DK200100101U3 - Ultralydsflowmåler - Google Patents

Description

1DK 2001 00101 U3

ULTRALYDSFLOWMÅLER

Denne frembringelse angår en ultralydsflowmåler til måling af fluid flow, såsom vandflow, til senere anvendelse for beregning af eksempelvis vandforbrug eller varmeforbrug i 5 husholdningen.

Typisk er husholdningsflowmålere opbygget mekanisk ved at der sidder en lille rotor i selve strømningsrøret og ud fra omdrejningshastigheden af rotoren beregnes flow, som så igen kan bruges til at bestemme varmeforbruget. Disse flowmålere er monteret i 10 specielle flowmålerhuse, der eksempelvis kan være indmuret i en væg.

Ultralydsflowmålere er baseret på ultralyd og fungerer ved at der fra transducere sendes ultralyd henholdsvis med strømmen og mod strømmen af fluiden. Den udsendte ultralyd opfanges derefter af transducere og ud fra forskellen i transmissionstid kan man beregne 15 flow og vandforbrug.

For at kunne få de fordele der er ved anvendelse af ultralyd til flowmåling er det af interesse at kunne montere ultralydsflowmålere i de allerede eksisterende flowmålerhuse, således at de mekaniske flowmålere kan erstattes uden at skulle Ijerne de ofte indmurede 20 flowmålerhuse. Dette giver dog problemer da der i flowmålerhusene er meget lidt plads og man derfor ikke kan få en tilstrækkelig nøjagtig flowmåling på grund af et meget kort målerør.

Med frembringelsen ønskes der tilvejebragt en ultralydsflowmåler for montering i 25 eksisterende flowmålerhuse, således at der opnås en nøjagtig flowmåling.

Dette formål opnås ifølge frembringelsen ved en ultralydsflowmåler omfattende et målerør, reflektorer og ultralydstransducere. Reflektorerne er monteret ved enderne af målerøret så en reflektorflade fra en første reflektor vender mod en reflektorflade fra en 30 anden reflektor og hvor reflektorfladerne har en første vinkel til et plan parallelt med flowretningen gennem målerøret. Der er yderligere monteret en første og en anden ultralydstransducer over henholdsvis den første og den anden reflektor, hvor transducernes udbredelsesretninger danner en anden vinkel til et plan parallelt med flowretningen og hvor ultralydstransducerne peger mod reflektorfladerne.

DK 2001 00101 U3

Ultralydstransducerne er monteret således at ultralydstransduceren ved den ene ende af målerøret peger væk fra ultralydstransduceren ved den anden ende af målerøret.

Derved kan opnår man en maksimal udnyttelse af pladsen i flowmålerhuset, således at 5 der kan anvendes et langt målerør og man derved opnår en nøjagtig flowmåling, idet skydelængden i flowretningen forøges.

I en udførelsesform er den anden vinkel mellem ultralydstransducerne og planet parallelt med flowretningen mellem 15° og 35°. Dette har i en særlig type ultralydsflowmålere vist 10 sig at være hensigtsmæssig og netop 25° har givet meget gode resultater i den specifikke udførelsesform beskrevet nedenfor.

I en særlig udførelsesform er målerøret drejet i forhold til flowmålerhusets indløb og udløb, således at målerørets centerakse danner en vinkel på mellem 30° og 60° med en 15 centerakse gennem indløb og udløb og at røret er forbundet med midler for opdeling af flowmålerhuset i et indløbsfordelerkammer og et udløbsfordelerkammer.

Derved dannes et indløbsfordelerkammer og et udløbsfordelerkammer, hvorved eventuelle forskelle i hastighedsprofiler i indløbet fjernes og derved fjernes 20 måleunøjagtigheder forbundet med varierende indløbsprofiler.

En særlig hensigtsmæssig udførelsesform er målerøret drejet i forhold til flowmålerhusets indløb og udløb, således at målerørets centerakse danner en vinkel på 45°.

25 I en udførelsesform ifølge frembringelsen udgøres midlerne for opdeling af flowmålerhuset af spærrevægge monteret vinkelret på hver sin side af målerøret, således at spærrevæggenes ender slutter tæt med flowmålerhusets sidevæg og opdeler flowmålerhuset i et indløbsfordelerkammer og et udløbsfordelerkammer. Dette har vist sig at være et hensigtsmæssig design.

30

Frembringelsen skal i det følgende nærmere beskrives med henvisning til tegningen, hvorpå fig. 1a viser et tværsnit af en ultralydsflowmåler ifølge frembringelsen set fra siden, DK 2001 00101 U3 fig. 1b viser et tværsnit af en ultralydsflowmåler ifølge frembringelsen set fra siden, hvor ultralydsflowmåleren har konisk cylinderform, fig. 2 viser et tværsnit af en ultralydsflowmåler ifølge frembringelsen set ovenfra, 5 fig. 3 viser et tværsnit af en ultralydsflowmåler ifølge frembringelsen set ovenfra, hvor målerøret er drejet med en vinkel i forhold til ind- og udløb.

På fig. 1a ses et tværsnit af en ultralydsflowmåler 1 ifølge frembringelsen, set fra siden.

10 Ultralydsflowmåleren 1 er placeret i et flowmålerhus 3. Flowmålerhuset 3 omfatter et indløb 5 og et udløb 7, Indløbet 5 og udløbet 7 har en indre diameter svarende til eksempelvis et vandrør, hvorved flowmålerhuset 3 kan monteres i en tæt forbindelse mellem to vandrør.

15 Ultralydsflowmåleren 1 omfatter et målerør 9 og i hver ende af målerøret 9 er der placeret reflektorer med reflektorflader 11,13 med en første vinkel α til et flowplan parallelt med flowretningen. Reflektorfladerne 11, 13 er placeret således at reflektorfladen 11 i den ene ende af målerøret 9 er rettet mod reflektorfladen 13 i den anden ende af målerøret 9. Ovenover reflektorerflademe 11, 13 er der placeret ultralydstransducere 15 og 17. Disse 20 ultralydstransducere er placeret med en vinkel β til flowplanet således at ultralydstransduceren 15 i den ene ende af målerøret 9 peger væk fra ultralydstransduceren 17 i den anden ende af målerøret 9.

Når der ledes vand gennem målerøret 9 kan ultralydsflowmåleren 1 anvende ultralyd til at 25 måle strømningshastigheden. Ultralydsflowmåleren 1 er Indrettet således at ultralyd afsendt i en udbredelsesretning fra den ene transducer 15, 17 reflekteres via de to reflektorflader 11, 13 ind på den anden transducer 15, 17 modsat dennes udbredelsesretning, hvor den anden transducer 15, 17 fungerer som modtager. Tilsvarende kan den anden transducer 15, 17 fungere som afsender og den første 30 transducer 15,17 som modtager således at der måles såvel med- som modstrøms i målerøret 9. De to signaler af ultralyd kan sendes samtidigt eller forskudt. Da lyden tager længere tid om at bevæge sig mod flowretningen end med flowretningen kan en forskel i de to transmissionstider anvendes til at bestemme flowretningen.

DK 2001 00101 U3

Skydelængden er middelafstanden i flowretningen mellem reflektorfladerne 11,13.1 nærværende frembringelse er skydelængden maksimeret uden at ændre de ydre dimensioner af ultralydsflowmåleren, ved at placere ultralydstransducerne 15,17 med en vinkel β til flowplanet således at en ultralydstransducer 15,17 i den ene ende af målerøret 5 9 peger væk fra en anden ultralydstransducer 15,17 i den anden ende af målerøret 9.

β vælges afhængigt af afstanden mellem reflektorerne og reflektorfladernes vinkel a med flowplanet. Derudover afhænger β også af afstanden mellem ultralydstransducerne 15,17.

10 På fig. 1b ses et tværsnit af en ultralydsflowmåler 1 ifølge frembringelsen set fra siden, hvor ultralydsflowmåleren 1 har en konisk cylinderform. Dermed muliggøres at ultralydsflowmåleren 1 også passer ind i kendte flowmålerhuse 3 udformet til netop koniske formede flowmålere 1. Flowmålerhuset er ikke vist.

15 På fig. 2 ses et tværsnit af en ultralydsflowmåler 1 placeret i et flowmålerhus 3 set ovenfra. Målerøret 9 er i direkte forlængelse af ind- og udløb 5,7 i flowmålerhuset 3.1 hver ende af målerøret 9 ses reflektorfladerne 11, 13.

På fig. 3 ses et tværsnit af en alternativ ultralydsflowmåler 1 ifølge frembringelsen set 20 ovenfra, hvor målerøret 9 er drejet med en vinkel v i forhold til en midterakse igennem ind-og udløb 5, 7. Vinkelret på målerøret er der placeret to spærrevægge 23, 25, hvor enderne af spærrevæggene 23, 25 slutter tæt med flowmålerhusets 1 sidevæg. Herved dannes et indløbsfordelerkammer 27 og et udløbsfordelerkammer 29, hvorved forskelle i hastighedsprofiler i indløbet fjernes og derved fjernes måleunøjagtigheder forbundet med 25 varierende indløbsprofiler. Indløbsprofilet afhænger af rørforløbet til flowmåleren 1 og forskelle i indløbsprofilet medfører forskelle i forholdet mellem den målte centerhastighed i målerøret 9 og flowet. Vinklen V vælges tilpas stor således at der dannes et indløbsfordelerkammer der skaber ensartede indløbsprofiler til målerøret, dog må vinklen ikke blive så stor at der kan dannes en luftlomme i målerøret, da ultralyden så ikke kan 30 overføres fra den ene transducer til den anden transducer.

DK 2001 00101 U3

BRUGSMODELKRAV

1. Ultralydsflowmåler omfattende et målerør, reflektorer og ultralydstransducere, hvor reflektorerne er monteret ved enderne af målerøret så en reflektorflade fra en første 5 reflektor vender mod en reflektorflade fra en anden reflektor og hvor reflektorfladerne har en første vinkel til et plan parallelt med flowretningen gennem målerøret, hvor der yderligere er monteret en første og en anden ultralydstransducer over henholdsvis den første og den anden reflektor, hvor transducernes udbredelsesretninger danner en anden vinkel til et plan parallelt med flowretningen og hvor ultralydstransducerne peger mod 10 reflektorfladerne, hvilken ultralydsflowmåler er ny ved, at ultralydstransducerne er monteret således at ultralydstransduceren ved den ene ende af målerøret peger væk fra ultralydstransduceren ved den anden ende af målerøret.

2. Ultralydsflowmåler ifølge krav 1, som er ny ved, at den anden vinkel mellem 15 ultralydstransducerne og planet parallelt med flowretningen er mellem 15° og 35°.

3. Ultralydsflowmåler ifølge krav 1 og 2, som er ny ved, at den anden vinkel mellem ultralydstransducerne og planet parallelt med flowretningen er 25°.

20 4 Ultralydsflowmåler ifølge krav 1 -3, som ny ved, at målerøret er drejet i forhold til flowmålerhusets indløb og udløb, således at målerørets centerakse danner en vinkel på mellem 30° og 60° med en centerakse gennem indløb og udløb og at røret er forbundet med midler for opdeling af flowmålerhuset i et indløbfordelerkammer og et udløbsfordelerkammer.

25 5. Ultralydsflowmåler ifølge krav 4, som ny ved, at målerøret er drejet i forhold til flowmålerhusets indløb og udløb, således at målerørets centerakse danner en vinkel på 45°.

30 6. Ultralydsflowmåler ifølge krav 4-5, som er ny ved, at midlerne for opdeling af flowmålerhuset udgøres af spærrevægge monteret vinkelret på hver sin side af målerøret, således at spærrevæggenes ender slutter tæt med flowmålerhusets sidevæg og opdeler flowmålerhuset i et indløbfordelerkammer og et udløbsfordelerkammer.

DK 2001 00101 U3

Fig. 1a

Fig. 1b DK 2001 00101 U3

Fig. 2

Fig. 3