DE102008055030A1

DE102008055030A1 - Measuring tube of an ultrasonic flow measuring system

Info

Publication number: DE102008055030A1
Application number: DE102008055030A
Authority: DE
Inventors: Andreas Berger; Achim Wiest
Original assignee: Endress and Hauser Flowtec AG; Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2010-07-01
Also published as: WO2010069869A1

Abstract

Messrohr (3) eines Ultraschall-Durchfluss-Messsystems (1), welches Messrohr (3) einen näherungsweise kreisrunden Messrohreinlauf (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 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.Measuring tube (3) of an ultrasonic flow measuring system (1), which measuring tube (3) has an approximately circular measuring tube inlet (7) and an approximately circular measuring tube outlet (8), wherein the measuring tube (3) has a Meßrohrmittelteil (9) between the measuring tube inlet (7) and the measuring tube outlet (8), which Meßrohrmittelteil (9) has a cross section (15) whose width (16) is substantially smaller than the diameter (13) of the measuring tube inlet (7) and / or the diameter (14) the measuring tube outlet (8) and its height (17) is substantially larger than the diameter (13) of the measuring tube inlet (7) and / or the measuring tube outlet (8), wherein the measuring tube (3) has a first functional surface (10) and at least one second Functional surface (11), to which functional surfaces (10, 11) each at least one ultrasonic transducer (2) is acoustically coupled and which functional surfaces (10, 11) each have an approximately equal angle α to the measuring tube axis (12) a ufweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Messrohr eines Ultraschall-Durchfluss-Messsystems, welches Messrohr im Messbereich einen anderen Querschnitt aufweist als der Messrohreinlauf und/oder Messrohrauslauf.The The present invention relates to a measuring tube of an ultrasonic flow measuring system, which measuring tube has a different cross section in the measuring range as the measuring tube inlet and / or measuring tube outlet.

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.Ultrasonic flowmeters are widely used in process and automation technology. They allow in a simple way, the volume flow and / or Determine mass flow in a pipeline.

Die bekannten Ultraschall-Durchflussmessgeräte arbeiten häufig nach dem Doppler- oder nach dem Laufzeitdifferenz-Prinzip.The known ultrasonic flowmeters often work after the Doppler or after the transit time difference principle.

Beim Laufzeitdifferenz-Prinzip werden die unterschiedlichen Laufzeiten von Ultraschallimpulsen relativ zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit ausgewertet.At the Runtime difference principle, the different maturities of ultrasonic pulses relative to the flow direction of Liquid evaluated.

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 Volumendurchfluss bestimmen.For this Ultrasonic pulses are at a certain angle to the tube axis sent both with and against the flow. Out the transit time difference can be the flow rate and so that with known diameter of the pipe section of the volume flow determine.

Beim Doppler-Prinzip werden Ultraschallwellen mit einer bestimmten Frequenz in die Flüssigkeit eingekoppelt und die von der Flüssigkeit reflektierten Ultraschallwellen ausgewertet. Aus der Frequenzverschiebung zwischen den eingekoppelten und reflektierten Wellen lässt sich ebenfalls die Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit bestimmen.At the Doppler principle will be ultrasonic waves with a specific frequency coupled into the liquid and that of the liquid Evaluated reflected ultrasonic waves. From the frequency shift between the coupled and reflected waves also the flow rate of the liquid determine.

Reflexionen in der Flüssigkeit treten jedoch nur auf, wenn Luftbläschen oder Verunreinigungen in dieser vorhanden sind, so dass dieses Prinzip hauptsächlich bei verunreinigten Flüssigkeiten Verwendung findet.reflections in the liquid, however, occur only when air bubbles or impurities are present in this, so this principle mainly with contaminated liquids Use finds.

Die Ultraschallwellen werden mit Hilfe so genannter Ultraschallwandler erzeugt bzw. empfangen. Hierfür sind Ultraschallwandler an der Rohrwandung des betreffenden Rohrleitungsabschnitts fest angebracht. Seit neuerem sind auch Clamp-on-Ultraschall-Durchflussmesssysteme 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.The ultrasonic waves are generated or received with the help of so-called ultrasonic transducers. For this purpose, ultrasonic transducers are firmly attached to the pipe wall of the relevant pipe section. More recently, clamp-on ultrasonic flow measurement systems have become available. In these systems, the ultrasonic transducers are pressed against the pipe wall only with a tension lock. Such systems are for. B. from the EP 686 255 B1 . US-A 44 84 478 or US-A 45 98 593 known.

Ein weiteres Ultraschall-Durchflussmessgerät, das nach dem Laufzeitdifferenz-Prinzip arbeitet, ist aus der US-A 50 52 230 bekannt. Die Laufzeit wird hier mittels kurzen Ultraschallimpulsen ermittelt.Another ultrasonic flowmeter, which operates on the transit time difference principle, is from the US-A 50 52 230 known. The transit time is determined here by means of short ultrasound pulses.

Ein großer Vorteil von Clamp-On-Ultraschall-Durchflussmesssystemen ist, dass sie das Messmedium nicht berühren und auf eine bereits bestehende Rohrleitung angebracht werden.One big advantage of clamp-on ultrasonic flow measuring systems is that they do not touch the measuring medium and on one already existing pipeline are attached.

Die Ultraschallwandler bestehen normalerweise aus einem piezoelektrischen Element, auch kurz Piezo genannt, und einer Koppelschicht, auch Koppelkeil oder seltener Vorlaufkörper genannt. Die Koppelschicht ist dabei meist aus Kunststoff gefertigt, das piezoelektrische Element besteht in der industriellen Prozessmesstechnik üblicherweise aus einer Piezokeramik. Im piezoelektrischen Element werden die Ultraschallwellen 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'schen Gesetz. Der Brechungswinkel ist somit abhängig von dem Verhältnis der Ausbreitungsgeschwindigkeiten in den Medien.The Ultrasonic transducers usually consist of a piezoelectric Element, also called piezo for short, and a coupling layer, also coupling wedge or less commonly called Vorlaufkörper. The coupling layer is usually made of plastic, the piezoelectric element exists in industrial process measuring technology usually from a piezoceramic. In the piezoelectric element, the Ultrasonic waves generated and the coupling layer to Passed pipe wall and from there into the liquid directed. Because the speed of sound in liquids and plastics are different, the ultrasonic waves broken in the transition from one medium to another. The angle of refraction is determined in the first approximation according to Snell's law. The angle of refraction is thus dependent on the ratio the propagation speeds in the media.

Zwischen dem piezoelektrischen Element und der Koppelschicht kann eine weitere Koppelschicht 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.Between the piezoelectric element and the coupling layer can be another Coupling layer may be arranged, a so-called adaptation layer. The adaptation layer assumes the function of Transmission of the ultrasonic signal and at the same time the reduction a reflection caused by different acoustic impedances at boundary layers between two materials.

Nun sind auch verschiedene Formen von Messrohren für Ultraschall-Durchfluss-Messsysteme bekannt geworden.Now Various types of measuring tubes for ultrasonic flow measuring systems are also known become.

Die EP 1 826 537 A2 zeigt ein Messrohr mit rechteckigem Rohrquerschnitt. Zwei Ultraschallwandler sind auf zwei sich gegenüberstehenden, parallelen Flächen des Messrohrs angebracht oder sie sind zueinander beabstandet auf einer der beiden parallelen Flächen angeordnet, wobei die Ultraschallwandler näherungsweise den gesamten Rohrquerschnitt durchschallen.The EP 1 826 537 A2 shows a measuring tube with rectangular tube cross-section. Two ultrasonic transducers are mounted on two opposite, parallel surfaces of the measuring tube or they are spaced from each other on one of the two parallel surfaces, wherein the ultrasonic transducers approximately through the entire pipe cross section through.

In der DE 10 2006 030 942 A1 ist ebenfalls ein Messrohr mit rechteckigem Querschnitt dargestellt. Dabei verfügt das Messrohr über einen Messrohreinlauf und einen Messrohrauslauf, welche jeweils eine Querschnittsveränderung von rundem Querschnitt des das Messrohr umgebenden Rohrleitungssystems auf rechteckigen Querschnitt des Messrohrs ermöglichen. Im Messrohreinlauf ist ein zusätzliches Bauelement vorgesehen, welches die Strömung verwirbelt.In the DE 10 2006 030 942 A1 Also shown is a measuring tube with a rectangular cross-section. In this case, the measuring tube has a measuring tube inlet and a measuring tube outlet, which each allow a cross-sectional change of round cross section of the pipe system surrounding the measuring tube to a rectangular cross-section of the measuring tube. In the measuring tube inlet an additional component is provided, which swirls the flow.

Die DE 102 49 542 A1 offenbart ein Messrohr für ein Ultraschall-Durchfluss-Messsystem mit zwei Funktionsflächen, auf welchen jeweils ein Ultraschallwandler 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 Winkel zu einem gedachten Lot auf die gegenüberliegende Fläche des Messrohrs auf, welche gegenüberliegende Fläche das Ultraschallsignal zwischen den Ultraschallwandlern reflektiert.The DE 102 49 542 A1 discloses a measuring tube for an ultrasonic flow measuring system with two functional surfaces, on each of which an ultrasonic transducer is mounted. The functional surfaces are an integral part of the measuring tube. In one embodiment, the functional surfaces are mounted parallel to each other on opposite sides of the measuring tube. In another embodiment, both functional surfaces had the approximately same angle to an imaginary solder on the opposite surface of the measuring tube, which opposite surface reflects the ultrasonic signal between the ultrasonic transducers.

Ein weiteres Messrohr mit rechteckigem Querschnitt ist in der EP 1 130 366 A2 gezeigt. Der Ultraschallwandler 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.Another measuring tube with rectangular cross section is in EP 1 130 366 A2 shown. The ultrasonic transducer is equal to the inner width of the measuring tube, whereby the entire Meßrohrquerschnitt can be durchschallt. The cross section of the measuring tube changes from a square to a rectangular cross section, wherein the height of the rectangle may be higher than the height of the square and the width of the rectangle is substantially narrower than the width of the square.

Rechteckige Messrohre weisen eine in der Regel stark verlangsamte Strömung in den Winkeln und Ecken der Messrohre auf. Ablagerungen sammeln sich dort häufig an.Rectangular Measuring tubes have a generally strongly slowed flow in the corners and corners of the measuring tubes. Collect deposits Get there often.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Messrohr für ein Ultraschall-Durchfluss-Messsystem bereit zu stellen, welches eine hochgenaue Messung des Durchflusses ermöglich und gleichzeitig sehr kostengünstig herzustellen ist.The The object of the invention is a measuring tube for a Ultrasonic flow measuring system to provide which one High-precision measurement of the flow possible and simultaneously is very inexpensive to produce.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Messrohr eines Ultraschall-Durchfluss-Messsystems, welches Messrohr einen näherungsweise kreisrunden Messrohreinlauf und einen näherungsweise kreisrunden Messrohrauslauf aufweist, wobei das Messrohr einen Messrohrmittelteil zwischen dem Messrohreinlauf und dem Messrohrauslauf aufweist, welcher Messrohrmittelteil einen Querschnitt aufweist, dessen Breite wesentlich 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 Messrohrauslaufs, wobei das Messrohr eine erste Funktionsfläche und mindestens eine zweite Funktionsfläche aufweist, an welche Funktionsflächen jeweils mindestens ein Ultraschallwandler akustisch koppelbar ist und welche Funktionsflächen jeweils einen näherungsweise gleichen Winkel α zur Messrohrachse aufweisen.The The object is achieved by a measuring tube of an ultrasonic flow measuring system, which measuring tube has an approximately circular measuring tube inlet and has an approximately circular measuring tube outlet, wherein the measuring tube a Meßrohrmittelteil between the measuring tube inlet and the measuring tube outlet, which Meßrohrmittelteil has a cross section has, whose width is substantially smaller than the diameter of the measuring tube inlet and / or the diameter of the measuring tube outlet and whose height is much larger as the diameter of the measuring tube inlet and / or the measuring tube outlet, wherein the measuring tube has a first functional surface and at least has a second functional surface to which functional surfaces in each case at least one ultrasonic transducer is acoustically coupled and which functional surfaces each approximate have the same angle α to the measuring tube axis.

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 schmalsten 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 Messrohreinlauf und Messrohrauslaufs. Die Messrohrachse selbst ist ohne eine existente Achse im Messrohrmittelteil als Verbindungslinie zwischen Mittelpunkt des Messrohreinlaufs und dem Mittelpunkt des Messrohrauslaufs zu betrachten. Bevorzugt weist der Messrohrmittelteil eine Achse auf, welche in der besagten Verbindungslinie zwischen Mittelpunkt des Messrohreinlaufs und Mittelpunkt des Messrohrauslaufs liegt.to Determination of both the diameter and the width and the Height is in each case the area enclosed by the measuring tube used. The dimensions are thus between the inner surfaces of the measuring tube determined. The width of the measuring tube refers to it on the width at the narrowest point of the measuring tube. The height however, it refers to the height at the highest Position of the measuring tube. Has the measuring tube in the middle part of the measuring tube an axis, height and width are perpendicular to the axis Axle of the measuring tube middle part, as with the diameter of the measuring tube inlet and measuring tube outflow. The measuring axis itself is without an existing one Axle in the middle part of the measuring tube as a connecting line between the center point the measuring tube inlet and the center of the measuring tube outlet consider. Preferably, the measuring tube central part has an axis, which in the said connecting line between the center of Measuring tube inlet and center of the measuring tube outlet is located.

Die Funktionsflächen befinden sich bevorzugt auf der Außenseite der Messrohrwand. Sie sind zur Aufnahme von Ultraschallwandlern geeignet ausgestaltet. Wird ein Ultraschallsignal über die Funktionsfläche in die Messrohrwand eingekoppelt, leitet die Messrohrwand das Ultraschallsignal bis auf seine Innenseite. Dort wird es dann in das Messmedium eingekoppelt.The Functional surfaces are preferably on the outside the measuring tube wall. They are for receiving ultrasonic transducers suitably designed. If an ultrasonic signal over the functional surface coupled into the measuring tube wall, passes the Measuring tube wall the ultrasonic signal down to its inside. There it is then coupled into the measuring medium.

In einer ersten Weiterbildung der Erfindung sind die erste Funktionsfläche und die zweite Funktionsfläche planparallel zueinander.In A first development of the invention are the first functional surface and the second functional surface plane parallel to each other.

In einer zweiten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist die erste und/oder zweite Funktionsfläche mindestens so breit, wie das Messrohr an seiner schmalsten Stelle. Bevorzugt wird das Messrohr in seinem Messrohrmittelteil mit Ultraschallsignalen durchschallt. Dabei wird besonders vorteilhaft die gesamte Breite des Messrohrmittelteils durchschallt, d. h. die Wellenfrontbreite des abgestrahlten bzw. des sich im Messmedium ausbreitenden Ultraschallsignal entspricht mindestens der Breite des Messrohrs an der schmalsten Stelle.In a second embodiment of the invention Solution is the first and / or second functional area at least as wide as the measuring tube at its narrowest point. The measuring tube is preferred in its middle part of the measuring tube with ultrasound signals by echoes. In this case, the entire width is particularly advantageous of the middle part of the measuring tube, ie. H. the wavefront width the radiated or the propagating in the measuring medium ultrasonic signal at least equal to the width of the measuring tube at the narrowest Job.

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 0,2 mm, insbesondere größer als 0,5 mm, insbesondere größer als 1 mm, insbesondere größer als 2 mm. Bevorzugt sind die Radien einer Ausgestaltung des Messrohrs zufolge kleiner als 5 mm. 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 a further embodiment of the invention Solution, the measuring tube has no corners and / or edges. In particular, the radii of the measuring tube are in various configurations, depending on the size of the measuring tube, larger than 0.2 mm, in particular greater than 0.5 mm, in particular larger than 1 mm, in particular greater than 2 mm. Prefers the radii of an embodiment of the measuring tube are smaller than 5 mm. A variant of the measuring tube has accordingly no Corners on. In a further developed measuring tube is in addition waived edges. A constant change of the cross section of the measuring tube from the measuring tube inlet to the middle part of the measuring tube the episode.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Messrohr aus einem metallischen und im Wesentlichen geraden Rohr mit näherungsweise kreisförmigem Querschnitt durch Umformen herstellbar. Metallische 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.In a further embodiment of the invention, the measuring tube is made of a metallic and substantially straight tube with an approximately circular cross-section by forming bar. Metallic measuring tubes of this Gesatlt are of course also on Urformverfahren such. B. casting produced. However, forming methods that plastically deform the previously substantially straight measuring tube, such. As hydroforming or thermoforming, preferably.

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.According to one advantageous development of the invention Measuring tube, the measuring tube is made of a polymer by prototyping. However, not only polymers, but above all fiber reinforced Plastics or composites preferred.

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.A very advantageous development of the invention Measuring tube can be seen in that the measuring tube in one piece is trained. The measuring tube does not necessarily have to be produced by prototyping be, so be monolithic. Also a measuring tube, which first by bending a flat sheet with subsequent longitudinal seam welding is produced and then undergoes a forming process, is to be considered as one piece. On the other hand, one out of two Half shells, which z. B. by deep drawing their final Form received, welded measuring tube as not to be considered in one piece.

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 Messrohrauslauf die näherungsweise gleiche Querschnittsfläche vor.A advantageous development of the invention Measuring tube suggests that the measuring tube inlet and the Measuring tube outlet the substantially same cross-sectional area exhibit. Another embodiment provides for the Meßrohrmittelteil and the measuring tube inlet and / or the measuring tube outlet the approximate same cross-sectional area before.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Messrohrs sieht vor, dass der Umfang des Messrohrmittelteils näherungsweise gleich dem Umfang des Messrohreinlaufs und/oder des Messrohrauslaufs ist.A further advantageous embodiment of the invention Measuring tube provides that the circumference of the Meßrohrmittelteils approximately the same the circumference of the measuring tube inlet and / or the measuring tube.

Bei einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Messrohr vom Messrohreinlauf bis zum Messrohrauslauf im Wesentlichen symmetrisch ausgestaltet.at A very advantageous development of the invention is the measuring tube from the measuring tube inlet to the measuring tube outlet designed substantially symmetrical.

Der Aufbau des Messrohrs weist entsprechend mindestens eine Symmetrieebene, eine Symmetrieachse und/oder einen Symmetriepunkt auf.Of the Structure of the measuring tube has correspondingly at least one plane of symmetry, an axis of symmetry and / or a point of symmetry.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung weist dagegen asymmetrische Ein- und/oder Auslaufregionen auf. Ein- und Auslaufregionen sind die Regionen des Messrohrs zwischen Messrohreinlauf und Messrohrmittelteil respektive Messrohrmittelteil und Messrohrauslauf.A further embodiment of the invention, however, has asymmetric Entry and / or exit regions. Entry and exit regions are the regions of the measuring tube between the measuring tube inlet and the middle part of the measuring tube respectively middle tube part and measuring tube outlet.

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 schmalsten Stelle des Messrohrs, also an der Stelle des Messrohrs mit der geringsten Breite, planparallel.According to one advantageous development of the invention Solution is suggested that the measuring tube in the measuring tube middle part has two substantially plane-parallel side surfaces, which in turn determine the width of the measuring tube. The side surfaces the measuring tube are preferably at the narrowest point of the measuring tube, So at the point of the measuring tube with the smallest width, plane-parallel.

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-Orbitalmodell eine Doppelkeule.A advantageous development of the invention Measuring tube is that the cross section of the measuring tube center part has substantially the shape of a double lobe. A double club has the shape of two, with their thin ends on each other standing clubs. It takes the form of an hourglass. double Keulen are also known from quantum mechanics. For example, forms the p orbital model is a double lobe.

Gemäß einer weitergebildeten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Messrohrs weist die Innenseite des Messrohrs zumindest bereichsweise im Wesentlichen strömungsparallele 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 geweilt. 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.According to one further developed embodiment of the invention Measuring tube has the inside of the measuring tube at least partially essentially flow-parallel grooves in the measuring tube wall on. The grooves on the one hand offer the positive effect of flow guidance in the measuring tube, on the other hand they serve for the stability of the Measuring tube to reduce deformation. Is a measuring tube z. B. produced by a forming process, the grooves can not only on the inside, but also on the outside of the measuring tube. The measuring tube wall is thus laid. A another variant make one-sided and / or double-sided ribs in the measuring tube wall. Ridges earth rather than recesses, Ribs understood as protuberances. For a described measuring tube with corrugated tube wall grooves are synonymous equivalent with ribs.

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 Ultraschallwandlers auslegbar. Das Sensorgehäuse ist somit bereits in das Messrohr integriert, wobei es zu unterscheiden gilt zwischen einstückigem Messrohr mit topfförmiger Einbuchtung und eingeklebten oder z. B. mittels Laser eingeschweißten Töpfchen zur Aufnahme der Ultraschallwandler. 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.According to one very advantageous embodiment of the invention, the measuring tube at least one cup-shaped indentation, wherein the Bottom surface of the cup-shaped indentation of the first Function surface and / or the second functional surface corresponds. The cup-shaped indentations are for recording at least an interpretable ultrasound transducer. The sensor housing is thus already integrated into the measuring tube, whereby it must be distinguished between one-piece measuring tube with cup-shaped indentation and glued or z. B. welded by laser Potty for receiving the ultrasonic transducer. Exist two cup-shaped recesses, so is the bottom surface the first indentation formed by the first functional surface and the bottom surface of the second indentation of the second Functional surface.

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 Ultraschallwandlers in die topfförmige Einbuchtung eingebracht und bevorzugt mit dem Messrohr formschlüssig, 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.In a development of the previous embodiment of the measuring tube, the cup-shaped indentation of a sound-absorbing sealing compound is closed and / or the cup-shaped indentation is connected to the measuring tube via sound-absorbing baffles. In this case, the measuring tube is preferably integrally formed with the cup-shaped indentation. The measuring tube wall thus has sound-damping baffles even in the area of the cup-shaped indentation. The sound-absorbing sealing compound, however, is advantageously introduced after insertion of the ultrasonic transducer in the cup-shaped recess and preferably with the measuring tube form-fitting, which is not integral part of the measuring tube, or materially connected, z. B. by gluing. The sound-absorbing sealing compound advantageously has means for cable feedthrough.

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 Regel-/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 elektromechanisches 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 Messrohreinlauf 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 welche Funktionsflächen jeweils mindestens ein Ultraschallwandler akustisch koppelbar ist und welche Funktionsflächen jeweils einen näherungsweise gleichen Winkel α zur Messrohrachse aufweisen.Farther the problem underlying the invention is solved by a measuring system for determination and / or monitoring the flow of a measuring medium through a measuring tube which ultrasonic flow measuring system at least one ultrasonic transducer and at least one control / evaluation unit which control / evaluation unit based on the measurement signals or based on measurement data derived from the measurement signals, the volume and / or the mass flow of the flowing in the measuring tube Determined measuring medium, the ultrasonic transducer at least one electromechanical Transducer element which transmits ultrasonic signals and / or receives, with the measuring tube an approximately circular measuring tube inlet and an approximately circular Measuring tube outlet, wherein the measuring tube a Meßrohrmittelteil between the measuring tube inlet and the measuring tube outlet, which Measuring tube middle part has a cross section whose width is essential smaller than the diameter of the measuring tube inlet and / or the measuring tube outlet and whose height is much larger as the diameter of the measuring tube inlet and / or the measuring tube outlet, wherein the measuring tube has a first functional surface and at least has a second functional surface to which functional surfaces in each case at least one ultrasonic transducer is acoustically coupled and which functional surfaces each approximate have the same angle α to the measuring tube axis.

Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Messsystems ergeben sich aus den erfindungsgemäßen Weiterbildungen des Messrohrs.Further Embodiments of the measuring system according to the invention arise from the developments of the invention of the measuring tube.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.The The invention will be explained in more detail with reference to the following figures.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Messrohr mit zwei topfförmigen Einbuchtungen im Längsschnitt, 1 shows an inventive measuring tube with two cup-shaped indentations in longitudinal section,

2 zeigt ein erfindungsgemäßes Messrohr mit einem doppelkeulenförmigen Querschnitt des Messrohrmittelteils in perspektivischer Darstellung, 2 shows a measuring tube according to the invention with a double-lobe-shaped cross-section of the measuring tube center part in a perspective view,

3 zeigt ein erfindungsgemäßes Messrohr mit gewellten Messrohrseitenflächen und vier Ultraschallwandlern in perspektivischer Darstellung. 3 shows a measuring tube according to the invention with wavy measuring tube side surfaces and four ultrasonic transducers in a perspective view.

In 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 näherungsweise gleichen Querschnitten und einem Messrohrmittelteil 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 eckenähnlichen 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.In 1 is a measuring tube according to the invention 3 with two cup-shaped indentations 23 shown in longitudinal section. The measuring tube 3 has a measuring tube inlet 7 and a measuring tube outlet 8th with approximately the same cross sections and a Meßrohrmittelteil 9 between measuring tube inlet 7 and measuring tube outlet 8th , The connecting line between the center of the approximately circular measuring tube inlet 7 and the approximately circular Meßrohrauslaufs 8th is at the same time the measuring axis 12 , The measuring tube 3 is not symmetrical to its measuring tube axis 12 , but point symmetrical to the center of gravity of the cross section 15 of Meßrohrmittelteils 9 , which is on the measuring tube axis 12 lies. The height 17 of Meßrohrmittelteils 9 is much larger than the diameter 13 . 14 of the measuring tube inlet 7 and the measuring tube outlet 8th , Also the width of the measuring tube central part 9 is much smaller than the diameter 13 of the measuring tube inlet 7 and the diameter 14 of measuring tube outlet 8th , which is naturally not shown in this longitudinal section. In this form is the measuring tube 3 with the cup-shaped indentations 23 and the sound-absorbing baffles 26 in one piece by forming a previously straight pipe, z. Example by means of hydroforming, can be produced. The measuring tube 3 has no sharp corners and edges. All corner-like and edge-like areas are rounded or have radii. By this technique, it is possible to achieve a continuous and simultaneous cross-sectional change both in width and in the height of the Meßrohrquerschnitts.

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.In each case an electromechanical transducer element 2 is in each case a cup-shaped indentation 23 placed. It lies on the respective floor area 24 the cup-shaped indentation 23 up and connected with this. The floor surfaces 24 the cup-shaped indentations 23 serve as functional surfaces 10 . 11 with which the electromechanical transducer elements 5 are acoustically coupled. The floor surfaces 24 the cup-shaped indentations 23 respectively the functional surfaces 10 and 11 stand at an angle α on the measuring tube axis 12 , In this embodiment of the invention, the functional surfaces 10 and 11 plane parallel to each other.

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.The floor surfaces 24 the cup-shaped indentations 23 have an approximately circular cross-section. The circular walls of the cup-shaped indentations are essentially perpendicular to it 23 , About the sound-absorbing Schika nen 26 are the pot-shaped indentations 23 of the measuring tube 3 with the measuring tube wall 21 integrally connected, ie the sound-absorbing baffles 26 and the cup-shaped indentations 23 are part of the measuring tube wall 21 , The sound-absorbing baffles 26 can z. B. take the form of a bellows or diaphragm or bellows or, as shown here, with circular, concentrically arranged beads or waves. In addition to the sound-absorbing baffles 26 has an ultrasonic transducer 2 a sound-absorbing sealing compound 25 in the cup-shaped indentation 23 on which the pot-shaped indentation 23 closes to the outside. A cable bushing for contacting the ultrasonic transducer and its connection to a control / evaluation unit, not shown, has not been shown for the sake of clarity.

Zusammen mit den dargestellten Ultraschallwandlern 2 könnte das Messrohr 3 als Inline-Ultraschall-Durchfluss-Messsystem 1 aufgefasst werden, jedoch ohne die aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellte Regel-/Auswerteeinheit.Together with the illustrated ultrasonic transducers 2 could be the measuring tube 3 as an inline ultrasonic flow measuring system 1 be understood, but without the control / evaluation unit, not shown for reasons of clarity.

2 offenbart ein erfindungsgemäßes Messrohr 3 mit einem näherungsweise kreisrunden Messrohreinlauf 7 und einem näherungsweise kreisrunden Messrohrauslauf 8 und einem Messrohrmittelteil 9 zwischen dem Messrohreinlauf 7 und dem Messrohrauslauf 8. Das Messrohrmittelteil 9 weist einen Querschnitt 15 in Form einer Doppelkeule auf, dessen Breite wesentlich kleiner ist als 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 Ultraschallwandler 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 planparallel zueinander sind. 2 discloses a measuring tube according to the invention 3 with an approximately circular measuring tube inlet 7 and an approximately circular measuring tube outlet 8th and a measuring tube center part 9 between the measuring tube inlet 7 and the measuring tube outlet 8th , The measuring tube middle part 9 has a cross section 15 in the form of a double lobe, whose width is substantially smaller than the diameter 13 of the measuring tube inlet 7 and the diameter of the measuring tube outlet 8th and whose height is much larger than the diameter 13 of the measuring tube inlet 7 and the measuring tube outlet 8th , The measuring tube shown has a total of four functional surfaces 10 . 11 . 27 . 28 to which in each case at least one ultrasonic transducer is acoustically coupled and which functional surfaces 10 . 11 . 27 . 28 each having an approximately equal angle to the measuring tube axis, not shown, wherein the functional surfaces 10 and 11 and the functional surfaces 27 and 28 in pairs are plane-parallel to each other.

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 Messrohrauslauf 8 die im Wesentlichen gleiche Querschnittsfläche aufweisen. Der symmetrische Aufbau des Messrohrs 3 ist jedoch sehr deutlich.The measuring tube 3 also has two substantially plane-parallel side surfaces 18 which, in turn, the width of the measuring tube 3 establish. Through the selected representation of the measuring tube 3 is unfortunately only one of the two side surfaces 18 to see. Furthermore, neither the width nor the height of the measuring tube 3 to see, because these within the measuring tube 3 exist between the inner sides and here the measuring tube is shown in perspective from the outside. Also only to be guessed is that the measuring tube inlet 7 and the measuring tube outlet 8th have substantially the same cross-sectional area. The symmetrical construction of the measuring tube 3 but it is very clear.

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 Messrohrauslauf. Das Messrohr 3 wird bevorzugt aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt, also in einem Urform-Verfahren hergestellt.The middle part of the measuring tube 9 of the measuring tube 3 in the embodiment is approximately equal to the circumference of the measuring tube inlet 7 and the circumference of the measuring tube outlet 8th , The inner cross sections are also used. So the cross section 15 of Meßrohrmittelteils 9 has approximately the same circumference as the diameter 13 of the measuring tube inlet 7 clamped cross section of the measuring tube inlet. The same applies according to the invention for the measuring tube outlet. The measuring tube 3 is preferably made of a fiber-reinforced plastic, that is produced in a prototype process.

3 zeigt ein Ultraschall-Durchfluss-Messsystem 1 mit einem Messrohr 3 mit gewellten Messrohrseitenflächen 18 und vier Ultraschallwandlern 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, also 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 Ultraschallwandler 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. 3 shows an ultrasonic flow measuring system 1 with a measuring tube 3 with wavy measuring tube side surfaces 18 and four ultrasonic transducers 2 , The lateral measuring tube walls 21 which the side surfaces 18 of the measuring tube 3 form, have grooves 22 both on the inside 19 as well as on the outside 20 of the measuring tube 3 on. The scores 22 on the inside 19 , that is on the measuring medium 4 facing side surface 18 of the measuring tube 3 Run substantially in the flow direction of the medium 4 in the measuring tube 3 , The wavy side surfaces 18 or measuring tube walls 21 lend to the measuring tube 3 a higher mechanical stability. The four opposing ultrasonic transducers 2 are on the measuring tube 3 from the outside, so on the outside 20 of the measuring tube 3 , put on. However, it is not a clamp-on measuring system, as the ultrasonic transducers 2 not on an existing pipeline, but on a specially designed measuring tube 3 are attached.

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 planparallel.The ultrasonic transducers 2 stand with a total of four functional surfaces 10 . 11 . 27 . 28 of the measuring tube 3 in connection. All four functional surfaces close 10 . 11 . 27 . 28 approximately the same angle α to the measuring tube axis. The functional surfaces 10 and 11 and the functional surfaces 27 and 28 are in pairs plane-parallel.

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 schmalsten 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.The diameters 13 . 14 and thus the cross-sectional areas of the approximately circular measuring tube inlet 7 and the approximately circular Meßrohrauslaufs 8th are essentially the same size. The width 16 of Meßrohrmittelteils 9 at the narrowest point of the Meßrohrmittelteils 9 is relative to the diameters 13 . 14 of the measuring tube inlet 7 and the measuring tube outlet 8th smaller. Equally the height 17 of the measuring tube 3 at the highest part of the measuring tube central part 9 larger than the mentioned diameter 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.Also this measuring tube 3 with the grooves 22 in the measuring tube wall 21 has no corners and no edges on the inside of the measuring tube 3 , so that Measuring medium touching part of the measuring tube 3 , on. It is integrally manufactured by forming and symmetrical.

11: Ultraschall-Durchfluss-MesssystemUltrasonic flow measuring system
22: Ultraschallwandlerultrasound transducer
33: Messrohrmeasuring tube
44: Messmediummeasuring medium
55: Elektromechanisches Wandlerelementelectromechanical transducer element
66: Regel-/AuswerteeinheitControl / evaluation unit
77: MessrohreinlaufMeasuring tube inlet
88th: MessrohrauslaufMeasuring tube outlet
99: MessrohrmittelteilMeasuring tube midsection
1010: Erste FunktionsflächeFirst functional surface
1111: Zweite FunktionsflächeSecond functional surface
1212: MessrohrachseMeasuring tube axis
1313: Durchmesser des Messrohreinlaufsdiameter of the measuring tube inlet
1414: Durchmesser des Messrohrauslaufsdiameter of measuring tube outlet
1515: Querschnitt des Messrohrmittelteilscross-section of Meßrohrmittelteils
1616: Breite des Messrohrmittelteilswidth of Meßrohrmittelteils
1717: Höhe des Messrohrmittelteilsheight of Meßrohrmittelteils
1818: Seitenflächen des Messrohrsfaces of the measuring tube
1919: Innenseite des Messrohrsinside of the measuring tube
2020: Außenseite des Messrohrsoutside of the measuring tube
2121: MessrohrwandMeasuring tube wall
2222: Riefen in der Messrohrwandcried in the measuring tube wall
2323: Topfförmige Einbuchtungpot-shaped indentation
2424: Bodenfläche der topfförmigen Einbuchtungfloor area the cup-shaped indentation
2525: Verschlussmassesealing compound
2626: Schalldämpfende Schikanensound-absorbing harassment
2727: Dritte Funktionsflächethird functional surface
2828: Vierte FunktionsflächeFourth functional surface

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- EP 686255 B1 [0008]
- US 4484478 A [0008]
- US 4598593 A [0008]
- US 5052230 A [0009]
- EP 1826537 A2 [0014]
DE 102006030942 A1 [0015]
- DE 10249542 A1 [0016]
- EP 1130366 A2 [0017]

Claims

Measuring tube ( 3 ) of an ultrasonic flow measuring system ( 1 ), which measuring tube ( 3 ) an approximately circular measuring tube inlet ( 7 ) and an approximately circular measuring tube outlet ( 8th ), wherein the measuring tube ( 3 ) a measuring tube central part ( 9 ) between the measuring tube inlet ( 7 ) and the measuring tube outlet ( 8th ), which measuring tube middle part ( 9 ) a cross section ( 15 ) whose width ( 16 ) is much smaller than the diameter ( 13 ) of the measuring tube inlet ( 7 ) and / or the diameter ( 14 ) of the measuring tube outlet ( 8th ) and its height ( 17 ) is much larger than the diameter ( 13 ) of the measuring tube inlet ( 7 ) and / or the measuring tube outlet ( 8th ), whereby the measuring tube ( 3 ) a first functional area ( 10 ) and at least one second functional area ( 11 ) to which functional surfaces ( 10 . 11 ) at least one ultrasonic transducer ( 2 ) is acoustically coupled and which functional surfaces ( 10 . 11 ) each have an approximately equal angle α to the measuring tube axis ( 12 ) exhibit.

Measuring tube ( 3 ) according to claim 1, characterized in that the first functional surface ( 10 ) and the second functional area ( 11 ) are plane-parallel to each other.

Measuring tube ( 3 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the measuring tube ( 3 ) has no corners and / or edges.

Measuring tube ( 3 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the measuring tube ( 3 ) is produced from a metallic and substantially straight pipe with an approximately circular cross-section by forming.

Measuring tube ( 3 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the measuring tube ( 3 ) can be produced from a polymer by prototyping.

Measuring tube ( 3 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the measuring tube ( 3 ) is integrally formed.

Measuring tube ( 3 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the measuring tube inlet ( 7 ) and the measuring tube outlet ( 8th ) having substantially the same cross-sectional area.

Measuring tube ( 3 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the circumference of the Meßrohrmittelteils ( 9 ) approximately equal to the circumference of the measuring tube inlet ( 7 ) and / or the measuring tube outlet ( 8th ).

Measuring tube ( 3 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the measuring tube ( 3 ) from the measuring tube inlet ( 7 ) to the measuring tube outlet ( 8th ) is designed substantially symmetrical.

Measuring tube ( 3 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the measuring tube ( 3 ) in the middle of the measuring tube ( 9 ) two substantially plane-parallel side surfaces ( 18 ), which in turn has the width ( 16 ) of the measuring tube ( 3 ) establish.

Measuring tube ( 3 ) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the cross-section ( 15 ) of the measuring tube central part ( 9 ) has substantially the shape of a double lobe.

Measuring tube ( 3 ) according to one of claims 1 to 11, characterized in that the inside ( 19 ) of the measuring tube ( 3 ) at least in some areas substantially parallel grooves ( 22 ) in the measuring tube wall ( 21 ) having.

Measuring tube ( 3 ) according to one of claims 1 to 12, characterized in that the measuring tube ( 3 ) at least one cup-shaped indentation ( 23 ), wherein the bottom surface ( 24 ) of the cup-shaped indentation ( 23 ) of the first functional area ( 10 ) and / or the second functional area ( 11 ) corresponds.

Measuring tube ( 3 ) according to claim 13, characterized in that the cup-shaped indentation ( 23 ) of a sound-absorbing sealing compound ( 25 ) is closable and / or that the cup-shaped indentation ( 23 ) via sound-absorbing baffles ( 26 ) with the measuring tube ( 3 ).

Measuring system ( 1 ) for determining and / or monitoring the flow of a measuring medium ( 4 ) through a measuring tube ( 3 ), which ultrasonic flow measuring system has at least one ultrasonic transducer ( 2 ) and at least one control / evaluation unit ( 6 ), which control / evaluation unit ( 6 ) based on the measurement signals or on the basis of measurement data, which are derived from the measurement signals, the volume and / or the mass flow of the in the measuring tube ( 3 ) flowing measuring medium ( 4 ), wherein the ultrasonic transducer ( 2 ) at least one electromechanical transducer element ( 5 ), which transmits and / or receives ultrasonic signals, with a measuring tube ( 3 ) according to one of claims 1 to 14.