes der beiden Piezowandler und des Montagewinkels der Vorrichtung im Rohr kann mittels der auf der Leiterkarte befindlichen Auswerteelektronik, die einen Mikrocontroller aufweist, der Volumenstrom berechnet werden. Durch die Messung der Laufzeiten in beiden Richtungen können Faktoren, die die Laufzeit beeinflussen, wie Medientemperatur und statischer Druck des Mediums kompensiert werden. Weiterhin kann ein Temperatursensor zur Messung der Temperatur des Mediums vorgesehen sein, dessen Messwert zur Elimination des Temperatureinflusses mit herangezogen werden kann.
Die 2 zeigt eine einen geraden Rohrabschnitt aufweisende Einrichtung zur Durchflussmessung mit einer erfin dungsgemäßen Vorrichtung, wie sie unter Bezugnahme auf die 1 erläutert wurde. Das Rohr 21 weist einen schräg angeschweißten Gewindestutzen 22 mit einem Innengewinde auf, in den die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 mittels ihres Außengewindes eingeschraubt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Anstellwinkel zur Längsachse A des Rohrabschnitts 21 etwa 45°. Weitere gleiche Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die 3a und 3b zeigen eine weitere Einrichtung, mit einer in einem Rohrbogen 31 eingebauten erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Der Rohrbogen weist beispielsweise einen Einlass 32 und einen Auslass 33 auf (die grundsätzlich auch umgekehrt sein können). Weiterhin ist ein Gewindestutzen 34 mit einem Innengewinde vorgesehen, dessen Achse mit der Achse A1 des Auslassbereichs 33 des Rohrbogens 31 fluchtet, so dass die in den Gewindestutzen 34 mittels ihres Gewindes 4.1 eingeschraubte erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ebenfalls mit der Achse A1 im Auslassbereich 23 des Rohrbogens fluchtet.
Die 4a und 4b zeigen die Integration einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchflussmessung in einem Linearventil 41 in Form eines Rotationsventils und zwar in der Ausgestaltung der 4a in Schließstellung und in der Ausgestaltung der 4b in Öffnungsstellung.
Das Linearventil 41 weist insgesamt einen Rohrabschnitt 42 mit einem radial angeordneten Anschlussstutzen 43 auf. In diesen ist ein Ventilhalter 44 eingesetzt, beispielsweise eingeschraubt (Schraubgewinde nicht dargestellt), wobei ein Dichtungsring 45 zwischen der Stirnseite des Stutzens 43 und einem Radialflansch 44.1 des Ventilhalters zur Abdichtung vorgesehen ist.
Innerhalb des Rohrabschnitts 42 befindet sich eine Trennwand mit einem zentralen Durchbruch, die achsparallel zur Achse A des Rohrabschnitts 42, im dargestellten Ausführungsbeispiel derart angeordnet ist, dass die Achse A in der Trennwand 46 verläuft. Die Trennwand ist am Mantel des Rohrabschnitts durch diesen unterteilende radiale Wandungen 46.1 und 46.2 gehalten.
Der Ventilhalter 44 sitzt über einem weiteren radialen Flansch 44.2 und einer zwischengelegten Ringdichtung 47 auf der Trennwand 46 auf und durchragt den zentralen Durchbruch derselben mit seiner inneren Stirnseite.
Der Ventilhalter 44 ist im Inneren des Rohrabschnitts 42 mit Längsrippen 44.3 ausgebildet, die senkrecht zur Achse A des Rohrabschnitts 42 und parallel zu seiner eigenen Symmetrieachse A2 gerichtet sind und zwischen denen Freiräume vorgesehen sind, deren Umfangsabstand größer ist als die Breite der Rippen 44.3 in Umfangsrichtung.
Der Ventilhalter 44 umschließt einen Ventilstößel 48, der entlang seiner und der Achse A2 des Ventilhalters 44 (axial) bewegbar ist. Hierzu kann er mit einem eigenen Außengewinde in einem Innengewinde des Ventilhalters 44 (nicht dargestellt) geführt sein, so dass die Axialbewegung durch eine Schraubbewegung bewirkt wird und derart der Ventilkolben 48 zum Öffnen des Ventils auf und ab bewegt werden kann.
Hierbei dient die innere Stirnseite des Ventilhalters 44 als Ventilsitz, unterhalb derer eine weitere Dichtung 49 angeordnet ist, gegen die der Ventilstempel 48 in Schließstellung mittels eines Radialansatzes an seinem Inneren in den Rohrabschnitt 42 ragenden Ende anliegt.
Der Ventilkolben 48 ist in seinem Inneren, in den Rohrabschnitt ragenden Bereich als Vorrichtung zur Durchflussmessung ausgebildet. Am Ende der Ventilkolben weist hierzu im Inneren des Rohrabschnitts 42 zur Achse A2 parallele (Längs)Arme 6, 7 auf, zwischen denen in Durchlassrichtung Freiräume vorgesehen sind. Im Arm 6 ist ein Kabelkanal 6.1 ausgebildet. In Richtung der Achse A2 fluchtend sind zwischen den Armen 6, 7 wiederum Piezowandler 11, 12 zueinander fluchtend vorgesehen. Unterhalb des Piezowandlers 12 ist ein weiterer Piezowandler 13 vorgesehen, mittels dessen der Abstand bis zur Außenwandung des Rohrabschnitts 42 bestimmbar ist. Am äußeren Ende des Ventilkolbens 48 sitzt auf diesem ein Kopf 49 auf, der auch als Bedienungs-, insbesondere Drehgriff ausgebildet sein kann. In diesem ist ein Elektronikmodul 50 angeordnet, das ebenfalls eine Batterie aufweisen kann. Weiterhin ist in dem Kopf 49 eine Anzeige 15 vorgesehen, wie dies auch weiter oben schon beschrieben wurde. Die Piezowandler 11 bis 13 sind über – nicht dargestellte – Leitungen mit dem Elektronikmodul 50 verbunden.
In der Darstellung der 4a ist das Ventil geschlossen. Der Ringabsatz 48.1 des Ventilkolbens 48 liegt an der Dichtung 49 an der Stirnseite des Ventilhalters 44 an.
In der 4b ist das Ventil geöffnet. Der Ringabsatz 48.1 weist in Richtung der Achse A2 einen Axialabstand zu der den Ventilsitz bildenden Stirnseite des Ventilhalters 44 auf und gibt damit die Strömung durch das Ventil 41 frei. Die Flüssigkeit kann zwischen den Rippen 44.3, den Armen 7 und 6 und der inneren Stirnseite des Ventilhalters 44 einerseits, die mit Abstand zu dieser angeordneten Ringabsatz 48.1 durch den Rohrabschnitt 42 hindurch fließen. Die Strömung erhält dabei eine Strömungskomponente parallel zur Fluchtrichtung der beiden Piezowandler 11, 12, entsprechend der Achse A2, so dass mittels dieser in der oben beschriebenen Weise die Strömungsgeschwindigkeit bestimmt werden kann. Aufgrund der mittels des Wandlers 13 gemessenen Relativposition zur Wandung des Rohrabschnitts 42 sowie der geometrischen Daten, insbesondere zur Breite der Rippen 44.3 und der Arme 6, 7 lässt sich der Strömungsquerschnitt und damit insgesamt das zeitliche Durchflussvolumen bestimmen und daher eine äußerst genaue Durchflussmessung durchführen.
Die 5a und 5b zeigen in Schließstellung (5a) und in Öffnungsstellung (5b) ein Zapfventil 61 in einer Fluid-, insbesondere flüssigkeitsführenden Rohrleitung 62 mit einem Einlass 63 und einem Auslass 64 (wobei Einlass und Auslass auch umgekehrt sein können). Zwischen Einlass 63 und Auslass 64 ist ein Ventilsitz 65 ausgebildet, in dem abgedichtet mittels einer Dichtung 66.1 ein Ventilkolben 66 einsitzt. Dieser wird über eine Feder 67 in seine Schließstellung gedrückt. Auf dem Ventilkolben 66 wirkt eine Betätigungsstange 68, die mittels eines Betätigungshebels 69 betätigbar und unter Mitführung des Ventilkolbens 66 entgegen der Wirkung der Feder 67 herunterdrückbar ist, wodurch das Ventil geöffnet wird.
Innerhalb des Ventilkolbens 66 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchflussmessung angeordnet, die einen oberen und einen unteren Piezowandler 11, 12 aufweist, die zueinander fluchtend angeordnet sind und durch einen Verbindungsarm 6 auf Abstand zueinander gehalten sind.
Aufgrund der versetzten Anordnung der Achsen A1 und A2 von Einlass 63 und Auslass 64 sowie einer winkligen Ausbildung des Auslasses 64 zum Ventilsitz 65 und zur Messvorrichtung 1 hin ergibt sich bei Öffnung des Zapfventils 61 eine Strö mungsrichtung mit zumindest einer Strömungskomponente parallel zur Verbindungslinie der beiden Wandler 11, 12.
Unterhalb des unteren Piezowandlers 12 ist ein weiterer Piezowandler 13 zur Messung des Abstandes im Wandbereich 64.1 des Auslasses 64 vorgesehen.
Innerhalb des beweglichen Ventilkolbens 66 ist weiterhin ein RFID-Transponder (nicht dargestellt) vorgesehen. Seitlich in der Gehäusewandung findet sich ein Kunststoffeinsatz 71 mit einem Übertragungsteil für die Transponderübertragung. Dieses ist mit einem Elektronikmodul 72 zur Transponderübertragung der Daten von der Ultraschallsonde verbunden, welches ein digitales Display 73 aufweist.
Die 6a bis 6c zeigen eine Flüssigkeitspumpe 81 mit beispielsweise einem Einlass 82 und einem Auslass 83. Im Pumpengehäuse 84 ist ein Schaufelrad 86 der Pumpe angeordnet, das bei einer Lagerung 85 gelagert ist. Der Antriebsmotor ist selbst nicht dargestellt. Innerhalb des Schaufelrads 86 ist zentral wiederum eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchflussmessung angeordnet. Diese weist die beiden miteinander fluchtenden, durch Arme 6, 7 auf Abstand zueinander gehaltenen Piezowandler 11, 12 auf. Oberhalb des Piezowandlers 11 ist, drehbar mit dem Schaufelrad 86, wobei der Arm 6 ein Kabelkanal 6.1 für ein Versorgungskabel des Piezowandlers 12 aufweist. Oberhalb des Piezowandlers 11 ist ein Elektronikmodul 87 drehbar mit dem Schaufelrad angeordnet. Mit Abstand zu diesem befindet sich am Gehäuse des Einlasses 82 ein stationäres Elektronikmodul 88 mit ebenfalls einem Transponder, das darüber hinaus eine digitale Anzeige 89 trägt, um bei metallischem Gehäuse, insbesondere dem Einlass 82 eine Übertragung der Transponderwellen zu ermöglichen, befindet sich im Gehäuse dann ein Kunststoffeinsatz 90.
Zwischen den Armen 6, 7 befinden sich Durchbrüche, durch welche die Strömung erfolgen kann, wie dies in der 6b zeichnerisch dargestellt ist. Auch hier zeigt sich das wieder, was zeichnerisch anhand der Pfeile S1, S2 dargestellt ist. Auch hier zeigt sich wieder, dass die Strömung zumindest eine erhebliche Komponente in Richtung der Verbindungslinie zwischen den beiden Piezowandlern 11, 12 hat und damit in der weiter oben beschriebenen Weise effektiv die Strömungsgeschwindigkeit bestimmt werden kann, indem wechselnd Ultraschallwellen vom Piezowandler 11 zum Wandler 12, also mit der Strömungsrichtung und anschließend umgekehrt, also entgegen der Strömungsrichtung ausgesandt werden können, wodurch die erwähnten Korrektur- und Kompensationsmöglichkeiten gegeben sind.

1: Vorrichtung
2: Gehäuse
3: Kopfteil
4: Gewindeabschnitt
4.1: Außengewinde
5: Messabschnitt
6, 7: Arme
6.1: Kabelkanal
8: Durchlass
9: Verbindungsteil
11, 12, 13: Piezowandler
14: Leiterkarte
15: Anzeige
16: Auswerteelektronik
17: Kanal
21: Rohr
22: Gewindestutzen
31: Rohrbogen
32: Einlass
33: Auslass
34: Gewindestutzen
41: Linearventil
42: Rohrabschnitt
43: Anschlussstutzen
44: Ventilhalter
44.1: Radialflansch
44.2: Flansch
44.3: Längsrippen
46: Trennwand
46.1, 46.2: Wandungen
47: Ringdichtung
48: Ventilstößel
48.1: Ringabsatz
49: Dichtung
49: Kopf
50: Elektronikmodul
61: Zapfventil
62: Rohrleitung
63: Einlass
64: Auslass
64.1: Wandbereich
65: Ventilsitz
66: Ventilkolben
66.1: Dichtung
67: Feder
68: Betätigungsstange
69: Betätigungshebels
71: Kunststoffeinsatz
72: Elektronikmodul
73: Display
81: Flüssigkeitspumpe
82: Einlass
83: Auslass
84: Pumpengehäuse
85: Lagerung
86: Schaufelrad
87: Elektronikmodul
88: Elektronikmodul
89: Anzeige
90: Kunststoffeinsatz
A: Längsachse
A1, A2: Achse
S1, S2: Pfeile

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102005001895 A1 [0003]

Claims

Vorrichtung zur Durchflussmessung eines strömenden Mediums, mit einem ersten Piezowandler, gekennzeichnet durch mindestens einen sich über den ersten Piezowandler hinaus erstreckenden Arm (6) und einem am dem ersten Piezowandler (11) abgewandten Ende des Arms (6) diesem fluchtend gegenüberliegend angeordneten zweiten Piezowandler (12).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem ersten Arm (6) und mit Abstand zu diesem ein zweiter Arm (7) unter Bildung eines vom Medium durchströmbaren und von den Piezowandlern durchstrahlbaren Zwischenraums (8) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Piezowandler (12) in einem die freien Enden der beiden Arme (6, 7) verbindenden Verbindungsstück (9) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Gewindeabschnitt (4) mit einem Außengewinde (4.1) zum Einbau in eine ein Innengewinde aufweisende Rohrleitung.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Auswerteelektronik, vorzugsweise auf einer Leiterplatte (14) in einem Gehäusekopf (3).
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine digitale Anzeige (15), vorzugsweise an einer Leiterplatte (14).
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Verbindungsleitungen von den Piezowandlern (11, 12) zu einer Messelektronik führen, wobei elektrische Verbindungsleitungen von dem zweiten Piezowandler (12) durch einen der Arme (6, 7) geführt sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen an der Außenseite eines der Arme (6, 7) angeordneten, im Wesentlichen senkrecht zu den miteinander fluchtenden Piezowandlern (11, 12) ausgerichteten dritten Piezowandlers (13) zur Abstandsmessung.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Piezowandler durch einen ihn aufnehmenden Sensorträger (8) umspritzt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Piezowandler (9) und Sensorträger (8) ein Ultraschallkopplungsmedium, wie Sili konfett, vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Anzeige (28) zum Anzeigen des momentanen und/oder eines Gesamtdurchflusses.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Auswerteelektronik.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Transponder zur Übertragung von Messdaten der Piezowandler 11, 12 und gegebenenfalls Energieversorgung derselben.
Einrichtung zur Durchflussmessung eines Mediums, gekennzeichnet durch ein Rohrstück (21, 31, 42, 62) und eine in diesem derart angeordnete Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dass die Verbindungslinie zwischen den beiden Piezowandlern (11, 12) eine Komponente in Strömungsrichtung des zu messenden Fluids bzw. der Achse (A, A1) eines Rohrabschnitts des Rohrstücks hat.
Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrstück (21, 31, 42) einen Gewindeansatz (22, 34) mit einem Innengewinde aufweist, in den die erfindungsgemäße Vorrichtung (1) mittels ihres Außengewindes (4.1) ihres Gewindeabschnittes (4) eingeschraubt ist.
Einrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrstück (21) ein gerades Rohrstück ist und dass der Gewindeabschnitt (22) des Rohrstücks (21) unter einem Winkel zur Achse (A) des Rohrstücks (21) angeordnet ist, der größer als 0 und kleiner als 90° ist, vorzugsweise zwischen 30 und 60° zur Achse (A) beträgt.
Einrichtung nach Anspruch 14 oder 15, gekennzeichnet durch einen Rohrbogen (31) als Rohrstück.
Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (34) mit Innengewinde fluchtend mit der Achse (A1) des Einlasses (32) oder des Auslasses (33) des bogenförmigen Rohrstücks (31) ausgerichtet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18 in Verbindung mit Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen im Rohrstück stationär angeordneten Transponder.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zur Durchflussmessung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 im Schaufelrad (86) einer Flüssigkeitspumpe (81) angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zur Durchflussmessung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 im beweglichen Kolben (44, 66) eines Linearventils angeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch die Ausbildung als Rotationsventil (41).
Einrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch die Ausbildung als Zapfventil mit einem auf den Ventilkolben (66) wirkenden Betätigungshebel (69).