DE2552072A1 - Einrichtung zur messung der stroemungsmittelstroemung in einer achssymmetrischen rohrleitung - Google Patents

Einrichtung zur messung der stroemungsmittelstroemung in einer achssymmetrischen rohrleitung

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DE2552072A1
DE2552072A1 DE19752552072 DE2552072A DE2552072A1 DE 2552072 A1 DE2552072 A1 DE 2552072A1 DE 19752552072 DE19752552072 DE 19752552072 DE 2552072 A DE2552072 A DE 2552072A DE 2552072 A1 DE2552072 A1 DE 2552072A1
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Edward James Thomson
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Description

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. ing. B. MOLSEB 9 R R ? Π 7 ?
ί»Ο Λ U O f5 H U Π α / D O / U / A
Λ U O f5 H U Π -τ«κι»·*«?Ti-KTRASSK u
TkIJiPMl
N. 253
Augsburg, den Ιδ. November 1975
National Research Development Corporation, Kingsgate House, 66-74 Victoria Street, London SWl, England,
Einrichtung zur Messung der Strömungsmittelströmung in einer
achssymmetrischen Rohrleitung
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung der Strömungsmitte1strömung in einer achssymmetrischen Rohrleitung, mit einer elektroakustischen Sender-Empfänger-Anordnung, die zwei akustische Signalübertragungswege aufweist, von denen einer eine stromaufwärts weisende Richtungskomponente und der andere eine stromabwärts
- 1 603822/074?
ORIGINAL INSPECTED
?5R?072
weisende Richtungskomponente besitzt, wobei die elektroakustisch^ Anordnung zeitvergleichbare Schallsignale überträgt und die Zeitdifferenz der empfangenen Schallsignale als algebraische Punktion ausgedrückt werden kann, die einen von dem in der Rohrleitung herrschenden Strömungsgeschwindigkeitsprofil abhängigen Ausdruck enthält, und wobei die elektroakustische Anordnung Mittel zur Ableitung eines die mittlere Geschwindigkeit der Strömung darstellenden Anzeigesignals aus der Zeitdifferenz der empfangenen Schallsignale aufweist.
Insbesondere handelt es sich um eine mit Ultraschall arbeitende Einrichtung zur Messung der mittleren Strömungsgeschwindigkeit von Flüssigkeiten und Gasen in Rohrleitungen.
Es sind bereits verschiedene Einrichtungen bekanntgeworden, bei denen akustische Signale zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit oder von damit in Beziehung stehenden Parametern, wie beispielsweise die Durchflußmenge, verwendet werden. Einige dieser bekannten Einrichtungen sind auch schon tatsächlich hergestellt worden.
Bei einer der bekannten Einrichtungen werden zwei an der Wand der Rohrleitung angeordnete, als Sender dienende Signalwandler, von denen der eine stromauf des anderen
609822/07
7 B B ? O 7
angeordnet ist, gleichzeitig und synchron von der gleichen Signalquelle aus angesteuert. Die von diesen beiden Wandlern ausgehenden Signalstrahlen verlaufen in einer Diametralebene der Rohrleitung und durchqueren diese in schrägen und axial einander entgegengesetzt gerichteten Richtungen und werden von zwei als Empfänger dienenden, ebenfalls an der Rohrleitungswand angeordneten Wandlern empfangene Die jeweils zwischen einem Sender und dem zugehörigen Empfänger liegenden Signalwege sind gleich lang. Die Zeitdifferenz zwischen dem Empfang der gleichzeitig ausgesendeten Signale durch die beiden Empfänger ist gleich dem Ausdruck
2 L V cose ,j,
C2
wobei L die Signalweglänge, also den Abstand zwischen den Sendern und den Empfängern, C die Signalausbreitungsgeschwindigkeit im stehenden Medium, θ der Winkel der Signalstrahlen mit Bezug auf die Mittellinie der Rohrleitung und V die mittlere Geschwindigkeit des strömenden Mediums in der Diametralebene, in welcher die Signalstrahlen liegen, bedeuten.
Unglücklicherweise besteht bei den meisten auftretenden Strömungsarten innerhalb einer Rohrleitung kein einfacher Zusammenhang zwischen der mittleren Geschwindigkeit V in
6 Π 9 8 2 7.1 0 7 /* 1
einer Strömungsebene und der mittleren Geschwindigkeit mit Bezug auf den Ge samt querschnitt der Rohrleitung, welch letztere Geschwindigkeit jedoch gerade der gewöhnlich interessierende Wert ist. Dieser Zusammenhang ist gewöhnlich kompliziert und es spielen mit der Reynoldschen Zahl der Strömung zusammenhängende Paktoren und andere Größen eine Rolle,
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs dargelegten Art so zu verbessern, daß die mittlere Strömungsgeschwindigkeit und darauf bezogene Größen in einer von derartigen komplizierten Paktoren und insbesondere vom Strömungsgeschwindigkeitsprofil, d.h. der Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit über dem Strömungsquerschnitt der Rohrleitung, weniger abhängigen Weise gemessen werden können,,' Der Charakter dieser Geschwindigkeitsverteilung kann, hauptsächlich infolge der Form des Strömungsbildes, welches beispielsweise laminar oder turbulent sein kann, weitgehend verschieden sein.
Die genannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß jeder der beiden akustischen Signalübertragungswege in einer zur Rohrleitungsachse parallelen Ebene, jedoch von der Rohrleitungsachse entfernt liegt, und daß die Signalübertragungswege von der Rohrleitungsachse in einem solchen Abstand liegen, daß Ungenauigkeiten des Meßergebnisses infolge einer Veränderung des Strömungsgeschwindigkeitsprofils
β 0 Q 8 2 2 / Q 7 4 7
in der Rohrleitung durch Herabsetzen des Betrages des genannten, vom Strömungsgeschwindigkeitsprofil abhängigen Ausdrucks der genannten algebraischen Punktion im wesentlichen unterdrückt werden.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen näher beschriebene Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung
einer Strömungsmeßeinrichtung, wobei das Meßrohr dieser Einrichtung schematisch in Draufsicht dargestellt ist,
Fig. 2 eine schematische Stirnansicht des
Meßrohrs,
Fig« 3 eine perspektivische Darstellung
des Meßrohrs,
Fig. H ein Blockschaltbild eines Durch
flußmessers,
Fig. 5 ein Kurvendiagramm,
- 5 609822/0747
? O 7
Pig. 6 einen achsparallelen und in der
Ebene der beiden akustischen Signalübertragungswege liegenden Schnitt durch eine andere Ausführungsform eines Meßrohrs, und
Fig. 7 einen Schnitt entlang der
Linie VII-VII in Pig« 6.
Die in den Pig. I bis 3 dargestellte Meßeinrichtung weist ein zylindrisches Meßrohr 1 mit einer Achse c auf. An der Wand des Meßrohres sind zwei Sender-Empfänger-Paare Tl, Rl und T2, R2 angeordnet. Die Sender und Empfänger sind jeweils in einer schräg in die Wandaußenfläche 2 des Meßrohres 1 gebohrten Ausnehmung 3 angeordnet. Diese Ausnehmungen stehen jeweils durch eine damit koaxiale kleine Bohrung H (Fig. 2) mit dem Meßrohrinneren in Verbindung. Die Elektrode jedes Senders oder Empfängers muß selbstverständlich so abgedichtet in der Ausnehmung 3 angeordnet sein, daß kein Strömungsmittel aus dem Meßrohrinneren durch diese Ausnehmungen auslecken kann. Das Strömungsmittel strömt in Richtung eines Pfeiles A (Fig. 1) durch das Meßrohr 1 und der Sender Tl und der Empfänger Rl legen einen schräg in
60982//07A7
9559072
stromabwärtiger Richtung durch die S trömungsmitte !.strömung hindurch verlauf enden akustischen Signalpfad 6 fest, während der Sender T2 und der Empfänger R2 ihrerseits einen ähnlichen, jedoch stromaufwärts gerichteten akustischen Signalpfad 6 festlegen. Die beiden Signalpfade 6 und 7 weisen gleiche Länge auf und verlaufen jeweils unter einem Winkel θ mit Bezug zu der die Achse c enthaltenden Zeichenebene« Wie in Pig, 2 dargestellt ist, liegen die beiden Signalpfade außerdem in parallelen Ebenen 6a und 7a, die sich beiderseits einer dazu parallelen, die Rohrachse c enthaltenden Ebene 8 befinden und von dieser jeweils einen dem halben Innenradius R des Meßrohres entsprechenden Abstand aufweisen«
Die Sender Tl und T2 werden von einem Oszillator 9 mit synchronisierten, phasen vergleichbaren Signalen gespeist und die Aus gangs sign a Ie der Empfänger Rl und R2 gelangen über Kanäle 10 und 11 in eine Signalaufbereitungseinheit 12 und ein Phasendifferenzmeßgerät 13, dessen Ausgangssignal einer Anzeigeeinheit 14 zugeführt wird. Die vom Meßgerät 13 gemessene Phasendifferenz ergibt sich natürlich aus der Tatsache, daß die gleichzeitig von den Sendern Tl und T2 ausgesandten Signale nicht gleichzeitig von den zugehörigen Empfängern empfangen werden. Die vom Sender T2 ausgesandten Signale werden bei ihrem entgegen der Strömungsrichtung verlaufenden Weg durch das strömende Medium verzögert, während die am
7557072
Sender Rl ankommenden Signale auf ihrem in Strömungsrichtung durch das strömende Medium verlaufenden Weg beschleunigt worden sind.
Damit der Zeitvergleich zwischen den Laufzeiten der beiden Signale durch ihre Signalpfade unempfindlich gegen Wirbel des in der Rohrleitung strömenden Mediums (durch Pfeile angedeutete Richtung) ist, ist es notwendig, daß der Wirbel hinsichtlich des Vorzeichens die gleiche Komponente zur Geschwindigkeit jedes Signals beiträgt. Größenmäßige Gleichheit wird erreicht, indem die Signalpfade symmetrisch relativ zur Achse c angeordnet werden, und vorzeichenmäßige Gleichheit wird erreicht, indem die Signalrichtungen so festgelegt werden, daß sie entweder beide gleichsinnig (im Ohrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn) oder gegensinnig mit Bezug auf die Wirbelrichtung um die Achse c verlaufen. Gemäß Fig. 2 verlaufen die Signalpfade auf entgegengesetzten Seiten der Achse c und die beiden Signalrichtungen verlaufen im Gegenuhrzeigersinn, während ein Wirbel s im Uhrzeigersinn verläuft. Bei der in den Fig. 6 und 7 dargestellten anderen Ausfilhrungsform einer Strömungsmeßeinrichtung liegen die beiden Signalpfade auf der gleichen Seite der Achse e, so daß also die Ebenen 6a und 7a zusammenfallen, und es ist ein im Gegenuhrzeigersinn drehender Wirbel s vorhanden und die entlang den Signalp faden 6 und 7 verlaufenden Signale
?RFi?072
sind ebenfalls im Gegenuhrzeigersinn gerichtet.
Soll die Einrichtung anstatt der Strömungsgeschwindigkeit ein die Durchflußraenge des strömenden Mediums angebendes Ausgangssignal erzeugen, so kann, wie die Figo 2 und 4 zeigen, ein innerhalb der Meßzone angeordneter, an der Rohrleitungswand 2 befestigter Druckfühler 15 über eine Leitung 16 ein Signal an einen Schaltkreis 17 anlegen, der auch das Aus gangs signal der Meßschaltung 13 erhält. Das Ausgangssignal des Schaltkreises 17 wird dann über eine Leitung 18 einer entsprechend abgewandelten Anzeigeeinheit zugeführt.
wenn angenommen wird, daß die beiden Signale entlang ihren Signalpfaden 6 und 7 gleiche Entfernungen durchlaufen haben und momentan phasensynchronisiert sind, so kann gezeigt werden, daß nach dem Durchlaufen einer weiteren gleicn kurzen Entfernung der Signalpfade folgende Phasenverschiebung aufgetreten sein wird:
ρ = l I V(r) dl = \ V(VhNl" ) dl (II) tan© C I tan© C
— Q _
6 0 9 8 ? .? / 0 7 U 1
? R R?"0 7
-λο-
2 — 2
Dabei sei angenommen, daß C viel größer als V cos θ ist« Hierbei bedeuten C und θ die gleichen Größen wie zuvor, R den Meßrohrradius, f die Signalfrequenz, h (siehe Fig· 2) den Abstand jedes akustischen Signalpfades von der Rohrmittellinie, V(r) eine Punktion, die das über dem Strömungsquerschnitt des Meßrohres vorhandene Strömungsbild beschreibt,
2 2
h +1 ) die gleiche Funktion, jedoch mit Hilfe der
Größen h und 1 ausgedrückt, 1 und dl auf die akustische Weglänge bzw. auf ein Weglängenelement bezogene Größen, und V die mittlere Strömungsgeschwindigkeit, die zu bestimmen ist.
Außerdem hat die Erfahrung gezeigt, daß für Strömungen in kreisrunden Röhren die Gleichung
V(y) = V(c) f|j n (III)
allgemein anwendbar ist, wobei V(c) die Geschwindigkeit des strömenden Mediums entlang der Rohrmittellinie, V(y) die Strömungsgeschwindigkeit an Stellen mit einem Abstand y von der Rohrwand und η eine Konstante ist, deren Wert von der Reynoldschen Zahl der Strömung abhängig ist. Aus der Gleichung erhält man die folgende Formel für die mittlere Strömungsgeschwindigkeit 7 in der Rohrleitung
V =
(l+2n) (1+n)
9RR7072
und durch Kombinieren der Gleichungen II bis IV unter Substitution von y mit Hilfe der Größen R und r und unter Zulassung geometrischer Paktoren erhält man die folgende Gleichung:
tane n2C2
Das Ausrechnen der Gleichung V und Auftragen der sich ergebenden Werte der Phasenverschiebung über h/R für drei berechnete Strömungsprofile ergibt die in Fig. 5 dargestellte Grafik. Fig. 5 geht von folgenden Werten aus:
C = 344 m/s
R=Im (Einheitsradius)
f = 40 000 Hz und
θ = 45°
Zwei der Kurven stellen typische turbulente Strömungen mit Werten für η von 6 und 10 (was Reynoldschen Zahlen von etwa 4 χ 10^ und 3,2 χ 10 entspricht) und die dritte Kurve stellt eine Strömung mit gleichförmigem Profil dar, wie es auftreten würde, wenn η unendlich wäre. Fig. 5 zeigt klar,
- 11 -
S 5 ? O 7
daß, wenn die Ebenen 6a und 7a in einem Abstand entsprechend h/R = 0,5 von der Rohrmitte liegen, die für alle drei Strömungen aufgetragenen Phasenverschiebungswerte nahezu gleich sind, daß jedoch die Unterschiede der Phasenverschiebungen für die drei Strömungsarten stetig zunehmen, wenn h/R sich vom Wert 0,5 wesentlich entfernt und sich den beiden Extremwerten 0 und 1,0 nähert.
Durch Auftragen des Fehlers (d.h.der prozentualen Abweichung der beobachteten Phasenverschiebung gegenüber dem wahren Wert dieser Größe, der durch andere Verfahren bestimmt wurde) über der Reynoldschen Zahl für eine Anzahl von Versuchsströmungen ergab sich ein entsprechendes Ergebnis. Es wurde wiederum klar gezeigt, daß die Wahl des Wertes h/R = .0,5 die Meßergebnisse der Einrichtung für Strömungen mit verschiedenen Werten von η wirklichkeitsgetreuer werden läßt, als es möglich ist, wenn h/R in bereits bekannter Weise den Wert 0 hat oder wenn h/R andere zufällige Werte annimmtβ Durch Auftragen des Fehlers über der Reynoldschen Zahl wurde jedoch auch gezeigt, daß, während ein Wert von h/R von genau 0,5 nur dann genau richtig ist, wenn die Einrichtung nur gleichförmige und laminare Strömungen mißt, daß jedoch ein Wert von 0,52 oder genauer 0,523 für die Größe h/R am besten ist, wenn die Einrichtung im turbulenten Bereich liegende Strömungen messen soll. Soll die Einrichtung zur
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6 Π 9 8 2 7 ι 0 7 4 7
?RR?n72 -41 '
Messung von Strömungen vom laminaren bis nahezu gleichförmigen Bereich bis durch den gesamten turbulenten Bereicn hindurch verwendet werden, ist ein Kompromißwert von beispielsweise h/R = 0,505 am besten.
Eine genauere Analyse der achssymmetrischen Strömung eines Mediums durch ein Rohr von kreisförmigem Querschnitt und einem Radius von einer Längeneinheit führt zu den FormeIn:
B
V (r) = V(c) fl+A |£) I (VI)
V = V(C) fl+ gi_J (VII)
Dabei ist V(r) die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums auf dem Radius r, V(c) hat die gleiche Bedeutung wie oben und A und B sind Konstanten. Durch Kombination dieser Gleichungen mit der Gleichung II und bei Vornahme ähnlicher Substititionen wie zuvor ergibt sich die Gleichung:
Δρ = *H / J 1 + AChfliill Ui (VIII)
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? f; s? Q72
Nimmt man an, daß ß gleich 2 ist, was bedeutet, daß das Strömungsprofil eine parabolische Form hat, wovon die laminare Strömung als ein Spezialfall und eine gleichförmige Strömung als ein anderer Spezialfall betrachtet werden kann, so erhält man durch Integration die folgende Gleichung:
in welcher K eine Konstante ist. denn n/R den tfert 0,5 nat, so ist ersichtlich, daß die rechte Seite dieser Gleichung vereinfacht eine Funktion von A darstellt, wobei A seinerseits auf das Strömungsprofil bezogen ist und folglich eine Größe darstellt, welche nach der Erfindung ausgeschaltet werden soll. Die Gleichung vereinfacht sich daher zu einer Form, in welcher die Phasenverschiebung ^p gleich der mit einer Konstanten multiplizierten mittleren Geschwindigkeit V ist, was theoretisch genau den gewünschten Fall darstellt.
Durch Abwandlung der Einrichtung derart, daß sie als Gasdurchflußmesser arbeitet, und durch Vornahme einer Messung des Strömungsmitteldruckes Pr in der Meßzone (Leitung Io in Fig. 2) kann die Massenströmungsgescnwindigkeit m durcn Lösen der Gleichung
Δρ = l^3 (X)
609822/0747
gefunden werden. Hier erscheint K1 als Konstante, enthält jedoch von dem Verhältnis *y* der spezifischen Wärme des Gases abhängige Größen. Für die meisten üblichen Gase nat *τ· bekannte Werte. Außerdem hängt K' in einem kleineren Ausmaß von anderen Eigenschaften des Gases, beispielsweise von seiner Dichte, ab. Der Druck des gemessenen Mediums kann leicht in Form eines Signals dem Schaltkreis 17 der Einrichtung zugeführt werden und wenn das Medium eines der üblichen Gase ist, kann der angenäherte oder sogar der exakte Wert von *¥* ebenfalls eingegeben werden.
Wird die Erfindung zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit einer Flüssigkeit anstatt eines Gases in einem Rohr verwendet, so muß die Tatsache berücksichtigt werden, daß eine Flüssigkeit im wesentlichen inkompressibel ist. Soll die Einrichtung als Massenströmungsmeßgerät anstatt als Volumens trömungsmeßgerät verwendet werden, so muß die Dichte der Flüssigkeit bekannt sein oder gemessen werden.
Obwohl sich die obige Beschreibung und insbesondere die meisten Formeln auf ein strömendes Medium in einem Rohr von kreisförmigem Querschnitt beziehen, erstreckt sich die Erfindung auch auf Einrichtungen, bei welchen die Messung in anderen achssymmetrischen Rohren mit unterschiedlicher Querschnittsform stattfindet, wobei jedoch die Ebenen,
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in denen die Signale übertragen werden, mit Bezug auf die Rohrachse so versetzt sind, daß der Einfluß des Geschwindigkeitsprofils auf das Meßergebnis verkleinert wird. Die akustischen Wandler können in oder sogar außen an den Wänden des Rohres angeordnet sein, ohne in das Rohrinnere hineinzuragen und folglich ohne die Strömung zu behindern. Voraussetzung ist, daß der Einfallswinkel der Signalstrahlen mit Bezug auf die Rohrwände nicht so groß ist, daß Totalreflexion auftreten kann oder daß sich unannehmbare Absorptionen oder Reflexionsverluste oder dgl. ergeben. Es muß auch besonders berücksichtigt werden, daß die Erfindung auf der Annahme beruht, daß die akustischen Signalpfade 6 und 7 keine Dickenausdehnung haben, d.h. in der Praxis dünn im Vergleich zum Rohrdurchmesser sind. Bei einer bereits getesteten Einrichtung wurde ein Rohr mit 100 mm Innendurchmesser für Luft Strömungsgeschwindigkeitsmessungen bis zu einer maximalen Strömungsgeschwindigkeit von 10 m/s verwendet, welches eine Leistungsfähigkeit bis zu 17 m/s besaß. Der Winkel θ betrug etwa 45° und die Ultraschallfrequenz betrug etwa hO kHz.
Die Erfindung wurde mit Bezug auf ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei welchem die Strömungsgeschwindigkeit (oder Massenströmungsgeschwindigkeit) von der Beobachtung der Phasendifferenz an den Empfängern zweier zuvor phasen-
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? 5 S ? O 7
synchron ausgesandter We chse Isp annungs sign ale abgeleitet wurde. Ein derartiges System arbeitet selbstverständlich auch dann, wenn die beiden Signale die Sender unsynchronisiert verlassen, jedoch die Phasendifferenz zwischen ihnen bekannt ist. Es ist auch einzusehen, daß die Messung im wesentlicnen von der Zeitdifferenz abhängt, die zwiscnen den Laufzeiten der beiden Signale entlang zwei gleich langen akustiscnen Signalpfaden auftritt, von welch letzteren einer der Strömung entgegengerichtet und der andere mit der Strömung gleichgerichtet ist. Diese Differenz kann nicht nur durcn Phasenänderungsmessungen von Wechselspannungssignalen, sondern beispielsweise auch durch Beobachtung der Differenz zwischen den Laufzeiten zweier Impulssignale gemessen werden. Es ist auch möglich, die Erfindung mit Hilfe eines Wandlerpaares zu realisieren, die beispielsweise elektroniscn derart umschaltbar sind, daß sie in abwechselnden Ricntungen Signale senden und empfangen können, wobei die beiden Signalpfade dann auf einer Linie liegen, jedoch entgegengesetzt gerichtet sind, und es kann ein Zeitvergleich zwiscnen den Laufzeiten eines in der einen Richtung gesendeten Signals und eines danach in der anderen Richtung gesendeten Signals vorgenommen werden. Bei einer derartigen Anordnung muß eine Kompensation für Wirbelerscheinungen vorgesehen sein, da in diesem Fall Wirbel in der Strömung die beiden Signale unterschiedlich beeinflussen würden.

Claims (6)

  1. S R ? O 7
    -42 *
    Patentansprüche
    ^ 1.) Einrichtung zum Messen der Strömungsmittelströmung in einer achssymmetrischen Rohrleitung, mit einer elektroakustischen Sender/Empfänger-Anordnung, die zwei akustische Signalübertragungswege aufweist, von denen einer eine stromaufwärts weisende Richtungskomponente und der andere eine stromabwärts weisende Richtungskomponente besitzt, wobei die elektroakustische Anordnung zeitvergleichbare Schallsignale überträgt und die Zeitdifferenz der empfangenen Schallsignale als algebraische Punktion ausgedrückt werden kann, die einen von dem in der Rohrleitung herrschenden Strömungsgeschwindigkeitsprofil abhängigen Ausdruck entnält, und wobei die elektroakustiscne Anordnung Mittel zur Ableitung eines die mittlere Geschwindigkeit der Strömung darstellenden Anzeigesignals aus der Zeitdifferenz der empfangenen Schallsignale aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden akustischen Signalübertragungswege (6, 7) in einer zur Rohrleitungsachse (c) parallelen Ebene (6a, 7a), jedoch von der Rohrleitungs achse entfernt liegt, und .daß die Signalübertragungswege von der Rohrleitungs achse in einem solchen Abstand liegen, daß Urlgenauigkeiten des Meßergebnisses infolge einer Veränderung des Strömungsgeschwindigkeitsprofils in
    - 18 -
    609822/074?
    ?55?072 "tt -
    der Rohrleitung durch Herabsetzung des Betrages des genannten, vom Strömungsgeschwindigkeitsprofil abhängigen Ausdrucks der genannten algebraischen Punktion im wesentlichen unterdrückt werden.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Rohrleitung einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenen (6a, 7a), in denen die akustischen Signalübertragungswege (6, 7) liegen, den dazu senkrecht verlaufenden Radius der Rohrleitung im wesentlichen halbieren.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Abstandes der Ebene (z.B. 6a) jedes akustischen Signalübertragungsweges (z.B. 6) von der Rohrleitungsachse (c) zur Länge des Rohrleitungsradius (R) im Bereich von etwa 0,50 bis 0,52 liegt.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden akustischen Signalübertragungswege (6,7) in der gleichen Ebene liegen (Fig. 7).
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenen (6a, 7a), in welchen die beiden akustischen Signalübertragungswege (6, 7) liegen, auf entgegengesetzten Seiten der Rohrleitungs achse (c) gelegen sind.
    - 19 609822/07Λ7
    ? R -S ? O 7
  6. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Mittel zur Eingabe von Paktoren, welche die Querschnitts fläche der Rohrleitung im Meßbereich und die Qualität, beispielsweise die Dichte, des strömenden Mediums angeben, und daß das Aus gangs signal der Einrichtung die pro Zeiteinheit durch die Rohrleitung strömende Massenströmung angibt.
    - 20 ß Π 9 B 2 2 / 0 7 U 7
    Leersei te
DE19752552072 1974-11-21 1975-11-20 Einrichtung zur messung der stroemungsmittelstroemung in einer achssymmetrischen rohrleitung Withdrawn DE2552072A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB5049474A GB1533845A (en) 1974-11-21 1974-11-21 Measurement of fluid flow
GB1436675 1975-04-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2552072A1 true DE2552072A1 (de) 1976-05-26

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US (1) US4078428A (de)
JP (1) JPS5174661A (de)
DE (1) DE2552072A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2331002A1 (fr) * 1975-07-25 1977-06-03 Westinghouse Electric Corp Appareil pour mesurer un ecoulement de fluide
DE2732236A1 (de) * 1976-07-23 1978-01-26 Du Pont Durchflussmessvorrichtung und -verfahren
EP0017475A1 (de) * 1979-04-05 1980-10-15 Westinghouse Electric Corporation Akustischer Strömungsmesser mit von der Reynold'schen Zahl abhängiger Kompensation
EP0268314A1 (de) * 1986-10-27 1988-05-25 Servex B.V. Vorrichtung zur Bestimmung der Durchflussgeschwindigkeit einer Mediums in einem zylindrischen Rohr
NL1001719C2 (nl) * 1995-11-22 1997-05-23 Krohne Altometer Werkwijze en inrichting voor de ultrasone meting van de snelheid en doorstroomhoeveelheid van een medium in een buisleiding.

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4164865A (en) * 1977-02-22 1979-08-21 The Perkin-Elmer Corporation Acoustical wave flowmeter
US4295378A (en) * 1980-02-11 1981-10-20 Ramsey Engineering Company Method and apparatus for flow measurement using Doppler frequency shift
JPS587523A (ja) * 1981-07-07 1983-01-17 Honda Motor Co Ltd 車両用超音波式空気流量計
GB2139755B (en) * 1983-05-11 1987-03-04 British Gas Corp Ultrasonic flowmeter
JPH051405A (ja) * 1991-06-25 1993-01-08 Kaiyo Kagaku Gijutsu Center 没水型波浪制御装置及びその設置方法
IT1272370B (it) * 1993-04-27 1997-06-23 Nuovo Pignone Spa Misuratore-regolatore perfezionato della portata di un fluido
NL9301422A (nl) * 1993-08-17 1995-03-16 Servex Bv Werkwijze en inrichting voor het bepalen van eigenschappen van de stroming van een medium.
US5565630A (en) * 1993-11-17 1996-10-15 Monaghan Medical Corporation Peak flow meter
DE19717940C2 (de) * 1997-04-29 1999-04-15 Krohne Ag Ultraschall-Durchflußmeßverfahren
US6358058B1 (en) 1998-01-30 2002-03-19 1263152 Ontario Inc. Aerosol dispensing inhaler training device
JP4538163B2 (ja) * 2001-03-30 2010-09-08 サーパス工業株式会社 流速測定方法及び流速測定装置並びに流量測定方法及び流量測定装置
JP5346577B2 (ja) * 2005-03-23 2013-11-20 トルーデル メディカル インターナショナル ピーク流量計
US7299140B2 (en) * 2005-12-14 2007-11-20 Thermo Fisher Scientific Inc. Method and system for multi-path ultrasonic flow measurement of partially developed flow profiles
DE102007004936B4 (de) * 2006-12-19 2011-01-13 Krohne Ag Ultraschalldurchflußmeßgerät
US7942068B2 (en) * 2009-03-11 2011-05-17 Ge Infrastructure Sensing, Inc. Method and system for multi-path ultrasonic flow rate measurement
EP2444781A1 (de) * 2010-10-19 2012-04-25 SICK Engineering GmbH Ultraschallmessung von Strömungsgeschwindigkeit
CN109141555B (zh) * 2018-08-28 2020-10-27 山东大学 具有消涡叶片结构的新型超声波流量测量仪表
JP2020064002A (ja) * 2018-10-18 2020-04-23 愛知時計電機株式会社 流体状態判別装置及び超音波流量計
GB201820713D0 (en) * 2018-12-19 2019-01-30 Agco Int Gmbh Grain cleaning system and method of controlling such

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2746291A (en) * 1950-09-08 1956-05-22 Robert C Swengel Fluid velocity measuring system
US3496771A (en) * 1968-03-04 1970-02-24 United Aircraft Corp Mass flow measuring device for a gaseous medium
US3564912A (en) * 1968-10-28 1971-02-23 Westinghouse Electric Corp Fluid flow measurement system
US3940985A (en) * 1975-04-18 1976-03-02 Westinghouse Electric Corporation Fluid flow measurement system for pipes

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2331002A1 (fr) * 1975-07-25 1977-06-03 Westinghouse Electric Corp Appareil pour mesurer un ecoulement de fluide
DE2732236A1 (de) * 1976-07-23 1978-01-26 Du Pont Durchflussmessvorrichtung und -verfahren
EP0017475A1 (de) * 1979-04-05 1980-10-15 Westinghouse Electric Corporation Akustischer Strömungsmesser mit von der Reynold'schen Zahl abhängiger Kompensation
EP0268314A1 (de) * 1986-10-27 1988-05-25 Servex B.V. Vorrichtung zur Bestimmung der Durchflussgeschwindigkeit einer Mediums in einem zylindrischen Rohr
NL1001719C2 (nl) * 1995-11-22 1997-05-23 Krohne Altometer Werkwijze en inrichting voor de ultrasone meting van de snelheid en doorstroomhoeveelheid van een medium in een buisleiding.
WO1997019326A1 (de) * 1995-11-22 1997-05-29 Krohne Ag Ultraschall-durchflussmessverfahren

Also Published As

Publication number Publication date
US4078428A (en) 1978-03-14
JPS5174661A (en) 1976-06-28

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