专利名称：流量计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于流体或气体介质的流量计。
背景技术：
对于超声波流量测量，已知具有一个通流介质的测量通道以及一个入口通道和一个出口通道的流量计，其中具有至少一个超声波换能器偶副用于发射或接收超声波信号。如同由DE 100 47 383 C1所述的那样，为了将一个超声波信号从一个超声波换能器传导到另一超声波换能器在测量通道中设置一个反射器偶副，由此实现超声波信号的一个U形转向。在测量段内部或者在入口区域可能产生不对称或径向干扰的流动断面，它们导致虚假的测量结果。
也已知，测量通道的直径或横截面至少局部地为了进行通流导引而减小，用于在测量区域获得一个足够大的通流速度，以最大程度地消除可能的非对称流动断面。
发明内容
因此本发明的目的是，这样改进一个上述形式的流量计，使得测量精度提高。
这个目的通过权利要求1、25和42的总的方案构思得以实现。本发明的有利改进方案由从属权利要求给出。
按照本发明，设置一个缩小部，它通过一个设置或组合在测量通道内壁上的测量通道嵌件构成，它同时作为用于其它功能部件的保持体或固定体。这一点具有优点或双重功能，一方面减小测量通道并且使介质相应地通过测量通道导引，这也有助于相应地提高测量精度。另一方面所述缩小部作为用于其它功能部件的保持体或固定体，由此可以省去其它固定机构或类似部件。此外所述测量通道的外壳与测量通道嵌件可以由不同的材料制成。尤其是所述外壳本身可以由黄铜、炮铜或覆层灰铸铁、铝、特种钢或由塑料制成，而测量通道嵌件有利地由塑料制成。
在此有利的是可以使所述测量通道的直径在测量段处、尤其在相关的反射器偶副之间缩小。通过两个超声波换能器以及两个反射器可以按照U辐射原理构成一个超声波，即流速的测量区位于两个反射器之间。一个连接的计算器电路按照公知的运行时间差方法检测在测量段里面在顺流方向和逆流方向上的声波的不同运行时间。由于缩小部引起的强烈的通流收缩负责在两个反射器之间产生一个足够大的流速并在很大程度上减小测量设备入口区的不对称流动断面。获得一个特别好的测量效果并使径向干扰的流动断面的影响最小。
作为缩小部可以使用一个测量通道环，它或者组合在测量通道里面或者可以通过简单的方法装在测量通道里面。所述测量通道环可以这样构成，使得它使测量通道均匀地围绕其圆周缩小并使介质直接穿过测量通道的中心传导。
所述缩小部可以由多个，尤其由两个缩小部部件，例如由两个测量通道环部件组成。这样的缩小部部件具有优点，它们允许一定的误差并且以相应的方法顶靠在测量通道内壁上。两个缩小部部件还具有优点，即，在它们之间可以安装例如一个导流板，该导流板负责进一步优化介质的流动。
一个缩小部或一个测量通道环的两个缩小部部件通过适宜的方式可以是相同的，因此对于其加工例如只需一个注塑模具。此外由此彻底简化缩小部或测量通道环的装配。
所述缩小部部件可以有利地可拆卸地连接，例如插接或螺旋连接并且例如与上述的通流导向板一起作为一个单元插进测量通道。为了进行维修也可以通过简单的方法再将测量通道环部件相互拆开。
但是也可以使所述缩小部部件持久地连接，例如粘接。
有利的是由缩小部固定一个固定板。对于这个固定板可以有利的是上述的通流导向板。
此外所述固定板可以用于布置至少一个反射器偶副。
因此所述固定板承担两个功能，即，一方面通过减小流动中尤其是测量通道入口区中的涡旋分量优化流动断面，另一方面作为反射器偶副的载体。
适宜地可以使固定板在测量通道的纵向上延伸，其中该固定板在直径上设置在测量通道里面。所述缩小部与固定板一起尤其对于名义宽度大于50mm的较大流量计负责使流速加速以及消除干扰的流动断面。
所述缩小部可以与固定板连接成一个单元，因此可以使这个单元作为测量嵌件从前面或从一个侧面插进测量通道。因此可以说，缩小部与固定板共同构成一个用于优化通流的单元。
一个上述的缩小部件尤其可以在端面上具有至少一个榫销，它嵌入到固定板和/或另一缩小部件的一个相应孔里面。由此实现一个稳定的、简单装配的且可以再拆开的连接。
在缩小部与测量通道内壁之间可以具有一个密封件，它补偿误差。所述密封件还可以包围整个单元，即缩小部和设置在其上的固定板，由此附加地使该稳定的单元固定并对于测量通道内壁密封。
作为密封件，可以使用至少一个、尤其两个环绕缩小部的O形环。两个O形环提高密封性并优化整个测量嵌件在外壳中的定心。所述缩小部或测量通道环可以具有环绕的槽，O形环置入其中，由此使它们稳定在其位置上。所述O形环还补偿金属与塑料部件之间的不同温度系数。
所述缩小部可以在超声波换能器处具有至少一个基本上在通流方向上延伸的槽或一个通道。这些槽在与其邻近的换能器表面上产生一个持续的流动，由此能够几乎排除沉积。因为所述缩小部在其前端和后端也引起堵塞区和涡流区，它们可能在换能器表面上导致沉积，所以这些槽非常有用。
所述槽或清洁通道为了避免污染或局部稳定的气泡可以设置在缩小部的内侧上，由此可以使密封的O形环安置在缩小部的整个外圆周上。
但是所述槽也可以设置在缩小部或测量通道环的外侧面上，在那里它也用于避免在换能器下部的缩小部死区中污染或局部稳定的气泡。
至少一个O形环在上述的后一种实施方案中可以置入一直到达外壳侧的清洁槽前面的槽中。用于O形环的这些槽同时构成清洁槽，在其中可以置入一个唯一的O形环。
特别有利的是，缩小部和反射器以及固定板以及反射器固定体可以这样相互设置或构造，使得几乎不影响介质的层流。由此可以可靠地在测量区防止遮蔽效应即通流不均匀性并且可靠地防止朝非常小的流量剧烈下降的仪器特性曲线。通过有利的结构设计方案，可以使测量区例如朝一个非常小的流速扩展，或者附加地可以在相同的测量技术特性下通过加大缩小部内径减小流量计的压力降。
作为一种实施方案，例如可以设置一个轴向倾斜的测量段，其中，入口端的反射器相对于在纵向上延伸的测量通道轴线(纵向轴线)比出口端的反射器更少地倾斜。尤其是入口端的反射器可以在一个35°至44°的范围里相对于在纵向上延伸的测量通道轴线(纵向轴线)倾斜，其中出口端的反射器在一个46°至70°的范围里相对于纵向轴线倾斜。在此所述缩小部本身不必改变。由此使测量段轴向倾斜于测量通道的纵向轴线延伸。通过一个相对于轴向减小至约40％的入口端反射器的迎角，以及在上述流体没有向上偏转地通过反射器固定体的情况下，使流体尽可能圆形地在反射器表面上通过。出口端的反射器也自由环流，因此可以最佳地展开所期望的自清洁效应。
在另一实施方案中，也可以设置一个非中心的缩小部，其敞开的内部区域偏中心地定位在测量通道里面。对于非中心的缩小部该缩小部的一侧具有一个较大的厚度，它向着对置的一侧连续地减小。通过相应的反射器布置也明显有效地使层流偏转到超声波测量段。
在后一个实施方案中，所述测量段适宜地基本中心地在缩小部敞开的内部区域里面延伸。
所述反射器和/或反射器固定体可以通过简单的方法从固定板中至少局部地冲制出来并相应地弯曲。在需要时可以使反射器从固定板平面或者从反射器固定体平面出发只在缩小部的敞开的内部区域的中心方向上倾斜，从而，流体不会象上述的那样偏转到另一个方向并避免由此可能产生的通流不均匀性。
此外，可以设置一个非对称的缩小部，其对置的边缘区域(或入流区域)在其斜度上分别连续地相互反向地变化。在此所述缩小部的厚度总是保持不变。这个实施方案的优点是，可以使用两个相同的缩小部半壳或测量通道环部件。
在另一实施方案中，可以设置一个倾斜的缩小部，其壁厚在缩小部的宽度上连续地变化并且在缩小部的横截面中在一侧增加而在对置的另一侧减小。在此所述固定板可以在反射器处具有一个略微向上的偏转。在这种情况下也仍然可以使用两个相同的缩小部半壳。
作为上述的具有两个缩小部部件的装置的另一种选择，可以使缩小部一体地构造而固定板是两体的。在这种情况下可以使两个固定板部件在侧面插进例如测量通道环的一个相应槽里面。
所述缩小部或测量通道环可以由塑料制成并由此作为批量产品以经济的方式在注塑工艺中制成。
按照本发明还建议，在测量通道中具有至少一个流动导板，它作为反射器偶副的固定板并且在测量通道的纵向上延伸。这个实施方案在前面已经结合缩小部描述过。所述固定板作为一个导板使干扰的涡旋分量在水流中的影响最小化，涡旋分量主要在所谓的空间曲率后面大量出现。
所述固定板的长度基本对应于测量通道的长度，由此在进入通道和排出通道中就已经产生一个相应的通流偏转。
所述固定板可以至少局部地且至少在一个端部上在边缘侧嵌入到测量通道内壁上的槽里面用于稳定的固定，尤其是在介质流动的情况下。为此所述固定板可以在其端面的端部区域更宽，由此使这个加宽部作为平板固定体并且可以嵌入到外壳内壁尤其是凸缘处的那些槽里面。
但是所述固定板也可以通过尤其设置在其拐角处的固定机构与测量通道内壁连接。因此所述固定板本身不是必需在其端部加宽地构造。所述固定机构还可以由这样一种材料制成，使得它们可以衰减有害的振荡。
所述固定机构可以由固定销构成，它们在纵侧设置在固定板的相应的边缘区域上。所述固定销可以由塑料制成。它们有助于固定板的稳定并避免如上所述的有害振荡。此外它们避免在外壳(大多由黄铜制成)与固定板(例如由特种钢制成)之间直接接触用于避免接触腐蚀。通过固定机构或固定销可以使外壳与固定板的距离附加地加大到几毫米。
所述固定板以适宜的方式在直径上穿过测量通道延伸，由此在固定板的上部和下部呈现同一种通流特性。该固定板可以与设置在测量通道中的缩小部或一个测量通道环连接，由此使它与这个缩小部构成一个单元，如同上面所述的那样。
所述固定板可以具有用于反射器的反射器固定体，由此可以使反射器以稳定的方式设置。
所述反射器可以有利地通流优化地(最适宜通流地)成形，以便一方面使这个区域中的压力降保持较小并且另一方面使流体符合目的地导向超声波测量区，其附加效应是有利于反射器的自清洁。
附加地可以使超声波换能器和/或反射器和/或反射器固定体的表面覆防粘附层。这种防粘附层显示出一个低的表面能量。已经证实所谓的钻石形非晶体碳层是适合的，它们通过化学气相沉积涂覆并且与已知的SolGel工艺不同相对于含水溶剂是绝对且持久可靠的。
所述反射器固定体可以与固定板可拆卸地连接，由此使它们在损坏情况下快速地更换。所述反射器固定体可以是两体的，其中一个第一反射器固定部件具有榫销，它们穿过固定板的孔并嵌入到一个定位在固定板另一侧的第二反射器固定体的对应孔里面。在将两个反射器固定体部件组装之前使反射器从端面加入到一个反射器固定体部件上并通过两个部件拼合而固定在其中。所述反射器固定体可以在其端面相互面对的表面上倾斜，由此使反射器相应地倾斜，由此实现所期望的U形辐射导向。
所述反射器可以分别设置在反射器固定体的一个容纳部里面。该容纳部的深度可以有利地对应于反射器的厚度，由此使反射器固定体的端面与反射器的表面平齐并防止产生涡流区。
附加地或对此可选择地遮盖反射器，通过使它们例如由反射器固定体的一个壁段覆盖。通过使用一种适合的材料、尤其是一种塑料材料用于遮盖体或反射器固定体的壁段或整个反射器固定体，其对于声波重要的参数(阻抗)与水的参数最多只略微不同(例如PEEK，PES，PVDF，EPDM，Viton，分别没有或只有非常少的玻璃纤维含量)，使反射特性与敞开的反射器相比没有负面的影响。所述反射器的定位在这种情况下简单地进行，因为只需将它们加入到反射器固定体的相应凹下里面。无需对反射器进行附加的固定。
在一个可选择的实施方案中所述反射器和/或反射器固定体可以是固定板的组成部分，其中它们例如从固定板中至少局部地冲制出来并且向上弯曲。这个实施例是特别简单的并且特别经济。实质上不再需要反射器固定体，因为冲制出来的固定板区域本身作为反射器。
所述反射器椭圆地成形并且旋转45°，由此它们可以将声波以U形辐射原理的形式从超声波换能器传递到超声波换能器。所述反射器固定体或反射器可以通过连接臂与固定板连接，它们是这样地牢固，以至于它们使反射器持久地保持在弯曲的位置。
在另一按照本发明的实施方案中具有至少两个测量段，它们分别具有至少一个反射器偶副和一个超声波换能器。由此可以在测量通道的不同区域进行测量，由此实现一个更高的测量精度。在测量通道的额定宽度非常大，例如超过50mm时组合多个测量段是有利的，用于达到一个高的测量精度。尤其在额定宽度大于100mm时由此可以实现一个特别好的、尽可能与流动断面无关的测量精度。所述换能器偶副的触点都可以有利地一起并联地(没有附加电接线地)连接到计算器上。代替通常借助计算器软件的数学的平均值生成，充分利用这个事实，即，相位移的压力振荡物理地叠加到换能器表面上。直接由测量形成一个平均值。一个反射器偶副的两个反射器可以确定一个测量段，由此使实际的测量只在两个反射器之间产生。在此所述超声波换能器仅仅用于发射或接收超声波信号。
所述超声波可以与上述实施方案一样U形地从一个超声波换能器通过反射器传递到另一超声波换能器。所述反射器和相关的测量段能够最佳地定位在通流的介质里面。
双通道或多通道技术的优点还在于，物理的平均值生成起到尽可能减小二次通流感应误差的作用，该误差由于温度引起的对流而产生。不仅对于非常小的流量而且对于高的介质温度都可以实现一个好的可重复的测量精度，它在很大程度上与测量仪器的安装位置无关。
不同的测量段可以至少局部地被一个固定板相互分开，在该固定板上设置反射器。对于该固定板可以有利地是在其它实施例中所述的固定板。
因此所述固定板可以同时作为反射器载体。在此可以使固定板以及反射器或反射器固定体镜像对称地构成，由此在固定板的两侧对于流量测量呈现相同的条件。
适宜地可以在固定板的每一侧上设置一个共同起作用的反射器偶副或反射器固定体副。为此例如可以在固定板上直接对置地定位两个主载体，它们分别支承四个直接对置的反射器固定体。由此能够实现一个有效的测量通道的超声波信号。
所述固定板可以在一对反射器之间的一个区域中是敞开的，由此可以简单地装配反射器或反射器固定体。
在测量通道的中间也可以设置一个排挤体，它与设置在测量通道内壁上的测量通道环一样使流体直接强制到超声波测量路径里面。因此使在超声波测量段内部的流体能够有目的地均匀化，由此可以对于测量精度和流动恒定性产生积极影响。
对于具有多个测量段的实施例也可以有利地具有上述的缩小部或测量通道环，它导致上述的通流优化。
借助于在附图中所示的实施例详细描述本发明。附图中图1以一个立体截面图示出一个按照本发明的流量计，它具有包括测量嵌件的测量通道环、固定板和反射器；图2-图4以立体的、至少局部截切的视图示出可选择的测量嵌件；图5以横截面图示出一个具有轴向倾斜测量段的测量通道区域；图6以横截面图示出一个具有一个非中心缩小部的测量通道区域；
图7以横截面图示出一个具有非对称缩小部的测量通道区域；图8以立体的、至少局部截切的视图示出一个具有非对称缩小部的测量嵌件；图9以横截面图示出一个具有倾斜缩小部的测量通道区域；图10以立体的、至少局部截切的视图示出按照图9的测量嵌件；图11以立体的、至少局部截切的视图示出一个具有两个测量段的测量嵌件；图12以横截面图示出一个具有两个测量段的测量通道；图13示出图12的测量通道旋转90°的横截面图；图14和15以立体的、至少局部截切的视图示出具有四个测量段的测量嵌件；图16示出用于物理叠加的原理图以及图17示出两个测量通道和其叠加的测量曲线。
具体实施例方式
图1示出一个流体或气体介质的流量计，它具有一个由介质通流的测量通道1、一个进入通道以及一个排出通道和一个超声波换能器偶副2，3用于发射或接收超声波信号，其中为了将一个超声波信号从一个超声波换能器2传导到另一超声波换能器3在测量通道1中具有一个反射器偶副4，5。该测量通道1的直径局部地、即在由两个反射器4，5确定的测量段处为了介质的通流导引而缩小。所述缩小部7通过一个设置在测量通道内壁6上的测量通道嵌件构成，它同时作为用于其它功能部件的保持体或固定体。设置一个测量通道环作为所述缩小部7。
所述缩小部7负责挤压流入的液体并由此使流体在两个反射器4，5之间加速，用于测量流速的测量区位于那里。由此也尽可能地减小不对称的流动断面，由此可以进行一个更精确的测量。通过使测量通道嵌件同时作为用于其它功能部件的保持体或固定体，可以减小加工费用。
尤其如附图3，4，8，10，11，14和15所示，所述测量通道环7由两个测量通道环部件8，9组成，在它们之间形成一个固定板10。该测量通道环7与固定板10一起构成一个测量嵌件，它作为一个单元可以从前面推到测量通道1里面。
所述测量通道环部件8，9相同地构造，这对于其加工以及装配都是有利的。
所述测量通道环部件8，9可以插接到一起并且通过这种方法可以简单地装配并且为了维修可以拆卸。
所述设置在测量通道1里面的固定板10此外作为反射器偶副4，5的固定体。该固定板10也同时是测量通道环部件8，9以及反射器4，5的载体。
所述固定板10在测量通道1的纵向上延伸并因此同时以其表面作为一个流动导板。
一个测量通道环部件8在端部分别具有一个榫销11，它嵌入到固定板10以及另一测量通道环部件9的一个对应孔12里面。由此建立一个稳定的单元。
此外在测量通道环7与测量通道内壁6之间具有一个由两个环绕的O形环13形成的密封。除了密封功能以外所述O形环13还使整个测量嵌件定心在外壳里面并补偿金属外壳与塑料的测量通道环7之间的不同温度系数。
所述测量通道环7具有环绕的槽14，在其中可靠地嵌入O形环13。
为了防止超声波换能器2，3在堵塞和涡流区产生沉积，所述测量通道环7具有一个在通流方向上延伸的槽15，它在换能器表面上产生一个持续的通流。
在按照图3，4和11的实施例中所述槽15设置在测量通道内壁6上。但是该槽15也可以设置在缩小部的外侧面上，如同在图8中所示的那样。在那里所述槽15也防止在超声波换能器2，3下部在缩小部的死区中的污染或局部稳定的气泡。设置在这个实施例中的O形环13位于槽14里面，它们一直到达槽15前面。所述槽14在此由环槽14构成，它只从两侧一直延伸到槽15前面。
对于在图4中所示的实施例所述反射器4，5如同纵向延伸的金属舌伸进固定板10的空隙里面。通过准确地弯曲成所示的形状不仅实现对于U形辐射原理所需的声波导引而且在入口端的反射器上实现所期望的、附着的流体导引，因为特别在层流情况下层流在板顶部上不中断并因此避免在这个位置上形成涡流的负面影响。
主要在图5至10中所述缩小部或反射器4，5以及固定板10这样相互设置或构成，使得介质的层流几乎不受影响。
在图5中通过一个点状区域表示的测量段31轴向相对于测量通道1的纵轴线倾斜。所述入口端的反射器4以约40°相对于测量通道1的纵向轴线倾斜，其中出口端反射器5以约65°相对于纵向轴线倾斜。由此使流体尽可能圆形地在反射器表面上通过并防止可能的通流不均匀性。由此尽可能保持的层流还负责使反射器4，5持续地被清洁。
在图6中具有一个非中心的缩小部，其敞开的内部区域偏中心地定位在测量通道1里面。所述反射器4，5或设置反射器4，5的区域向下倾斜，由此使层流在这里也得以保持。在此所述反射器4，5这样设置，使得所述测量段31基本中心地在缩小部的敞开的内部区域中延伸。
所述反射器4，5和/或反射器固定体18，19可以从固定板10中至少局部地冲制出来并弯曲，由此不必使用单独的反射器或反射器固定体。
所述反射器4，5从固定板10的平面或从反射器固定体18，19的平面只在缩小部敞开的内部区域的中心方向上倾斜，由此避免通流不均匀性。
在图7和8只具有一个非对称的缩小部，其对置的边缘区域32，33(或入流区域)在其斜度(和相关地也在其宽度)上分别连续地相互反向地变化。所述测量通道环7的厚度在整个圆周上保持不变。所述反射器4，5的这种结构以及测量通道环7的特殊结构也负责尽可能地保持层流。这个实施方案的优点还在于，可以使用两个相同的测量通道环部件8。
对于按照图9和10的实施例具有一个倾斜的缩小部，其壁厚在缩小部的宽度上连续地变化，其中壁厚在缩小部的横截面中在一侧增加而在另一侧相应地减小。如图9所示，在这里也保持介质的层流。
也存在这种可能性，所述测量通道环7是一体的而固定板10在此例如是两体的，由此使固定板10的两个部件可以例如插在测量通道环7上。但是在附图中未示出这个实施方案。
所述缩小部或测量通道环7由塑料制成并且由此可以大批量地相对经济地在注塑工艺中制成。
如上所述，所述固定板10同时作为流动导板并作为反射器偶副4，5的载体且在测量通道1的纵向上延伸。该固定板10特别在测量通道1的进入区域中尤其减小涡旋分量。
为了在整个测量通道1中产生一个相应的通流导向，所述固定板10的长度基本对应于测量通道1的长度。
所述固定板10在一个端部加宽地以固定区的形式构成。该固定区16嵌入到测量通道内壁6的槽17里面，由此使固定板10在轴向和径向上定心。
但是所述固定板10也可以通过设置在其拐角区域的固定机构与测量通道内壁6连接，这些固定机构在图8和10中由固定销34构成。所述固定销34在此在纵侧设置在固定板10的相应边缘区域上。所述固定销34在此还可以嵌入到测量通道内壁6上的相应槽17里面。这些固定销34使固定板10稳定并避免固定板10的有害振荡。此外所述固定销34防止测量通道外壳直接接触，外壳大多由黄铜制成，而固定板10大多由特种钢制成并由此避免接触腐蚀。
所述固定板10在直径上通过测量通道1延伸，由此在测量通道1的整个宽度上导引流体并且相应地排除干扰的流动分量。
如上所述，所述固定板10与一个设置在测量通道1中的测量通道环7连接并由此构成一个用于导流的测量嵌件。
所述固定板10在按照图1，2和5至7的实施例中具有用于反射器4，5的反射器固定体18，19。所述反射器固定体18，19具有这样的优点，即，它们可以最适宜通流地成形。在此反射器固定体18，19的外表面相应地倒圆角(见图1，2和5至7)。所述反射器固定体18，19的流体最佳形状一方面使压力降在整个区域保持较小，另一方面使流体有目的地导向超声波测量区，其附加效应是促使反射器4，5自清洁。
对此附加地或可选择地使超声波换能器2，3和/或反射器4，5和/或反射器固定体18，19的表面覆防粘附层。
所述反射器固定体18，19与固定板10可拆卸地连接，这对于装配和拆卸是有利的。
在按照图1和2的实施例中，所述反射器固定体18，19分别是两体式的，其中一个第一反射器固定体部件20具有榫销22，它穿过固定板10的孔23并嵌入定位于固定板10另一侧上的第二反射器固定体部件21的对应孔24里面。事先将反射器4，5放入到反射器固定体18，19的相应容纳部25，27里面并且通过反射器固定体部件20，21的连接固定在里面。
对于按照图2的实施方案，所述反射器4，5被那个反射器固定体18或19的一个壁段26遮盖。所述反射器固定体18，19由一种适合的塑料材料制成，其与声波相关的参数与水的参数类似，因此由此被遮盖的反射器4，5的反射特性不会产生负面影响。通过这种方法可以明显减少结构上的费用，因为反射器4，5仅需加入到相应的容纳部27里面，而无需附加的固定。
对于按照图3，4，8和10的测量嵌件实施例，所述反射器4，5是固定板10的部件并且由这个固定板中冲制出来并向上或向下弯曲。所述反射器4，5在某些情况下通过连接臂28与固定板10连接。这些实施方案是特别经济的。
下面参阅图11至15。对于在那里所示的测量嵌件具有至少两个测量段，它们分别具有一个反射器偶副4，5和一个超声波换能器偶副2，3。一个反射器偶副的两个反射器4，5确定一个测量段。如果所述测量通道1具有一个大的额定宽度(尤其大于100mm)，则多个测量段是适宜的，因为对于大的测量通道1流速不是到处相同的。所述超声波换能器偶副的触点都共同并联地连接在计算器29上，其中相位移动的压力振荡物理地叠加到换能器表面上。
通过这个结构可以说将一个大的换能器分成两个或多个部分并由此补偿现在分开的机械的并由此电的连接，使分开的换能器在电上并联地连接。是否连接一个大的换能器或者两个或更多分开的换能器对于导通的电子放大电路是完全不重要的。重要的电参数(阻抗、欧姆电阻、电容和电感)不改变，只要考虑到一些结构上的特殊性。
为了详细描述物理的叠加参阅图16和17。在测量通道1中不同的流速v1和v2在测量段中产生运行时间差，即，测量通道1的周期比测量通道2的周期更晚地到达接收换能器W’。所述超声波换能器的机械激励由这两个曲线的和得出，由此精确获得的相位移作为电的换能器信号供评价电路使用。两个信号的振幅a1和a2不同(见图17的比较)，必需通过一个小的差值计算精确的平均值。
超声波在各个测量通道中U形地从一个超声波换能器2通过反射器4，5传导到另一超声波换能器3，由此在每个测量段中呈现相同的条件。
由图12和13得出双或多通道或测量段技术的其它优点。由于在靠近外壳的空间中冷却介质，对于大流量的流量计存在对流。在介质与周围环境空气之间的温差越大，沿着超声波测量方向产生的通流就越明显。所述通流在图12和13中通过箭头表示。作为在测量通道1中向上或向下相向流动的测量方向的结果，物理的平均值生成起到一个尽可能减小二次通流感应误差的作用，该误差由于对流产生。这一点不仅对于层流条件下的流量计而且对于零流量的流量计都是有效的。如果双通道流量计以90°旋转地在管道中导引(图13)，尽管有对流也不考虑测量误差，因为通流矢量与超声波测量方向相互处于垂直。对于非常小的流量和高的介质温度也在很大程度上与测量仪器的安装位置无关地达到一个好的且可重复的测量精度。
所述测量通道在图12和13中的横截面由于有缩小部7而呈椭圆形，这对于双测量段是有利的。
在固定板10上可以设置许多反射器4，5。该固定板10在此可以对应于上述的固定板10并且同样与缩小部一起有助于导引流体。
所述固定板10与反射器固定体18，19一起镜像对称地构成，由此在测量通道1的上部和下部对于一个精确的测量呈现相同的条件。在此在固定板10的每个侧面上设置至少一个反射器固定体副18，19。图5示出一个测量嵌件的方案，它具有两个并联设置的超声波测量路径。在这里未示出的设置在上部和下部的换能器偶副与反射器4，5一起构成两个相互完全独立的超声波测量段。通过入口端超声波换能器2或出口端超声波换能器3的并联连接实现一种物理的平均值生成，而无需相对于输入通道类型改变计算器电路。
在图14和15中示出的方案尤其适用于额定宽度大于200mm的流量计。如果对于强烈不对称的流动断面也期望得到一个特别高的测量精度，则这些结构也可以用于较小的额定宽度。该示例示出四个超声波测量路径。总共使用八个超声波换能器2，3和八个反射器4，5。所述测量通道环的几何形状在这里也是圆形的，但是也可以具有例如一种四叶苜蓿的形状轮廓，超声波换能器2，3位于叶片中央。
图14与15的方案之间的区别在于，在图14中的固定板10在一对反射器的反射器4，5之间的一个区域是敞开的。在图15中在测量通道1的中心设置一个排挤体30，它负责在管中心产生一致的通流导引。因此在超声波测量段内部的通流能够有目的地均匀化，由此可以对于测量精度和流动恒定性产生积极的影响。
附图标记清单1测量通道2超声波换能器3超声波换能器4反射器5反射器6测量通道内壁7缩小部，测量通道环8缩小部部件，测量通道环部件9缩小部部件，测量通道环部件10 固定板
11 榫销12 孔13 O形环14 槽14’环槽15 槽16 固定区域17 槽18 反射器固定体19 反射器固定体20 第一反射器固定体部分21 第二反射器固定体部分22 榫销23 孔24 孔25 容纳部26 壁段27 容纳部28 连接臂29 计算器30 排挤体31 测量段32 边缘区域33 边缘区域34 固定销
权利要求
1.用于液体或气体介质的流量计，具有一个由介质通流的测量通道(1)、至少一个入口通道和至少一个出口通道以及至少一个用于发射或接收超声波信号的超声波换能器偶副(2，3)，其中，为了将一个超声波信号从一个超声波换能器(2或3)传导到另一超声波换能器(3或2)，在测量通道(1)中设置至少一个反射器偶副(4，5)，所述测量通道(1)的直径局部地通过一个缩小部(7)减小，以进行通流导引，其特征在于，所述缩小部(7)通过一个设置或组合在测量通道内壁(6)上的测量通道嵌件构成，它同时作为用于其它功能部件的保持体或固定体。
2.如权利要求1所述的流量计，其特征在于，设置一个测量通道环作为缩小部。
3.如权利要求1或2所述的流量计，其特征在于，所述缩小部(7)由多个、尤其由两个缩小部部件(8，9)组成。
4.如权利要求3所述的流量计，其特征在于，一个缩小部(7)的两个缩小部部件(8，9)是相同的。
5.如权利要求3或4中任一项所述的流量计，其特征在于，所述缩小部部件(8，9)可拆卸地相互连接，尤其是插接或螺旋连接。
6.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，由缩小部(7)固定一个固定板(10)。
7.如权利要求6所述的流量计，其特征在于，所述固定板(10)设置成用于布置所述至少一个反射器偶副(4，5)。
8.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，一个缩小部部件(8)尤其在端面具有至少一个榫销(11)，它嵌入到固定板(10)和/或另一缩小部部件(9)中的一个对应的孔(12)里面。
9.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，在缩小部(7)与测量通道内壁(6)之间设有一个密封件。
10.如权利要求9所述的流量计，其特征在于，设置至少一个、尤其是两个环绕缩小部(7)的O形环(13)作为所述密封件。
11.如权利要求10所述的流量计，其特征在于，所述缩小部(7)具有环绕的槽(14)，所述O形环置入所述槽中。
12.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，所述缩小部(7)在超声波换能器(2，3)处具有至少一个基本在通流方向上延伸的槽(15)。
13.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，所述槽(15)设置在测量通道环(9)的外侧面上。
14.如权利要求13所述的流量计，其特征在于，所述至少一个O形环(13)置入一直通到所述槽(15)前面的槽(14)中。
15.如权利要求13或14所述的流量计，其特征在于，所述槽(14)构成为环槽(14’)。
16.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，所述缩小部(7)和反射器(4，5)或固定板(10)或反射器固定体(18，19)这样相互设置或构成，使得介质的层流几乎不受影响。
17.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，入口端的反射器(4)相对于测量通道(1)的在纵向上延伸的轴线(纵向轴线)比出口端的反射器(5)更少地倾斜。
18.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，设置一个非中心的缩小部，其敞开的内部区域偏心地定位在测量通道(1)中。
19.如权利要求18所述的流量计，其特征在于，所述测量段(31)基本上同心地在缩小部的敞开的内部区域中延伸。
20.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，所述反射器(4，5)和/或反射器固定体(18，19)从固定板(10)中至少局部地冲制出来并弯曲。
21.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，所述反射器(4，5)从固定板(10)的平面或者从反射器固定体(18，19)的平面出发向缩小部的敞开的内部区域的中心方向倾斜。
22.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，设置一个非对称的缩小部，其对置的各边缘区域(32，33)的斜度分别连续地相互间反向地变化。
23.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，设置一个倾斜的缩小部，其壁厚在缩小部的宽度上连续地变化，其中在缩小部的横截面中所述壁厚在一个侧面上增加而在对置的侧面上减小。
24.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，所述缩小部(7)是一体的。
25.尤其如上述权利要求1-24中任一项所述的用于液体或气体介质的流量计，具有一个由介质通流的测量通道(1)、至少一个入口通道和至少一个出口通道以及至少一个用于发射或接收超声波信号的超声波换能器偶副(2，3)，其中，为了将一个超声波信号从一个超声波换能器(2或3)传导到另一超声波换能器(3或2)，在测量通道(1)中设置至少一个反射器偶副(4，5)，并且此外设置至少一个流动导板，其特征在于，所述流动导板作为用于反射器偶副(4，5)的固定板(10)并且在测量通道(1)的纵向上延伸。
26.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，所述固定板(10)的长度基本上对应于测量通道(1)的长度。
27.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，所述固定板(10)至少局部地在边缘侧嵌入到测量通道内壁(6)的槽(17)里面。
28.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，所述固定板(10)通过尤其设置在其拐角区域上的固定机构与测量通道内壁(6)连接。
29.如权利要求28所述的流量计，其特征在于，所述固定机构由固定销(34)构成，它们在纵侧设置在固定板(10)的相应的边缘区域上。
30.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，所述固定板(10)在直径上穿过测量通道(1)延伸。
31.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，所述固定板(10)与一个设置在测量通道(1)中的测量通道环(7)连接。
32.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，所述固定板(10)具有用于反射器(4，5)的反射器固定体(18，19)。
33.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，所述反射器固定体(18，19)通流优化地成形。
34.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，所述超声波换能器(2，3)和/或反射器(4，5)和/或反射器固定体(18，19)的表面涂覆防粘附层。
35.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，所述反射器固定体(18，19)与固定板(10)可拆卸地连接。
36.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，一个反射器固定体(18，19)是两体的，其中一个第一反射器固定体部分(20)具有榫销(22)，它们穿过固定板(10)的孔(23)并且嵌入到一个定位在另一侧上的第二反射器固定体部分(21)的对应孔(24)里面。
37.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，所述反射器(4，5)分别设置在反射器固定体(18，19)的一个容纳部(25，27)里面。
38.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，所述反射器(4，5)尤其由一个壁段(26)遮盖。
39.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，所述反射器(4，5)或反射器固定体(18，19)是固定板(10)的组成部分。
40.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，所述反射器(4，5)和/或反射器固定体(18，19)从固定板(10)中至少局部地冲制出来并弯曲。
41.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，所述反射器固定体(18，19)或反射器(4，5)通过连接臂(28)与固定板(10)连接。
42.尤其如上述权利要求1-41中任一项所述的用于液体或气体介质的流量计，具有一个由介质通流的测量通道(1)、至少一个入口通道和至少一个出口通道以及至少一个用于发射或接收超声波信号的超声波换能器偶副(2，3)，其中，为了将一个超声波信号从一个超声波换能器(2或3)传导到另一超声波换能器(3或2)，在测量通道(1)中设置至少一个反射器偶副(4，5)，其特征在于，设有至少两个测量段，它们分别具有至少一个反射器偶副(4，5)和一个超声波换能器偶副(2，3)。
43.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，所述超声波换能器偶副(2，3)并联连接。
44.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，超声波U形地从一个超声波换能器(2或3)通过一个反射器偶副的反射器(4，5)导引到另一超声波换能器(3或2)。
45.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，所述测量段至少局部地被一个固定板(10)相互分开，在该固定板上设置反射器(4，5)。
46.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，所述固定板(10)以及反射器(4，5)或反射器固定体(18，19)镜像对称地构成。
47.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，在所述固定板(10)的每一侧上设置至少一个反射器偶副(4，5)或反射器固定体(18，19)。
48.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，所述固定板(10)在一个反射器偶副的各反射器(4，5)之间的一个区域是敞开的。
49.如上述权利要求中任一项所述的流量计，其特征在于，在所述测量通道(1)的中心设置一个排挤体(30)。
全文摘要
本发明涉及一种用于液体或气体介质的流量计，它具有一个由介质通流的测量通道(1)、至少一个入口通道和至少一个出口通道以及至少一个用于发射或接收超声波信号的超声波换能器偶副(2，3)，其中，为了将一个超声波信号从一个超声波换能器(2或3)传导到另一超声波换能器(3或2)，在测量通道(1)中设置至少一个反射器偶副(4，5)，所述测量通道(1)的直径局部地通过一个缩小部(7)减小，以进行通流导引，其中所述缩小部(7)通过一个设置或组合在测量通道内壁(6)上的测量通道嵌件构成，它同时作为用于其它功能部件的保持体或固定体。此外本发明还涉及一种流量计，其中，一个流动导板作为用于反射器偶副的固定板并且在测量通道的纵向上延伸。在另一实施方案中，设置至少两个测量段，它们分别具有至少一个反射器偶副和一个超声波换能器偶副。
文档编号G01F1/66GK1821724SQ20061000859
公开日2006年8月23日 申请日期2006年2月17日 优先权日2005年2月17日
发明者哈拉尔德·克勒默, 京特·豪恩施泰因, 威廉·奥菲莱因 申请人:液体比重计有限公司