超声波流量计制造技术

本发明专利技术涉及一种超声波流量计(1)，该超声波流量计(1)包括：测量管(2)，该测量管(2)具有测量管壁(11)和直测量管轴线(M)，该测量管壁(11)至少在一些部分中具有带旋转对称的截面或多边形的截面的基本形状；发送器(15)，该发送器(15)用于在第一信号路径(8)上传输声信号；和接收器(9)，该接收器(9)用于接收第一信号路径(8)上的声信号；其中，测量管(2)具有多个反射表面(6.1-6.5)，第一信号路径(8)上的声信号通过所述多个反射表面(6.1-6.5)被反射多次，并且其中，反射表面(6.1-6.5)由测量管壁(11)一体地形成，用于反射声信号的反射表面(6.1-6.5)被设计以使得，反射表面(6.1-6.5)中的一个或多个至少部分地突出到测量管(2)的基本形状中，并且反射表面(6.1-6.5)中的一个或多个至少从测量管(2)的基本形状向外突出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1或3的前序部分的超声波流量计。
技术介绍
常常在过程和自动化技术中使用超声波流量计。它们允许以简单的方式确定管线中的体积流量和/或质量流量。已知的超声波流量计常常根据运行时差原理工作。在时差原理中，相对于液体的流动方向来评估超声波(尤其是超声波脉冲，所谓的浪涌)的不同的运行时间。为此，超声波脉冲以与管轴线呈某一角度在流动方向上和与流动方向相反的方向上被传输。如果已知管线段的直径，则使用运行时间差可以确定流量并且因此可以确定体积流量。借助于所谓的超声换能器产生或接收超声波。为了这个目的，将超声换能器牢固地附接到相关管线段的管壁。超声换能器也可用作为夹装超声波流量测量系统。在这些系统中，从测量管的外侧抵靠管壁挤压超声换能器。夹装超声波流量测量系统的大的优点在于，它们不接触测量介质并且安装在现有管线上。超声换能器通常由机电换能器元件(例如，压电元件)和耦合层组成。在机电换能器元件中，超声波作为可听信号产生并且经由耦合层被引导至管壁，并且从管壁被引入液体中(在夹装系统的情况下)，或在内联系统的情况下，超声波经由耦合层被耦合到测量介质。另外，耦合层也很少被称为膜。附加耦合层，所谓的适应层可以被布置在压电元件与耦合层之间。适应层承担超声波信号的传输并且同时减少由在两种材料之间的边界层处的不同的声阻抗引起的反射的功能。在夹装系统以及内联系统(inlinesystem)两者中，超声换能器被布置在测量管上的公共平面内，在测量管的相对的两侧中的任一侧上(在这种情况下，声信号沿着被投射到管截面上的割线横穿测量管一次)或在测量管的相同侧上(在这种情况下，声信号在测量管的相对侧处被反射，因而声信号沿着被投射到测量管上的割线横穿测量管两次)。US4103551和US4610167示出具有在被设置在测量管中的反射表面处的反射的超声波流量计。到如今如下多路径系统也变得已知：多路径系统包括多对超声换能器，超声换能器中的每一个形成信号路径，声信号沿着所述信号路径经过测量管。相应的信号路径和相关联的超声换能器处于相互平行的平面中，所述相互平行的平面也平行于测量管轴线。US4024760或US7706986是这样的多路径系统的示例。多路径系统的优点在于，它们在几个点处测量测量管中的测量介质的流动轮廓，因此能够提供关于流量的高度精确的读数。这尤其通过如下事实实现：沿着不同信号路径的单独的运行时间被不同地加权。然而，多路径系统的缺点在于，由于多个超声换能器的安装以及在适当的情况下的复杂评估电子设备，它们的制造成本高。存在用于对信号路径加权的各种论文。由T.Tresch、T.Staubli和P.Gruber在2006年7月30日至8月1日在美国奥勒冈州波特兰市召开的关于水力效率测量的改革的第六次国际会议的补充公布中发表的论文“Comparisonofintegrationmethodsformultipathacousticdischargemeasurements(用于多路径声排放的积分方法的对比)”将用于对沿着不同的信号路径的运行时间加权以计算流量的当前方法进行比较。EP0715155A1包括利用多次折射的测量布置，其中，信号路径的分段仅构成平行于测量管轴线的平面。在EP0715155A1中示出作为被附接到管内部的平坦模制品的反射表面，信号路径的第一分段在该反射表面上终止并且信号路径的第二分段连接在该反射表面上。虽然在理论上可以从测量管的端面引入反射表面然后将它们焊接在测量管的内壁上适当的位置，这样的生产对于具有小公称直径的较小的测量管而言很快地到达其极限，因为使用焊接设备会花巨大的代价且在小公称直径的情况下会损失在对反射模制品的定位方面的精度。因此，EP0715155A1的理论适用于具有大公称直径的测量管。DE102008055030A1描述在超声波流量计中的通过液压成型模制的连接器。超声换能器被插入在该连接器中。信号沿着直信号路径传输，且在管壁处无信号反射。在这种情况下，流量计的测量管具有平坦形状，使得在该管的流动轮廓中可能经湍流产生更少的流动，不像圆截面。DE10249542A1描述用于将来自超声换能器的超声波信号耦合到测量管的耦合表面，其中形成自测量管的耦合表面具有倾斜形状。测量管也具有模制件10，该模制件10提供反射表面。EP0303255A1描述了超声波流量计的测量管，在该测量管中，反射表面与测量管一体化地形成。在宽范围内，这导致测量管的平均膨胀，这对于精确确定测量数据是不利的。相反，DE102012013916A1以及本申请的图6和图7示出具有螺纹装配的反射表面的超声波流量计的测量管。首先，形成设置有螺纹的连接器，随后可以将反射器插入连接器中。原则上，这种产品形式已经针对所有测量管证明自身，无论它们的公称直径如何。然而，产品需要与指定的钻孔模式严格相符，并且每个连接器在插入反射器之前必须独立地被机加工。替代已知变型是铸造管并且在测量管上焊接喷嘴并且随后旋紧或焊接在反射表面上。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供在测量管中具有几个反射表面的超声波流量计，其中，能以缩短的生产时间来制造测量管。该目的由独立权利要求1和独立权利要求3的主题来实现。对应的超声波流量计具有带测量管壁的测量管，至少部分地具有旋转对称或多边形截面以及直测量管轴线的基本形状。测量管可以被划分为单独的测量管段或子区域，这些单独的测量管段或子区域被焊接在一起或相互无缝地连接，即，无任何焊接。后者是优选的，因为测量管段或子区域的无缝过渡的制作是特别符合成本效益且省时的。此外，能节省附加生产步骤和附加部件。基本形式可以仅以段形成，尤其是仅形成在一个测量管段或测量管的分段上，或在测量管的整个线路上延伸。在管结构的区域中具有旋转对称或多边形截面的已知基本形式为例如常常在气体管线中使用的圆筒形状或具有长方体夹套(jackets)的管。当然，本专利技术的主题也覆盖其它或不同寻常的管几何形状，例如具有棱柱形夹套的管。超声波流量计也具有用于将声信号传输至第一信号路径的发送器和用于在第一信号路径处接收声信号的接收器。在本专利技术的背景下，应在考虑发送器和接收器可以由同一超声换能器提供的事实的情况下理解术语发送器和接收器。在这种情况下，相应的超声换能器具有用于传输模式的操作模式并且在该操作模式下充当发送器。它也具有用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波流量计(1)，具有：测量管(2)，所述测量管(2)包括测量管壁(11)和线性测量管轴线(M)，所述测量管壁(11)至少局部地具有带旋转对称的截面或多边形的截面的基本形状；发送器(15)，所述发送器(15)用于将声信号传输至第一信号路径(8)；以及接收器(9)，所述接收器(9)用于接收所述第一信号路径(8)上的所述声信号，其中，所述测量管(2)包括多个反射表面(6.1‑6.5)，所述第一信号路径(8)上的所述声信号在所述多个反射表面(6.1‑6.5)处被反射若干次，并且其中，所述反射表面(6.1‑6.5)形成所述测量管壁(11)的一体化部分，其特征在于，所述反射表面(6.1‑6.5)被以如下方式对齐以反射所述声信号，所述反射表面(6.1‑6.5)中的一个或多个至少部分地突出到所述测量管(2)的基本形状中，并且所述反射表面(6.1‑6.5)中的一个或多个至少从所述测量管(2)的基本形状向外突出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.07 DE 102013105922.81.一种超声波流量计(1)，具有：
测量管(2)，所述测量管(2)包括测量管壁(11)和线性测量
管轴线(M)，所述测量管壁(11)至少局部地具有带旋转对称的截面
或多边形的截面的基本形状；
发送器(15)，所述发送器(15)用于将声信号传输至第一信号
路径(8)；以及
接收器(9)，所述接收器(9)用于接收所述第一信号路径(8)
上的所述声信号，
其中，所述测量管(2)包括多个反射表面(6.1-6.5)，所述第一
信号路径(8)上的所述声信号在所述多个反射表面(6.1-6.5)处被反
射若干次，
并且其中，所述反射表面(6.1-6.5)形成所述测量管壁(11)的
一体化部分，
其特征在于，
所述反射表面(6.1-6.5)被以如下方式对齐以反射所述声信号，
所述反射表面(6.1-6.5)中的一个或多个至少部分地突出到所述测量管
(2)的基本形状中，并且所述反射表面(6.1-6.5)中的一个或多个至
少从所述测量管(2)的基本形状向外突出。
2.根据权利要求1所述的超声波流量计，其特征在于，所述测量
管(2)包括至少一个连接器(17)和/或至少一个平面功能表面(7、9)，
用于布置以及如果必要用于确定所述测量管(2)上或所述测量管(2)
中的所述发送器(15)和/或所述接收器(16)，其中，一个或多个所
述连接器(17)和/或一个或多个所述平面功能表面(7、9)形成所述
测量管壁(11)的一体化部分。
3.一种超声波流量计，具有：
测量管(2、12)，所述测量管(2)包括测量管壁(11)和线性

\t测量管轴线(M)；
发送器(15)，所述发送器(15)用于将声信号传输至第一信号
路径(8)；以及
接收器(16)，所述接收器(16)用于接收所述第一信号路径(8)
上的所述声信号，
其中，所述测量管(2)包括：
多个反射表面(6.1-6.5)，所述第一信号路径(8)上的所述声信
号在所述多个反射表面(6.1-6.5)处被反射若干次，以及
至少一个连接器(17)和/或至少一个平面功能表面(7、9)，所
述至少一个连接器(17)和/或至少一个平面功能表面(7、9)用于布
置以及如果必要用于确定在所述测量管(2)上或在所述测量管(2)
中的所述发送器和/或所述接收器(15、16)，
其特征在于，
所述反射表面(6.1-6.5)和所述至少一个连接器(17)和/或一个
或多个所述平面功能表面(7、9)形成所述测量管壁(11)的一体化
部分。
4.根据权利要求3所述的超声波流量计，
其特征在于，
所述反射表面(6.1-6.5)被以如下方式对齐以反射所述声信号，
多个所述反射表面(6.1-6.5)至少部分地突出到所述测量管(2)的基
本形状中，并且多个所述反射表面(6.1-6.5)至少从所述测量管(2)
的基本形状向外突出。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的超声波流量计，
其特征在于，
所述反射表面(6.1-6.5)被形成在所述测量管壁(11)中，使得
在所述测量管(2)中发生多次反射，其中，所述信号路径(8)至少
在三个轴向依次布置的反射表面(6.1-6.5)处被反射。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的超声波流量计，
其特征在于，
所述反射表面或多个所述反射表面(6.1-6.5)是平面的或以所述
反射表面的弯曲部中凸地形成，其中，所述反射表面的弯曲部的轮廓
不同于所述测量管壁(11)的弯曲部，并且尤其是在以恒定弧角的不
同弧长或具有不在测量管轴线上的顶点的中心角方面不同。
7.根据前述权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：比特·基斯林，奎林·穆勒，萨沙·格伦瓦尔德，法比安·斯坦纳，沃尔夫冈·布罗拜尔，
申请(专利权)人：恩德斯豪斯流量技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH