RU2205369C2 - Ultrasonic liquid and gas meter with updated protection against stray waves - Google Patents
Ultrasonic liquid and gas meter with updated protection against stray waves Download PDFInfo
- Publication number
- RU2205369C2 RU2205369C2 RU99111362/28A RU99111362A RU2205369C2 RU 2205369 C2 RU2205369 C2 RU 2205369C2 RU 99111362/28 A RU99111362/28 A RU 99111362/28A RU 99111362 A RU99111362 A RU 99111362A RU 2205369 C2 RU2205369 C2 RU 2205369C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channel
- liquid
- measuring
- gas meter
- meter according
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение касается ультразвукового счетчика жидкостей и газов, включающего ультразвуковые преобразователи, определяющие ультразвуковой измерительный путь, излучающие и принимающие ультразвуковые волны в жидкостях и газах вдоль измерительного пути, по меньшей мере, на одной ультразвуковой частоте. The invention relates to an ultrasonic liquid and gas meter, including ultrasonic transducers that determine the ultrasonic measuring path, emitting and receiving ultrasonic waves in liquids and gases along the measuring path, at least at one ultrasonic frequency.
Известен способ измерения скорости потока жидкости и газа ультразвуковыми преобразователями при помощи ультразвуковых волн по направлению потока и в противоположную сторону и измерения соответствующих величин времени распространения излучаемых волн в обоих направлениях. A known method of measuring the flow rate of liquid and gas by ultrasonic transducers using ultrasonic waves in the direction of flow and in the opposite direction and measuring the corresponding values of the propagation time of the emitted waves in both directions.
На основании измерения скорости жидкости и газа легко определяют их расход, а также объем жидкости и газа, протекающий за определенный интервал времени. Based on the measurement of the velocity of the liquid and gas, their flow rate is easily determined, as well as the volume of liquid and gas flowing over a certain time interval.
В указанных счетчиках жидкости и газа, прием одним из преобразователей ультразвуковых волн, излучаемых другим преобразователем, затрудняется из-за распространения вдоль измерительного пути так называемых "паразитных" ультразвуковых волн. In these liquid and gas meters, the reception by one of the transducers of ultrasonic waves emitted by the other transducer is difficult due to the propagation of so-called "spurious" ultrasonic waves along the measuring path.
Можно указать два типа паразитных ультразвуковых волн:
ультразвуковые волны, порождаемые источником, находящимся вне счетчика, и ультразвуковые волны, излучаемые самими преобразователями.Two types of spurious ultrasonic waves can be indicated:
ultrasonic waves generated by a source located outside the counter, and ultrasonic waves emitted by the transducers themselves.
Первый тип встречается, например, когда на входе газового счетчика устанавливают регулятор давления. The first type occurs, for example, when a pressure regulator is installed at the inlet of a gas meter.
Известно, что регуляторы давления могут уменьшать давление газа на входе ультразвукового газового счетчика от нескольких бар до примерно 20 миллибар. It is known that pressure regulators can reduce the gas pressure at the inlet of an ultrasonic gas meter from a few bars to about 20 mbar.
Однако падение давления в регуляторе в значительной мере является источником шума и порождает паразитные ультразвуковые волны с большой амплитудой давления и с частотой/частотами, соответствующей/соответствующими частоте/частотам ультразвуковых преобразователей счетчика. However, the pressure drop in the regulator is largely a noise source and generates spurious ultrasonic waves with a large pressure amplitude and with a frequency (s) corresponding to / corresponding to the frequency / frequencies of the ultrasonic transducers of the meter.
Эти паразитные ультразвуковые волны распространяются по потоку газа и доходят до ультразвуковых преобразователей. В результате появляются значительные и совершенно недопустимые ошибки в измерениях. These parasitic ultrasonic waves propagate through the gas stream and reach the ultrasonic transducers. As a result, significant and completely unacceptable measurement errors appear.
Первый тип может также встречаться в ультразвуковых счетчиках жидкости, установленных за резко суженным участком трубопровода, в котором образуется так называемая кавитация и в жидкости появляются пузырьки, имеющие частоту, близкую к частоте, используемой в ультразвуковых преобразователях. The first type can also be found in ultrasonic liquid meters installed behind a sharply narrowed section of the pipeline, in which the so-called cavitation is formed and bubbles appear in the liquid having a frequency close to the frequency used in ultrasonic transducers.
Второй тип паразитных ультразвуковых волн встречается, когда ультразвуковые преобразователи определяют между собой ультразвуковой измерительный путь внутри трубопровода, по которому проходит жидкость или газ, для определения расхода, и который выполнен из материала с жесткостью, недостаточной, чтобы помешать акустической связи между замеряемой средой и данным материалом. The second type of parasitic ultrasonic waves occurs when ultrasonic transducers determine between themselves an ultrasonic measuring path inside the pipeline through which liquid or gas passes, to determine the flow rate, and which is made of a material with a stiffness insufficient to interfere with the acoustic connection between the medium to be measured and this material .
Так происходит в случае, когда трубопровод выполнен из металла (сталь и т. д. ), а замеряемая среда является водой, или когда трубопровод изготовлен из пластмассы, а замеряемая среда является газообразной. This happens when the pipeline is made of metal (steel, etc.), and the medium being measured is water, or when the pipeline is made of plastic and the medium being measured is gaseous.
В случаях, когда ультразвуковые волны излучаются одним преобразователем и передаются другому преобразователю внутри измерительного трубопровода, часть этих волн, называемая паразитными, распространяется в материале, из которого выполнен измерительный трубопровод, и достигает другого преобразователя до момента или в тот момент, когда он принимает ультразвуковые волны, распространяющиеся в замеряемой среде. In cases where ultrasonic waves are emitted by one transducer and transmitted to another transducer inside the measuring pipeline, a part of these waves, called spurious waves, propagates in the material from which the measuring pipeline is made and reaches the other transducer until or at the moment when it receives ultrasonic waves propagating in a measured medium.
По этой причине чрезвычайно трудно различить в общем потоке принимаемых вторым преобразователем ультразвуковых волн волны, действительно распространяющиеся в замеряемой среде, и волны, распространяющиеся в материале, из которого изготовлен трубопровод. For this reason, it is extremely difficult to distinguish in the total flow of ultrasonic waves received by the second transducer, the waves actually propagating in the medium being measured, and the waves propagating in the material of which the pipeline is made.
В документе ЕР-А-0457999 описан ультразвуковой расходомер, включающий трубопровод, по которому проходит жидкость или газ, расход которых следует определить, и два находящихся вне него преобразователя. Излучаемые и принимаемые преобразователями ультразвуковые волны передаются в поток и, соответственно, принимаются из потока через соединенные с преобразователями диски и участки стенок, находящиеся рядом с преобразователями. В описанном устройстве имеются поглотители или пары канавок и выступов, предназначенные для разъединения участков стенок, находящиеся рядом с преобразователями. С одной стороны, в таком устройстве используется принцип измерения, при котором в стенке трубопровода возбуждается резонанс, и, с другой стороны, оно не решает проблемы появления паразитных ультразвуковых волн первого типа. EP-A-0457999 describes an ultrasonic flowmeter including a pipeline through which a liquid or gas flows, the flow rate of which should be determined, and two transducers located outside it. Ultrasonic waves emitted and received by the transducers are transmitted to the stream and, accordingly, are received from the stream through disks and wall sections adjacent to the transducers connected to the transducers. In the described device there are absorbers or pairs of grooves and protrusions designed to disconnect sections of the walls located next to the transducers. On the one hand, this device uses the measuring principle, in which resonance is excited in the pipe wall, and, on the other hand, it does not solve the problem of the appearance of spurious ultrasonic waves of the first type.
Из документа FR-A-2 357 869 известно средство ослабления акустических волн, возникающих вне ультразвукового счетчика жидкостей и газов, выполненное в виде втулки из звукоизоляционного материала, устанавливаемой внутри впускного патрубка счетчика. FR-A-2 357 869 discloses a means of attenuating acoustic waves arising outside of an ultrasonic liquid and gas meter, made in the form of a sleeve of soundproofing material installed inside the meter inlet.
Однако такое средство ослабления не позволяет ослаблять паразитные ультразвуковые волны второго типа. However, such a means of attenuation does not allow attenuating parasitic ultrasonic waves of the second type.
Из документа ЕР-А-0048791 известно устройство погашения ультразвуковых волн, излучаемых преобразователями вне измерительной трубы. From document EP-A-0048791, a device is known for the suppression of ultrasonic waves emitted by transducers outside a measuring tube.
Указанное устройство не позволяет ослаблять ультразвуковые волны, распространяющиеся в стенке измерительной трубы, и не ослабляет паразитные ультразвуковые волны первого типа. The specified device does not allow to attenuate ultrasonic waves propagating in the wall of the measuring tube, and does not attenuate spurious ultrasonic waves of the first type.
В основу настоящего изобретения поставлена задача простым и эффективным образом ослабить паразитные ультразвуковые волны, распространяющиеся в ультразвуковом счетчике жидкостей и газов и затрудняющие прием одним из преобразователей ультразвуковых волн, излучаемых вторым преобразователем вдоль измерительного пути. The basis of the present invention is the task of a simple and effective way to attenuate parasitic ultrasonic waves propagating in an ultrasonic meter of liquids and gases and making it difficult for one of the transducers to receive ultrasonic waves emitted by the second transducer along the measuring path.
Таким образом, предметом настоящего изобретения является ультразвуковой счетчик газа и жидкости, включающий ультразвуковые преобразователи, определяющие между собой ультразвуковой измерительный путь, излучающие и принимающие ультразвуковые волны в жидкости или газе вдоль измерительного пути, по меньшей мере, на одной ультразвуковой частоте, средство ослабления паразитных ультразвуковых волн с длиной волны λ, препятствующих приему одним из преобразователей ультразвуковых волн, излучаемых вторым преобразователем, характеризующийся тем, что средство ослабления содержит, по меньшей мере, один канал, в котором паразитные ультразвуковые волны распространяются по основному направлению, соответствующему продольному размеру канала, который имеет поперечный размер b, перпендикулярный размеру а и значительно меньший по величине, чем длина волны λ паразитных волн в среде распространения, при этом канал имеет множество последовательных участков, каждый из которых имеет одну часть с сужением поперечного сечения канала по размеру b, а продольный размер каждого участка практически равен λ/2. Thus, the subject of the present invention is an ultrasonic gas and liquid meter, including ultrasonic transducers defining an ultrasonic measuring path, emitting and receiving ultrasonic waves in a liquid or gas along a measuring path at least at one ultrasonic frequency, means for attenuating parasitic ultrasonic waves with a wavelength λ, preventing one of the transducers from receiving ultrasonic waves emitted by the second transducer, characterized in that the attenuation means comprises at least one channel in which parasitic ultrasonic waves propagate in the main direction corresponding to the longitudinal size of the channel, which has a transverse dimension b, perpendicular to size a and significantly smaller in magnitude than the wavelength λ of the parasitic waves in the distribution medium, the channel has many consecutive sections, each of which has one part with a narrowing of the channel cross-section in size b, and the longitudinal size of each section is practically Eski equal to λ / 2.
Таким образом, паразитные ультразвуковые волны, распространяющиеся в среде в основном вдоль канала, встречают на своем пути сужения по сечению канала, перемежающиеся с "нормальными" участками канала, в результате чего в среде создается разрыв акустического сопротивления и, как следствие, отражение части энергии, содержащейся в указанных волнах, что влечет за собой уменьшение амплитуды указанных волн. Ослабляются также и те паразитные ультразвуковые волны, которые не распространяются вдоль канала, но несмотря на это встречают на своем пути суженные участки канала. Thus, parasitic ultrasonic waves propagating in the medium mainly along the channel meet on their way narrowing along the channel section, interspersed with "normal" sections of the channel, resulting in a rupture of acoustic resistance in the medium and, as a result, reflection of a part of the energy contained in these waves, which entails a decrease in the amplitude of these waves. Those parasitic ultrasonic waves are also attenuated, which do not propagate along the channel, but despite this they encounter narrowed sections of the channel on their way.
Согласно изобретению канал ограничивается по меньшей мере двумя продольными соседними поверхностями, разделенными по размеру b, на одной из которых выполнено множество поперечных последовательных канавок, расположенных параллельно друг другу и чередующихся с выступами, при этом одна пара канавок и выступов расположена справа от каждого участка канала. According to the invention, the channel is limited by at least two longitudinal adjacent surfaces separated by size b, on one of which a plurality of transverse consecutive grooves are arranged parallel to each other and alternating with protrusions, while one pair of grooves and protrusions is located to the right of each channel section.
Каждая канавка имеет профиль V-образной или U-образной формы и образует таким образом на поверхности просветы между зубцами. Each groove has a profile of a V-shaped or U-shaped and thus forms gaps between the teeth on the surface.
По одному из вариантов осуществления изобретения длина волны паразитных ультразвуковых волн меняется в рамках определенного диапазона, а продольный размер участков канала меняется по нарастающей или нисходящей, покрывая определенный диапазон длин волны. According to one embodiment of the invention, the wavelength of the parasitic ultrasonic waves varies within a certain range, and the longitudinal size of the channel sections changes in increasing or descending order, covering a certain range of wavelengths.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения счетчик газа и жидкости содержит корпус с впускным отверстием и выпускным отверстием, измерительный блок с ультразвуковыми преобразователями и, по меньшей мере, с двумя люками, позволяющими потоку жидкости или газа достичь измерительного ультразвукового пути и выйти из него, при этом канал/каналы, в котором/ых распространяются паразитные ультразвуковые волны, выполнен/ны между, по меньшей мере, одним впускным или выпускным отверстием и измерительным участком. In accordance with the first aspect of the present invention, the gas and liquid meter comprises a housing with an inlet and an outlet, a measuring unit with ultrasonic transducers and at least two hatches allowing the flow of liquid or gas to reach and exit the measuring ultrasonic path, In this channel (s) in which spurious ultrasonic waves propagate, made between at least one inlet or outlet and the measuring section.
По первому варианту осуществления изобретения измерительный блок установлен внутри корпуса, образуя при этом с его стенками канал/лы, в котором/ых распространяются паразитные ультразвуковые волны и через который/ые проходит жидкость или газ перед тем, как попасть в измерительный блок, и после выхода из него. According to the first embodiment of the invention, the measuring unit is installed inside the housing, forming with it the walls of the channel (s), in which the spurious ultrasonic waves propagate and through which the liquid or gas passes before entering the measuring unit, and after exiting out of him.
Поверхность, на которой выполнены канавки, является, например, поверхностью измерительного блока. The surface on which the grooves are made is, for example, the surface of the measuring unit.
По второму варианту осуществления изобретения измерительный блок содержит канал/ы, позволяющий/ие ослаблять паразитные ультразвуковые волны и образованный/ые между, по меньшей мере, одним из люков и измерительным участком, при этом канал/ы тоже служит/ат для пропускания жидкости или газа. According to a second embodiment of the invention, the measuring unit comprises a channel (s) allowing to attenuate parasitic ultrasonic waves and formed between at least one of the hatches and the measuring section, while channel (s) also serves to pass liquid or gas .
В соответствии с другими признаками настоящего изобретения измерительный путь выполнен внутри измерительного трубопровода,
измерительный трубопровод проложен, по меньшей мере, частично в отсеке измерительного блока,
канал/ы выполнен/ы между стенками отсека и измерительным трубопроводом,
канал/ы выполнен/ы вокруг трубопровода,
канал/ы выполнен/ы с одной стороны измерительного трубопровода,
с той стороны, где выполнен/ы канал/ы, измерительный блок имеет разделительную стенку, которая отделяет измерительный трубопровод от канала/ов,
измерительный блок имеет другую стенку, расположенную рядом с разделительной стенкой таким образом, чтобы находящиеся рядом с этими стенками поверхности ограничивали канал/ы,
другая стенка является деталью, соединенной с измерительным блоком,
на внешней поверхности измерительного блока выполнены пары канавка/выступ,
канал/ы выполнен/ы вдоль, по меньшей мере, одной части измерительного пути,
канал/ы расположен/ы внутри измерительного трубопровода.In accordance with other features of the present invention, the measuring path is made inside the measuring pipe,
the measuring pipe is laid at least partially in the compartment of the measuring unit,
the channel (s) is made between the walls of the compartment and the measuring pipe,
the channel (s) are made around the pipeline,
channel (s) made on one side of the measuring pipe,
on the side where the channel (s) are made, the measuring unit has a dividing wall that separates the measuring pipe from the channel (s),
the measuring unit has another wall located next to the dividing wall so that the surfaces adjacent to these walls limit the channel (s),
the other wall is a part connected to the measuring unit,
on the outer surface of the measuring unit, groove / protrusion pairs are made,
the channel (s) are made along at least one part of the measuring path,
The channel (s) are located inside the measuring pipe.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения счетчик жидкости и газа содержит измерительный трубопровод, образующий, по меньшей мере, частично ультразвуковой измерительный участок и имеющий, по меньшей мере, одну периферическую стенку, соответствующую каналу, по которому распространяются паразитные ультразвуковые волны. In accordance with a second aspect of the present invention, a liquid and gas meter comprises a measuring pipe forming at least partially an ultrasonic measuring section and having at least one peripheral wall corresponding to a channel through which spurious ultrasonic waves propagate.
Поверхность, на которой выполнены канавки, является внешней поверхностью измерительного трубопровода, при этом сужение сечения каждого участка канала находится справа от каждой канавки в вышеназванной стенке. The surface on which the grooves are made is the outer surface of the measuring pipeline, with a narrowing section of each channel section located to the right of each groove in the above wall.
Измерительный трубопровод является, например, трубой. The measuring pipe is, for example, a pipe.
Канавки имеют кольцевую форму и расположены вдоль трубы. The grooves have an annular shape and are located along the pipe.
В одном из вариантов канавка геликоидальной формы выполнена на внешней поверхности измерительной трубы. In one embodiment, a groove of a helical shape is made on the outer surface of the measuring tube.
В более предпочтительном варианте измерительная труба может ввинчиваться в гнездо, предусмотренное в измерительном блоке. In a more preferred embodiment, the measuring tube can be screwed into the socket provided in the measuring unit.
Другие признаки и преимущества настоящего изобретения очевидны из нижеследующего описания, приведенного в качестве примера, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых
фиг. 1 изображает счетчик жидкости и газа, одна часть крышки которого снята, согласно изобретению;
фиг. 2 изображает внутреннюю часть измерительного блока, представленного на фиг.1, согласно изобретению;
фиг.3 - разрез по линии III-III на фиг.1, согласно изобретению;
фиг. 4а, 4b, 4с - схематическое изображение средств ослабления в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;
фиг. 4d - диаграммы А, В, С, представляющие степень ослабления R средств ослабления в трех различных газах в зависимости от частоты паразитных волн, согласно изобретению;
фиг. 5 - средство ослабления в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения;
фиг. 6 - разрез по линии III-III на фиг.1, но при обратном потоке жидкости или газа, согласно изобретению;
фиг. 7 - счетчик жидкости и газа согласно второму варианту осуществления изобретения;
фиг. 8 - поперечный разрез измерительного блока, представленного на фиг. 7, согласно изобретению;
фиг. 9 - первый вариант выполнения измерительного блока, представленного на фиг.7 и 8, согласно изобретению;
фиг.10 - второй вариант выполнения измерительного блока, представленного на фиг.7 и 8, согласно изобретению;
фиг. 11 - общий вид измерительного блока в соответствии с третьим вариантом выполнения изобретения;
фиг.12 - продольный разрез измерительного блока, представленного на фиг. 11, согласно изобретению;
фиг. 13 - продольный разрез измерительного блока в соответствии с четвертым вариантом осуществления изобретения;
фиг. 14 - продольный разрез измерительного блока в соответствии с пятым вариантом осуществления изобретения;
фиг. 15 - продольный разрез измерительного блока в соответствии с шестым вариантом осуществления изобретения;
фиг. 16а - поперечный разрез измерительного блока, представленного на фиг.15, согласно изобретению;
фиг. 16b - вариант выполнения измерительного блока, представленного на фиг.16а, согласно изобретению;
фиг.17 - продольный разрез измерительного блока в соответствии с седьмым вариантом осуществления изобретения;
фиг.18 - поперечный разрез по линии XVIII-XVIII на фиг.17 измерительного блока, согласно изобретению;
фиг.19 - продольный разрез измерительного блока в соответствии с восьмым вариантом осуществления изобретения;
фиг.20 - продольный разрез измерительного блока в соответствии с девятым вариантом осуществления изобретения;
фиг. 21а - измерительный блок счетчика жидкости и газа в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения;
фиг.21b - измерительный трубопровод, представленный на фиг.21а, согласно изобретению;
фиг. 21с - вариант выполнения измерительного трубопровода, представленного на фиг.21а, согласно изобретению;
фиг. 22а - измерительный трубопровод в соответствии с другим вариантом выполнения, представленного на фиг.21а, согласно изобретению;
фиг. 22b - измерительный трубопровод, установленный в измерительном блоке, согласно изобретению.Other features and advantages of the present invention will be apparent from the following description, given by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which
FIG. 1 shows a liquid and gas meter, one part of the cap of which is removed, according to the invention;
FIG. 2 shows the inside of the measuring unit of FIG. 1, according to the invention;
figure 3 is a section along the line III-III in figure 1, according to the invention;
FIG. 4a, 4b, 4c is a schematic illustration of attenuation means in accordance with various embodiments of the present invention;
FIG. 4d are diagrams A, B, C representing the attenuation degree R of the attenuation means in three different gases depending on the frequency of spurious waves, according to the invention;
FIG. 5 is an attenuation means in accordance with a further embodiment of the invention;
FIG. 6 is a section along the line III-III in figure 1, but with a reverse flow of liquid or gas, according to the invention;
FIG. 7 is a liquid and gas meter according to a second embodiment of the invention;
FIG. 8 is a cross-sectional view of the measuring unit shown in FIG. 7, according to the invention;
FIG. 9 is a first embodiment of a measuring unit shown in FIGS. 7 and 8, according to the invention;
figure 10 is a second embodiment of the measuring unit shown in Fig.7 and 8, according to the invention;
FIG. 11 is a perspective view of a measuring unit in accordance with a third embodiment of the invention;
12 is a longitudinal section through the measuring unit shown in FIG. 11 according to the invention;
FIG. 13 is a longitudinal section through a measuring unit in accordance with a fourth embodiment of the invention;
FIG. 14 is a longitudinal section through a measuring unit in accordance with a fifth embodiment of the invention;
FIG. 15 is a longitudinal section through a measuring unit in accordance with a sixth embodiment of the invention;
FIG. 16a is a cross-sectional view of the measuring unit shown in FIG. 15 according to the invention;
FIG. 16b is an embodiment of the measuring unit shown in FIG. 16a according to the invention;
Fig is a longitudinal section of a measuring unit in accordance with a seventh embodiment of the invention;
Fig. 18 is a cross-sectional view taken along line XVIII-XVIII in Fig. 17 of the measuring unit according to the invention;
Fig is a longitudinal section of a measuring unit in accordance with the eighth embodiment of the invention;
Fig. 20 is a longitudinal section through a measuring unit in accordance with a ninth embodiment of the invention;
FIG. 21a is a measuring unit for a liquid and gas meter in accordance with another embodiment of the invention;
fig.21b - measuring pipe shown in figa, according to the invention;
FIG. 21c shows an embodiment of the measuring pipeline shown in FIG. 21a according to the invention;
FIG. 22a shows a measuring pipe in accordance with another embodiment of FIG. 21a according to the invention;
FIG. 22b is a measurement pipe mounted in a measurement unit according to the invention.
На фиг.1 показан газовый счетчик, расположенный на выходе регулятора давления (не показан), создающего в трубопроводе и в газовом счетчике паразитные ультразвуковые волны с частотой, равной 40 КГц, которые не позволяют точно измерить расход газа. Figure 1 shows a gas meter located at the outlet of a pressure regulator (not shown), which generates spurious ultrasonic waves in the pipeline and in the gas meter with a frequency of 40 KHz, which do not allow accurate measurement of gas flow.
Газовый счетчик 10 содержит впускной патрубок 14 и выпускной патрубок 16, корпус 12, к которому подсоединены впускной и выпускной патрубки, и измерительный блок 18, находящийся внутри корпуса 12. Измерительный блок 18 установлен в корпусе 12 так, что между ними образуются один или несколько каналов, по которым газ проходит от впускного патрубка 14 до люка 20, выполненного в нижней части измерительного блока. The
Измерительный блок 18 удерживается внутри корпуса 12 при помощи двух опор 22, 24, установленных в гнездах, выполненных в корпусе 12. The measuring
Измерительный блок 18 (фиг.2) содержит люк 20, через который в него попадает газ, и два ультразвуковых преобразователя 26, 28, расположенных каждый напротив одного из противоположных концов измерительного трубопровода 30, который образует ультразвуковой измерительный путь. The measuring unit 18 (figure 2) contains a
Ультразвуковые преобразователи работают на частоте порядка 40 кГц. Ultrasonic transducers operate at a frequency of about 40 kHz.
Измерительный трубопровод 30 проходит внутри стенки 32, представляющей собой массивный блок, разделяющий отсеки, внутри которых установлены преобразователи 26, 28. Газ попадает в один из отсеков измерительного блока 18 через люк 20, как показано стрелкой на фиг.2, проходит в измерительную трубу 30 через конец 30а, проходит через внутреннее пространство, выходит из этой трубы через противоположный конец 30b и затем выпускается вверх через выпускное отверстие 34. Выпускное отверстие 34 соединено с выпускным патрубком 16 (фиг.1). The measuring
В описанном выше ультразвуковом газовом счетчике ультразвуковые преобразователи 26, 28 поочередно излучают и принимают ультразвуковые волны установленной частоты, и на основании принятых каждым из преобразователей ультразвуковых волн вычисляют время распространения этих волн и, соответственно, расход газа. In the ultrasonic gas meter described above, the
При наличии регулятора давления, установленного на входе газового счетчика, паразитные ультразвуковые волны попадают в счетчик, достигают ультразвукового измерительного пути внутри измерительного блока 18, смешиваются с ультразвуковыми волнами, излучаемыми и принимаемыми преобразователями, и значительно мешают измерению расхода. In the presence of a pressure regulator installed at the gas meter inlet, parasitic ultrasonic waves enter the meter, reach the ultrasonic measuring path inside the measuring
Каналы выполнены таким образом, чтобы обеспечить эффект ослабления паразитных ультразвуковых волн, попадающих в ультразвуковой измерительный путь. Каждый из каналов 36, 38 (фиг.3) и 40 (фиг.1) имеет продольный размер а. The channels are designed in such a way as to provide the effect of attenuation of spurious ultrasonic waves entering the ultrasonic measuring path. Each of the
По этому участку распространяется поток газа, а также присутствующие в нем паразитные ультразвуковые волны. Для того чтобы ослабление паразитных ультразвуковых волн, распространяющихся по этому направлению, называемому основным направлением, было эффективным, необходимо, чтобы каждый из каналов имел поперечный размер b, перпендикулярный продольному размеру а и гораздо меньший по величине, чем длина волны λ паразитных ультразвуковых волн, распространяющихся в газовой среде. A gas stream spreads along this section, as well as parasitic ultrasonic waves present in it. In order for the attenuation of parasitic ultrasonic waves propagating in this direction, called the main direction, to be effective, it is necessary that each channel has a transverse dimension b perpendicular to the longitudinal dimension a and much smaller in magnitude than the wavelength λ of the parasitic ultrasonic waves propagating in a gas environment.
В действительности, при соблюдении этого условия гарантируется, что внутри канала распространяется только плоский тип ультразвуковой волны и, следовательно, именно на данный плоский тип волны будет действовать средство ослабления в соответствии с настоящим изобретением. In fact, subject to this condition, it is guaranteed that only the plane type of the ultrasonic wave propagates inside the channel and, therefore, the attenuation means in accordance with the present invention will act on this plane type of wave.
И наоборот, если поперечный размер b канала и длина волны слишком близки по значению или b больше λ, появляются другие типы распространения паразитных ультразвуковых волн, отличные от плоского типа, и снижается эффективность действия средства ослабления. Conversely, if the transverse dimension b of the channel and the wavelength are too close in value or b is greater than λ, other types of propagation of spurious ultrasonic waves appear that are different from the flat type, and the effectiveness of the attenuation means is reduced.
Канал 36 ограничен, по меньшей мере, двумя продольными поверхностями 42, 44, расположенными друг против друга на расстоянии, соответствующем поперечному размеру b канала (фиг.3). The
По меньшей мере, одна из продольных поверхностей 42, 44 выполнена так, чтобы канал состоял из множества последовательных участков, ограниченных пунктиром, при этом каждый из участков имеет поперечное сужение канала вдоль размера b канала. Поверхность, на которой выполнена такая конфигурация, является поверхностью измерительного блока 18. At least one of the
На внешней поверхности 44 измерительного блока выступы 46 выполнены, например, путем заливки. Эти выступы расположены параллельно друг другу, перпендикулярно продольному размеру а канала и чередуются с канавками 48, также параллельно друг другу. On the
Следует отметить, что вместо заливки выступов на внешней поверхности 44 измерительного блока 18 возможно также обработать эту поверхность так, чтобы при этом образовались параллельные между собой последовательные канавки, перпендикулярные продольному размеру а канала 36. It should be noted that instead of pouring the protrusions on the
Каждому участку канала соответствует выступ 46 и канавка 48, расположенные рядом. Each section of the channel corresponds to a
Выступ 46 имеет продольный размер, обозначенный L1 (фиг.3), а каждая канавка 48 имеет продольный размер, обозначенный L2. The
Поперечный размер канала справа от каждой канавки 48 равен b, а поперечный размер канала справа от каждого выступа равен bo.The transverse dimension of the channel to the right of each
Для того чтобы средство ослабления в соответствии с настоящим изобретением уменьшало длину волны паразитных ультразвуковых волн, необходимо, чтобы продольный размер каждого участка канала, равный L1+L2, был практически равен λ/2. In order for the attenuation means in accordance with the present invention to reduce the wavelength of spurious ultrasonic waves, it is necessary that the longitudinal dimension of each channel section equal to L1 + L2 is practically equal to λ / 2.
Следует заметить, что размеры L1 и L2 могут меняться, но при этом должна соблюдаться вышеуказанная зависимость. It should be noted that the sizes L1 and L2 can vary, but the above dependence must be observed.
Каждая канавка 48 (фиг. 3) имеет продольный профиль U-образной формы, образуя таким образом на продольной поверхности 44 просветы между зубцами. Each groove 48 (Fig. 3) has a longitudinal profile of a U-shape, thus forming gaps between the teeth on the
Уменьшение амплитуды паразитных ультразвуковых волн, распространяющихся в канале 36, происходит каждый раз при прохождении волнами суженного участка канала справа от каждого выступа 46. The decrease in the amplitude of spurious ultrasonic waves propagating in the
Когда поперечный размер канала справа от каждого выступа 46 уменьшается по отношению к поперечному размеру b справа от каждой канавки 48, наблюдается возрастающая эффективность средств ослабления, но при этом следует избегать превышения определенных значений, так как это может привести к чрезмерной потере напора в потоке газа. When the transverse dimension of the channel to the right of each
Образуемый, таким образом, на продольной поверхности 44 рельеф является периодическим. The relief thus formed on the
В качестве цифрового примера: L1=L2=2,5 мм, размеры b и bo соответственно равны 2 мм и 3 мм, а общая длина канала равна 60 мм, что соответствует 12 периодам.As a digital example: L1 = L2 = 2.5 mm, dimensions b and b o are respectively 2 mm and 3 mm, and the total channel length is 60 mm, which corresponds to 12 periods.
Для различных газов, в частности для смеси метана и воздуха, ослабление на более чем 40 децибел на декаду достигнуто при ширине полосы в 12 кГц. For various gases, in particular for a mixture of methane and air, attenuation of more than 40 decibels per decade is achieved with a bandwidth of 12 kHz.
Эффективность средства ослабления может быть увеличена, если выступы и канавки выполнить также на поверхности 42 соответственно напротив выступов 46 и канавок 48 на поверхности 44 измерительного блока 18. The effectiveness of the weakening means can be increased if the protrusions and grooves are also performed on the
Следует заметить, что для той же степени эффективности ослабления канавки/выступы могут быть выполнены только на внутренней поверхности 42 корпуса 12. It should be noted that for the same degree of loosening efficiency, grooves / protrusions can only be made on the
На фиг.4а представлен первый вариант выполнения средства ослабления, согласно которому множество следующих одна за другой параллельных канавок 50 выполнено поперечно на продольной поверхности 44 измерительного блока и в предпочтительном варианте перпендикулярно направлению потока в канале. Fig. 4a shows a first embodiment of a weakening means, according to which a plurality of consecutive
Каждая канавка 50 имеет профиль V-образной формы, а две находящиеся рядом канавки 50 разделены частью участка канала 52 в основном плоского профиля, являющейся как раз той частью, в которой участок канала, через который проходят газ и паразитные ультразвуковые волны, имеет сужение. Each
На фиг. 4b представлен другой вариант выполнения, в котором канавки 54 занимают большую часть каждого участка канала, а части 56 каждого участка канала, являющиеся сужениями поперечного сечения канала, представляют собой простые кромки. In FIG. 4b shows another embodiment in which
На фиг.4с представлен еще один вариант выполнения средства ослабления в соответствии с настоящим изобретением, в котором канавки 58 образуются параллельными друг другу скосами и отделены друг от друга отвесной стенкой, справа от которой находится часть 60 участка канала с суженным поперечным сечением. Продольный профиль поверхности 44 имеет форму зубьев пилы. Fig. 4c shows yet another embodiment of a weakening means according to the present invention, in which the
Каждый раз, когда концептуально разрабатывают средство ослабления, его стараются приспособить прежде всего для определенного газа, и, если при этом хотят закрыть широкий диапазон длин волны, чтобы счетчик мог использоваться для нескольких типов газов, необходимо предусматривать особую конфигурацию каналов 36, 38 и 40. Every time when a means of attenuation is conceptually developed, they try to adapt it primarily for a certain gas, and if at the same time they want to close a wide range of wavelengths so that the meter can be used for several types of gases, it is necessary to provide a special configuration of
На фиг.4d представлены три кривых А, В, С, изображающих отношение R амплитуд паразитных ультразвуковых волн на входе и выходе из канала 36, 38 или 40 в зависимости от ультразвуковой частоты F. On fig.4d presents three curves A, B, C, depicting the ratio R of the amplitudes of the parasitic ultrasonic waves at the input and output of the
Каждая кривая представлена в виде перевернутой арки параболической формы и показана совместно с несколькими арками малых размеров. Each curve is presented in the form of an inverted arch of a parabolic shape and is shown together with several arches of small dimensions.
Так, при разработке каналов, показанных на фиг.3, для ослабления паразитных ультразвуковых волн с частотой 40 кГц в смеси воздуха и метана путем расчета получают кривую А, изображающую максимальную степень ослабления при частоте 40 кГц. So, when developing the channels shown in Fig. 3, to attenuate stray ultrasonic waves with a frequency of 40 kHz in a mixture of air and methane, a curve A is obtained by calculating the maximum degree of attenuation at a frequency of 40 kHz.
Тем не менее, если заменить смесь воздуха и метана чистым воздухом (кривая В) или чистым метаном (кривая С), то станет ясно, что канал на фиг.3 не является оптимальным для этих газов при частоте 40 кГц. Nevertheless, if we replace the mixture of air and methane with clean air (curve B) or pure methane (curve C), it will become clear that the channel in Fig. 3 is not optimal for these gases at a frequency of 40 kHz.
Представленный на фиг.5 вариант демонстрирует возможность особого выполнения каналов 36, 38 и 40. Presented in figure 5, the option demonstrates the possibility of a special implementation of the
Расположенные друг против друга поверхности 42 и 44 ограничивают канал для потока газа и паразитных ультразвуковых волн. В этом канале канавки 62 и выступы 64 аналогичны представленным на фиг.3, но выполнены на продольной поверхности 44.
Продольный размер участков канала меняется по возрастающей от входа в канал к выходу из него, чтобы покрыть определенный диапазон длин волн газа. The longitudinal size of the channel sections varies in increasing order from the channel entrance to the channel exit to cover a certain range of gas wavelengths.
Возможно, например, покрыть диапазон длин волн от 8,75 мм (воздух) до 11 мм (метан). It is possible, for example, to cover the wavelength range from 8.75 mm (air) to 11 mm (methane).
На практике участок (или участки), расположенный(ые) рядом с входом, имеет(ют) продольный размер, равный λ воздуха/2, а рядом с выходом участок(ки) имеет(ют) продольный размер, равный λ метана/2. Между входом и выходом участки канала имеют возрастающий продольный размер, при этом несколько следующих друг за другом участков канала могут иметь одинаковый продольный размер. In practice, the site (s) located near the inlet (s) has a longitudinal size equal to λ of air / 2, and near the outlet the site (s) has (s) a longitudinal size equal to λ of methane / 2. Between the entrance and the exit, the channel sections have an increasing longitudinal size, while several consecutive channel sections can have the same longitudinal size.
Следует отметить, что выполнить канал можно таким образом, чтобы участки канала имели продольный размер, уменьшающийся от входа в канал к выходу из него. It should be noted that the channel can be made in such a way that the sections of the channel have a longitudinal size, decreasing from the entrance to the channel to the exit from it.
Необходимо заметить, что при разработке средства ослабления, которое может быть приспособлено для нескольких типов газов, эффект ослабления получается ниже, чем при разработке средства ослабления для одного типа газа. Например, для средства ослабления для одного типа газа коэффициент ослабления равен 40 дБ, а для средства ослабления, показанного на фиг.3, этот коэффициент равен только 25 дБ. It should be noted that when developing a means of attenuation, which can be adapted for several types of gases, the effect of attenuation is lower than when developing means of attenuation for one type of gas. For example, for the attenuation means for one type of gas, the attenuation coefficient is 40 dB, and for the attenuation means shown in FIG. 3, this coefficient is only 25 dB.
Хотя в приведенных выше примерах канавки и выступы расположены перпендикулярно основному направлению распространения паразитных ультразвуковых волн, это не является обязательным условием. Тем не менее канавки и выступы не должны быть расположены параллельно основному направлению распространения паразитных ультразвуковых волн для того, чтобы последние ослаблялись сужением поперечного сечения участка канала справа от каждого выступа. Although in the above examples, the grooves and protrusions are perpendicular to the main direction of propagation of spurious ultrasonic waves, this is not a prerequisite. Nevertheless, the grooves and protrusions should not be parallel to the main propagation direction of the parasitic ultrasonic waves so that the latter are weakened by narrowing the cross section of the channel section to the right of each protrusion.
На фиг. 6 схематически представлена другая конфигурация счетчика 120, в котором каналы 121, 122, играющие роль средства ослабления паразитных ультразвуковых волн и обладающие теми же признаками, что и каналы 36, 38 и 40, представленные на фиг.1, 3, 4a-d и 5, выполнены между корпусом 124 счетчика жидкости и газа и измерительным блоком 126. Канавки 128 и выступы 130 чередуются на поверхности 132 измерительного блока. Внешний источник шума помещен на выходе счетчика, а каналы 121, 122 расположены между выходным люком 136 измерительного блока 126 и выпускным отверстием 134. Здесь внутренняя поверхность 138 корпуса 120, расположенная напротив поверхности 132 измерительного блока, тоже могла бы иметь чередующиеся выступы и канавки для повышения эффективности ослабления. In FIG. 6 schematically shows another configuration of the
Ниже следует описание другого варианта осуществления изобретения. The following is a description of another embodiment of the invention.
Счетчик 140 (фиг.7), например газовый, содержит корпус 142 с двумя отверстиями 144, 146 соответственно для впуска и выпуска газа. The counter 140 (Fig.7), for example gas, contains a
Измерительный блок 148 расположен внутри корпуса и оборудован несколькими люками 150, 152 для впуска газа в блок и люком 154, соединенным с патрубком 156, выполненным в виде печной трубы, для выпуска газа из блока. The measuring
Патрубок 156 закреплен на выпускном отверстии 146. The
В измерительном блоке ультразвуковой измерительный путь выполнен в виде измерительного трубопровода, представляющего собой, например, трубу 158. In the measuring unit, the ultrasonic measuring path is made in the form of a measuring pipeline, which is, for example, a
Однако этот трубопровод мог бы иметь, например, форму эллипсоида, как описано в документе ЕР 0 538 930, или иметь прямоугольное поперечное сечение, как описано в документе ЕР 0 580 099. However, this conduit could be, for example, an ellipsoid, as described in EP 0 538 930, or have a rectangular cross-section, as described in EP 0 580 099.
Измерительный блок содержит два отсека 160, 162, отделенных друг от друга стенкой 164, через которую проходит труба 158. The measuring unit contains two
Два ультразвуковых преобразователя расположены соответственно напротив противоположных концов трубы 158 в отсеках 160, 162. Two ultrasonic transducers are respectively located opposite the opposite ends of the
Как показано на фиг.7 и 8, измерительный блок имеет внешнюю форму в виде цилиндра, цилиндрическая стенка отсека 160 образует вместе с внешней стенкой трубы 158 кольцевой канал 170, окружающий трубу. As shown in Figs. 7 and 8, the measuring unit has an external cylinder shape, the cylindrical wall of the
Газ, попадающий в корпус 142 через отверстие 144, проходит вокруг измерительного блока 148 и проникает в него через люки 150, 152, затем проходит в кольцевой канал 170, прежде чем достичь измерительного пути между двумя преобразователями. Между отверстиями 150, 152 и измерительным путем в кольцевом канале 170 имеется множество канавок 172, чередующихся с выступами 174 на цилиндрической поверхности 176 стенки отсека 160. Эти канавки/выступы являются кольцевыми и расположены поперечно по отношению к направлению распространения газа в кольцевом канале 170 и в предпочтительном варианте перпендикулярно к направлению распространения. Gas entering the
Аналогично описанному выше для фиг.1-5 это множество канавок/выступов предназначено для ослабления паразитных ультразвуковых волн, распространяющихся в газе, прежде чем они попадут в измерительную трубу 158. Similar to that described above for FIGS. 1-5, this plurality of grooves / protrusions is intended to attenuate spurious ultrasonic waves propagating in the gas before they enter the measuring
Для эффективного ослабления необходимо, чтобы поперечный размер b канала был гораздо меньше длины волны λ паразитных волн и чтобы продольный размер каждого участка канала, образованного парой канавка/выступ, был порядка λ/2. For effective attenuation, it is necessary that the transverse dimension b of the channel be much smaller than the wavelength λ of spurious waves and that the longitudinal size of each section of the channel formed by the groove / protrusion pair is of the order of λ / 2.
Продольный размер а кольцевого канала 170 не должен быть слишком коротким, чтобы обеспечивать определенную эффективность. The longitudinal dimension a of the
Все остальные признаки и преимущества, описанные со ссылками на фиг.1-5, остаются в силе. All other features and advantages described with reference to FIGS. 1-5 remain valid.
Следует заметить, что лучше располагать канал, в котором ослабляются паразитные волны, по меньшей мере, по одной части длины измерительного трубопровода, чтобы уменьшить габариты измерительного блока. It should be noted that it is better to have a channel in which stray waves are attenuated along at least one part of the length of the measuring pipeline in order to reduce the dimensions of the measuring unit.
С другой стороны, если габариты измерительного блока не имеют значения, то канал можно располагать перпендикулярно или наклонно по отношению к продольному направлению измерительного трубопровода. On the other hand, if the dimensions of the measuring unit do not matter, then the channel can be positioned perpendicular or inclined with respect to the longitudinal direction of the measuring pipeline.
Измерительный блок 148 может иметь поперечное сечение квадратной или прямоугольной формы (фиг.9), и на его внутренней поверхности выполняют канавки и выступы. The measuring
На фиг. 10 показан второй вариант выполнения схемы, представленной на фиг. 1, при этом показан только измерительный блок, а остальные элементы представлены только частично и сохраняют те же обозначения, что и на фиг.7. In FIG. 10 shows a second embodiment of the circuit of FIG. 1, only the measuring unit is shown, and the remaining elements are presented only partially and retain the same designations as in FIG. 7.
Люки 150, 152 заменены на один люк 180, расположенный под измерительным блоком, но этот люк 180 может также располагаться над вышеназванным блоком в рамках другого варианта.
Таким образом, поток газа поступает в отсек 160 через люк 180 и проходит вокруг измерительного трубопровода. Thus, the gas stream enters the
На фиг.11 и 12 показан третий вариант выполнения измерительного блока, в котором измерительный трубопровод 182 имеет поперечное сечение прямоугольной формы, а два канала 184, 186 выполнены, по меньшей мере, на одной части продольного размера измерительного трубопровода с одной и с другой стороны в измерительном блоке 190. На фиг.11 часть отсека с ультразвуковым преобразователем не показана. Поток попадает в эти каналы через два верхних люка 189, 191, как показано стрелками. Преобразователь 192 установлен напротив конца измерительного трубопровода 182 в измерительном блоке 190. Измерительный трубопровод проходит через перегородку 194, делящую измерительный блок на две части. Второй преобразователь 198 установлен напротив противоположного конца измерительного трубопровода. 11 and 12 show a third embodiment of the measuring unit, in which the measuring
На соответствующих поверхностях 200, 202 боковых каналов 184, 186, расположенных напротив поверхностей 204, 206 боковых стенок измерительного трубопровода 182, выполнены чередующиеся канавки 208 и выступы 210, обладающие признаками, описанными для фиг.1-10, за исключением их формы, зависящей от боковых каналов. On the
В предпочтительном варианте канавки/выступы расположены перпендикулярно по отношению к продольному направлению потока в каналах. In a preferred embodiment, the grooves / protrusions are perpendicular to the longitudinal direction of flow in the channels.
На фиг. 13 показан четвертый вариант выполнения, в котором канавки 212/выступы 214 выполнены на поверхности(ях) 216 измерительного трубопровода 218 в зависимости от того, предусмотрен ли всего один канал 219 вокруг измерительного трубопровода аналогично схеме на фиг.7-10 или же предусмотрены два или несколько каналов с одной и с другой стороны трубопровода (фиг.11, 12). Этому варианту отдается преимущество, поскольку легче выполнять канавки/выступы непосредственно на измерительном трубопроводе, который изготавливается отдельно от стального измерительного блока и затем вставляется в измерительный блок, чем на стенках отсека, в котором частично располагается трубопровод. In FIG. 13 shows a fourth embodiment in which
На фиг. 14 показан пятый вариант выполнения, в котором канавки 220, 222/выступы 224, 226 выполнены одновременно на двух поверхностях 228, 230, соседних с каналом(ами) 232. Этот вариант может применяться для любой из конфигураций, представленных на фиг.7-13. In FIG. 14 shows a fifth embodiment in which
Представленный на фиг. 15 измерительный блок 240 иллюстрирует другой вариант выполнения, в котором два люка 242, 244 соответственно для впуска и выпуска жидкости и газа в измерительном блоке практически находятся на одной линии. Presented in FIG. 15, the measuring
Эти люки могут непосредственно соединяться с соответствующими впускными и выпускными отверстиями, находящимися на одной линии. Или представленный на фиг. 15 блок может устанавливаться в корпус (фиг.7). Измерительный блок 240 включает измерительный трубопровод 246 и два отсека 248, 250, разделенных перегородкой 252, через которую проходит трубопровод. These hatches can be directly connected to the corresponding inlet and outlet openings located on the same line. Or represented in FIG. 15 block can be installed in the housing (Fig.7). The measuring
Два ультразвуковых преобразователя 254, 256 установлены соответственно напротив двух противоположных концов измерительного трубопровода 246 в отсеках 248, 250. Two
Канал 258 предусмотрен только с одной стороны измерительного трубопровода для того, чтобы, во-первых, жидкость или газ могли попадать из люка 242 до конца трубопровода, находящегося напротив преобразователя 254, и, во-вторых, чтобы обеспечивать ослабление паразитных ультразвуковых волн, распространяющихся в потоке.
Для этого на одной из поверхностей 260 канала 258, расположенной напротив внешней поверхности измерительного трубопровода 246, выполнены выступы 262, чередующиеся с канавками 264, обладающие признаками, описанными выше. For this, on one of the
Если часть отсека 248, расположенная вдоль измерительного трубопровода, имеет поперечное круговое сечение, то канавки/выступы 263 имеют, например, форму полукруга (фиг.16а). If the part of the
Если же часть отсека, расположенная вдоль измерительного трубопровода, имеет поперечное сечение в форме квадрата или прямоугольника, то канавки/выступы имеют, например, прямоугольную форму (фиг.16b). If the part of the compartment located along the measuring pipeline has a cross-section in the form of a square or rectangle, then the grooves / protrusions have, for example, a rectangular shape (Fig.16b).
Представленная на фиг. 15, 16а, 16b конфигурация имеет преимущество по сравнению с той, что показана на фиг.7-13, так как поток жидкости или газа проходит путь большей длины и вступает в контакт с канавками/выступами, благодаря чему возрастает эффективность ослабления паразитных ультразвуковых волн. Presented in FIG. 15, 16a, 16b, the configuration has an advantage over that shown in FIGS. 7-13, since the flow of liquid or gas travels a longer path and comes into contact with the grooves / protrusions, thereby increasing the attenuation efficiency of spurious ultrasonic waves.
Для повышения эффективности возможно также выполнять канавки/выступы на поверхности измерительного трубопровода 246, расположенной напротив поверхности 260. To increase efficiency, it is also possible to make grooves / protrusions on the surface of the measuring
В соответствии с еще одним вариантом выполнения (фиг.17 и 18) измерительный блок 270 содержит два отсека 272, 274, в которых устанавливаются два ультразвуковых преобразователя 276, 278 напротив противоположных концов измерительного трубопровода 280, проходящего через перегородку 282, разделяющую отсеки. In accordance with another embodiment (FIGS. 17 and 18), the measuring
Два люка 284, 286 соответственно для впуска и выпуска жидкости и газа практически находятся на одной линии. Two
Кроме того, измерительный блок 270 содержит разделительную стенку 288, расположенную вдоль измерительного трубопровода 280 и образующую вместе с находящейся напротив стенкой 290 канал 292, по которому жидкость или газ проходят к измерительному трубопроводу. In addition, the measuring
В этом канале по меньшей мере одна из поверхностей 294 находящихся напротив друг друга стенок 288, 290 имеет следующие друг за другом выступы 296 и канавки 298, которые могут быть выполнены по всей длине стенки. In this channel, at least one of the
Для повышения эффективности на поверхности 300 стенки 288 также могут быть выполнены чередующиеся выступы 302, канавки 304, показанные на фиг.17 пунктирной линией. To increase efficiency, alternating
На фиг. 18 показано увеличенное изображение поперечного сечения измерительного блока, представленного на фиг.17, и показана толщина стенок. In FIG. 18 is an enlarged cross-sectional view of the measuring unit shown in FIG. 17, and wall thickness is shown.
В данном случае измерительный блок имеет в основном круглую форму, а стенка 303 в поперечном сечении является круглой. In this case, the measuring unit has a substantially circular shape, and the
Измерительный блок закрыт с двух продольных концов двумя крайними стенками 305, 306. Справа от канала 292 стенка 303 соединяется с разделительной стенкой 288. The measuring unit is closed at two longitudinal ends by two
Две боковых продольных стенки 307 и 308, параллельных между собой, являются касательными по отношению к стенке 303 и продолжаются вниз к стенке 290, образуя стороны канала 292. Two lateral
В предпочтительном варианте стенка 290 является деталью, соединяемой с измерительным блоком 270 и имеющей форму капота. In a preferred embodiment, the
Выступы/канавки легко выполняются путем заливки на одной и/или другой из стенок 288, 290 перед тем, как закрепить стенку 290 на измерительном блоке. The protrusions / grooves are easily performed by pouring on one and / or the other of the
Такой способ имеет еще одно преимущество, когда нужно приспосабливать измерительный блок к различным диапазонам расхода жидкости или газа, достаточно заменить стенку 290 другой стенкой, имеющей тот же продольный размер, но измененные поперечные размеры, чтобы изменить поперечное сечение канала, сохраняя при этом условия, касающиеся отношения поперечных размеров сечения канала к длине волны λ.
На фиг.18 показана форма выступов 296, приспособленная к форме канала и разделительной стенки 288, выступы 302 не показаны.This method has another advantage when it is necessary to adapt the measuring unit to different ranges of flow of liquid or gas, it is enough to replace the
On Fig shows the shape of the
Справа от выступов сечение канала имеет М-образную форму. To the right of the protrusions, the channel cross section is M-shaped.
Такая конфигурация позволяет получить сечение канала, при котором можно избежать излишних потерь расхода и одновременно обеспечить эффективное ослабление паразитных ультразвуковых волн. This configuration allows you to get a channel cross section, in which you can avoid unnecessary loss of flow and at the same time provide effective attenuation of spurious ultrasonic waves.
Для расширения диапазона измерения расхода счетчиком с такой конфигурацией измерительного блока достаточно заменить стенку 290 в форме капота такой стенкой, при которой ветви М рядом с боковыми стенками 307, 308 будут более высокими, чем показано на фиг.18, тем самым увеличивается сечение канала, по которому проходит жидкость или газ. To expand the flow measurement range with a counter with such a configuration of the measuring unit, it is sufficient to replace the hood-shaped
На фиг.19 частично показан вариант выполнения, при котором средство 310, 312 ослабления паразитных ультразвуковых волн, аналогичное описанным выше и проиллюстрированным на предыдущих фигурах, расположено между выпускным люком 314 измерительного блока 316 и измерительным трубопроводом 318, чтобы помешать распространению в измерительном пути паразитных ультразвуковых волн, образующихся на выходе счетчика. Fig. 19 partially shows an embodiment in which the
В некоторых конфигурациях счетчиков жидкости и газа измерительный трубопровод 320 не составляет полностью измерительный путь, а только его часть. Измерительный трубопровод имеет, например, круглую или прямоугольную форму, как описано в документе WO 9109280. In some configurations of liquid and gas meters, the
Как минимум два ультразвуковых преобразователя 322, 324 устанавливаются на одной стороне измерительного трубопровода 320 (фиг.20). Их можно устанавливать и на диаметрально противоположных сторонах, поэтому измерительный путь может принимать различные формы (V,W и т.д.). Преобразователь 324 можно устанавливать в разных местах (показано пунктиром), видоизменяя измерительные пути. При таком типе конфигурации на входе и/или на выходе измерительного пути, в зависимости от местонахождения источника шума, можно предусмотреть выступы 326/канавки 328 внутри трубопровода для ослабления паразитных ультразвуковых волн, попадающих извне. At least two
Для выполнения выступов/канавок внутри трубопровода последний выполняют из двух частей. To perform the protrusions / grooves inside the pipeline, the latter is made of two parts.
Если пространства для измерительного трубопровода недостаточно, то предпочтительнее располагать выступы/канавки снаружи от него в соответствии, например, с конфигурациями, показанными на фиг.7-19. При необходимости значительного ослабления внешнего акустического шума, распространяемого потоком, может отдаваться преимущество комбинированию признаков, представленных на фиг. 1-6, где канал(ы) выполнен(ы) между корпусом счетчика и измерительным блоком, с признаками, представленными на фиг.7-20, где канал(ы) выполнен(ы) внутри самого измерительного блока. If there is insufficient space for the measuring pipe, it is preferable to position the protrusions / grooves outside of it in accordance with, for example, the configurations shown in Figs. 7-19. If it is necessary to significantly attenuate the external acoustic noise propagated by the stream, an advantage may be given to combining the features shown in FIG. 1-6, where the channel (s) is made (s) between the meter body and the measuring unit, with the features shown in Figs. 7-20, where the channel (s) is made (s) inside the measuring unit itself.
При более низких уровнях шума можно ограничиться конфигурациями, представленными на фиг.1-6 или на фиг.7-20. At lower noise levels, the configurations shown in FIGS. 1-6 or FIGS. 7-20 can be limited.
Предпочтительнее предусматривать расположение средства ослабления паразитных ультразвуковых волн внутри измерительного блока, чем между измерительным блоком и корпусом, в котором находится блок. It is preferable to provide the location of the means of attenuating parasitic ultrasonic waves inside the measuring unit than between the measuring unit and the housing in which the unit is located.
В самом деле, размеры корпуса, в котором устанавливается измерительный блок, а также место расположения впускных и выпускных отверстий различаются в зависимости от требований, действующих в той или иной стране. In fact, the dimensions of the housing in which the measuring unit is installed, as well as the location of the inlet and outlet openings, differ depending on the requirements in force in a given country.
Вследствие этого возникает необходимость изменения размера выступов/канавок для поддержания уровня эффективности ослабления, когда они расположены между измерительным блоком и корпусом, в то время как подобные изменения не обязательны, когда выступы/канавки расположены в одном (или нескольких) канале(ах), выполненном(ых) внутри измерительного блока. As a result, it becomes necessary to change the size of the protrusions / grooves to maintain the level of attenuation efficiency when they are located between the measuring unit and the housing, while such changes are not necessary when the protrusions / grooves are located in one (or several) channel (s) made (s) inside the measuring unit.
Особо интересный аспект изобретения описан ниже со ссылками на фиг.21а и 21b. A particularly interesting aspect of the invention is described below with reference to figa and 21b.
В ультразвуковом измерительном блоке два ультразвуковых преобразователя расположены на двух противоположных концах измерительного трубопровода 478, составляющего ультразвуковой измерительный путь. In the ultrasonic measuring unit, two ultrasonic transducers are located at two opposite ends of the measuring
Проходящий в измерительный блок поток жидкости или газа попадает в измерительный трубопровод 478 через его конец 478а, проходит по трубопроводу, выходит из него через конец 478b и выходит из измерительного блока. The flow of liquid or gas passing into the measuring unit enters the measuring
Обычно во время работы ультразвуковых преобразователей ультразвуковые волны определенной частоты излучаются одним из преобразователей, распространяются внутри измерительного трубопровода 478 и достигают противоположного преобразователя 476, и для определения расхода жидкости или газа учитывается время распространения этих волн. Typically, during operation of the ultrasonic transducers, ultrasonic waves of a certain frequency are emitted by one of the transducers, propagate within the measuring
Однако в некоторых случаях возникает акустическая связь между двумя средами распространения, соприкасающимися между собой, а именно между жидкостно-газовой средой, находящейся внутри измерительного трубопровода 478, и материалом, из которого изготовлены стенка измерительного трубопровода 478. However, in some cases, an acoustic connection arises between two propagation media that are in contact with each other, namely, between the liquid-gas medium inside the measuring
В качестве примера можно назвать случай, когда жидкостной средой является вода, а измерительный трубопровод выполнен из металла, например из стали. Такая же ситуация встречается, когда средой является газ, а измерительный трубопровод выполнен из пластмассы. An example is the case when the liquid medium is water and the measuring pipe is made of metal, for example, steel. The same situation occurs when the medium is gas and the measuring pipe is made of plastic.
В таких случаях паразитные ультразвуковые волны, распространяющиеся внутри измерительного трубопровода 478 от ультразвукового преобразователя 474, частично проникают в стенку измерительного трубопровода 478, распространяются в этой стенке параллельно ультразвуковому измерительному пути внутри трубопровода и попадают в противоположный ультразвуковой преобразователь 476 быстрее или одновременно с ультразвуковыми волнами, распространяющимися внутри вышеназванного трубопровода. При этом происходит наложение ультразвуковых волн, отмечаемое преобразователем 476, что делает практически неосуществимым точное измерение расхода жидкости или газа внутри измерительного трубопровода. In such cases, parasitic ultrasonic waves propagating inside the measuring
В приведенном примере измерительный трубопровод представляет собой трубу, но он может также иметь поперечное сечение прямоугольной формы. In the above example, the measuring pipe is a pipe, but it may also have a rectangular cross-section.
Измерительный трубопровод (фиг.21а и 21b) содержит периферическую стенку 483, имеющую продольный размер а и образующую канал, по которому паразитные ультразвуковые волны распространяются по основному направлению, совпадающему с продольным направлением трубы. Этот канал имеет поперечный размер b, перпендикулярный продольному размеру а и значительно меньший по величине, чем длина волны λ паразитных волн в рассматриваемой среде, а именно в стали. Например, а=100 мм, bo=2 мм, b=3 мм и λ=6 мм.The measuring pipeline (figa and 21b) contains a
Канал ограничен двумя соседними концентрическими продольными поверхностями 484 и 486, при этом внешняя поверхность измерительного трубопровода является поверхностью 486. На внешней поверхности 486 измерительного трубопровода проделаны канавки 488, параллельные между собой, при этом две соседние канавки образуют выступ 490. The channel is bounded by two adjacent concentric
Каждая пара, образованная канавкой 488, следующей за выступом 490, ограничивает в стенке 483 участок канала, в котором паразитные ультразвуковые волны попадают в место сужения участка канала справа от канавки, образующего выступ в стенке. Each pair formed by a
Эти канавки и выступы выполнены по всему продольному размеру а измерительного тубопровода и имеют соответственно продольный размер L1 для выступа 490 и L2 для канавки 488. These grooves and protrusions are made along the entire longitudinal dimension a of the measuring piping and have a corresponding longitudinal dimension L1 for the
Продольный размер каждого участка канала L1+L2 практически равен λ/2. Например, L1=1,5 мм, L2=1,5 мм. The longitudinal size of each section of the channel L1 + L2 is practically equal to λ / 2. For example, L1 = 1.5 mm, L2 = 1.5 mm.
Условия, упомянутые выше и связанные со средствами ослабления, представленными на фиг. 1 и 3, остаются в силе и для данного вида конфигурации. Следует заметить, что суженный поперечный размер bo не должен быть меньше размера b/2, чтобы труба сохраняла свою жесткость. В данной конфигурации канавки так же, как и выступы, имеют кольцевую форму.The conditions mentioned above and associated with the attenuation means shown in FIG. 1 and 3 remain valid for this type of configuration. It should be noted that the narrowed transverse dimension b o must not be less than size b / 2, so that the pipe retains its rigidity. In this configuration, the grooves, like the protrusions, have an annular shape.
На фиг. 21с показаны только ультразвуковые преобразователи 474 и 476 и измерительный трубопровод 492. In FIG. 21c, only
На представленном на фиг. 21с варианте канавки 496 имеют продольный размер, значительно больший, чем выступы 494, имеющие форму пояска. Каждая канавка имеет трапециевидную форму, при этом вершина трапеции находится на внешней поверхности измерительного трубопровода 492. In the embodiment of FIG. 21c, the
В такой конфигурации измерительный трубопровод очень эффективно ослабляет паразитные ультразвуковые волны. In this configuration, the measuring conduit attenuates spurious ultrasonic waves very effectively.
На фиг.22а и 22b представлен еще один вариант выполнения средств ослабления в соответствии с настоящим изобретением. On figa and 22b presents another embodiment of the weakening means in accordance with the present invention.
На фиг.22а измерительный трубопровод 502 круглой формы (труба) обработан так, что на его внешней поверхности образовалась канавка 504 геликоидальной формы и винтовой поясок 506. Эта труба в том виде, как показано на фиг.22а и 22b, может устанавливаться внутри измерительного блока. On
На фиг. 22b измерительный блок 500 содержит люк 508 для впуска жидкости или газа в первый отсек, внутри которого находится ультразвуковой преобразователь 510, расположенный перед одним концом измерительного трубопровода 502, а другой, противоположный первому, конец измерительного трубопровода 502 расположен напротив преобразователя 512, находящегося во втором отсеке, сообщающемся с выпускным люком 513. На этой фигуре измерительный блок 500 включает в себя цельновыполненную центральную часть 514, в которой проделано цилиндрическое отверстие 516. In FIG. 22b, the measuring
В предпочтительном варианте цилиндрический измерительный трубопровод, показанный на фиг.22а, устанавливается внутри отверстия 516 путем завинчивания, благодаря своей внешней поверхности, выполненной в виде резьбы. In a preferred embodiment, the cylindrical measuring pipe shown in figa, is installed inside the
Кроме указанного преимущественного признака, измерительный трубопровод 502 указанной конфигурации обладает свойствами, упомянутыми выше и показанными на других фигурах, для эффективного фильтрования паразитных ультразвуковых волн, распространяющихся в стенке вышеназванного трубопровода 502. In addition to the indicated advantageous feature, the measuring
Claims (24)
28.10.1996 - по пп. 1-7 и 20-24;
27.06.1997 - по пп. 8-19.Priority on points:
10/28/1996 - according to paragraphs 1-7 and 20-24;
06/27/1997 - for PP. 8-19.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR96/13218 | 1996-10-28 | ||
| FR9613218A FR2755231B1 (en) | 1996-10-28 | 1996-10-28 | ULTRASONIC FLUID METER WITH IMPROVED RESISTANCE TO INTERESTED ULTRASONIC WAVES |
| FR97/08254 | 1997-06-27 | ||
| FR9708254A FR2755233B1 (en) | 1996-10-28 | 1997-06-27 | FLUID METER WITH IMPROVED RESISTANCE TO INTERESTED ULTRASONIC WAVES |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99111362A RU99111362A (en) | 2001-03-27 |
| RU2205369C2 true RU2205369C2 (en) | 2003-05-27 |
Family
ID=26233067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99111362/28A RU2205369C2 (en) | 1996-10-28 | 1997-10-28 | Ultrasonic liquid and gas meter with updated protection against stray waves |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AR (1) | AR010047A1 (en) |
| CA (1) | CA2268049A1 (en) |
| RU (1) | RU2205369C2 (en) |
-
1997
- 1997-10-28 CA CA002268049A patent/CA2268049A1/en not_active Abandoned
- 1997-10-28 AR ARP970104992 patent/AR010047A1/en unknown
- 1997-10-28 RU RU99111362/28A patent/RU2205369C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AR010047A1 (en) | 2000-05-17 |
| CA2268049A1 (en) | 1998-05-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2639560B1 (en) | Ultrasonic flow rate measurement device | |
| KR100694937B1 (en) | Ultrasonic type fluid measuring device | |
| JP5024686B2 (en) | Multi-chamber ultrasonic sensor for liquid level determination. | |
| KR101448034B1 (en) | Ultrasonic flowmeter | |
| US5524475A (en) | Measuring vibration of a fluid stream to determine gas fraction | |
| AU722512B2 (en) | An ultrasonic fluid meter with improved immunity to parasitic ultrasound waves | |
| JP2010164558A (en) | Device for measuring flow of fluid | |
| GB2299860A (en) | Ultrasonic flowmeter | |
| EP1742024B1 (en) | Ultrasonic flowmeter with triangular cross section | |
| US9671269B2 (en) | Gas meter and particle trap | |
| US6490933B2 (en) | Ultrasonic flow meter with reduced noise | |
| JP2004264064A (en) | Ultrasonic flow rate measuring apparatus | |
| US6338277B1 (en) | Flowmeter for attenuating acoustic propagations | |
| KR20010034606A (en) | Gas meter dust filter | |
| RU2205369C2 (en) | Ultrasonic liquid and gas meter with updated protection against stray waves | |
| DE102017010727A1 (en) | Measuring device for determining a pressure in a measuring volume | |
| KR102425650B1 (en) | Ultrasonic detectors and detection devices | |
| JP5259313B2 (en) | Ultrasonic flow meter | |
| JP4660511B2 (en) | Noise reduction device and vacuum cleaner | |
| JP2004279224A (en) | Supersonic flowmeter | |
| JP2015230260A (en) | Ultrasonic flowmeter and method of attaching ultrasonic flowmeter | |
| JP2004317288A (en) | Ultrasonic acoustic velocity measuring device | |
| EP0778399B1 (en) | Resonator | |
| US20050155818A1 (en) | Exhaust muffler | |
| CN112629604A (en) | Fluid measuring device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20031029 |