流体测量装置和用于流体测量装置的流体测量模块及组件制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种流体测量装置，具有：壳体，在壳体中形成用于待测流体的穿流通道以及至少一个伸长的模块容纳开口，其构成从所述壳体的外侧面到所述穿流通道的通路。模块容纳开口沿穿流通道定向。设有至少一个与壳体分开预制的流体测量模块，其具有构造为用于表面声波的波导的底部部段以及至少一个信号变换器，其设计为在波导中激发表面声波和/或接收来自波导的表面声波。流体测量模块插入到模块容纳开口中，使得流体测量模块的底部部段构成穿流通道的内壁的部段，该部段与穿流的流体形成直接接触，从而由信号变换器发射的表面声波能由波导耦合输出且能作为体声波传播经过穿流通道中的流体和/或体声波能耦合输入到波导中和由信号变换器接收。

Fluid measuring devices and fluid measuring modules and components for fluid measuring devices

The invention relates to a fluid measuring device, which is provided with a shell, a flow passage for the fluid to be measured is formed in the shell, and at least one extended module accommodation opening, which is composed of a path from the outer side of the shell to the flow passage. The module housing opening is oriented along the flow passage. There is at least one fluid measurement module prefabricated separately from the shell, which has a bottom section of the waveguide configured for surface acoustic wave and at least one signal converter, which is designed to excite surface acoustic wave in the waveguide and / or receive surface acoustic wave from the waveguide. The fluid measurement module is inserted into the module housing opening, so that the bottom part of the fluid measurement module forms a part of the inner wall of the through flow channel, which is in direct contact with the through flow fluid, so that the surface acoustic wave emitted by the signal converter can be output by the waveguide coupling and can be transmitted as the bulk acoustic wave, and then the fluid and / or the bulk acoustic wave in the through flow channel can be input into the waveguide coupling and neutralization Received by signal converter.

【技术实现步骤摘要】
流体测量装置和用于流体测量装置的流体测量模块及组件
本专利技术涉及一种流体测量装置和用于流体测量装置的流体测量模块以及由流体测量装置的壳体和流体测量模块组成的组件。
技术介绍
在许多设备中需要确定流体的流量。能够确定流过设备的流体的其它特性常常也是有利的。为此目的，将流体测量装置插入到设备的流体管道中，即如下机构，借助于所述机构能够测量流动的流体的流量或还有其它特性。所使用的流体测量装置应设计为尽量紧凑和鲁棒，因而需要小的空间和尽可能不需要维修。此外有利的是，所述流体测量装置能够通用地插入，并且尤其能够使用不同的流体或者也能够确定不同的特性。一种良好地适用于这种任务的测量方法是使用表面声波，这种表面声波在声波波导中被激发并且部分耦合输出到流体中，然后从流体再次耦合输入到波导中。在测量过程中，流体与波导直接接触。选择表面波的类型和频率，以便作为纵向体积声波部分耦合输出到流体中。这些声波通过流体并因此在限制流体的表面上反射，使得它们在波导上再次相遇。在那里，一部分体积声波再次作为表面声波在同一个波导或另一个波导中再次耦合输入，并在这一波导中进一步传播。通过这种方式，在声波接收器上得到特征信号，该接收器与发射器间隔地设置在波导上，该特征信号的时间强度曲线(包括相对于发射器发射的信号的时间延迟)允许推导出所述流体的特性，例如声速、温度、均匀性、流速、流量、流量体积、密度、多相流的组成、浓度或粘度。该测量方法特别适用于液体，但也适用于均匀或不均匀性质的高粘度的，面团状的，凝胶状或糊状流体，包括生物样品。还可以想到使用气态流体，在这种情况下，必须考虑与液体明显不同的声速。如果流体流过测量装置，则也可以检测流体的时间变化。所述体积声波在流体中的空间传播例如由以下方式实现：所述体积声波以相对于波导的表面法线的角度δ耦合输出到流体中。该关系可以通过以下公式描述：其中，cM是体积声波在流体内部的声速；cS是沿波导传播的表面声波的声速。在最常见的情况下，所述流体中的声速小于所述波导中的表面波的声速，声波以非零角度耦合输出，并且所述体积声波(可能在流体内多次反射)沿波导返回一定空间距离。在已知的机构中，发射器和接收器固定在相应波导的与流体相对侧的边界面之一上。为了能够将在波导的这一侧上激发的表面声波耦合输入到流体中，因此优选地激发兰姆波，即波长基本上长于发射器和流体之间的波导的厚度的波。在这种情况下，波导的顶部和底部都移动，振动也具有纵向分量。因此，这种类型的激发适合于耦合输出体积声波。还可以按照波导厚度的数量级选择激发的表面声波的波长，在这种情况下，激发在兰姆波和瑞利波之间的过渡区域中的表面波。现有技术中迄今描述的机构按照上述原则工作，在制造和维护方面结构复杂且成本过高。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种流体测量装置，其结构紧凑且鲁棒，但仍可灵活地插入，以表面声波的原理为基础。这个目的利用根据本专利技术的流体测量装置实现。所述流体测量装置具有壳体，在所述壳体中构造用于待测流体的穿流通道以及至少一个伸长的模块容纳开口，其中，所述模块容纳开口构成从所述壳体的外侧面到所述穿流通道的通路。所述模块容纳开口沿所述穿流通道定向。此外，所述流体测量装置包括至少一个与所述壳体分开预制的流体测量模块，所述流体测量模块具有构造为用于表面声波的波导的底部部段，以及至少一个信号变换器，所述信号变换器设计为在所述波导中激发表面声波和/或接收来自所述波导的表面声波。所述流体测量模块插入到所述模块容纳开口中，使得所述流体测量模块的底部部段构成所述穿流通道的内壁的部段，其与穿流的流体形成直接接触，以致于由所述信号变换器发出的表面声波由所述波导耦合输出，并且能够作为体积声波传播经过所述穿流通道中的流体，和/或体积声波能耦合输入到所述波导中和由所述信号变换器接收。因为模块式结构类型，所述流体测量模块允许与其余流体测量装置分开制造，并且能够比完全预制的构件简单地从外部插入到已经制造完成的壳体的模块容纳开口中。这简化了所述流体测量模块的制造并且也实现了所述流体测量模块的简单替换，由此允许所述流体测量装置的生命周期延长。所述波导在这里封闭在所述壳体中存在的所述穿流通道的壁中的空隙。因此，不需要形成穿过唯一流体测量模块的波导的整个穿流通道。此外，除了波导之外，所述流体测量装置的所有壳体构件有利地设置在它们的壳体中，使得所述流体测量模块可以减少到用所述流体测量模块测量所需的基本构件。因此，所述流体测量模块也有利地设计为使得其仅可以与所述流体测量装置的壳体一起使用并且不构成独立的测量仪器。所述穿流通道的内壁，包括由波导形成的部段，可以连续光滑地构成，并且完全由相对于待测流体耐腐蚀材料形成。所述波导优选地总是由与所述穿流通道的其余壁相同的材料制成。这得到一致的表面，即使所述波导不是所述流体测量装置的壳体的一件式的部件。不言而喻地，所述流体测量模块应当沿着所述模块容纳部的环周相对于流体密封，使得在所述流体测量模块的区域中没有流体能意外离开所述穿流通道。所述壳体能够在上游端部和下游端部各具有固定结构，例如法兰，这如从其它流体测量装置已知，通过所述固定结构，所述流体测量装置可连接到流体管道的邻接的部段上。因此，所述流体测量装置能够简单且快速地集成到现有的设备中。所述穿流通道优选沿着所述流体的穿流方向直线运动，并且尤其在所述波导的区域中构成直线测量路段，以便能够实现尽量准确的测量。所述穿流通道在围绕所述穿流方向的环周方向上封闭地构成。总体上提出，流体在设备中在预定路径上通过流体测量装置从流体入口流到流体出口，但所述流体测量装置的引导流体区域不与流体接触。从制造技术角度来看，有利的是，在所述流体测量模块的朝向所述穿流通道的外侧上平坦地形成所述流体测量模块的底部部段，所述外侧表示相对于流体的边界面。在所述模块容纳开口的区域中，所述穿流通道的横截面形状(在垂直于流体穿流方向的平面中观察)可任意选择，然而优选多边形的，尤其是长方形的、正方形的、六边形的或者八边形的横截面。这允许将波导在其朝向穿流通道的外侧上构成为平坦的面，其构成所述穿流通道的截面的多边形面中的一个。还可想到，构造具有连续曲率的所述波导的朝向所述穿流通道的外侧，然而应避免陡峭的台阶。所述穿流通道通常由流体入口和流体出口限定，所述流体入口和流体出口可以与壳体上的固定结构连接。优选地，在所述流体入口和/或所述流体出口处设置用于影响沿穿流方向的流速的元件。例如，如果所述穿流通道具有比所述流体入口和/或所述流体出口更小的横截面，则可以在所述流体入口处布置收缩器(Konfusor)和/或在流体出口处布置扩散器，以便在进入所述穿流通道时增加流速和/或在离开所述穿流通道时再次减小流速。在小流量时，所述流速的增加伴随着测量精度的提高。所述流体测量装置优选设计为，使得沿着穿流方向从流体入口到流体出口以流体穿流以及沿相反方向以流体穿流都是可行的，因此流体入口和流体出口可互换其功能。...

【技术保护点】
1.一种流体测量装置(10；100；200)，其具有壳体(12；112；212)，在所述壳体(12；112；212)中形成用于待测流体的穿流通道(14；114)以及至少一个伸长的模块容纳开口(24)，所述模块容纳开口(24)构成从所述壳体(12；112；212)的外侧面(23)到所述穿流通道(14；114)的通路，其中所述模块容纳开口(24)沿所述穿流通道(14；114)定向，并且所述流体测量装置具有至少一个与所述壳体(12；112；212)分开预制的流体测量模块(28)，所述流体测量模块具有构造为用于表面声波的波导(34)的底部部段(30)，以及至少一个信号变换器(40)，所述信号变换器设计为在所述波导(34)中激发表面声波和/或接收来自所述波导(34)的表面声波，其中，所述流体测量模块(28)插入到所述模块容纳开口(24)中，使得所述流体测量模块(28)的底部部段(30)构成所述穿流通道(14；114)的内壁的部段，该部段与穿流的流体形成直接接触，从而使得由所述信号变换器(40)发射的表面声波能由所述波导(34)耦合输出并且作为体声波传播经过所述穿流通道(14；114)中的流体，和/或体声波能耦合输入到所述波导(34)中和由所述信号变换器(40)接收。/n...

【技术特征摘要】
20190510 DE 102019112332.1;20180530 FR 18546461.一种流体测量装置(10；100；200)，其具有壳体(12；112；212)，在所述壳体(12；112；212)中形成用于待测流体的穿流通道(14；114)以及至少一个伸长的模块容纳开口(24)，所述模块容纳开口(24)构成从所述壳体(12；112；212)的外侧面(23)到所述穿流通道(14；114)的通路，其中所述模块容纳开口(24)沿所述穿流通道(14；114)定向，并且所述流体测量装置具有至少一个与所述壳体(12；112；212)分开预制的流体测量模块(28)，所述流体测量模块具有构造为用于表面声波的波导(34)的底部部段(30)，以及至少一个信号变换器(40)，所述信号变换器设计为在所述波导(34)中激发表面声波和/或接收来自所述波导(34)的表面声波，其中，所述流体测量模块(28)插入到所述模块容纳开口(24)中，使得所述流体测量模块(28)的底部部段(30)构成所述穿流通道(14；114)的内壁的部段，该部段与穿流的流体形成直接接触，从而使得由所述信号变换器(40)发射的表面声波能由所述波导(34)耦合输出并且作为体声波传播经过所述穿流通道(14；114)中的流体，和/或体声波能耦合输入到所述波导(34)中和由所述信号变换器(40)接收。


2.根据权利要求1所述的流体测量装置(10；110；200)，其特征在于，所述流体测量模块(28)的底部部段(30)平坦地构造在所述流体测量模块的朝向穿流通道(14；114)的外侧(35)上。


3.根据前述权利要求中任一项所述的流体测量装置(10；100；200)，其特征在于，所述穿流通道(14；114)沿穿流方向(D)的环周方向封闭，并且在所述模块容纳开口(24)的区域中具有多边形的，尤其是长方形的截面。


4.根据前述权利要求中任一项的流体测量装置(10；100；200)，其特征在于，所述穿流通道(14；114)由流体入口(16)和流体出口(18)限界，并且在所述流体入口(16)上设置收缩器(20)和/或在所述流体出口(18)上设置扩散器(22)。


5.根据前述权利要求中任一项的流体测量装置(10；100；200)，其特征在于，在所述壳体(12；112)中设置至少一个另外的模块容纳开口(24)，所述另外的模块容纳开口尤其设置在所述穿流通道(14；114)的与所述第一模块容纳开口(24)相对的侧上。


6.根据权利要求5所述的流体测量装置(10；100；200)，其特征在于，分析模块(280)被插入到所述另外的模块容纳开口(24)中。


7.根据权利要求5和6中的任一项所述的流体测量装置(10；100；200)，其特征在于，所述分析模块(280)设计为测量化学材料的导电率、PH值、浓度，流体的浊度，流体的氧化还原电势，温度和/或压力。


8.根据权利要求5至7中任一项所述的流体测量装置(10；100；200)，其特征在于，第二流体测量模块(28)被插入到所述另外的模块容纳开口(24)中。


9.根据前述权利要求中任一项所述的流体测量装置(10；100；200)，其特征在于，在所述壳体(12)中设置有凹部(48)，所述凹部具有通向所述模块容纳开口(24)的缆线穿引部(50)，并且所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚尼克·富克斯，贝特朗·柯尼格，诺姆·南希，马农·德鲁伊，
申请(专利权)人：比尔克特韦尔克有限及两合公司，比尔克特股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE