流量测量单元的制作方法

本实用新型涉及食品行业，并且更具体地涉及制造用于肉制品、肉香肠和小香肠的包装材料和/或人造胶原肠衣的过程。

本实用新型的主要目的是用于纤维胶原坯料的流量测量单元，该流量测量单元允许获得循环通过线管的流量的精确值，从而避免了与移动的胶原坯料直接接触，该直接接触因存在于管内部的高压以及食物产品的性质而是完全不可取的，这使得需要使用非侵入式测量设备。

背景技术：

目前，用于包装肉制品、肉香肠和/或小香肠的包装材料或人造肠衣的制造是众所周知的。根据待支承的香肠的填充和处理情况，主要存在三种类型的人造肠衣：胶原肠衣、纤维素肠衣和塑料肠衣。

特别地，相对于通过挤压方法制造的胶原肠衣，胶原纤维的可塑坯料穿过长管道直到通过细槽的挤压头的喷嘴离开为止，该细槽确定从该细槽出来的膜的形状和厚度。因此，通过所述槽的坯料流必须是连续且恒定的。

关于胶原肠衣的主要材料，这由纤维胶原的纤维的水分散体构成，纤维胶原的纤维处于由水渗透膨胀的状态并且纤维胶原的纤维形成塑料糊，该塑料糊的作用如同高粘度的非牛顿粘性流体。

胶原坯料的穿过均化的过滤元件直到到达挤压头的输送是在经受高压的管道的连续回路的内部执行的，所述管道通常由不锈钢制成，并且因此，所述管道从外部观察时受阻。所述输送回路因此可选地为盲管，这是因为所述输送回路不可以将光传输至其内部也不可以将光传输至产品(胶原坯料)。坯料的推动是通过泵送设备来完成的，该泵送设备能够产生巨大的排放压力，以克服沿着回路的损失并且以确保坯料至出口头部或挤压头的恒定且预定的供给。

一旦将胶原肠衣挤压通过挤压头的出口喷嘴，则所述肠衣必须相对于每单位长度的坯料的量而保持恒定，以便确保肠衣的机械性能以及加工成本这两者。由于同一输送可以给送若干个头部并且考虑到在每个头部中的坯料的交换必须是恒定的，因此需要对所输送的胶原坯料进行流量测量，优选地需要对在呈恒定的圆筒形部段的那些段中所输送的胶原坯料进行流量测量。

当选择流量测量单元时，还应当考虑的是，胶原坯料不得与任何外来物接触，并且管必须承受由移动坯料的巨大粘性而产生的非常高的内部压力。因此，需要一种非侵入性测量设备，该非侵入性测量设备的传感器元件不需要与产品直接接触。在这种情况下，最适当的选择落在盲管系统上，该盲管系统能够以非侵入性的方式发射并感知传输通过移动产品的声波或声信号。

声波系统特别是超声波系统还具有以下优点：声波系统在输送中不会造成载荷损耗，并且因此不会影响坯料交换；声波系统不具有移动部件并且声波系统的性能和成本不受管的直径的影响。此外，声波系统也不受移动液体的粘性的影响。关于超声测量的部分，包括许多非常不同的型号和类型的流量计。术语“超声”不是特定类型的流量计的明确特征。更简洁地说，“超声”仅表示流速是通过超声来测量的。

因此，利用多普勒效应进行流量测量目前已经是已知的。该类型的流量计使用多普勒效应(也被称为多普勒变化)来测量流量。这种物理现象是在波前反射在移动物体上时所产生的效应。一旦接近我们的移动物体已经经过我们，则该移动物体的声信号的频率被显著地降低。因此，多普勒效应是声波的频率随着声源与接收器之间的距离的增大或减小而增大(或减小)。多普勒效应流量计起作用的前提条件是流体包含反射声波/声信号的颗粒、气泡或其他类似的非均匀性体。

为此，多普勒效应流量计需要两个传感器。如图2所示，第一传感器以确定的频率向流体发射超声信号并且第二传感器接收所反射的信号，使得：

Δf＝f1-f2 其中：

Δf是频率的变化；

f1是所发射的信号的频率；以及

f2是所反射的信号的频率。

在反射的声信号的波束的频率中所产生的变化与移动流的颗粒或气泡的速度成正比。假定颗粒或气泡的速度与流体的速度相同。那么，流量的计算通过以下表达式给出：

Q＝k*Δf 其中：

Δf是频率的变化(f1-f2)，

k是相对于入射/反射的角度、反射性颗粒的位置或横截面的常数。

尽管利用多普勒效应计算流量的方法在测量单个颗粒的速度时可能会显现出先验性且非常简单，然而，无法测量颗粒流的平均速度。因此，如果需要测量流体的流量，则需要测量多个颗粒的速度。这具有的主要缺点在于，每个颗粒的速度取决于每个颗粒在流体速度轮廓中的定向和位置而不同。从这个意义上来说，通过多普勒效应计算流量需要对基于流体中的每个颗粒的位置的每个测量结果进行加权平均，这带来了困难性和复杂性。另外，反过来必须考虑的是，反射信号可能在其返回的路径上受到更多颗粒/气泡的影响。

技术实现要素：

通过本实用新型，通过提供一种用于在恒流和高压下循环通过管——优选地由不锈钢制成——的纤维胶原坯料的流量测量单元而解决了上面所提到的缺点。

具体地，本文中所描述的流量测量单元允许获得胶原坯料的流量的精确值，从而避免了总是与移动坯料接触，该接触因存在于管内部的高压以及在本实用新型中所提到的食物产品(胶原坯料)的性质而应当被避免，并且其中，因此使用非侵入式测量设备是必需的。

本文中所描述的测量单元构造成定位在制造工厂的在胶原肠衣的挤压站之前的区域中，特别地定位在胶原坯料的输送回路中。更具体地，本实用新型的目的的测量单元基于超声信号的发射，该超声信号的从移动的胶原坯料处弹回的波被接收器装置(传感器)拾取，从而允许通过使用“超声信号传输时间的方法”来确定流体的速度，如下面将说明的那样。

流量测量单元包括：管段，该管段又具有凸缘，该凸缘定位在管段的两个端部中的每个端部上以与纤维胶原坯料的主线管联接；超声流量测量设备，该超声流量测量设备适于根据基于超声信号传输时间的差的计算方法来操作；以及连接装置，该连接装置用以将超声流量测量设备接合至管段。

因此，利用信号传输时间的方法的流量计是基于下述事实：流体的速度直接影响在所述流体中的声信号的传播速度。利用超声信号传输时间的流量测量方法基于下述物理现象：(用类推的方法)逆流游泳比顺流游泳需要更多的努力和时间。

优选地，超声流量测量设备又包括：传输器；以及至少两个传感器，所述传感器由该传输器控制并且定位在管段的外表面上。因此，优选地为电声换能器装置的这些传感器适于发射并接收穿过沿着上面所提到的管段循环的纤维胶原坯料的超声信号。

在“零流量”处，两个传感器同时接收所传输的声信号，即在信号传输时间上没有任何延迟。然而，利用循环中的流体，来自每个传感器的声信号需要不同的时间间隔(依赖于流量)以到达另一传感器。如果两个传感器之间的距离是已知的，则信号传输时间的差与流体的速度成正比。

因此，传输器控制传感器以产生声信号并且以对从一个传感器传输至另一传感器的这些信号的传输时间进行测量。因此能够以非侵入式的和/ 或非侵入性的方式获知流动通过测量单元的管段的胶原坯料的流量的精确值。

附图说明

根据本实用新型的实际的实施方式的优选示例，为了对将做出的描述进行补充并且为了帮助更好地理解本实用新型的特征，附有作为所述描述的一体部分的一组附图，其中，以下是通过示例性的且非限制性的特征来表示的：

图1示出了本实用新型的目的的用于纤维胶原坯料的流量测量单元的总体立体图；

图2示出了根据现有技术的利用“多普勒效应”进行流量测量的图；

图3示出了根据本实用新型的利用信号“传输时间”进行流量测量的图。

具体实施方式

在不限制或减小本实用新型的保护范围的情况下，下面将参照以上所提到的附图对本实用新型的优选实施方式的示例进行描述。

在图1中，可以看到用于本实用新型的纤维胶原坯料A的流量测量单元1，该流体测量单元1包括：

-不锈钢的管段10，该不锈钢的管段10的内径类似于主线管的直径，该主线管的直径为清楚起见而未示出，其中，所述管段10具有凸缘11，该凸缘11定位在管段10的两个端部中的每个端部上以与纤维胶原坯料A 的主线管联接；

-超声流量测量设备20，该超声流量测量设备20适于根据基于超声信号传输时间的差的计算方法来操作；以及

-连接装置30，该连接装置30用以将超声流量测量设备20接合至管段10，并且该连接装置30优选地包括紧固螺钉31，该紧固螺钉31用于管段10与超声流量测量设备20之间的接合。

根据图1中示出的实施方式，对有关超声流量测量设备20的更多细节进行论述，该超声流量测量设备20又包括：

-传输器21；以及

-两个传感器22、23，所述两个传感器22、23由传输器21控制，所述两个传感器22、23根据该优选实施方式为电声换能器装置，并且所述两个传感器22、23适于发射并接收穿过沿着管段10循环的纤维胶原坯料 A的超声信号；

-数字显示器24，该数字显示器24用于显示所获得的测量值；以及

-模拟的和数字的入口和/或出口25，该模拟的和数字的入口和/或出口25用于至外部监测及存储装置的数据传输。

如图3中可以看到的，这些传感器22、23策略性地定位在管段10的外表面S上，而不会在任何时候与流动通过管段10的纤维胶原坯料A相接触，因此保障了胶原坯料的作为正被处理的食物产品所需的健康标准和特定性质。在这一点上，应当注意的是，所述管段10优选地具有圆筒形构型，如图1中可以看到的。

因此，根据图3的右侧所示出的第一示例，两个传感器22、23以按照同一水平轴线彼此靠近且彼此分开已知的距离d的相邻方式定位在管段10的外表面S上。

此外，根据图3的左侧所示出的第二可能示例，两个传感器22、23 以倾斜方式并以在管段10的相反两侧上彼此相向的方式定位在管段10的外表面S上，所述两个传感器22、23之间的距离也是已知的。

因此，如上面已经提到的，超声流量测量设备20配置成执行利用信号“传输时间”的计算方法，所述方法基于以下公式：

Q＝k*(t1-t2)/(t1*t2) 其中：

Q是流量；

k是相对于传感器22与传感器23之间的距离d的常数；以及

t1和t2是由传感器发射的超声信号沿着纤维胶原坯料的流动方向和逆着纤维胶原坯料的流动方向的传输时间。

因此，通过本文中所描述的流量测量单元，提供了一种安全的、快速的和有效的解决方案，该解决方案以非侵入式的和/或非侵入性的方式获知循环通过测量单元的管段的胶原坯料的流量的值。