-
Die Erfindung betrifft einen Durchflussmesser zur Bestimmung der Durchflussmenge eines strömenden Mediums. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Durchflussmessers zur Bestimmung der Durchflussmenge eines strömenden Mediums.
-
Bekannte Durchflussmesser beinhalten in einem Gehäuse eine Ultraschallmessstrecke, in der eine Laufzeitmessung mittels mindestens einem, insbesondere mittels mindestens zwei Ultraschallwandlern durchführbar ist, welche Ultraschallsignale aussenden und/oder empfangen. Durch Bestimmung der Differenzlaufzeit der Ultraschallsignale in und gegen die Strömungsrichtung des Mediums wird die Durchflussmenge ermittelt. Dazu beinhaltet der Durchflussmesser in einem Gehäuse ein Rechenwerk mit elektronischen Bauteilen, mittels denen eine Signalbearbeitung und/oder Signalauswertung durchführbar ist. An einem Display bzw. einer Anzeigeeinheit kann die gemessene Durchflussmenge abgelesen werden.
-
Aus
EP 2 037 231 A1 ist ein Ultraschallmessgerät bekannt, bei welchem zwei Ultraschallwandler außerhalb eines Gehäuses angeordnet sind, innerhalb welchem sich die Messstrecke befindet. Die beiden Ultraschallwandler durchschallen die Wandung des Gehäuses, an der sie angeordnet sind.
-
Die
DE 10 2010 020 338 A1 beschreibt eine Gehäuseanordnung für einen Ultraschall-Durchflussmesser, bei welchem ein Gehäuseeinsatz vorgesehen ist, der in eine entsprechende Ausnehmung im Messrohreinsatz unter Verwendung eines Dichtrings eingesetzt ist. In diesem Gehäuseeinsatz sind die Ultraschallwandler eingesetzt und rückseitig vergossen.
-
Bei dem aus der
DE 10 2007 011 546 A1 bekannten Fluidzähler ist das Messrohrgehäuse mittels eines C-förmigen Bügels an einem die Auswerteelektronik enthaltenden und mittels Vergießen versiegelten Gehäuse befestigt. Dabei sind die Ultraschallwandler auf der dem vergossenen Gehäuse abgewandten Seite des Messrohrgehäuses angeordnet und über den Haltebügel abgedichtet.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Durchflussmesser zur Verfügung zu stellen, bei dem die Ultraschallwandler von vor außen eindringender Feuchtigkeit auf kostengünstige Weise geschützt sind.
-
Diese Aufgabe wird durch die gesamte Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Durchflussmessers ergeben sich aus den Ansprüchen 2–12. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines entsprechenden Durchflussmessers wird in den Patentansprüchen 13 und 14 gelehrt.
-
Der erfindungsgemäße Durchflussmesser zur Bestimmung der Durchflussmenge eines strömenden Mediums umfasst mindestens ein erstes Gehäuse, in dem eine Ultraschallmessstrecke vorgesehen ist, entlang der eine Laufzeitmessung mittels mindestens eines Ultraschallwandlers zum Aussenden bzw. Empfangen von Ultraschallsignalen durchführbar ist, sowie ein zweites Gehäuse, welches ein Rechenwerk mit elektronischen und/oder elektrischen Bauteilen beinhaltet, mittels denen eine Signalbearbeitung und/oder Signalauswertung durchführbar ist, wobei sich der Ultraschallwandler im Bereich des ersten Gehäuses befindet, das zweite Gehäuse über Kopf mit Vergussmasse zumindest teilweise gefüllt ist und die Vergussmasse des zweiten Gehäuses den im Bereich des ersten Gehäuses befindlichen Ultraschallwandler nach außen abdichtet. Durch den Überkopfverguss ist in vorteilhafterweise der Ultraschallwandler gleichzeitig mit dem Rechenwerk bzw. der Elektronik gemeinsam abgedichtet. Zusätzliche Dichtelemente, die den Durchflussmesser sowie dessen Montage teurer machen würden, sind nicht erforderlich. Das zweite Gehäuse kann demnach einteilig ausgebildet sein. Es dient gleichzeitig als Auffangreservoir für die Vergussmasse. Zudem ist die auf der zum ersten Gehäuse gerichteten Seite befindliche Öffnung des zweiten Gehäuses zweckmäßigerweise derart dimensioniert, dass das Rechenwerk durch die Öffnung hindurch in das zweite Gehäuse einsetzbar ist, Der Überkopfverguss hat zudem den Vorteil, dass im Bereich des Ultraschallwandlers, der sich im ersten Gehäuse befindet, Luft bzw. Gas eingeschlossen Werden kann. Dadurch wird ein Kontakt zwischen Ultraschallwandler und Vergussmasse vermieden, da ansonsten Störungen durch eine Bedämpfung des Ultraschallwandlers auftreten können.
-
Die Vergussmasse kann zumindest bereichsweise im Bereich der Öffnung offen liegen. In vorteilhafter Weise liegt die Vergussmasse im Bereich der Öffnung eben offen. Die Vergussmasse bildet damit gleichzeitig eine Begrenzung des über Kopf vergossenen Durchflussmessers nach außen. Beim Vergießen des ersten Gehäuses mit dem darin teilweise eingesetzten zweiten Gehäuse hat dies zudem den Vorteil, dass das Fließniveau sowie der Füllstand der Vergussmasse gut erkennbar ist und zudem kein unerwünschter Gaseinschluss in Bereichen außerhalb des Ultraschallwandlers auftritt.
-
Vorteilhafterweise kann im Bereich des Ultraschallwandlers Luft oder Gas durch die Vergussmasse eingeschlossen sein. Wie oben bereits erwähnt, kann dadurch ein Kontakt zwischen Ultraschallwandler und Vergussmasse vermieden werden, um Störungen des Ultraschallwandlers zu vermeiden.
-
Das Rechenwerk kann eine vorzugsweise ebene Platine aufweisen, wobei mindestens eine, vorzugsweise eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen in der Platine und/oder zwischen der Platine und dem zweiten Gehäuse vorgesehen sind. Die ebene Platine bildet gleichzeitig rückseitig eine Anlagefläche für das erste Gehäuse. Durch die Durchtrittsöffnungen, die in der Platine vorgesehen sind, und/oder dem randseitigen Abstand zwischen Platine und zweitem Gehäuse kann die von einer Seite eingegossene Vergussmasse bis zur anderen Seite bzw. Rückseite der Platine hindurch aufsteigen und sich dort mit dem ersten Gehäuse verbinden bzw. den darin angeordneten Ultraschallwandler abdichten. Außerdem erlauben mehrere Durchtrittsöffnungen ein rasches und gleichzeitig gleichmäßiges Aufsteigen der Vergussmasse durch die Platine sowie eine kompakte Verbindung. Entsprechende Durchtrittsöffnungen können sich direkt über einer Aufnahmekammer für den Ultraschallwandler, z. B. einem Fortsatz, der in bzw. am ersten Gehäuse angeordnet ist, befinden. Dadurch wird sichergestellt, dass die Vergussmasse auch in diese Aufnahmekammer gelangt und dort den Ultraschallwandler nach außen abdichtet.
-
Vorteilhafterweise kann das erste Gehäuse einen Fortsatz aufweisen, in dem der Ultraschallwandler positioniert ist, wobei der Fortsatz zumindest teilweise in die Vergussmasse eintaucht. Wie oben bereits erläutert, befindet sich zweckmäßigerweise auch Vergussmasse innerhalb des Fortsatzes, um den Ultraschallwandler sicher nach außen abzudichten. Indem der Ultraschallwandler in dem Fortsatz positioniert ist, wird die Ultraschallmessstrecke innerhalb des ersten Gehäuses als auch die Strömung des Mediums nicht beeinträchtigt. Dadurch, dass der Fortsatz nur teilweise in die Vergussmasse eintaucht, kann gleichzeitig sichergestellt werden, dass der darin angeordnete Ultraschallwandler nicht in Kontakt mit der Vergussmasse kommt bzw. der Luft- oder Gaseinschluss gewährleistet ist.
-
Mit besonderem Vorteil kann der Fortsatz eine Auflage für das Rechenwerk bilden. Dadurch liegt das Rechenwerk großflächig auf, sodass eine stabile mechanische Verbindung beider Gehäuseteile ermöglicht wird. Vorteilhafterweise kann der Fortsatz geneigt oder schräg am ersten Gehäuse angeordnet sein, so dass gleichzeitig eine relativ große Auflagefläche für das Rechenwerk gebildet werden kann. Insbesondere kann die Orientierung des Fortsatzes zur Auflagefläche um z. B. 20°–70°, z. B. um 45°, geneigt sein.
-
Der Fortsatz kann zur Aufnahme des Ultraschallwandlers eine Kammer aufweisen, in der der Ultraschallwandler derart positioniert ist, dass seine Flächenormale N zur Ebene E des Rechenwerks oder zur Ebene A eines Anzeigeelementes des Rechenwerks geneigt ist. Diese Konstruktion hat den Vorteil, dass der Ultraschallwandler nicht mehr an der obersten Position des vom Medium durchströmten Raums positioniert ist, sondern tiefer. Demnach sammeln sich die im Medium vorhandenen Gasbläschen an einer oberen Stalls im Inneren der Messstrecke, an der sie keine die Genauigkeit der Messung beeinflussende Auswirkung haben. Gleichzeitig bleibt allerdings das Rechenwerk sowie damit auch die Anzeigeeinrichtung, an der höchsten Stelle bestehen, so dass diese weiterhin gut ablesbar ist. Der seitliche Winkelversatz der Flächennormalen N des Ultraschallwandlers kann zur Senkrechten bezogen auf die Ebene E oder die Ebene A in einem Winkelbereich zwischen 20°–70°, vorzugsweise 30°–60°, besonders vorzugsweise 40°–50°, liegen. Beispielsweise kann der Winkel 45° betragen. Mit der geneigten Anordnung des Fortsatzes können somit in vorteilhafterweise zwei Funktionen gleichzeitig erfüllt werden, nämlich zum einen die Bereitstellung einer großen Auflagefläche des ersten Gehäuses für das Rechenwerk und zum anderen die geneigte Anordnung des Ultraschallwandlers, um Störungen oder Messfehler durch Gasansammlung im oberen Bereich des durchströmten Raums zu vermeiden.
-
Zweckmäßigerweise kann der Ultraschallwandler mittels eines Halteteils in dem Fortsatz, vorzugsweise federbelastet, gehalten sein. Dadurch wird der Ultraschallwandler stabil und sicher in seiner Position gehalten.
-
Die Kontaktierung des Ultraschallwandlers kann über Elektroden erfolgen, deren Anschlussteile bzw. Anschlussdrähte aus dem Fortsatz herausragen und hierdurch direkt mit der Platine kontaktierbar sind. Auf diese Weise können direkte, kurze elektrische Verkabelungswege zwischen Ultraschallwandler und Elektronik geschaffen werden, so dass z. B. auf teuere Koaxial-Kabel verzichtet werden kann. Die aus dem Fortsatz herausragenden Anschlussteile können direkt mit der Elektronik bzw. der Platine verlötet werden.
-
Zweckmäßigerweise kann das Anschlussteil der auf dem Ultraschallwandler rückseitig angeordneten Elektrode ein Federelement umfassen oder mit einem solchen zusammenwirken, so dass der Ultraschallwandler in seiner Position mittels Federkraft sicher gehalten und stabilisiert wird. Des Anschlussteil kann schließlich das Halteteil durchsetzen und von dort aus aus dem Fortsatz herausragen. Das Anschlussteil der auf dem Ultraschallwandler vorderseitig angeordneten Elektrode kann seitlich zwischen Halteteil und Innenwandung der Kammer nach außen geführt sein.
-
Vorteilhafterweise kann der Ultraschallwandler derart angeordnet sein, dass er einen Bereich der Wandung des ersten Gehäuses durchschallt. Er steht damit nicht direkt mit dem strömenden Medium in Verbindung. Der Überkopfverguss zur Abdichtung des Ultraschallwandlers eignet sich besonders bei derartigen Ultraschallzählern mit Wanddurchschallung.
-
Das erste Gehäuse kann zumindest im Wesentlichen aus Kunststoff bestehen. Insbesondere kann der Bereich der Wandung des ersten Gehäuses, an dem der Ultraschallwandler angeordnet ist und die Wandung durchschallt, aus Kunststoff bestehen. Kunststoff ist für die Wanddurchschallung besonders geeignet. Der Vorteil des außerhalb der Wandung des ersten Gehäuses angeordneten Ultraschallwandlers besteht darin, dass die Messstrecke selbst sowie die Strömung des Mediums nicht gestört oder beeinflusst wird. Außerdem wird durch den Wegfall der Dichtung, die bei Anordnung des Ultraschallwandlers in einer Bohrung in der Gehäusewandung notwendig wäre, eine höhere Robustheit des Gerätes erreicht.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Durchflussmessers zur Bestimmung der Durchflussmenge eines strömenden Mediums mit einem ersten Gehäuse, in dem eine Ultraschallmessstrecke vorgesehen ist, entlang der eine Laufzeitmessung mittels mindestens eines Ultraschallwandlers zum Aussenden bzw. empfangen von Ultraschallsignalen durchführbar ist, sowie einem zweiten Gehäuse, welches ein Rechenwerk mit elektronischen Bauteilen beinhaltet, mittels denen eine Signalbearbeitung und/oder Signalauswertung durchführbar ist, wird zunächst das erste Gehäuse mit eingesetztem Ultraschallwandler mit einer mit elektronischen und/oder elektrischen Bauteilen bestückten Platine verbunden und in das zweite Gehäuse eingesetzt und mittels Vergussmasse vergossen, wobei die Vergussmasse den im Bereich des ersten Gehäuses befindlichen Ultraschallwandler nach außen hin abdichtet. Dieses Verfahren ist schnell durchführbar und gewährleistet eine sichere und dauerhafte Abdichtung der Ultraschallwandler nach außen.
-
Der Verguss erfolgt derart, dass das zweite Gehäuse während des Aufgießens als Auffangreservoir für die Vergussmasse dient. Demnach wird die Vergussmasse in das auf dem Kopf stehenden zweiten Gehäuse eingefüllt, bis die Vergussmasse zumindest den oberen Bereich des ersten Gehäuses umschließt und damit auch den Ultrawandler abdichtet. Anschließend wird die gesamte Anordnung wieder umgedreht, so dass die Öffnung des zweiten Gehäuses nach unten gerichtet ist und die Anzeigeeinrichtung nach oben weist und dadurch ablesbar ist.
-
Vor dem Vergießen werden die Elektroden des Ultraschallwandlers bzw. deren Anschlussteile unmittelbar mit der Platine kontaktiert. Der Einsatz von weiteren Kabeln ist nicht erforderlich.
-
Die Erfindung ist anhand von vorteilhaften Ausführungsbeispielen gemäß den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen:
-
1: Explosionsdarstellung des Durchflussmessers in perspektivischer Ansicht;
-
2: schematische Darstellung des Durchflussmessers im Schnitt mit Wanddurchschallung;
-
3: schematische Darstellung des Durchflussmessers in Seitenansicht;
-
4: schematische Darstellung des Durchflussmessers im Schnitt entlang der Linie IV-IV gemäß 3 mit Wanddurchschallung;
-
5: schematische Darstellung des Durchflussmessers im Schnitt ohne Wanddurchschallung;
-
6: schematische Darstellung des Durchflussmessers im Schnitt entlang der Linie IV-IV gemäß 3 ohne Wanddurchschallung sowie
-
7a–i): Schritte zur Herstellung eines Durchflussmessers gemäß 1–4.
-
Der in 1 mit seinen Einzelteilen dargestellte Durchflussmesser ist in seiner Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 versehen. Er dient zur Bestimmung der Durchflussmenge eines strömenden Mediums und weist zwei erste Gehäuse 2 auf, in denen eine Ultraschallmessstrecke 3 vorgesehen ist, entlang der eine Laufzeitmessung mittels Ultraschallwandlern 4 zum Aussenden bzw. Empfangen von Ultraschallsignalen durchführbar ist. In einem zweiten Gehäuse 5 ist ein Rechenwerk 6 mit elektronischen Bauteilen vorgesehen, mittels denen eine Signalbearbeitung und/oder Signalauswertung durchführbar ist. In 1 ist vom Rechenwerk nur die Platine 9 der Einfachheit halber ohne elektronische oder elektrische Bauteile dargestellt. Die Ultraschallwandler 4 befinden sich jeweils im Bereich des ersten Gehäuses 2. Das zweite Gehäuse 5 ist Überkopf mit Vergussmasse 7 zumindest teilweise gefüllt, wobei die Vergussmasse 7 die im Bereich des ersten Gehäuses 2 befindlichen Ultraschallwandler 4 nach außen abdichtet (siehe 2 und 4). Mittels dieses Aufbaus sind die Ultraschallwandler 4 sowie die Eiektronik sicher vor von außen eindringender Feuchtigkeit geschützt. Der Verguss kann in einfacher Weise erfolgen, indem das zweite Gehäuse 5 als Auffangreservoir während des Überkopfvergusses dient Mit Bezugsziffer 26 sind die Reflektoren, die der Umleitung der Ultraschallsignale dienen, gekennzeichnet.
-
Die Vergussmasse 7 kann zweckmäßigerweise durchsichtig oder transparent sein, so dass die im zweiten Gehäuse 5 angeordnete Anzeigeeinrichtung 14, über welche sich die Vergussmasse 7 erstreckt, weiterhin von außen durch die Gehäusewandung gut sichtbar und ablesbar bleibt. Falls die Vergussmasse 7 nicht durchsichtig oder transparent ist, muss – vorzugsweise durch Vorsehen einer Abdichtung insbesondere aus Schaumstoff zwischen Anzeigeeinrichtung 14 und zweitem Gehäuse 5 – dafür gesorgt werden, dass die Vergussmasse 7 nicht in den Raum über der Anzeigeeinrichtung 14 gelangt. Falls auch die Abdichtung nicht durchsichtig oder transparent ist, muss sie den eigentlichen Anzeigebereich der Anzeigeeinrichtung 14 frei lassen.
-
Das zweite Gehäuse 5 weist eine Öffnung 8 auf, wobei die Vergussmasse 7 bereichsweise im Bereich der Öffnung 8 offen liegt. In diesem offenen Bereich ist die Vergussmasse 7 eben ausgebildet. Der verbleibende Bereich der Öffnung 8 ist durch einen Fortsatz 12, in dem der jeweilige Ultraschallwandler 4 angeordnet ist, abgedeckt. Der offen liegende Bereich der Vergussmasse 7 vereinfacht den gesamten Aufbau des Durchflussmessers 1, womit ein kostengünstiges Design erreicht wird. Der offen liegende Bereich der Vergussmasse 7 hat außerdem den Vorteil, dass während des Vergießens eventuelle Lufteinschlüsse in der Vergussmasse 7 leicht entweichen können.
-
Im Bereich des Ultraschallwandlers 4 dagegen ist Luft durch die Vergussmasse 7 eingeschlossen. Dadurch wird ein Kontakt zwischen Ultraschallwandler 4 und Vergussmasse 7 vermieden, womit Störungen aufgrund einer Bedämpfung des Ultraschallwandlers 4 verhindert werden.
-
Das Rechenwerk 6 weist eine ebene Platine 9 auf, wobei zwischen der Platine 9 und dem zweiten Gehäuse 5 Durchtrittsöffnungen 10, 11 für die Vergussmasse 7 vorgesehen sind. In einer in den Zeichnungsfiguren nicht dargestellten Ausführungsvariante können auch Durchtrittsöffnungen 10, 11 in der Platine 9 selbst vorgesehen sein. So können z. B. Durchtrittsöffnungen sich direkt über dem Fortsatz 12 bzw. direkt über einer Aufnahmekammer für den jeweiligen Ultraschallwandler 4, der im ersten Gehäuse 2 angeordnet ist, befinden. Die Durchtrittsöffnungen 10, 11 ermöglichen in jedem Fall, also innerhalb der Platine 9 oder zwischen der Platine 9 und dem zweiten Gehäuse 5, ein Durchtreten der Vergussmasse 7 beim Überkopfvergießen derart, dass das zweite Gehäuse 5 bzw. die darin angeordneten Ultraschallwandler 4 sicher und auch blasenfrei gegenüber der Umgebung abgedichtet sind. Die Durchtrittsöffnungen 10, 11 bewirken damit einen gleichmäßigen und schnellen Verguss sowie ein sicheres Abdichten.
-
Wie oben bereits erwähnt, weist das jeweilige erste Gehäuse 2 einen Fortsatz 12 auf, in dem der jeweilige Ultraschallwandler 4 positioniert ist, wobei der Fortsatz 12 teilweise in die Vergussmasse 7 eintaucht. Die Vergussmasse 7 befindet sich dabei auch teilweise innerhalb des Fortsatzes 12 in der Kammer 13, in welcher der Ultraschallwandler 4 angeordnet ist Wie aus den Zeichnungsfiguren 2, 4, 5 und 6 hervorgeht, befindet sich die Vergussmasse 7 bis zu einem bestimmten Bereich bzw. einer bestimmten Höhe um den Fortsatz 12 sowie in der entsprechenden Höhe bzw. Ebene innerhalb des Fortsatzes 12, also der Kammer 13. Der in der Kammer 13 angeordnete Ultraschallwandler 4 steht dabei mit der Vergussmasse 7 nicht in Kontakt, so dass Störungen vermieden werden.
-
Der Fortsatz 12 bildet eine Auflage für das Rechenwerk 6 (siehe insbesondere 1–3 und 5). Das dadurch großflächig aufliegende Rechenwerk 6 ermöglicht eine stabile mechanische Verbindung beider Gehäuseteile. Der Fortsatz 12 weist dabei eine Auflagefläche 23 auf, die gegenüber der durch die Ultraschallwandler 4 definierten Auflagefläche um 45° geneigt ist. Dadurch wird eine relativ große Auflagefläche für das Rechenwerk 6 geschaffen.
-
Der Fortsatz 12 zur Aufnahme eines Ultraschallwandlers 4 weist eine Kammer 13 auf, in der der jeweilige Ultraschallwandler 4 derart positioniert ist, dass seine Flächennormale N zur Ebene E des Rechenwerks 6 oder zur Ebene A einer Anzeigeeinrichtung 14 des Rechenwerks 6 geneigt ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass der Ultraschallwandler 4 nicht an der obersten Position des vom Medium durchströmten Kanals positioniert ist, sondern seitlich davon und tiefer. Demnach beeinflussen die im Medium vorhandenen Gasbläschen, die sich immer an oberster Stelle ansammeln, die Genauigkeit der Messung nicht Die Anzeigeeinrichtung 14 mit ihrer Ebene A bleibt weiterhin gut sichtbar und durch den durchsichtigen bzw. transparenten Vergoss gut ablesbar. Die Flächennormale N zur Ebene E des Rechenwerks sowie zur Ebene A der Anzeigeeinrichtung ist in einem Winkel von 45° geneigt. Durch diese geneigte Anordnung des Fortsatzes 12 wird gleichzeitig die oben beschriebene große Anlagefläche für das Rechenwerk 6 geschaffen.
-
Der jeweilige Ultraschallwandler 4 ist mittels eines Halteteils 15 in dem Fortsatz 12 federbelastet gehalten. Dazu ist gemäß der dargestellten Ausführungsvariante in 1, 2 und 4 ein Federelement 20 zwischen Ultraschallwandler 4 und Halteteil 15 angeordnet, welche den Ultraschallwandler 4 sicher in seiner Position hält, ohne dessen Schwingungen zu beeinträchtigen.
-
Die Kontaktierung des Ultraschallwandlers 4 erfolgt über Elektroden 16 und 17, deren Anschlussteile 18, 19 aus dem Fortsatz 12 herausragen und direkt mit der Platine 9 kontaktiert bzw. verlötet sind. In den 2 und 5 sind die Lötstellen 25 auf der Platine dargestellt. Mithin erlaubt die gesamte Anordnung direkte kurze elektrische Verkabelungswege zwischen Ultraschallwandler 4 und Elektronik.
-
Statt der Anordnung eines gesonderten Federelements 20 kann es in einer alternativen Ausführungsvariante z. B. auch vorgesehen sein, dass das Anschlussteil 18 selbst der auf dem Ultraschallwandler 4 rückseitig angeordneten Elektrode 16 ein Federelement umfasst, wobei dieses Federelement Teil des Anschlussteils 18 ist und z. B. mit der Elektrode 16 verbunden ist. Der sich an das Federelement anschließende Teil des Anschlussteils 18 kann durch das Halteteil 15 geführt sein und von dort nach oben Richtung Platin herausragen.
-
Gemäß der in den 2 und 4 dargestellten Ausführungsvariante durchschallt der Ultraschallwandler 4 einen Bereich 21 der Wandung 22 des ersten Gehäuses 2. Das erste Gehäuse 2 besteht dabei aus Kunststoff, welches für die Wanddurchschallung geeignet ist.
-
Bei der in den 5 und 6 dargestellten Ausführungsvariante stehen die Ultraschallwandler 4 direkt mit dem strömenden Medium in Kontakt und liegen dabei direkt am durchströmten Raum an. Es erfolgt hierbei keine Wanddurchschallung. Die beiden Ausführungsvarianten zeigen, dass die erfindungsgemäße Konstruktion bei einem Durchflussmesser mit als auch ohne Wanddurchschallung realisierbar ist.
-
In 7 ist das Herstellungsverfahren für einen erfindungsgemäßen Durchflussmesser 1 mit Wanddurchschallung in den Schritten a)–i) gezeigt. Der fertige Durchflussmesser 1 umfasst ein erstes Gehäuse 2, in dem eine Ultraschallmessstrecke 3 vorgesehen ist, entlang der eine Laufzeitmessung mittels zwei Ultraschallwandlern 4, die dem Aussenden bzw. Empfangen von Ultraschallsignalen dienen, durchführbar ist, sowie ein zweites Gehäuse 5, welches ein Rechenwerk 10 mit elektronischen Bauteilen beinhaltet, mittels denen eine Signalbearbeitung und/oder Signalauswertung durchführbar ist (siehe 7i)).
-
Bei dem Herstellungsverfahren wird zunächst das erste Gehäuse 2 bereitgestellt, welches einen Fortsatz 12 mit einer Kammer 13 aufweist. Gemäß Schritt b) wird in das erste Gehäuse 2 bzw. in die Kammer 13 ein Ultraschallwandler 4 mit den dazugehörigen Elektroden 16, 17 sowie Anschlussteilen 18, 19 eingesetzt. In Schritt c) wird das Federelement 20 eingesetzt und mittels des Halteteils 15 angedrückt. Bei Schritt d) wird eine mit Batterie 24, Anzeigeeinrichtung 14 sowie weiteren Bauteilen bestückte Platine 9 (Leiterplatte) auf das erste Gehäuse 2 aufgesetzt, wobei die schräge oberseitige Auflagefläche 23 des Fortsatzes 12 großflächig ausgestaltet ist und dadurch eine stabile mechanische Verbindung von Platine 9 und erstem Gehäuse 2 ermöglicht. Bei Schritt e) werden die Kontakte der äußeren Enden der Anschlussteile 18, 19 angelötet Die Lötstellen sind mit Bezugsziffer 25 versehen. In Schritt f) wird das mit der bestückten Platine 9 verbundene erste Gehäuse 2 in das zweite Gehäuse 5 eingesetzt, wobei dieser Gesamtaufbau in Schritt g) verdreht und auf den Kopf gestellt wird. in Schritt h) wird das zweite Gehäuse 5 mittels Vergussmasse 7 soweit vergossen, dass die Vergussmasse 7 den im Bereich des ersten Gehäuses 2 befindlichen Ultraschallwandler 4 nach außen hin abdichtet. Die Vergussmasse 7 dringt dabei bereichsweise in die Kammer 13 ein und umschließt auch bereichsweise den Fortsatz 12. Das zweite Gehäuse 5 dient während des Vergießens als Auffangreservoir für die Vergussmasse 7.
-
Nach dem Aushärten der Vergussmasse 7 ist der Durchflussmesser fertig (Schritt i)), so dass der Durchflussmesser mit der nach oben weisenden Anzeigeeinrichtung 14 eingebaut werden kann.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Durchflussmesser
- 2
- erstes Gehäuse
- 3
- Ultraschallmessstrecke
- 4
- Ultraschallwandler
- 5
- zweites Gehäuse
- 6
- Rechenwerk
- 7
- Vergussmasse
- 8
- Öffnung
- 9
- Platine
- 10
- Durchtrittsöffnung
- 11
- Durchtrittsöffnung
- 12
- Fortsatz
- 13
- Kammer
- 14
- Anzeigeeinrichtung
- 15
- Halteteil
- 16
- Elektrode
- 17
- Elektrode
- 18
- Anschlussteil
- 19
- Anschlussteil
- 20
- Federelement
- 21
- Bereich
- 22
- Wandung
- 23
- Auflagefläche
- 24
- Batterie
- 25
- Lötstelle
- 26
- Reflektor
- 27
- Luft