WO2010069869A1

WO2010069869A1 - Messrohr eines ultraschall-durchfluss-messsystems

Info

Publication number: WO2010069869A1
Application number: PCT/EP2009/066911
Authority: WO
Inventors: Andreas Berger; Achim Wiest
Original assignee: Endress+Hauser Flowtec Ag
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2010-06-24
Also published as: DE102008055030A1

Abstract

Messrohr (3) eines UltraschalL-Durchfluss-Messsystems (1 ), welches Messrohr (3) einen näherungsweise kreisrunden Messrohreinlauf (7) und einen näherungsweise kreisrunden Messrohrauslauf (7) aufweist, wobei das Messrohr (3) einen Messrohrmittelteil (9) zwischen dem Messrohreinlauf (7) und dem Messrohrauslauf (8) aufweist, welcher Messrohrmittelteil (9) einen Querschnitt (15) aufweist, dessen Breite (16) wesentlich kleiner ist als der Durchmesser (13) des Messrohreinlaufs (7) und/oder der Durchmesser (14) des Messrohrauslaufs (8) und dessen Höhe (17) wesentlich größer ist als der Durchmesser (13) des Messrohreinlaufs (7) und/oder des Messrohrauslaufs (8), wobei das Messrohr (3) eine erste Funktionsfläche (10) und mindestens eine zweite Funktionsfläche (11 ) aufweist, an welche Funktionsflächen (10, 11 ) jeweils mindestens ein Ultraschallwandler (2) akustisch koppelbar ist und welche Funktionsflächen (10, 11 ) jeweils einen näherungsweise gleichen Winkel α zur Messrohrachse (12) aufweisen.

Description

Messrohr eines Ultraschall-Durchfluss-Messsystems

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Messrohr eines Ultraschail-Durchfluss- Messsystems, welches Messrohr im Messbereich einen anderen Querschnitt aufweist als der Messrohreiniauf und/oder Messrohrauslauf.

Ultraschall-Durchflussmessgeräte werden vielfach in der Prozess- und Automatisierungstechnik eingesetzt. Sie erlauben in einfacher Weise, den Volumendurchfluss und/oder Massendurchfluss in einer Rohrleitung zu bestimmen.

Die bekannten Ultraschall-Durchflussmessgeräte arbeiten häufig nach dem Doppieroder nach dem Laufzeitdifferenz-Prinzip.

Beim Laufzeitdifferenz- Prinzip werden die unterschiedlichen Laufzeiten von Ultraschallimpulsen relativ zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit ausgewertet.

Hierzu werden Ultraschallimpulse in einem bestimmten Winkel zur Rohrachse sowohl mit als auch entgegen der Strömung gesendet. Aus der Laufzeitdifferenz lässt sich die Fließgeschwindigkeit und damit bei bekanntem Durchmesser des Rohrleitungsabschnitts der Voiumendurchfluss bestimmen.

Beim Doppler-Pπnzip werden Ultraschallwellen mit einer bestimmten Frequenz in die Flüssigkeit eingekoppelt und die von der Flüssigkeit reflektierten Ultraschallwellen ausgewertet. Aus der Frequenzverschiebung zwischen den eingekuppelten und reflektierten Wellen lässt sich ebenfalls die Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit bestimmen.

Reflexäonen in der Flüssigkeit treten jedoch nur auf, wenn Luftbiäschen oder Verunreinigungen in dieser vorhanden sind, so dass dieses Prinzip hauptsächlich bei verunreinigten Flüssigkeiten Verwendung findet.

Die Ultraschallwellen werden mit Hilfe so genannter Ultraschallwandler erzeugt bzw. empfangen. Hierfür sind Ultraschaliwandler an der Rohrwandung des betreffenden Rohrleitungsabschnitts fest angebracht. Seit neuerem sind auch Clamp-on- Ultraschall-Durchfiussmesssysteme erhältlich. Bei diesen Systemen werden die Ultraschallwandler nur noch mit einem Spannverschluss an die Rohrwandung gepresst. Derartige Systeme sind z. B. aus der EP 686 255 B1 , US-A 44 84 478 oder US-A 45 98 593 bekannt.

Ein weiteres Ultraschali-DurchfSussmessgerät, das nach dem Laufzeitdifferenz- Prinzip arbeitet, ist aus der US-A 50 52 230 bekannt. Die Laufzeit wird hier mitteis kurzen Ultraschaliimpulsen ermittelt.

Ein großer Vorteil von Clamp-On-Ultraschall-Durchflussmesssystemen ist, dass sie das Messmedium nicht berühren und auf eine bereits bestehende Rohrleitung angebracht werden.

Die UitraschaNwandler bestehen normalerweise aus einem piezoelektrischen

Element, auch kurz Piezo genannt, und einer Koppelschicht, auch Koppelkeil oder seltener Vorlaufkörper genannt. Die Koppeischicht ist dabei meist aus Kunststoff gefertigt, das piezoelektrische Element besteht in der industriellen Prozessmesstechnik üblicherweise aus einer Piezokeramik. Im piezoelektrischen Element werden die Ultraschallweilen erzeugt und über die Koppelschicht zur Rohrwandung geführt und von dort in die Flüssigkeit geleitet. Da die Schallgeschwindigkeiten in Flüssigkeiten und Kunststoffen unterschiedlich sind, werden die Ultraschallwellen beim Übergang von einem zum anderen Medium gebrochen. Der Brechungswinkel bestimmt sich in erster Näherung nach dem Snell ^'sehen Gesetz. Der Brechungswinkel ist somit abhängig von dem Verhältnis der Ausbreitungsgeschwindigkeiten in den Medien.

Zwischen dem piezoelektrischen Element und der Koppelschicht kann eine weitere Koppeischicht angeordnet sein, eine so genannte Anpassungsschicht. Die Anpassungsschicht übernimmt dabei die Funktion der Transmission des

Ultraschallsignals und gleichzeitig die Reduktion einer durch unterschiedliche akustische Impedanzen verursachte Reflektion an Grenzschichten zwischen zwei Materialen. Nun sind auch verschiedene Formen von Messrohren für Ultraschail-Durchfluss- Messsysteme bekannt geworden.

Die EP 1 826 537 A2 zeigt ein Messrohr mit rechteckigem Rohrquerschnitt. Zwei Uitraschaiiwandler sind auf zwei sich gegenüberstehenden, parallelen Flächen des Messrohrs angebracht oder sie sind zueinander beabstandet auf einer der beiden parallelen Flächen angeordnet, wobei die Ultraschailwandler näherungsweise den gesamten Rohrquerschnitt durchschauen.

In der DE 10 2006 030 942 A1 ist ebenfalls ein Messrohr mit rechteckigem

Querschnitt dargesteift. Dabei verfügt das Messrohr über einen Messrohreiniauf und einen M essroh rauslauf, welche jeweils eine Querschnittsveränderung von rundem Querschnitt des das Messrohr umgebenden Rohrleitungssystems auf rechteckigen Querschnitt des Messrohrs ermöglichen. Im Messrohreiniauf ist ein zusätzliches Bauelement vorgesehen, welches die Strömung verwirbelt.

Die DE 102 49 542 A1 offenbart ein Messrohr für ein Ultraschall-Durchfluss- Messsystem mit zwei Funktionsflächen, auf weichen jeweils ein Uitraschaiiwandler angebracht ist. Die Funktionsflächen sind dabei integraler Bestandteil des Messrohrs. In einer Ausführungsform sind die Funktionsflächen parallel zueinander auf sich gegenüberliegenden Seiten des Messrohrs angebracht. In einer anderen Ausgestaltung wiesen beide Funktionsflächen den näherungsweise gleichen Winke! zu einem gedachten Lot auf die gegenüberliegende Fläche des Messrohrs auf, welche gegenüberliegende Fläche das Ultraschallsignal zwischen den Ultraschallwandlern reflektiert.

Ein weiteres Messrohr mit rechteckigem Querschnitt ist in der EP 1 130 366 A2 gezeigt. Der Uitraschaiiwandler ist dabei gleich der inneren Weite des Messrohrs, wodurch der gesamte Messrohrquerschnitt durchschallt werden kann. Der Querschnitt des Messrohrs verändert sich dabei von einem quadratischen zu einem rechteckigen Querschnitt, wobei die Höhe des Rechtecks höher sein kann als die Höhe des Quadrates und die Breite des Rechtecks wesentlich schmaler ist, als die Breite des Quadrates. Rechteckige Messrohre weisen eine in der Regel stark verlangsamte Strömung in den Winkeln und Ecken der Messrohre auf. Ablagerungen sammein sich dort häufig an.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Messrohr für ein Ultraschail-Durchfluss- Messsystem bereit zu stellen, welches eine hochgenaue Messung des Durchflusses ermöglich und gleichzeitig sehr kostengünstig herzustellen ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Messrohr eines Ultraschall-Durchfluss- Messsystems, weiches Messrohr einen näherungsweise kreisrunden

Messrohreiniauf und einen näherungsweise kreisrunden Messrohrauslauf aufweist, wobei das Messrohr einen Messrohrmättelteil zwischen dem Messrohreiniauf und dem Messrohrauslauf aufweist, welcher Messrohrmittelteil einen Querschnitt aufweist, dessen Breite wesentiich kleiner ist als der Durchmesser des Messrohreinlaufs und/oder der Durchmesser des Messrohrauslaufs und dessen Höhe wesentlich größer ist als der Durchmesser des Messrohreinlaufs und/oder des Messrohrausiaufs, wobei das Messrohr eine erste Funktionsfläche und mindestens eine zweite Funktionsfläche aufweist, an welche Funktionsflächen jeweils mindestens ein Ultraschallwandier akustisch koppeibar ist und welche Funktäonsffächen jeweils einen näherungsweise gleichen Winket α zur Messrohrachse aufweisen.

Zur Bestimmung sowohl des Durchmessers, als auch der Breite und der Höhe wird jeweils die vom Messrohr umschlossene Fläche herangezogen. Die Maße werden also zwischen den Innenflächen des Messrohrs bestimmt. Die Breite des Messrohrs bezieht sich dabei auf die Breite an der schmälsten Stelle des Messrohrs. Die Höhe hingegen bezieht sich auf die Höhe an der höchsten Stelle des Messrohrs. Besitzt das Messrohr im Messrohrmittelteil eine Achse, verlaufen Höhe und Breite senkrecht zu der Achse des Messrohrmittelteils, wie beim Durchmesser des Messrohreiniauf und Messrohrauslaufs. Die Messrohrachse selbst ist ohne eine existente Achse im Messrohrmitteiteil ais Verbindungslinie zwischen Mittelpunkt des Messrohreiniaufs und dem Mittelpunkt des Messrohrauslaufs zu betrachten. Bevorzugt weist der Messrohrmitteltei! eine Achse auf, welche in der besagten Verbindungslinie zwischen Mittelpunkt des Messrohreinlaufs und Mittelpunkt des Messrohrauslaufs liegt. Die Funktionsflächen befinden sich bevorzugt auf der Außenseite der Messrohrwand. Sie sind zur Aufnahme von Ultraschallwandiem geeignet ausgestaltet. Wird ein UltraschaNsigna! über die Funktionsfläche in die Messrohrwand eingekoppelt, leitet die Messrohrwand das Uftraschallsignal bis auf seine Innenseite. Dort wird es dann in das Messmedium eingekoppeit.

in einer ersten Weiterbildung der Erfindung sind die erste Funktionsfläche und die zweite Funktionsfläche planparallel zueinander.

In einer zweiten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist die erste und/oder zweite Funktionsfläche mindestens so breit, wie das Messrohr an seiner schmälsten Steile. Bevorzugt wird das Messrohr in seinem Messrohrmittelteil mit Ultraschallsignalen durchschaut. Dabei wird besonders vorteilhaft die gesamte Breite des Messrohrmittelteils durchschallt, d.h. die Wellenfrontbreite des abgestrahlten bzw. des sich im Messmedium ausbreitenden Ultraschalisignal entspricht mindestens der Breite des Messrohrs an der schmälsten Steile.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung weist das Messrohr keine Ecken und/oder Kanten auf. Insbesondere sind die Radien des Messrohrs in verschiedenen Ausgestaltungen, je nach Größe des Messrohrs, größer als 0,2mm, insbesondere größer als 0,5mm, insbesondere größer als 1 mm, insbesondere größer als 2mm. Bevorzugt sind die Radien einer Ausgestaltung des Messrohrs zufolge kleiner als 5mm. Eine Variante des Messrohrs weist dementsprechend keine Ecken auf. Bei einem weitergebildeten Messrohr wird zusätzlich auf Kanten verzichtet. Eine stetige Änderung des Querschnitts des Messrohrs vom Messrohreinlauf bis zum Messrohrmittelteil ist die Folge.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Messrohr aus einem metallischen und im Wesentlichen geraden Rohr mit näherungsweise kreisförmigem Querschnitt durch Umformen herstellbar. Metaliische Messrohre dieser Gesatlt sind natürlich auch über Urformverfahren wie z.B. Gießen herstellbar. Jedoch sind Umformverfahren, die das vorher im Wesentlichen gerade Messrohr plastisch Verformen, wie z.B. Hydroformen oder Tiefziehen, bevorzugt. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Messrohrs ist das Messrohr aus einem Polymer durch Urformen herstellbar. Jedoch sind nicht nur Polymere, sondern vor allem auch faserverstärkte Kunststoffe oder Verbundmaterialien bevorzugt.

Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Messrohrs ist darin zu sehen, dass das Messrohr einstückig ausgebildet ist. Dabei muss das Messrohr nicht unbedingt durch Urformen hergestellt sein, also monolithisch sein. Auch ein Messrohr, welches zunächst durch Biegen eines flachen Blechs mit anschließendem Längsnahtschweißen hergestellt wird und anschließend einen Umformprozess durchläuft, ist als einstückig zu betrachten. Dagegen ist ein aus zwei Halbschalen, welche z.B. durch Tiefziehen ihre endgültige Form erhalten haben, zusammengeschweißtes Messrohr als nicht einstückig zu betrachten.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Messrohrs schlägt vor, dass der Messrohreinlauf und der Messrohrauslauf die im Wesentlichen gleiche Querschnittsfläche aufweisen. Eine weitere Ausgestaltung sieht für den Messrohrmittelteil und den Messrohreinlauf und/oder den Messrohrausfauf die näherungsweise gleiche Querschnittsfläche vor.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Messrohrs sieht vor, dass der Umfang des Messrohrmittelteils näherungsweise gleich dem Umfang des Messrohreinlaufs und/oder des Messroh rauslaufs ist.

Bei einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Messrohr vom

Messrohreinlauf bis zum Messrohrauslauf im Wesentlichen symmetrisch ausgestaltet. Der Aufbau des Messrohrs weist entsprechend mindestens eine Symmetrieebene, eine Symmetrieachse und/oder einen Symmetriepunkt auf.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung weist dagegen asymmetrische Ein- und/oder Auslaufregionen auf. Ein- und Auslaufregionen sind die Regionen des Messrohrs zwischen Messrohreinlauf und Messroh rmättelteil respektive Messrohrmittelteil und Messrohrauslauf. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung wird vorgeschlagen, dass das Messrohr im Messrohrmittelteil zwei im Wesentlichen planparallele Seitenflächen aufweist, welche ihrerseits die Breite des Messrohrs festlegen. Die Seitenflächen des Messrohrs sind bevorzugt an der schmälsten Stelle des Messrohrs, also an der Stelle des Messrohrs mit der geringsten Breite, pianparallel.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Messrohrs besteht darin, dass der Querschnitt des Messrohrmittelteils im Wesentlichen die Form einer Doppelkeule aufweist. Eine Doppelkeule besitzt die Form zweier, mit ihren dünnen Enden auf einander stehenden Keulen. Sie nimmt die Form einer Sanduhr an. Doppelkeulen sind ebenfalls bekannt aus der Quantenmechanik. So bildet beispielsweise das p-Orbitaimodeli eine Doppelkeule.

Gemäß einer weitergebildeten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Messrohrs weist die Innenseite des Messrohrs zumindest bereichsweise im Wesentlichen strömungsparaflele Riefen in der Messrohrwand auf. Die Riefen bieten einerseits den positiven Effekt der Strömungsführung im Messrohr, andererseits dienen sie zur Stabilität des Messrohrs, um Verformungen zu reduzieren. Ist ein Messrohr z.B. mittels eines Umformprozesses hergestellt, können die Riefen nicht nur auf der Innenseite, sondern auch auf der Außenseite des Messrohrs verlaufen. Die Messrohrwand ist somit gewellt. Eine andere Variante stellen einseitige und/oder doppelseitige Rippen in der Messrohrwand dar. Riefen erden dabei eher als Ausnehmungen, Rippen als Ausstülpungen verstanden. Bei einem beschriebenen Messrohr mit gewellter Messrohrwand sind Riefen entsprechend gleichbedeutend mit Rippen.

Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Messrohr mindestens eine topfförmige Einbuchtung auf, wobei die Bodenfläche der topfförmigen Einbuchtung der ersten Funktionsfläche und/oder der zweiten

Funktionsfläche entspricht. Die topfförmigen Einbuchtungen sind zur Aufnahme mindestens eines Ultraschaflwandlers auslegbar. Das Sensorgehäuse ist somit bereits in das Messrohr integriert, wobei es zu unterscheiden gilt zwischen eänstückigem Messrohr mit topfförmiger Einbuchtung und eingeklebten oder z.B. mittels Laser eingeschweißten Töpfchen zur Aufnahme der Ultraschaüwandler. Existieren zwei topfförmige Einbuchtungen, so wird die Bodenfläche der ersten Einbuchtung von der ersten Funktionsfläche gebildet und die Bodenfläche der zweiten Einbuchtung von der zweiten Funktionsfläche.

In einer Weiterbildung der vorherigen Ausgestaltung des Messrohrs ist die topfförmige Einbuchtung von einer schalldämpfenden Verschlussmasse verschließbar und/oder die topfförmige Einbuchtung steht über schalldämpfende Schikanen mit dem Messrohr in Verbindung. Dabei ist das Messrohr mit der topfförmigen Einbuchtung bevorzugt einstückig ausgebildet. Die Messrohrwand weist somit selbst im Bereich der topfförmigen Einbuchtung schalldämpfende Schikanen auf. Die schalldämpfende Verschlussmasse hingegen wird vorteilhaft nach Einsetzen des Uitraschallwandlers in die topfförmige Einbuchtung eingebracht und bevorzugt mit dem Messrohr formschiüssig, womit sie nicht integraler Bestandteil des Messrohrs ist, oder Stoffschlüssig verbunden, z.B. durch Kleben. Die schalldämpfende Verschlussmasse weist dafür vorteilhaft Mittel zur Kabeldurchführung auf.

Weiterhin wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst durch ein Messsystem zur Bestimmung und/oder Überwachung des Durchflusses eines Messmediums durch ein Messrohr welches Ultraschall-Durchfluss-Messsystem mindestens einen Ultraschallwandler und mindestens eine Regel-/Auswerteeinheit aufweist, welche Regei-/Auswerteeinheit anhand der Messsignale bzw. anhand von Messdaten, welche aus den Messsignalen abgeleitet sind, den Volumen- und/oder den Massenstrom des in dem Messrohr strömenden Messmediums ermittelt, wobei der Ultraschallwandler mindestens ein eiektromechanisches Wandlerelement aufweist, welches Ultraschallsignale sendet und/oder empfängt, wobei das Messrohr einen näherungsweise kreisrunden Messrohreinlauf und einen näherungsweise kreisrunden Messrohrauslauf aufweist, wobei das Messrohr einen Messrohrmittelteil zwischen dem Messrohreiniauf und dem Messrohrauslauf aufweist, welcher

Messrohrmittelteil einen Querschnitt aufweist, dessen Breite wesentlich kleiner ist als der Durchmesser des Messrohreinlaufs und/oder des Messrohrauslaufs und dessen Höhe wesentlich größer ist als der Durchmesser des Messrohreinlaufs und/oder des Messrohrauslaufs, wobei das Messrohr eine erste Funktionsfläche und mindestens eine zweite Funktionsfläche aufweist, an weiche Funktionsfiächen jeweils mindestens ein Ultraschallwandier akustisch koppelbar ist und welche Funktionsflächen jeweils einen näherungsweise gleichen Winkel α zur Messrohrachse aufweisen.

Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Messsystems ergeben sich aus den erfindungsgemäßen Weiterbildungen des Messrohrs.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Messrohr mit zwei topfförmigen Einbuchtungen im Längsschnitt, Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Messrohr mit einem doppelkeulenförmigen

Querschnitt des Messrohrmittelteils in perspektivischer Darstellung, Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Messrohr mit gewellten Messrohrseitenflächen und vier Ultraschailwandlern in perspektivischer Darstellung.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Messrohr 3 mit zwei topfförmigen Einbuchtungen 23 im Längsschnitt dargestellt. Das Messrohr 3 verfügt über einen Messrohreinlauf 7 und einen Messrohrauslauf 8 mit näherungsweäse gleichen Querschnitten und einem Messrohrmittelteäl 9 zwischen Messrohreinlauf 7 und Messrohrauslauf 8. Die Verbindungslinie zwischen dem Mittelpunkt des näherungsweise kreisrunden Messrohreinlaufs 7 und des näherungsweise kreisrunden Messrohrauslaufs 8 ist gleichzeitig die Messrohrachse 12. Das Messrohr 3 ist zwar nicht symmetrisch zu seiner Messrohrachse 12, jedoch punktsymmetrisch zu dem Schwerpunkt des Querschnitts 15 des Messrohrmittelteils 9, welcher auf der Messrohrachse 12 liegt. Die Höhe 17 des Messrohrmittelteils 9 ist wesentlich größer als die Durchmesser 13, 14 des Messrohreinlaufs 7 und des Messrohrauslaufs 8. Auch die Breite des Messrohrmittelteils 9 ist wesentlich kleiner ist als der Durchmesser 13 des Messrohreinlaufs 7 und der Durchmesser 14 des Messrohrauslaufs 8, was jedoch in diesem Längsschnitt naturgemäß nicht dargestellt ist. In dieser Gestalt ist das Messrohr 3 mit den topfförmigen Einbuchtungen 23 und den schalldämpfenden Schikanen 26 einstückig durch Umformen eines vormals geraden Rohrs, z.B. mittels Verfahren des Hydroforming, herstellbar. Das Messrohr 3 weist keine scharfen Ecken und Kanten auf. Alle eckenähniichen und kantenähnlichen Stellen sind abgerundet bzw. weisen Radien auf. Durch diese Technik ist es möglich, eine kontinuierliche und gleichzeitige Querschnittsveränderung sowohl in Breite als auch in der Höhe des Messrohrquerschnitts zu erreichen.

Jeweils ein elektromechanisches Wandlerelement 2 ist in jeweils einer topfförmigen Einbuchtung 23 platziert. Es liegt auf der jeweiligen Bodenfläche 24 der topfförmigen Einbuchtung 23 auf und ist mit dieser verbunden. Die Bodenflächen 24 der topfförmigen Einbuchtungen 23 dienen als Funktionsflächen 10, 11 , mit welchen die elektromechanischen Wandlerelemente 5 akustisch gekoppelt sind. Die Bodenflächen 24 der topfförmigen Einbuchtungen 23 respektive die Funktionsflächen 10 und 11 stehen dabei in einem Winkel α auf der Messrohrachse 12. In dieser Ausgestaltung der Erfindung sind die Funktionsflächen 10 und 11 planparallel zueinander.

Die Bodenflächen 24 der topfförmigen Einbuchtungen 23 haben einen näherungsweise kreisrunden Querschnitt. Im Wesentlichen senkrecht dazu stehen die circulären Wände der topfförmigen Einbuchtungen 23. Über die schalldämpfenden Schikanen 26 sind die topfförmigen Einbuchtungen 23 des Messrohrs 3 mit der Messrohrwand 21 einstückig verbunden, d.h. die schalldämpfenden Schikanen 26 und die topfförmigen Einbuchtungen 23 sind Teil der Messrohrwand 21. Die schalldämpfenden Schikanen 26 können dabei z.B. die Form eines Faltenbalgs bzw. Membran- oder Wellbalgs oder, wie hier gezeigt, mit kreisförmig ausgebildeten, konzentrisch angeordneten Sicken oder Wellen annehmen. Zusätzlich zu den schalldämpfenden Schikanen 26 weist ein Ultraschallwandler 2 eine schalldämpfende Verschlussmasse 25 in der topfförmigen Einbuchtung 23 auf, welche die topfförmige Einbuchtung 23 nach außen verschließt. Eine Kabeldurchführung zur Kontaktierung des Ultraschallwandlers und zu dessen Verbindung mit einer nicht dargestellten Regel-/Auswerteeinheit wurde der Übersichtlichkeit wegen nicht gezeigt.

Zusammen mit den dargestellten Ultraschallwandiern 2 könnte das Messrohr 3 als inline-Ultraschall-Durchfluss-Messsystem 1 aufgefasst werden, jedoch ohne die aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellte Regel-/Auswerteeinheit. Fig. 2 offenbart ein erfindungsgemäßes Messrohr 3 mit einem näherungsweise kreisrunden Messrohreinlauf 7 und einem näherungsweise kreisrunden Messrohrausiauf 8 und einem Messrohrmittelteil 9 zwischen dem Messrohreinlauf 7 und dem Messrohrausiauf 8. Das Messrohrmitteitei! 9 weist einen Querschnitt 15 in Form einer Doppelkeule auf, dessen Breite wesentlich kleiner ist a!s der Durchmesser 13 des Messrohreinlaufs 7 und der Durchmesser des Messrohrauslaufs 8 und dessen Höhe wesentlich größer ist als der Durchmesser 13 des Messrohreinlaufs 7 und des Messrohrauslaufs 8. Das gezeigte Messrohr weist insgesamt vier Funktionsflächen 10, 11 , 27, 28 auf, an welche jeweils mindestens ein Uitraschailwandler akustisch koppelbar ist und welche Funktionsflächen 10, 11 , 27, 28 jeweils einen näherungsweise gleichen Winkel zur nicht dargestellten Messrohrachse aufweisen, wobei die Funktionsflächen 10 und 11 und die Funktionsflächen 27 und 28 dabei paarweise planparaliel zueinander sind.

Das Messrohr 3 weist weiterhin zwei im Wesentlichen planparallele Seitenflächen 18 aufweist, welche ihrerseits die Breite des Messrohrs 3 festlegen. Durch die gewählte Darstellung des Messrohrs 3 ist leider nur eine der beiden Seiteflächen 18 zu sehen. Weiterhin ist weder die Breite noch die Höhe des Messrohrs 3 zu sehen, da diese innerhalb des Messrohrs 3 zwischen dessen Innenseiten bestehen und hier das Messrohr perspektivisch von außen dargestellt ist. Ebenfalls nur zu erahnen ist, dass der Messrohreinlauf 7 und der Messrohrausiauf 8 die im Wesentlichen gleiche Querschnittsfläche aufweisen. Der symmetrische Aufbau des Messrohrs 3 ist jedoch sehr deutlich.

Der Messrohrmittelteil 9 des Messrohrs 3 im Ausführungsbeispiel ist näherungsweise gleich dem Umfang des Messrohreinlaufs 7 und dem Umfang des Messrohrauslaufs 8. Dabei werden ebenfalls die Inneren Querschnitte herangezogen. Also der Querschnitt 15 des Messrohrmittelteils 9 hat den näherungsweise gleichen Umfang wie der vom Durchmesser 13 des Messrohreinlaufs 7 aufgespannte Querschnitt des Messrohreinlaufs. Entsprechendes gilt erfindungsgemäß für den Messrohrausiauf. Das Messrohr 3 wird bevorzugt aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt, also in einem Urform-Verfahren hergestellt. Fig. 3 zeigt ein Ultraschail-Durchfluss-Messsystem 1 mit einem Messrohr 3 mit gewellten Messrohrseitenflächen 18 und vier Ultraschallwandiern 2. Die seitlichen Messrohrwände 21 , welche die Seitenflächen 18 des Messrohrs 3 bilden, weisen Riefen 22 sowohl auf der Innenseite 19 als auch auf der Außenseite 20 des Messrohrs 3 auf. Die Riefen 22 auf der Innenseite 19, a!so auf der dem Messmedium 4 zugewandten Seitenfläche 18 des Messrohrs 3 verlaufen dabei im Wesentlichen in Strömungsrichtung des Messmediums 4 im Messrohr 3. Die gewellten Seitenflächen 18 bzw. Messrohrwände 21 verleihen dem Messrohr 3 eine höhere mechanische Stabilität Die vier sich gegenüberstehenden Ultraschailwandler 2 sind auf das Messrohr 3 von außen, also auf die Außenseite 20 des Messrohrs 3, aufgesetzt. Es handelt sich dennoch nicht um ein Clamp-On-Messsystem, da die Ultraschallwandler 2 nicht auf eine bestehende Rohrleitung, sondern auf ein eigens dafür gestaltetes Messrohr 3 angebracht sind.

Die Ultraschallwandler 2 stehen mit insgesamt vier Funktionsflächen 10, 11 , 27, 28 des Messrohrs 3 in Verbindung. Dabei schließen alle vier Funktionsflächen 10, 11 , 27, 28 näherungsweise den gleichen Winkel α zur Messrohrachse ein. Die Funktionsflächen 10 und 11 und die Funktionsflächen 27 und 28 sind dabei paarweise planparaüel.

Die Durchmesser 13, 14 und damit die Querschnittsflächen des näherungsweise kreisrunden Messrohreinlaufs 7 und des näherungsweise kreisrunden Messrohrauslaufs 8 sind im Wesentlichen gleich groß. Die Breite 16 des Messrohrmittelteils 9 an der schmälsten Stelle des Messrohrmittelteils 9 ist vergleichsweise zu den Durchmessern 13, 14 des Messrohreinlaufs 7 und des Messrohrauslaufs 8 kleiner. Gleichermaßen ist die Höhe 17 des Messrohrs 3 am höchsten Teil des Messrohrmittelteils 9 größer als die genannten Durchmesser 13, 14.

Auch dieses Messrohr 3 mit den Riefen 22 in der Messrohrwand 21 weist keine

Ecken und keine Kanten auf der Innenseite des Messrohrs 3, also dem Messmedium berührenden Teil des Messrohrs 3, auf. Es ist einstückig durch Umformen herstellbar und symmetrisch aufgebaut. Bezugszeichenliste

I Ultraschall-Durchfluss-Messsystem 2 Uitraschallwandier

3 Messrohr

4 Messmedium

5 Elektromechanisches Wandlerelement

6 Regel-/Auswerteeinheit 7 Messrohreinlauf

8 Messrohrauslauf

9 Messrohrmittelteil

10 Erste Funktionsfläche

I 1 Zweite Funktionsfläche 12 Messrohrachse

13 Durchmesser des Messrohreinlaufs

14 Durchmesser des Messrohrauslaufs

15 Querschnitt des Messrohrmittelteiis

16 Breite des Messrohrmittelteils 17 Höhe des Messrohrmittelteils

18 Seitenflächen des Messrohrs

19 Innenseite des Messrohrs

20 Außenseite des Messrohrs

21 Messrohrwand 22 Riefen in der Messrohrwand

23 Topfförmige Einbuchtung

24 Bodenfläche der topfförmigen Einbuchtung

25 Verschlussmasse

26 Schalldämpfende Schikanen 27 Dritte FunktionsfJäche

28 Vierte Funktionsfläche

Claims

Patentansprüche

1. Messrohr (3) eines Ultraschall-DurchfJuss-Messsystems (1 ), welches Messrohr (3) einen näherungsweise kreisrunden Messrohreinlaυf (7) und einen näherungsweise kreisrunden Messrohrauslauf (8) aufweist, wobei das Messrohr (3) einen Messrohrmittelteil (9) zwischen dem Messrohreinlauf (7) und dem Messrohrauslauf (8) aufweist, welcher Messrohrmittelteil (9) einen Querschnitt (15) aufweist, dessen Breite (16) wesentlich kleiner ist als der Durchmesser (13) des Messrohreinlaufs (7) und/oder der Durchmesser (14) des Messrohrausiaufs (8) und dessen Höhe (17) wesentlich größer ist als der Durchmesser (13) des Messrohreinlaufs (7) und/oder des Messrohrausiaufs (8), wobei das Messrohr (3) eine erste Funktionsfläche (10) und mindestens eine zweite Funktionsfläche (11 ) aufweist, an welche Funktionsflächen (10, 11 ) jeweils mindestens ein Uitraschailwandler (2) akustisch koppeibar ist und welche Funktionsflächen (10, 11 ) jeweils einen näherungsweise gleichen Winkel α zur Messrohrachse (12) aufweisen.

2. Messrohr (3) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Funktionsfläche (10) und die zweite Funktionsfläche (11 ) planparaliel zueinander sind.

3. Messrohr (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (3) keine Ecken und/oder Kanten aufweist.

4. Messrohr (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (3) aus einem metallischen und im Wesentlichen geraden

Rohr mit näherungsweise kreisförmigem Querschnitt durch Umformen herstellbar ist.

5. Messrohr (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (3) aus einem Polymer durch Urformen herstellbar ist.

6. Messrohr (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (3) einstückig ausgebildet ist.

7. Messrohr (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Messrohreäniauf (7) und der Messrohrauslauf (8) die im Wesentlichen gleiche Querschnittsfläche aufweisen.

8. Messrohr (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfang des Messrohrmittelteils (9) näherungsweise gleich dem

Umfang des Messrohreinlaufs (7) und/oder des Messrohrauslaufs (8) ist.

9. Messrohr (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (3) vom Messrohreinlauf (7) bis zum Messrohrauslauf (8) im Wesentlichen symmetrisch ausgestaltet ist.

10. Messrohr (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (3) im Messrohrmittelteil (9) zwei im Wesentlichen pianparailele Seitenflächen (18) aufweist, welche ihrerseits die Brette (16) des Messrohrs (3) festlegen.

11. Messrohr (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt (15) des Messrohrmittelteils (9) im Wesentlichen die Form einer Doppelkeule aufweist.

12. Messrohr (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite (19) des Messrohrs (3) zumindest bereichsweise im Wesentlichen strömungsparallele Riefen (22) in der Messrohrwand (21 ) aufweist.

13. Messrohr (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (3) mindestens eine topfförmige Einbuchtung (23) aufweist, wobei die Bodenfläche (24) der topfförmigen Einbuchtung (23) der ersten Funktionsfläche (10) und/oder der zweiten Funktionsfläche (11 ) entspricht.

14. Messrohr (3) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die topfförmige Einbuchtung (23) von einer schalldämpfenden Verschlussmasse (25) verschließbar ist und/oder dass die topfförmige

Einbuchtung (23) über schalldämpfende Schikanen (26) mit dem Messrohr (3) in Verbindung steht.

15. Messsystem (1 ) zur Bestimmung und/oder Überwachung des Durchflusses eines Messmediums (4) durch ein Messrohr (3), welches Ultraschall-

Durchfluss-Messsystem mindestens einen Ultraschallwandler (2) und mindestens eine Regel-/Auswerteeinheät (6) aufweist, welche Regei- /Auswerteeinheit (6) anhand der Messsignale bzw. anhand von Messdaten, welche aus den Messsignalen abgeleitet sind, den Volumen- und/oder den Massenstrom des in dem Messrohr (3) strömenden Messmediums (4) ermittelt, wobei der Ultraschallwandler (2) mindestens ein elektromechanisches Wandlerelement (5) aufweist, welches Ultraschallsignale sendet und/oder empfängt, mit einem Messrohr (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.