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DE102008019989B4 - Ultrasonic measuring arrangement - Google Patents

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DE102008019989B4
DE102008019989B4 DE200810019989 DE102008019989A DE102008019989B4 DE 102008019989 B4 DE102008019989 B4 DE 102008019989B4 DE 200810019989 DE200810019989 DE 200810019989 DE 102008019989 A DE102008019989 A DE 102008019989A DE 102008019989 B4 DE102008019989 B4 DE 102008019989B4
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Martin Deutscher
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Abstract

Ultraschall-Messanordnung zur Durchfluss-, Schallgeschwindigkeits-, Dichte-, Viskositäts- und/oder Temperaturmessung fließfähiger Medien, mit einem eine Messstrecke aufweisenden Messrohr, welches in einem Bereich eines Messgehäuses angeordnet ist, wobei die Ultraschall-Messanordnung zur Durchschallung der Messstrecke in und entgegen der Flussrichtung eines Mediums und zur Signalaufnahme mindestens zwei beabstandet angeordnete Ultraschall-Sendeempfänger als Sensoren aufweist, und wobei das Messgehäuse an dem Messrohr angespritzt mit diesem dichtungs- und nahtfrei verbunden ist und zwischen den Sensoren ein zu der Flussrichtung paralleler, reflexionsfreier Schallweg gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (2) nahtfrei vorgesehen ist und dass im Bereich von dessen Stirnenden an dem Messgehäuse (7) jeweils wenigstens eine Aufnahme (12) zur Unterbringung eines Ultraschall-Sendeempfängers vorgesehen ist.Ultrasonic measuring arrangement for flow, sound velocity, density, viscosity and / or temperature measurement of flowable media, with a measuring tube having a measuring tube, which is arranged in a region of a measuring housing, wherein the ultrasonic measuring device for sound transmission through the measuring path in and opposite the flow direction of a medium and for signal recording has at least two spaced-apart ultrasonic transceiver as sensors, and wherein the measuring housing is sprayed on the measuring tube with this sealing and seamlessly connected and between the sensors to the flow direction parallel, reflection-free sound path is formed, characterized characterized in that the measuring tube (2) is provided without seams and that in the region of its front ends on the measuring housing (7) in each case at least one receptacle (12) is provided for accommodating an ultrasonic transceiver.

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Ultraschall-Messanordnung zur Durchfluss-, Schallgeschwindigkeits-, Dichte-, Viskositäts- und/oder Temperaturmessung fließfähiger Medien, mit einem eine Messstrecke aufweisenden Messrohr, welches in einem Bereich eines Messgehäuses angeordnet ist, wobei die Ultraschall-Messanordnung zur Durchschallung der Messstrecke in und entgegen der Flussrichtung eines Mediums und zur Signalaufnahme mindestens zwei beabstandet angeordnete Ultraschall-Sendeempfänger als Sensoren aufweist, und wobei das Messgehäuse an dem Messrohr angespritzt mit diesem dichtungs- und nahtfrei verbunden ist und zwischen den Sensoren ein zu der Flussrichtung paralleler, reflexionsfreier Schallweg gebildet ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Ultraschall-Messanordnung.The The invention relates to an ultrasonic measuring arrangement for flow, sonic speed, density, viscosity and / or temperature measurement of flowable media, with a measurement path having a measuring tube, which in a Area of a measuring housing is arranged, wherein the ultrasonic measuring arrangement for transmission the measuring path in and against the flow direction of a medium and for signal recording at least two spaced-apart ultrasonic transceiver as Has sensors, and wherein the measuring housing molded on the measuring tube connected with this seal and seamless and between the Sensors a parallel to the flow direction, reflection-free sound path is formed. Furthermore The invention relates to a method for producing such Ultrasonic measuring arrangement.

Zur Etablierung einer gut durchschallbaren Messstrecke beim Einsatz von Ultraschall-Messanordnungen, insbesondere im Bereich der Durchflussmessung fließfähiger Medien, sind bereits verschiedene Konzepte zur Ausbildung von Messstrecken in Gehäusen bekannt. Für kleine Nenndurchmesser in der Grö ßenordnung von bis zu etwa 25 mm sind hierfür durch die EP 0 088 235 und der EP 0 681 162 die U-Form, und anderweitig beispielsweise aus der DE 10 2005 041 288 auch die Z-Form oder die doppelte Z-Form bekannt und verbreitet, wobei abhängig von Platzangebot und Einsatzform auch weitere, im Grunde beliebig komplizierte Formen von Messstrecken verwendet werden. Auch einfacher geformte Messstrecken, bei denen dann aber die Anordnung der Sensoren komplizierter ausfällt, sind etwa aus der US 5 728 948 A bekannt.To establish a well durchschallbaren measuring section when using ultrasonic measuring arrangements, in particular in the field of flow measurement of flowable media, various concepts for the formation of measuring sections in housings are already known. For small nominal diameters in the order of magnitude of up to about 25 mm are for this purpose by the EP 0 088 235 and the EP 0 681 162 the U-shape, and otherwise for example from the DE 10 2005 041 288 also the Z-shape or the double Z-shape known and spread, depending on space and use form also more, basically arbitrarily complicated forms of measuring sections are used. Even simpler measuring sections, but in which then the arrangement of the sensors fails more complicated, are about from the US 5,728,948 known.

Alle erwähnten Messstrecken sind jeweils mit dem Nachteil behaftet, dass sie mit ihrem dem Messvorgang geschuldeten Profil aus produktionstechnischen Gründen notwendig mehrteilig herzustellen sind und die betreffenden Teile nachträglich mittels Nähte verursachenden Schweißungen oder über Dichtungen zu verbinden sind. Dieser Umstand bringt wiederum den Nachteil mit sich, dass zum einen die betreffenden Dichtungen undicht werden können und sich Kapillaren zwischen Gehäuse und Dichtung ausbilden können. Zum anderen kann eine Schweißstelle Poren, Einschlüsse oder sonstige Unregelmäßigkeiten aufweisen. In diese Schwachstellen kann sich das transportierte, zu messende Medium setzen, was gerade in der Lebensmittelbranche zu hygienischen Problemen führen kann. Ein weiteres Problem kann hierbei im Bereich Chemieindustrie auftreten, wenn Mediumsreste verbleiben, die z. B. beim Ausbau des Gerätes das Personal gefährden können. Weiter kann es umständlich und daher von Nachteil sein, wenn die Sendeempfänger als Sensoren in das Messrohr separat eingebracht und aus diesem wieder ausgebracht werden müssen, überdies ist deren elektrischer Anschluss dann kompliziert zu realisieren.All mentioned Measuring sections are each associated with the disadvantage that they are with their profile owed to the measuring process from production technology establish necessary to produce multiple parts and the relevant parts subsequently by means of Seams causing welds or over To connect seals. This circumstance brings the turn Disadvantage with that on the one hand, the respective seals leaking can be and capillaries between housings and can train seal. On the other hand, a weld Pores, inclusions or other irregularities exhibit. These can be transported into these weak spots, what to measure medium, what just in the food industry too lead to hygienic problems can. Another problem can arise here in the chemical industry, if medium residues remain, the z. B. when removing the device that Can endanger personnel. Further it can be awkward and therefore be a disadvantage when the transceiver as sensors in the measuring tube must be separately introduced and reapplied from this, moreover is their electrical connection then complicated to realize.

Bei dem erwähnten geringen Nenndurchmesser sind weiter aus der DE 101 20 355 , der DE 39 11 408 und der DE 39 41 546 beispielsweise Systeme bekannt, die mit Reflexion bzw. sogar Mehrfachreflexion arbeiten. Jede Reflexion schluckt jedoch einen Teil der eingestrahlten Schallenergie, so dass in diesen Fällen starke Sendesignale benötigt werden, die wiederum Probleme hinsichtlich elektromagnetischer Verträglichkeit mit sich bringen können, oder aber das Empfangssignal wird so schwach, das es von dem immer vorhandenen, mit aufgezeichneten Rauschen nur noch schwer unterscheidbar ist und daher seitens der Messwerterfassung einen erhöhten Aufwand notwendig macht.In the mentioned small nominal diameter are further from the DE 101 20 355 , of the DE 39 11 408 and the DE 39 41 546 For example, systems are known which operate with reflection or even multiple reflection. However, each reflection absorbs part of the radiated sound energy, so that in these cases, strong transmission signals are required, which in turn can cause problems with electromagnetic compatibility, or the received signal is so weak that it is from the ever-present, with recorded noise only is difficult to distinguish and therefore requires an increased effort on the part of the measured value acquisition.

Schließlich ist aus der DE 101 09 161 auch eine Messanordnung bekannt, bei welcher innerhalb eines Geräts mit großem Nenndurchmesser mittels einer Düse im Messrohr ein kleinerer Durchmesser sozusagen simuliert wird, indem durch die Düse die Strömung auf einen kleinen Bereich konzentriert wird. Solche Anordnungen haben jedoch eine fest vorgegebene Flussrichtung und können somit keine Rückflüsse messen.Finally, out of the DE 101 09 161 Also known is a measuring arrangement in which, within a device with a large nominal diameter, a smaller diameter is simulated, so to speak, by means of a nozzle in the measuring tube, by concentrating the flow through the nozzle over a small area. However, such arrangements have a fixed flow direction and thus can not measure reflux.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Ultraschall-Messanordnung zur Verfügung zu stellen, die einfach und günstig herzustellen ist und die bei kleinem Nenndurchmesser der Messstrecke die Nachteile nachträglicher zusammenzufassender Teile der Anordnung vermeidet und mittels einfach anzuordnender und anzuschließender Sensoren ein direktes Durchschallen der Messstrecke mit vertretbar hoher Sendeleistung gestattet.It There is therefore the task of an ultrasonic measuring device available make that easy and cheap is to produce and the small nominal diameter of the measuring section the disadvantages later to be summarized parts of the arrangement avoids and by means of simple to be arranged and to be connected Sensors a direct Durchschallen the measuring section with justifiable high transmission power allowed.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Ultraschall-Messanordnung der eingangs genannten Art, bei welcher das Messrohr nahtfrei vorgesehen ist und dass im Bereich von dessen Stirnenden an dem Messgehäuse jeweils wenigstens eine Aufnahme zur Unterbringung eines Ultraschall-Sendeempfängers vorgesehen ist.These Task is solved by an ultrasonic measuring arrangement of the type mentioned, in which the measuring tube provided seamlessly is and that in the region of the front ends of the measuring housing respectively at least one receptacle for accommodating an ultrasonic transceiver provided is.

Eine Bereitstellung der Ultraschall-Messanordnung in einem mehrstufigen Spritzgussverfahren gestattet es hierbei, in einer Form das mit der Messstrecke versehene Messrohr zunächst ohne Reflexionsstellen an der Messstrecke und mit den notwendigen Anschlüssen zu gießen, wonach das Messrohr als Zwischenprodukt in einem zweiten Spritzvorgang mit dem Gehäuse umgossen wird. Hierbei werden die Öffnungen der Messstrecke bei dem zweiten Spritzvorgang mittels geeigneter Gegenstände, bspw. Dorne oder Schieber verschlossen und so das Eindringen von Spritzgut in die Messstrecke vermieden, die Verschlüsse können nach Entformen des Endprodukts problemlos von den Öffnungen entfernt werden. Bei dem zweiten Spritzgießvorgang verbindet sich der Kunststoff des eingelegten Messrohres mit dem Kunststoff des dann anzuspritzenden Messgehäuses derart, dass keine Kapillaren oder Nahtstellen entstehen.Provision of the ultrasound measuring arrangement in a multi-stage injection molding process makes it possible to cast the measuring tube provided with the measuring section first without reflection points on the measuring section and with the necessary connections, after which the measuring tube is encapsulated with the housing as an intermediate product in a second injection process becomes. In this case, the openings of the measuring section are closed during the second injection process by means of suitable objects, for example mandrels or slides, thus avoiding the penetration of sprayed material into the measuring section, the closures can be removed after demolding End product easily be removed from the openings. In the second injection molding process, the plastic of the inserted measuring tube connects to the plastic of the measuring housing to be injected then in such a way that no capillaries or seams arise.

Eine zweckmäßige, die gute Durchschallung der Messstrecke unterstützende Weiterbildung der erfindungsgemäßen Ultraschall-Messanordnung kann darin bestehen, dass die sich zwischen den Sensoren erstreckende Messstrecke im wesentlichen über ihre gesamte Länge einen kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt, insbesondere ohne Querschnittsänderung, aufweist.A functional, the good Durchschallung the measuring section supporting development of the ultrasonic measuring device according to the invention can in that extending between the sensors Measuring section substantially above her entire length a circular or elliptical cross section, in particular without cross section change, having.

Bei einer anderen Ausführungsform der Ultraschall-Messanordnung sind die Sensoren an der Messtrecke hinsichtlich des bewegten Mediums berührungsfrei angeordnet und können daher nicht von aggressiven, bspw. korrosiven Medien angegriffen werden, während umgekehrt kein Kontakt eines Sensors mit dem transportierten Medium erfolgt und derart keinen negativen Einfluss, bspw. durch Verunreinigung desselben, nehmen kann. Bei einer Ausführung mit mediumsberührten Sensoren können diese einfach an der Messstrecke zugewandten Flä chen des Messrohres angeordnet sein, beispielsweise geklebt oder angespritzt.at another embodiment the ultrasonic measuring device are the sensors on the measuring path with regard to the moving medium contactless arranged and can therefore not be attacked by aggressive, eg corrosive media, while conversely, no contact of a sensor with the transported medium takes place and so no negative impact, for example. By contamination of the same, can take. In a version with wetted sensors can these simply on the measuring section facing WING surfaces of the measuring tube arranged be, for example, glued or molded.

Die Anordnung und Festlegung der Sensoren in den betreffenden Aufnahmen erfolgt dabei sinnvollerweise derart, dass jeder Sensor an einer der Messtrecke zugewandten Fläche einer Aufnahme in dem Gehäuse geklebt, angespritzt oder durch eine andere Fixierung ortsfest gehalten ist.The Arrangement and definition of the sensors in the relevant recordings It makes sense in such a way that each sensor on one of the Measuring section facing surface a receptacle in the housing glued, molded or held in place by another fixation is.

Eine zweckmäßige Zuführung und Abfuhr des zu messenden fließfähigen Mediums zu der Ultraschall-Messanordnung hin bzw. von dieser weg wird durch eine Weiterbildung sichergestellt, bei der das Messrohr im Bereich seiner Enden mit Anschlusseinrichtungen verbunden ist, welche das Medium in einer im wesentlichen quer zur Längserstreckung des Messrohres verlaufenden Richtung zu- bzw. abführen. Hierdurch bildet das Profil des Messrohres eine Z-Form oder eine U-Form oder die Form eines „Doppel-L”. Dabei ist auch eine Weiterbildung umfasst, bei der die Zu- bzw. Abflussrichtung der Anschlusseinrichtungen nicht in einer Ebene liegen sondern einen Winkel einschließen, zum Beispiel einen Winkel von 90°.A appropriate supply and Removal of the flowable medium to be measured to the ultrasonic measuring device out or away from this is by a training ensured in which the measuring tube in the area its ends is connected to connection devices, which the Medium in a substantially transverse to the longitudinal extent of the measuring tube add or remove running direction. This forms the Profile of the measuring tube a Z-shape or a U-shape or the shape a "double-L". there is also a further development, in which the inflow and outflow direction the connection devices are not in one plane but one Include angle, for example, an angle of 90 °.

Entlang seiner Längserstreckung kann das Messrohr einer weiteren Ausführungsform mit axialen, über zumindest einen Teil der Längserstreckung des Messrohres verlaufenden Rippen oder dergleichen Vorsprüngen versehen sein, die zweckmäßigerweise bei dem Anspritzen des Gehäuses in dafür vorgesehene Aufnahmen der Gussform eingreifen, so dass das Messrohr bei dem Gussvorgang keinen Bewegungen unterliegt und sicher gehalten ist.Along its longitudinal extent the measuring tube of a further embodiment with axial, over at least a part of the longitudinal extent of the Measuring tube extending ribs or the like projections provided be that expediently in the molding of the housing in for that intended recordings of the mold intervene, so that the measuring tube during the casting process is not subject to movements and held securely is.

Darüber hinaus kann eine andere Weiterbildung der Ultraschall-Messanordnung an dem Messrohr auch über an diesem angeordnete radiale, insbesondere in gleichmäßigem Abstand über wenigstens einen Teil der Längserstreckung des Messrohres beabstandete Rippen verfügen, welche dem Messrohr eine sowohl für die Bedingungen des zweiten Spritzguss-Vorgangs als auch für seine späteren Einsatzbedingungen wünschenswerte Steifigkeit verleiht.Furthermore may be another development of the ultrasonic measuring device the measuring tube also over arranged at this radial, in particular at a uniform distance over at least a part of the longitudinal extent the measuring tube spaced ribs, which the measuring tube a as well as the conditions of the second injection molding process as well as for his later conditions of use desirable Gives stiffness.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführung der Ultraschall-Messanordnung bildet der Bereich des Messgehäuses mit dem Messrohr ein erstes, offenes Gehäuseteil, welches mit einem bevorzugt als Deckel ausgebildeten zweiten Gehäuseteil verbindbar ist. Die beiden Gehäuseteile bilden auf diese Weise einen Einbauraum, in welchem weitere Einrichtungen untergebracht werden können.at another advantageous embodiment of Ultrasonic measuring arrangement forms the area of the measuring housing with the measuring tube, a first, open housing part, which with a preferably designed as a cover second housing part is connectable. The two housing parts form in this way an installation space in which other facilities can be accommodated.

Bei einer bevorzugten Ausführung ist in dem zweiten Gehäuseteil die Anordnung wenigstens einer mit den Sensoren verbundenen Signalverarbeitungseinrichtung vorgesehen, die beispielsweise die Erzeugung, Erfassung, Auswertung und/oder Weiterverarbeitung und Weiterleitung übernimmt und hierfür mit den entsprechenden elektrischen Anschlüssen versehen ist. Eine solche Signalverarbeitungseinrichtung kann beispielsweise in dem vorher erwähnten Einbauraum angeordnet sein.at a preferred embodiment is in the second housing part the arrangement of at least one signal processing device connected to the sensors provided, for example, the generation, detection, evaluation and / or further processing and forwarding and for this purpose with the is provided corresponding electrical connections. Such Signal processing device, for example, in the before mentioned Installation space can be arranged.

Besonders bevorzugt sind Ausführungsformen der Ultraschall-Messanordnung, welche die Anforderungen hinsichtlich Hygiene und Sicherheit bei Anwendungen in der Lebensmittel- und chemischen Industrie einhalten, weswegen insbesondere hierfür das Messrohr sowie das Messgehäuse bzw. dessen Teile aus einem Kunststoff, insbesondere einem lebensmitteltauglichen und/oder hochbeständigen Kunststoff, beispielsweise aus Polyethylen (PE) oder einem anderen Polyolefin oder einem geeigneten polymeren Fluorcarbon, wie etwa Perfluoralkoxy (PFA), vorgesehen sind.Especially preferred embodiments are the ultrasonic measuring arrangement, which meets the requirements for hygiene and safety in applications in the food and chemical industries, therefore especially for this Measuring tube as well as the measuring housing or its parts made of a plastic, in particular a food-grade and / or highly resistant plastic, for example, polyethylene (PE) or another polyolefin or a suitable polymeric fluorocarbon, such as perfluoroalkoxy (PFA), are provided.

Die oben genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer vorstehend bereits beschriebenen Ultraschall-Messanordnung, welche zumindest die folgenden Verfahrensschritte umfasst:

  • i. Herstellung eines nahtfreien Messrohres (2) mit einer Messstrecke (3) in einer ersten Gussform durch ein geeignetes Gussverfahren, insbesondere ein Spritzgussverfahren, bei welchem im Bereich der Stirnenden des Messrohres ein ungespritzter Bereich ausgespart wird;
  • ii. Einlegen von Positivformen (10) in im Bereich der Enden des Messrohres (2) jeweils befindliche Anschlussstücke (5);
  • iii. Einlegen des Messrohres (2) mit den Formen (10) in eine zweite Gussform und Anspritzen eines insbesondere offenen Gehäuseteils (15) an das Messrohr, wobei bei dem Spritzgießvorgang das Messrohr (2) mit dem Gehäusebereich naht- und kapillarfrei verbunden wird, wobei der Bereich der Stirnenden des Messrohres (2) durch das Anspritzen geschlossen und gehäuseseitig gleichzeitig jeweils wenigstens eine Aufnahme zur Unterbringung eines Ultraschall-Sendeempfängers gebildet wird;
  • iv. Entformen der verbundenen Gussstücke mit nachträglicher Entnahme der Positivformen (10) aus den Anschlusstücken (5) und Anordnung von Sensoren im Bereich der Messstrecke (3).
The above-mentioned object is also achieved by a method for producing an ultrasonic measuring arrangement already described above, which comprises at least the following method steps:
  • i. Production of an Seamless Measuring Tube ( 2 ) with a measuring section ( 3 ) in a first casting mold by a suitable casting process, in particular an injection molding process, in which an unsprayed region is recessed in the region of the front ends of the measuring tube;
  • ii. Inserting positive forms ( 10 ) in the region of the ends of the measuring tube ( 2 ) in each case Fittings ( 5 );
  • iii. Inserting the measuring tube ( 2 ) with the forms ( 10 ) in a second mold and injection molding a particular open housing part ( 15 ) to the measuring tube, wherein in the injection molding the measuring tube ( 2 ) is connected to the housing area without seams and capillaries, wherein the area of the front ends of the measuring tube ( 2 ) is closed by the injection molding and housing side at the same time in each case at least one receptacle for accommodating an ultrasonic transceiver is formed;
  • iv. Removal of the connected castings with subsequent removal of the positive molds ( 10 ) from the fittings ( 5 ) and arrangement of sensors in the region of the measuring section ( 3 ).

Es wird also bei dem Herstellungsverfahren zunächst ein die Messstrecke aufweisendes Messrohr hergestellt, und zwar mittels eines Gussverfahrens, insbesondere eines Spritzgussverfahrens. Das bei dem ersten Verfahrensschritt im Grunde als Zwischenprodukt entstehende Messrohr wird sodann im Bereich seiner Enden mit diese verschließenden Positivformen versehen, die bevorzugt als im wesentlichen konische Dorne vorgesehen sind. Aufgrund ihrer Konizität weisen sie ein verjüngtes Ende auf, das die Öffnungen der Messtrecke im Endbereich des Messrohres sicher verschließt, so dass dort bei dem zweiten Spritzgussvorgang kein Spritzgut eindringen kann. Die Positivformen können am Ende des Verfahrens nach dem Entformen des Gussstückes leicht wieder aus den Anschlussstücken herausgezogen werden.It Thus, in the manufacturing process, first of all, the measuring path has a measuring path Made measuring tube, by means of a casting process, in particular an injection molding process. That in the first process step Basically as an intermediate product measuring tube is then in the range provide its ends with these occluding positive forms, which are preferably provided as substantially conical mandrels. Because of their conicity Show them a rejuvenated End up, the openings the measuring section in the end of the measuring tube securely closes, so that there sprayed material can not penetrate there in the second injection molding process. The positive forms can at the end of the process after removal of the casting easily again from the fittings be pulled out.

Bei einer bevorzugten Variante des Herstellungsverfahrens kann ein das erste Gehäuseteil verschließendes zweites Gehäuseteil in dem gleichen Gussvorgang wie das erste geformt werden. Das das Messrohr aufnehmende erste Gehäuseteil muss dabei nicht zwangsläufig als offenes, wannenartiges Gehäuseteil ausgebildet sein, sondern kann auch lediglich Anschlussbereiche für das zweite Gehäuseteil aufweisen. Bevorzugt wird aber das zweite Gehäuseteil einen Deckel für das erste bilden, wobei in beiden Fällen eines der Gehäuseteile derart vorgesehen ist, dass in diesem wenigstens eine Signalverarbeitungseinrichtung zur Erzeugung, Erfassung, Auswertung und/oder Weiterverarbeitung der von den Sensoren erzeugten oder aufgenommenen Signalen angeordnet ist.at a preferred variant of the manufacturing process, a the first housing part occlusive second housing part be formed in the same casting process as the first one. That the measuring tube receiving first housing part does not necessarily have to as an open, tub-like housing part be formed, but also can only terminal areas for the have second housing part. Preferably, however, the second housing part is a cover for the first form, in both cases one of the housing parts is provided such that in this at least one signal processing device for generation, acquisition, evaluation and / or further processing arranged the signals generated or recorded by the sensors is.

Besonders vorteilhaft, weil gut handhabbar, lässt sich eine weitere Variante des Verfahrens durchführen, bei welcher das Messrohr während des zweiten Gussvorgangs durch an seinem Außenbereich angeordnete Vorsprünge in Aufnahmen der Gussform gehalten ist.Especially advantageous, because easy to handle, can be another variant perform the procedure, at which the measuring tube during of the second casting operation by projections arranged in its outer region in receptacles the mold is held.

Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann darüber hinaus vorsehen, dass entweder die Sensoren bei der Herstellung des Gehäuseteils in dieses durch Einlegen in die Gussform vor dem Gussvorgang integriert sind oder an dem Gehäuseteil von außen zugängliche Aufnahmen zur nachträglichen Anordnung der Sensoren vorgesehen sind, so dass nach dem Gussvorgang entweder bereits die vollständige Messanordnung zur Verfügung steht oder diese noch um später ausgewählte Sensoren ergänzt wird.A Further variant of the method according to the invention can moreover Provide that either the sensors in the manufacture of the housing part integrated into this by placing it in the mold before the casting process or on the housing part from the outside accessible Recordings for later Arrangement of the sensors are provided so that after the casting process either already the complete one Measuring arrangement is available or this later selected Sensors added becomes.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert. In teilweise schematisierter Ansicht zeigen hierbeiThe Invention will now be described with reference to an embodiment in the drawing explained in more detail. In partially schematic view show here

1 eine perspektivische Ansicht eines Messrohres der erfindungsgemäßen Ultraschall-Messanordnung mit in dessen Endbereichen angeordneten Anschlussstücken; 1 a perspective view of a measuring tube of the ultrasonic measuring device according to the invention with arranged in the end regions connecting pieces;

2 eine perspektivische Ansicht des Messrohres aus der 1 mit in die Anschlussstücke eingeführten Positivformen; 2 a perspective view of the measuring tube from the 1 with inserted into the fittings positive molds;

3 die erfindungsgemäße Ultraschall-Messanordnung mit einem Gehäusebereich und darin angeordnetem Messrohr der 1 und 2. 3 the inventive ultrasonic measuring arrangement with a housing portion and arranged therein measuring tube of 1 and 2 ,

In den 1 und 2 ist ein aus Kunststoff gefertigtes Messrohr 2 mit darin befindlicher, nicht sichtbarer Messtrecke 3 einer im Ganzen mit 1 bezeichneten Ultraschall-Messanordnung zu sehen. Das Messrohr 2 ist einem ersten Spritzgussvorgang hergestellt worden und erstreckt sich für den Betrachter von vorne rechts nach hinten links. In seinen Endbereichen 4 weist das Messrohr 2 jeweils ein Anschlussstück 5 auf, diese bilden den Zu- und Ablauf für das zu transportierende bzw. zu messende fließfähige Medium und weisen derart in entgegen gesetzte Richtungen, dass das Profil des Messrohrs 2 die Form eines „Z” bzw. eines „Doppel-L” bildet. Die Anschlussstücke 5 sind mit einem ausgeschnittenen Bereich 6 versehen, in welchem in dem zweiten Spritzgussvorgang ein Anschluss an das in den 1 und 2 nicht dargestellte Messgehäuse 7 erfolgt.In the 1 and 2 is a measuring tube made of plastic 2 with therein, not visible measuring distance 3 one in total with 1 to see designated ultrasonic measuring device. The measuring tube 2 has been made a first injection molding process and extends to the viewer from the front right to the rear left. In its end areas 4 points the measuring tube 2 one connection piece each 5 on, these form the inlet and outlet for the flowable medium to be transported or measured and thus have in opposite directions that the profile of the measuring tube 2 forms the shape of a "Z" or a "double-L". The fittings 5 are with a cut out area 6 provided in which in the second injection molding a connection to the in the 1 and 2 not shown measuring housing 7 he follows.

Das Messrohr 2 ist außen entlang seiner Längserstreckung mit axialen Vorsprüngen 8, die das Messrohr 2 bei dem zweiten Spritzgussvorgang in der Spritzform ortsfest halten. Darüber hinaus ist das Messrohr außen mit gleichmäßig beabstandeten radialen Rippen 9, die entweder durch die Vorsprünge 8 unterbrochen oder umlaufend sind, versehen. Diese Rippen 9 steifen das Messrohr 2 aus und verleihen ihm Stabilität.The measuring tube 2 is outside along its longitudinal extent with axial protrusions 8th that the measuring tube 2 keep stationary in the injection mold during the second injection molding process. In addition, the measuring tube is outside with evenly spaced radial ribs 9 passing through the protrusions 8th interrupted or circumferential, provided. These ribs 9 stiff the measuring tube 2 and give it stability.

Nur in der 2 sind in Vorbereitung auf den zweiten Spritzgussvorgang an dem Messrohr 2 zwei konische, dornartige Positivformen 10 zu erkennen, die in die Anschlussstücke 5 eingesteckt sind und deren jeweils in das Anschlussstück 5 ragendes verjüngtes Ende die zugeordnete nicht erkennbare Öffnung der Messstrecke 3 des Messrohres 2 verschließt. Der der Messstrecke 3 abgewandte Bereich des verjüngten Endes der Positivform 10 ist dabei so ausgeschnitten, dass sich ein abgeflachter Bereich 11 ergibt, an welchem sich an dem später angespritzten Messgehäuse derjenige Wandbereich 13 befindet (vgl. 3), hinter welcher einer der Ultraschall-Sensoren angeordnet ist.Only in the 2 are in preparation for the second injection molding process on the measuring tube 2 two conical, thorn-like positive forms 10 to recognize in the fittings 5 are inserted and their respective in the connecting piece 5 projecting tapered end of the associated unrecognizable opening of the measuring section 3 of the measuring tube 2 closes. The measuring section 3 remote area of the tapered end of the positive mold 10 is cut out so that a flattened area 11 shows, on which at the later molded measuring housing that wall area 13 is located (cf. 3 ), behind which one of the ultrasonic sensors is arranged.

Die 3 zeigt eine Ultraschall-Messanordnung 1, nach einem zweiten Spritzgussvorgang aus der Gussform entformt, bei welcher aus Gründen der Übersichtlichkeit die Sensoren nicht dargestellt sind. Zu erkennen ist wiederum das bereits in den 1 und 2 gezeigte Messrohr 2, welches in einem als Gehäuseteil 15 ausgebildeten Bereich des ebenfalls aus Kunststoff ausgebildeten Messgehäuses 7 angeordnet ist.The 3 shows an ultrasonic measuring device 1 , Removed from the mold after a second injection molding process, in which for reasons of clarity, the sensors are not shown. It can be seen again already in the 1 and 2 shown measuring tube 2 , which in a housing part 15 trained area of the likewise made of plastic measuring housing 7 is arranged.

Das Messrohr 2 ist mit dem Messgehäuse 7 dichtungs- und nahtfrei verbunden und zwischen den nicht dargestellten Sensoren ist ein reflexionsfreier Schallweg gebildet. Letzteres lässt sich an der Position der Aufnahmen 12 erkennen, die nach Fertigstellung der Form mit den Sensoren bestückt und diese dort mittels Klebung, Anspritzen oder einer anderen Fixierung festgelegt werden können, wodurch diese hinsichtlich des Mediums berührungsfrei angeordnet sind. Weiter ist an den Aufnahmen 12 genau derjenige Wandbereich 13 des Messgehäuses 7 zu erkennen, der bereits weiter oben erwähnt durch den abgeflachten Bereich der Positivform beim Spritzgussvorgang entsteht. In der 3 ist das Messrohr in seinem Außenbereich lediglich mit den Axialen Vorsprüngen 8, nicht aber den radialen Rippen 9 versehen.The measuring tube 2 is with the measuring housing 7 sealing and seamlessly connected and between the sensors, not shown, a reflection-free sound path is formed. The latter can be at the position of the recordings 12 recognize that fitted after completion of the mold with the sensors and these can be fixed there by means of gluing, molding or other fixation, whereby they are arranged without contact with respect to the medium. Next is the recordings 12 exactly the wall area 13 of the measuring housing 7 can be seen, which already mentioned above by the flattened portion of the positive mold during the injection molding process. In the 3 is the measuring tube in its outer area only with the axial projections 8th but not the radial ribs 9 Mistake.

Überdies ist der 3 zu entnehmen, dass das Gehäuseteil 15 des Messgehäuses 7, in welchem das Messrohr 2 angeordnet ist, wannenartig mit einem Rand 14 ausgebildet ist, welcher Rand 14 eine von diesem abstehende Lippe 16 aufweist. An dem Rand 14 ist das Gehäuseteil 15 mit einem nicht dargestellten, als Deckel ausgebildeten zweiten Gehäuseteil verbindbar, so dass mit dieser Anordnung das Messrohr 2 eingeschlossen ist und sich in unmittelbarer Nähe einer in dem durch die zusammengefügten Gehäuseteile gebildeten Einbauraum angeordneten Signalverarbeitungseinrichtung befindet. Im Außenbereich des ersten Gehäuseteils 15 sind außerdem zwei flache, von dem Gehäuseteil wegragende Festlegemittel 17 mit Ösen 18 angeordnet, an welchem das erste Gehäuseteil 15 bzw. das ganze Messgehäuse an geeigneter Stelle festgelegt werden kann.Moreover, the 3 to see that the housing part 15 of the measuring housing 7 in which the measuring tube 2 arranged, trough-like with an edge 14 is formed, which edge 14 a protruding lip from this 16 having. At the edge 14 is the housing part 15 connectable with a second housing part, not shown, designed as a cover, so that with this arrangement, the measuring tube 2 is included and located in the immediate vicinity of a signal processing device arranged in the housing space formed by the assembled housing parts. In the outer area of the first housing part 15 are also two flat, projecting away from the housing part fixing means 17 with eyelets 18 arranged on which the first housing part 15 or the entire measuring housing can be fixed at a suitable location.

Die vorstehend beschriebene Erfindung betrifft demnach also eine Ultraschall-Messanordnung 1 zur Durchflussmessung fließfähiger Medien, mit einem eine Messstrecke 3 aufweisenden Messrohr 2, welches in einem Bereich eines Messgehäuses 7 an geordnet ist, wobei die Ultraschall-Messanordnung 1 zur Durchschallung der Messstrecke 3 in und entgegen der Flussrichtung eines Mediums und zur Signalaufnahme mindestens zwei beabstandet angeordnete Ultraschall-Sendeempfänger als Sensoren aufweist, und wobei das Messgehäuse 7 an dem Messrohr 2 angespritzt mit diesem dichtungs- und nahtfrei verbunden ist und zwischen den Sensoren ein zu der Flussrichtung paralleler, reflexionsfreier Schallweg gebildet ist. Um eine Ultraschall-Messanordnung 1 zur Verfügung zu haben, die einfach und günstig herzustellen ist und die bei kleinem Nenndurchmesser der Messstrecke 3 die Nachteile nachträglicher zusammenzufassender Teile der Anordnung 1 vermeidet und mittels einfach anzuordnender und anzuschließender Sensoren ein direktes Durchschallen der Messstrecke 3 mit vertretbar hoher Sendeleistung gestattet, ist das Messrohr 2 nahtfrei vorgesehen und im Bereich von dessen Stirnenden an dem Messgehäuse 7 jeweils wenigstens eine Aufnahme 12 zur Unterbringung eines Ultraschall-Sendeempfängers vorgesehen.Accordingly, the invention described above thus relates to an ultrasonic measuring arrangement 1 for flow measurement of flowable media, with a one measuring section 3 having measuring tube 2 which is located in an area of a measuring housing 7 is ordered to, wherein the ultrasonic measuring device 1 for sound transmission through the test section 3 in and against the flow direction of a medium and for signal recording at least two spaced-apart ultrasonic transceiver has as sensors, and wherein the measuring housing 7 on the measuring tube 2 molded with this seal and seamlessly connected and between the sensors to the flow direction parallel, reflection-free sound path is formed. To an ultrasonic measuring arrangement 1 To have available, which is easy and inexpensive to manufacture and the small nominal diameter of the measuring section 3 the disadvantages of subsequent zusammenzufassender parts of the arrangement 1 avoids and by means of easily arranged and to be connected sensors a direct Durchschallen the measuring section 3 is allowed with reasonably high transmission power, is the measuring tube 2 provided seamlessly and in the region of the front ends of the measuring housing 7 in each case at least one recording 12 provided for accommodating an ultrasonic transceiver.

Claims (15)

Ultraschall-Messanordnung zur Durchfluss-, Schallgeschwindigkeits-, Dichte-, Viskositäts- und/oder Temperaturmessung fließfähiger Medien, mit einem eine Messstrecke aufweisenden Messrohr, welches in einem Bereich eines Messgehäuses angeordnet ist, wobei die Ultraschall-Messanordnung zur Durchschallung der Messstrecke in und entgegen der Flussrichtung eines Mediums und zur Signalaufnahme mindestens zwei beabstandet angeordnete Ultraschall-Sendeempfänger als Sensoren aufweist, und wobei das Messgehäuse an dem Messrohr angespritzt mit diesem dichtungs- und nahtfrei verbunden ist und zwischen den Sensoren ein zu der Flussrichtung paralleler, reflexionsfreier Schallweg gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (2) nahtfrei vorgesehen ist und dass im Bereich von dessen Stirnenden an dem Messgehäuse (7) jeweils wenigstens eine Aufnahme (12) zur Unterbringung eines Ultraschall-Sendeempfängers vorgesehen ist.Ultrasonic measuring arrangement for flow, sonic speed, density, viscosity and / or temperature measurement of flowable media, with a measurement path having a measuring tube, which is arranged in a region of a measuring housing, wherein the ultrasonic measuring device for sound transmission through the measuring path in and opposite the flow direction of a medium and for signal recording has at least two spaced-apart ultrasonic transceiver as sensors, and wherein the measuring housing is sprayed on the measuring tube with this seal and seamlessly connected and between the sensors to the flow direction parallel, reflection-free sound path is formed, characterized characterized in that the measuring tube ( 2 ) is provided seamlessly and that in the region of the front ends of the measuring housing ( 7 ) at least one receptacle ( 12 ) is provided for accommodating an ultrasonic transceiver. Ultraschall-Messanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die sich zwischen den Sensoren erstreckende Messstrecke (3) im wesentlichen über ihre gesamte Länge einen kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt, insbesondere ohne Querschnittsänderung, aufweist.Ultrasonic measuring arrangement according to claim 1, characterized in that extending between the sensors measuring section ( 3 ) has substantially over its entire length a circular or elliptical cross section, in particular without a change in cross section. Ultraschall-Messanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren an der Messtrecke (3) hinsichtlich des bewegten Mediums berührungsfrei angeordnet sind.Ultrasonic measuring arrangement according to claim 1, characterized in that the sensors on the Measuring section ( 3 ) are arranged without contact with respect to the moving medium. Ultraschall-Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Sensor an einer der Messtrecke (3) zugewandten Fläche (13) einer Aufnahme (12) in dem Gehäuse (7) geklebt, angespritzt oder durch eine andere Fixierung ortsfest gehalten ist.Ultrasonic measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that each sensor is connected to one of the measuring sections ( 3 ) facing surface ( 13 ) of a recording ( 12 ) in the housing ( 7 ) glued, molded or held stationary by another fixation. Ultraschall-Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (2) im Bereich seiner Enden mit Anschlusseinrichtungen (5) verbunden ist, welche das Medium in einer im wesentlichen quer zur Längserstreckung des Messrohres verlaufenden Richtung zu- bzw. abführen.Ultrasonic measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring tube ( 2 ) in the region of its ends with connection devices ( 5 ), which supply or discharge the medium in a direction substantially transverse to the longitudinal extension of the measuring tube. Ultraschall-Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (2) mit axialen, über zumindest einen Teil der Längserstreckung des Messrohres (2) verlaufenden Rippen oder dergleichen Vorsprüngen (8) versehen ist.Ultrasonic measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring tube ( 2 ) with axial, over at least part of the longitudinal extension of the measuring tube ( 2 ) extending ribs or the like projections ( 8th ) is provided. Ultraschall-Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Messrohr (2) radiale, insbesondere gleichmäßig beabstandete Rippen (9) vorgesehen sind.Ultrasonic measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that on the measuring tube ( 2 ) radial, in particular uniformly spaced ribs ( 9 ) are provided. Ultraschall-Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich des Messgehäuses (7) mit dem Messrohr (2) ein erstes, offenes Gehäuseteil (15) bildet, welches mit einem bevorzugt als Deckel ausgebildeten zweiten Gehäuseteil verbindbar ist.Ultrasonic measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the area of the measuring housing ( 7 ) with the measuring tube ( 2 ) a first, open housing part ( 15 ), which is connectable to a second housing part preferably designed as a lid. Ultraschall-Messanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Gehäuseteil die Anordnung wenigstens einer mit den Sensoren verbundenen Signalverarbeitungseinrichtung vorgesehen ist.Ultrasonic measuring arrangement according to claim 8, characterized characterized in that in the second housing part, the arrangement at least a signal processing device connected to the sensors is provided. Ultraschall-Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (2) sowie das Messgehäuse (7) aus einem Kunststoff, insbesondere einem lebensmitteltauglichen und/oder hochbeständigen Kunststoff, beispielsweise aus Polyethylen (PE) oder einem anderen Polyolefin oder einem geeigneten polymeren Fluorcarbon, wie etwa Perfluoralkoxy (PFA), vorgesehen sind.Ultrasonic measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring tube ( 2 ) as well as the measuring housing ( 7 ) are provided from a plastic, in particular a food-grade and / or highly resistant plastic, for example polyethylene (PE) or another polyolefin or a suitable polymeric fluorocarbon, such as perfluoroalkoxy (PFA). Verfahren zur Herstellung einer Ultraschall-Messanordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch zumindest die folgenden Verfahrensschritte: i. Herstellung eines nahtfreien Messrohres (2) mit einer Messstrecke (3) in einer ersten Gussform durch ein geeignetes Gussverfahren, insbesondere ein Spritzgussverfahren, bei welchem im Bereich der Stirnenden des Messrohres (2) ein ungespritzter Bereich ausgespart wird; ii. Einlegen von Positivformen (10) in im Bereich der Enden des Messrohres (2) jeweils befindliche Anschlussstücke (5); iii. Einlegen des Messrohres (2) mit den Formen (10) in eine zweite Gussform und Anspritzen eines insbesondere offenen Gehäuseteils (15) an das Messrohr, wobei bei dem Spritzgießvorgang das Messrohr (2) mit dem Gehäusebereich naht- und kapillarfrei verbunden wird, wobei der Bereich der Stirnenden des Messrohres (2) durch das Anspritzen geschlossen und gehäuseseitig gleichzeitig jeweils wenigstens eine Aufnahme zur Unterbringung eines Ultraschall-Sendeempfängers gebildet wird; iv. Entformen der verbundenen Gussstücke mit nachträglicher Entnahme der Positivformen (10) aus den Anschlusstücken (5) und Anordnung von Sensoren im Bereich der Messstrecke (3).Method for producing an ultrasonic measuring arrangement according to the preceding claims, characterized by at least the following method steps: i. Production of an Seamless Measuring Tube ( 2 ) with a measuring section ( 3 ) in a first casting mold by a suitable casting method, in particular an injection molding method, in which in the region of the front ends of the measuring tube ( 2 ) an unsprayed area is left out; ii. Inserting positive forms ( 10 ) in the region of the ends of the measuring tube ( 2 ) each connecting pieces ( 5 ); iii. Inserting the measuring tube ( 2 ) with the forms ( 10 ) in a second mold and injection molding a particular open housing part ( 15 ) to the measuring tube, wherein in the injection molding the measuring tube ( 2 ) is connected to the housing area without seams and capillaries, wherein the area of the front ends of the measuring tube ( 2 ) is closed by the injection molding and housing side at the same time in each case at least one receptacle for accommodating an ultrasonic transceiver is formed; iv. Removal of the connected castings with subsequent removal of the positive molds ( 10 ) from the fittings ( 5 ) and arrangement of sensors in the region of the measuring section ( 3 ). Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Positiv-Formen (10) bevorzugt als im wesentlichen konische Dorne vorgesehen sind, deren verjüngtes eines Ende mit den Rändern der Öffnungen, welche sich im Endbereich der Messstrecke (3) befinden, bündig abschließt.Method according to claim 11, characterized in that the positive forms ( 10 ) are preferably provided as substantially conical mandrels whose tapered one end with the edges of the openings, which in the end region of the measuring section ( 3 ), flush. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein das erste Gehäuseteil (15) verschließendes, zweites Gehäuseteil in dem gleichen Gussvorgang wie das erste geformt wird.Method according to claim 11 or 12, characterized in that the first housing part ( 15 ) Closing, second housing part in the same casting process as the first is formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (2) während des zweiten Gussvorgangs durch an seinem Außenbereich angeordnete Vorsprünge (8) in Aufnahmen der Gussform gehalten ist.Method according to one of claims 11 to 13, characterized in that the measuring tube ( 2 ) during the second casting process by protrusions arranged on its outer region ( 8th ) is held in recordings of the mold. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren bei der Herstellung des Gehäuses (7) in dieses durch Einlegen in die Guss form vor dem Gussvorgang integriert sind oder an dem Gehäuseteil (7) von außen zugängliche Aufnahmen (12) zur nachträglichen Anordnung der Sensoren vorgesehen sind.Method according to one of claims 11 to 14, characterized in that the sensors in the manufacture of the housing ( 7 ) are integrated in this by inserting into the mold before the casting process or on the housing part ( 7 ) externally accessible recordings ( 12 ) are provided for the subsequent arrangement of the sensors.
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