專利名稱：流量計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流量計，尤其是一種超聲的流量計。這種流量計安裝在充滿媒體的一管子系統(tǒng)中并借助超聲波測量液體或氣體媒體的流量。這些流量計用于記錄被汲取的媒體的數(shù)量而用不著將測量系統(tǒng)的動部件暴露于媒質(zhì)之中。
背景技術(shù)：
德國實用新型DE G 89 00 110.9中揭示了種種可以安裝在管子系統(tǒng)中的測量管的種種結(jié)構(gòu)，其中安排了產(chǎn)生和接收超聲波的轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器做成能對稱旋轉(zhuǎn)并能在發(fā)送軸線方向輻射超聲波束。
上述軸向發(fā)送方向的流量計的結(jié)構(gòu)，由于超聲波本身是平行于測量軸線傳播的，并由于把流體在轉(zhuǎn)換器殼體周圍換向而對液流或氣流具有較高的阻力。此外，對這種測量管子的內(nèi)部，只有在裝置完全拆下來以后才能進(jìn)行清洗。在一給定的測量管子中和在恒定流量下，通過管子截面的流量是變化的，在測量管子的內(nèi)表面上，流量是零。最大的流量發(fā)生在截面區(qū)域的某個部分。一個不受擾動的流體旋轉(zhuǎn)是對稱的，并且最大的流量是在測量管子的軸線上。
流體的輪廓隨著流體的流動而改變并且取決于媒體的黏度、管子系統(tǒng)的設(shè)計以及測量管子的內(nèi)表面的性質(zhì)。因此，軸向傳播的裝置具有取決于測量管子的流體的流動輪廓的測量誤差。EP 0 565 851 B1的測量結(jié)構(gòu)可以使這種測量誤差達(dá)到最小。
如果在測量管子的結(jié)構(gòu)中把轉(zhuǎn)換器放在流體截面之外，例如放在測量管子的凸出部分，以致超聲波受到整個液流輪廓的影響。而在測量管子中的測量段的凸出部分以使超聲波受到整個液流輪廓的影響。而在測量管子中的測量段設(shè)置成斜向傳送，使得液流的整個輪廓都受到影響。轉(zhuǎn)換器的傳送軸處在包含測量管軸線的縱向截面平面內(nèi)。通過測量管的媒體流不會與偏轉(zhuǎn)或其他障礙物碰撞。但是這種優(yōu)點的代價是測得的值小了，因為記錄到的只是平行于測量軸線的超聲波分量。接收用的轉(zhuǎn)換器則設(shè)置在與發(fā)送轉(zhuǎn)換器相對的測量管子的壁上。
為了要更正確地記錄低流速的小的流量，測量段必須加長，其中所使用的加長的辦法是，例如，如果超聲波的路徑按測量管被折疊成“V”或“W”形，使超聲波在測量管子的內(nèi)部的測量管的截面處形成多次反射。由于可以較正確地記錄到液流的輪廓，由于對液流的阻力可以較小，以及媒體中沉淀出來的顆粒沾污測量管子和機(jī)會降低等優(yōu)點勝過了由于多次反射而使接收到的信號減小的缺點。
用按照DE 43 360 370 C1揭示的流量計可以進(jìn)一步改進(jìn)液流輪廓(截面)的記錄。其中超聲波由垂直于測量管軸線的發(fā)射轉(zhuǎn)換器所輻射或引導(dǎo)到接收器，從而使轉(zhuǎn)換器的傳送軸線處于與測量管軸線的一個平面上。斜向地對著液流設(shè)置的兩個鏡面安排在對著轉(zhuǎn)換器的測量管的內(nèi)壁上并且把超聲波相對于測量軸斜向地轉(zhuǎn)向。超聲波的方向具有兩個垂直于測量管軸線的垂直分量，其中一個分量在第一折射后平行于測量管軸線。因此超聲波在內(nèi)壁上經(jīng)幾次反射使超聲波的路徑形成一個螺旋形多段線。
在螺旋形多段線的端部的第二鏡面將到達(dá)的超聲波朝著用作接收器的第二轉(zhuǎn)換器的傳送軸線方向轉(zhuǎn)向。但是，這種可以較正確地記錄液流的優(yōu)點使測量管的成本提高，因為要在內(nèi)壁上形成兩個鏡面就要在管子上模制兩個支持粗銅片，從而增加了液流截面的受損以及異體物質(zhì)淀積的可能性。
發(fā)明的概述本發(fā)明的目的是提供一廉價的流量計，該流量計可以以高精確度記錄流量并且不容易被沾污。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種具有一直的測量管的流量計，在流量計中流過氣體或液體狀媒體，一超聲轉(zhuǎn)換器浸入氣體或液體狀媒體中，并發(fā)送超聲波及從媒體接收超聲波，其中，超聲波沿超聲轉(zhuǎn)換器的一發(fā)送軸線傳播，而超聲轉(zhuǎn)換器的發(fā)送軸線不安排在同一平面上，其中，超聲波的一條路徑，從一個超聲轉(zhuǎn)換器到另一個超聲轉(zhuǎn)換器，在測量管的內(nèi)壁上至少有兩個反射點，其特征在于，超聲轉(zhuǎn)換器通過一轉(zhuǎn)換器凸緣可拆卸地連接到一適配器上，該適配器通過一過渡凸緣連接到測量管的連接凸緣上，且超聲轉(zhuǎn)換器的一殼體部通過窗口，經(jīng)由適配器浸入媒體，該窗口是可允許超聲波通過的，其中，一方位角軸線通過連接凸緣的環(huán)體中心以90°的角度與測量管軸線相交，且其中發(fā)送軸線不在測量管的縱向截面平面C-C′上。而且，本發(fā)明的許多優(yōu)點還可從下列的揭示中看得一清二楚如以上所述的流量計，其中，路徑由支段組成，并且以螺旋形多段線的形式圍繞著測量管軸線，并且z＝s·n-1是在超聲波的內(nèi)壁上的反射次數(shù)，其中s及n是整數(shù)，s＞1是支段形成內(nèi)螺旋形多段線一轉(zhuǎn)的數(shù)目，而n＞0則是在路徑上圍繞測量管軸線的螺旋多段線的旋轉(zhuǎn)的次數(shù)。
如以上所述的流量計，其中，兩個方位角軸線與測量管軸線在一共同的縱向截面平面C-C′上。
如以上所述的流量計，其中，所述的流量計，其特征在于，超聲轉(zhuǎn)換器及適配器可以繞方位角樞轉(zhuǎn)，并且可以鎖定在測量管的連接凸緣的一預(yù)定位置上。
如以上所述的流量計，其中，過渡凸緣及連接凸緣通過一成形鎖定引導(dǎo)螺栓將超聲轉(zhuǎn)換器對齊在測量管的預(yù)定位置上。
如以上所述的流量計，其中，一聚焦透鏡位于超聲轉(zhuǎn)換器的超聲可透過的窗口的媒體側(cè)。
如以上所述的流量計，其中，該透鏡是一用于超聲波的菲涅耳透鏡，且該透鏡具有由鋼，黃銅，銅，鋁等制作的環(huán)狀件，它們向著發(fā)送軸線同心，并且具有充有媒體的空隙空間，它們向著發(fā)送軸線同心。
如以上所述的流量計，其中，超聲轉(zhuǎn)換器與各自的適配器安排在形成測量管的壁段的一共同的板上，并且可拆卸地安裝在其上。
本發(fā)明的設(shè)計、進(jìn)一步的優(yōu)點以及細(xì)節(jié)下面將結(jié)合附圖加以一一解釋。
附圖的簡要說明

圖1是測量管的縱向截面圖。
圖2是測量管的橫向截面圖。
圖3是測量管的另一種結(jié)構(gòu)的橫向截面圖。
圖4是測量管的縱向截面圖。
圖5是測量管的又一結(jié)構(gòu)的橫向截面圖。
圖6示出了超聲轉(zhuǎn)換器在測量管上的安排。
圖7示出了測量管中的聲距離。
圖8是超聲波聚焦裝置的截面圖。
圖9及圖10是流量計的示意圖。
較佳實施例的詳細(xì)描述在圖1中，1是測量管，2及3是管子的凸緣，用以將測量管安裝在管子系統(tǒng)(圖1中未示出該系統(tǒng))，4是測量管軸線，5是測量管1的內(nèi)壁，6-12是反射面或鏡面，它們使超聲波轉(zhuǎn)向，13是截面A-A′的平面，從而使測量管軸線4成為向著平面13的線錘，14及15是超聲轉(zhuǎn)換器或短轉(zhuǎn)換器，16及1 7是適配件或過渡件，用于把轉(zhuǎn)換器14或15連到測量管1上。
轉(zhuǎn)換器14或15通過凸緣18緊固到過渡件(適配件)16或17上，使得在測量管1內(nèi)部流動的媒體19不能溢出到外面。在另一結(jié)構(gòu)中，過渡件16，17是轉(zhuǎn)換器14，15的殼體的一部分。液體或氣體，例如熱的或冷的水，苯和甲烷，天然氣或煤氣等都可以作為媒體19。或者，轉(zhuǎn)換器可以緊固到一板5a上，用或不用適配件都可以，具體說是用螺栓擰上。板5a形成測量管1的壁部。在圖1及圖2中板5a是被一條線5限制或界限的，因此轉(zhuǎn)換器即使在測量管上是以簡單的方式內(nèi)嵌的，它也可以簡單地從測量管上一起拆下來。板5a的尺寸最好是標(biāo)準(zhǔn)尺寸DN50的尺寸。
圖1示出了測量管1的縱向截面圖。其中縱向截面的平面就是圖的平面。鏡面6及鏡面10，第二轉(zhuǎn)換器15及過渡件17是設(shè)置在縱向平面之上的，因此它們被切出圖中用虛線表示以便于較好地理解。
鏡面6，8，10，12的焦點處在通過測量管的軸線4的方位平面B-B′(圖2)的交線上，它們與縱向截面平面C-C′(圖2)是垂直的。第一和第五鏡面6，10位于測量管1的被切出的部分，第三和第七鏡面8，12在內(nèi)壁5上，它們在縱向截面圖上是可以看得見的。第二，第四，及第七鏡面7，9，11在內(nèi)壁5與縱向截面平面C-C′的交線上，鏡平面7，9，11以截面形式示出。
轉(zhuǎn)換器14，15例如有一旋轉(zhuǎn)對稱容器狀殼體并沿著傳送軸線20，21發(fā)送或接收超聲波。過渡件16，17對準(zhǔn)傳送軸線20，21，使超聲波沿路徑22射到第一鏡面6上。由于傳送軸線20，21是傾斜的，導(dǎo)致縱向截面(平面)C-C′只橫過過渡件16，17。
第一轉(zhuǎn)換器14的傳送軸線20在一自下面的起始點23透入在內(nèi)壁5的延伸部分中的縱向截面平面C-C′，并在縱向截面平面C-C′之上上升到第一鏡面6。傳送軸線20或21與測量管1的內(nèi)壁5的透入點建立了鏡面6或12的焦點以及與轉(zhuǎn)換器14或15最接近的方位平面B-B′。
由第一轉(zhuǎn)換器14發(fā)送出的超聲波射在第一鏡面6上，并按照反射律反射到第二鏡面7上，之后，該超聲波射到在縱向平面C-C′下面的第三鏡面8上。第三鏡面使超聲波轉(zhuǎn)向到在縱向截面平面C-C′的高處的第四鏡面9上，從而使超聲波的路徑22以平行于第二轉(zhuǎn)換器15的發(fā)送軸線21運(yùn)行。
在第四鏡面9上反射以后，超聲波的方向再次平行于第一轉(zhuǎn)換器14的傳送軸線20。反射進(jìn)一步在反射面10，11，12重復(fù)進(jìn)行，從而使第七及最后一個鏡面12與在第二轉(zhuǎn)換器15的傳送線21上的超聲波對準(zhǔn)。從終點24下面來的超聲波再次透入縱向截面平面C-C′并射在第二轉(zhuǎn)換器15上。
超聲波的路徑22在測量管1中形成一螺旋形多段線，圍繞測量管軸線4旋轉(zhuǎn)兩次。所以，路徑22在縱向截面平面C-C′上的投射具有字母W的形狀，使起始點23和終點24成為“W”形的端點，起始點23和終點24之間的距離d是記錄流量的測量管1的有效長度。
如果第二轉(zhuǎn)換器15發(fā)送超聲波，超聲波以反方向快速經(jīng)過路徑22，它門先射在最近的鏡面12上，然后通過鏡面11到鏡面6達(dá)到第一轉(zhuǎn)換器14，由第一轉(zhuǎn)換器接收超聲波。因為媒體以預(yù)定的方向25流動，由于有對流通過媒體19，超聲波順著和逆著方向25的流動時間是不同的。這種不同比例于平均流量并且例如能在一計算單元(在此不作詳細(xì)介紹)中作為相位差而測定出來。
與已有技術(shù)不同，本發(fā)明的傳送軸線20及21不在縱向截面平面C-C′上。本發(fā)明在測量管1之外，第一轉(zhuǎn)換器14是在縱向截面平面C-C′之下，而第二轉(zhuǎn)換器15的傳送軸線是在縱向截面平面C-C′之上的。
在另一種結(jié)構(gòu)測量管子的中，第二轉(zhuǎn)換器15安排在第四鏡面9的位置處，從而傳送軸線21指向第三鏡面8的焦點。螺旋形多段線在一完整旋轉(zhuǎn)360E之后結(jié)束。路徑22在縱向截面平面C-C′上的投射或投影具有字母“V”的形狀。在此結(jié)構(gòu)中，終點24位于第四鏡面9的焦點處。V形字母的起始點23和終點24之間的距離d限定了測量流量的測量管子1的有效長度。
在又一種測量管的結(jié)構(gòu)中，第二轉(zhuǎn)換器15安排在第二鏡面7之后的鏡面8，9，10，11，12之一的位置，例如在第三鏡面8的位置處。從而，第二轉(zhuǎn)換器15的傳送軸線21通過最近的鏡面的焦點，在此，最近的鏡面是7。然而在這些結(jié)構(gòu)中，流體的輪廓不是被最佳地記錄的，至少，超聲波必須經(jīng)兩次反射，所以，傳送軸線20，21不位于一平面上。
截面A-A′的某些例子示于圖2，圖3和圖5，其中平面13(圖1)形成這些圖的平面。平面13垂直地穿過方位平面B-B′及縱向平面C-C′。在圖2中，測量管1由一方形中空段組成，它例如可以是市售的金屬拉管段。超聲波在內(nèi)壁5上經(jīng)過幾次反射。
對于頻率為1MHz的超聲波，在水中的波長約為1.5mm左右，所以對拉管來說，內(nèi)壁5本身的性質(zhì)就具有對1.5mm的超聲波可以反射的性能。對內(nèi)壁5進(jìn)行再加工或安裝鏡面6-12就成為多余的。從平面13在流動方向25(圖1)看，超聲波被鏡面9反射，并被轉(zhuǎn)向到平行于第一轉(zhuǎn)換器(在圖中被剖出)的傳送方向20的支段26而到達(dá)鏡面10上。
超聲波以下依次沿支段27，28，29進(jìn)行運(yùn)行，鏡面11，12在任何情況下都使超聲波轉(zhuǎn)向到端點24(圖1)并到達(dá)在傳輸方向21的第二轉(zhuǎn)換器15。在截面圖中只畫出了鏡面9。其他鏡面10，11，12只是象征性地畫了出來，因為它們都在平面13之下。投射到該平面(圖1)上的路徑22是一螺旋形多段線并且由4個支段26-29組成，它們形成一個完整的360E的旋轉(zhuǎn)。
螺旋形多段線圍繞著測量管軸線4并且當(dāng)路徑22(圖1)在投射到縱向截面C-C′上覆蓋字母“W”時，在每次旋轉(zhuǎn)360E中，覆蓋平行于測量管軸線4的方向上距離d的一半(圖1)。但是，如果路徑是“V”字形時，在一圈后，該多段線就已經(jīng)達(dá)到了第二轉(zhuǎn)換器15。在具有方形截面的測量管1中，超聲波以一45E的角度投射在鏡面6至12上(圖1)，因此超聲波在每一鏡面6(圖1)到12被轉(zhuǎn)向90E的角度。因此兩傳送軸20及21在投射中同樣有一90E的角度。
除了正方形截面之外，矩形截面也可以用于測量管1。在用矩形截面時，在鏡面上的路徑22以一銳角轉(zhuǎn)向到測量管1的兩個狹的一邊，而通過一鈍角到達(dá)測量管1的寬的一邊。相應(yīng)地，兩傳輸軸線20和21之間的角度也改變，而支線段26-29投射在平面13上則形成一斜長方形(長菱形)而不是正方形。
在另一個結(jié)構(gòu)中，測量管具有一圓形的截面。通過測量管1的路徑22在投射到圖2的平面13的過程中是一正方形的形狀。
在圖3的結(jié)構(gòu)中，測量管1具有圓形的截面A-A′(圖1)。在投射過程中，投射到平面13(圖1)上的螺旋形多線段(作為路徑22的一個例子，見圖1)具有等邊三角形的形狀。從而三條直的支線段26，27，28在平面13之下形成三角形的三條邊。超聲波在內(nèi)壁5上被反射。支線段26平行于第一轉(zhuǎn)換器14(圖中未示出)的傳送軸線20(圖2)的方向離開鏡面9。路徑22按照反射規(guī)律在平面13下面的鏡面10及11上轉(zhuǎn)向，從而使支線段28平行于傳送軸線21地到達(dá)第二轉(zhuǎn)換器15。
螺旋形多線段每旋轉(zhuǎn)360E由三個支線段26，27，28組成。在只轉(zhuǎn)一次時，多線段在支段26上的起始點23和在平行于測量管軸線4的方向上的支線段28上的終點24相距一距離d(圖1)。旋轉(zhuǎn)兩次時，在起始點23及終點24之間的螺旋形多線段旋轉(zhuǎn)兩次時，從三個支線段26，27，28有兩組形成路徑22。傳送軸線20(圖1)及21相應(yīng)地對準(zhǔn)在等邊三角形的兩邊，并在投射在平面13中包括一60E的角度。
如果多線段由三個支線段26(圖3)，27(圖3)，28(圖3)組成，旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)(360E)時，投射到縱向截面平面C-C′(圖3)上的測量管1的路徑22的多線段螺旋形的形狀就如圖4所示。在圖4的圖形中，一次旋轉(zhuǎn)時的螺旋形多線段的路徑22從起點23到終端點24用剖面線畫出，而在旋轉(zhuǎn)二次時螺旋形多線段由點線畫出。起始點23和終點24平行于測量管軸線4，彼此隔開一個距離d，超聲波路徑22在內(nèi)壁5上至少被反射兩次。
在另一個示于圖5的結(jié)構(gòu)中，測量管1具有一等六邊形的截面。測量管1的每一第二邊具有向著入射超聲波的恰當(dāng)?shù)慕嵌?，所以超聲波在?nèi)壁5上(圖3)被轉(zhuǎn)向而形成超聲波路徑22的螺旋形多線段(圖4)。在投射在平面13上時(圖1)，螺旋形多段線由支線段26，27，28形成等邊三角形，以測量管軸線4作為等邊三角形的焦點。
除了圖3和圖5的截面規(guī)則形狀的測量管之外，截面寬度不規(guī)則的測量管1也可以使用。在投射到平面13的過程中，三個支段26，27，28形成等腰三角形，底邊平行于方位平面B-B′而不是等邊三角形。在底邊上的等腰三角形的高度穿過測量管軸線4，位于縱向截面平面C-C′中。
在內(nèi)壁5上超聲波反射的數(shù)目Z決定于s及n，s是螺旋多段線每一轉(zhuǎn)的支段26，27，28，29(圖2)的數(shù)目，n是螺旋形多段線圍繞測量管軸線4旋轉(zhuǎn)的數(shù)目，直到在起始點23(圖4)和終端點24(圖4)之間路徑22的距離d被覆蓋為止。因此Z＝s·n-1，式中s及n是整數(shù)，s大于1，n大于零。
在圖6中，路徑22(圖1)被顯示在“透明”的矩形截面的測量管1中，那是為了把由支段線26-29組成的螺旋形多段線圖解例示在一視圖中。圖中的編號30，31，32，33是測量管1的內(nèi)壁(圖5)的四個內(nèi)表面。它們反射來自起始點23的超聲波。
高度h是第一、第三內(nèi)表面30，32的橫向值，寬度b是第二、第四內(nèi)表面31，33的橫向值。測量段的長度對應(yīng)于距離d，超聲波路徑22的投影或投射在平行于縱截面平面C-C′的內(nèi)表面上形成一V字形，在圖中用虛線段34表示。
在圖6中，沒有畫出的轉(zhuǎn)換器14(圖1)，15(圖1)安排在測量管1的外表面上(未畫出)，它屬于第四內(nèi)表面33。在第一及第三內(nèi)表面30或32上的平行于測量管軸線4的點線是與方位平面B-B′相交的線。第二內(nèi)表面31及第四內(nèi)表面33被用點線畫出的平行于測量管軸線4的中心線35，36所分開。中心線35，36是縱向截面平面C-C與第二、第四內(nèi)表面31，33的交線。
方位角軸線37或38是在起始點23或終點24位置處的到第四內(nèi)表面上的鉛垂線，傳送軸線20或21向第四內(nèi)表面的投射繞著方位角Θ旋轉(zhuǎn)。
第一轉(zhuǎn)換器14在傳送方向20傳送超聲波。超聲波穿過起始點23進(jìn)入測量段并且沿著路徑22進(jìn)行。支段26以一仰角或升角從起始點23上升通過第一內(nèi)表面30到傳送軸線20的透入點，從而透入點成為第一鏡面6的焦點。通過第一鏡面6，超聲波被送向第二支段27到第二內(nèi)壁31上的鏡面7。從那里，它們以第三支段28達(dá)到通向在第三內(nèi)壁32上的第三鏡面8。第三鏡面8把超聲波轉(zhuǎn)向到第四支段29，它連續(xù)以傳送軸線沿著終點24進(jìn)入第二轉(zhuǎn)換器15。
在第四內(nèi)表面33中，支段26的投影或分量39包括一方位角Θ(與第四內(nèi)表面33上的中心線36形成的方位角)。
該方位角Θ是根據(jù)下式計算出來的tg(Θ)＝snb/2d (1)式中snd是測量管1的寬度b與n的乘積。n是螺旋多段線繞測量管軸線4旋轉(zhuǎn)360°E的數(shù)目，s是每轉(zhuǎn)支段26-29的數(shù)目。在分母中，2d是距離d的兩倍，仰角是有下式?jīng)Q定的tg(，)＝snh·cos(Θ)/2d (2)式中，分子b由測量管1的高h(yuǎn)代替，snh的乘積乘上cos(Θ)。當(dāng)螺旋管多段線每轉(zhuǎn)由3個支段組成時，在式(1)及式(2)中s就等于3，相應(yīng)三角形的底邊就被用作b，它是由投射在平面13(圖1)的支段26，27，28形成的，h就用作此三角形的高度。
每一支段26-29都是一樣長的，當(dāng)投射在長截面平面C-C′上時，具有長度d/s。因此，沿著支段26-29路徑22具有長度L＝d·[cos(Θ)·cos(，)]-1，只有平行于流動方向等于距離d的路徑22的投影或分量才對流動媒體的超聲波起對流作用。
表1中列出了幾個方位角Θ及仰角的值。其中測量管1決定于距離d及高度h，單位是寬度b，路徑22決定于數(shù)s及n，其含義如上所述。
表1

圖7示出了把轉(zhuǎn)換器14，15(圖1)引入測量管1的情況，圖中以第一轉(zhuǎn)換器14為例。測量管1具有圓的用于每一轉(zhuǎn)換器14，15的連接凸緣40，該圓的連接凸緣40圍繞測量管1的壁中的一圓形開孔41。最好兩個連接凸緣40的密封表面安排在平行于方位平面B-B′(圖6)的一平面上。開孔41用作把轉(zhuǎn)換器14或15(圖1)引入媒體19之中(圖1)。
例如過渡件16或17(圖1)的過渡凸緣42具有與連接凸緣40同樣的外部尺寸。該過渡凸緣42暴露在外，起密封表面密封于連接凸緣40的密封表面，以使測量管1的開孔被密封以防止媒體19的損失。連接凸緣40，開孔41，以及過渡凸緣42彼此同心地對齊(向著方位軸線37或38(圖6))。轉(zhuǎn)換器14或15的傳送軸線20或21(圖1)與方位軸線37或38之間形成角度(90E-，)。兩軸線20及37或21及38在起始點23或終點24(圖6)上相交。
在起始點23，傳送軸線20通向路徑22的第一部分26。第四部分29(圖6)在終點24進(jìn)入的第二傳送軸線21。流量計的不同之處是超聲轉(zhuǎn)換器14，15的傳送軸線20，21不安排在同一平面上，內(nèi)壁5一直到發(fā)送或接收超聲波的殼體件45的開孔41完全是平坦的。
在一種結(jié)構(gòu)中，具有傳送軸線20或21的轉(zhuǎn)換器14或15是可圍繞方位角軸線37或38旋轉(zhuǎn)的，所以方位角Θ可以加以調(diào)節(jié)，傳送軸線20或21可以在任何所需的方位角Θ下固定在位。在另一個結(jié)構(gòu)中，方位角Θ借助于導(dǎo)向螺栓嚙合 鎖定而進(jìn)入連接凸緣40及過渡凸緣42而固定在位。該導(dǎo)栓可以使轉(zhuǎn)換器14或15以及過渡件16或17在測量管1上的安裝可以具有可重復(fù)的可能性。
轉(zhuǎn)換器14，15具有一殼體件45，它有一對超聲波可透過的窗口44。前面具有窗口44的殼體件45浸入充滿媒體19的開孔41內(nèi)，浸入的程度是流動的媒體19不被殼體件所障礙或阻礙。超聲波可以沒有其他附件地從轉(zhuǎn)換器14或15中直接發(fā)射出去，并發(fā)散地進(jìn)入媒體19之中。一在窗口44前面的透鏡用于補(bǔ)償此發(fā)散，這一點是有利的，因為在這一結(jié)構(gòu)中，在接收轉(zhuǎn)換器15或14處，有用信號是比較大的。
圖8示出了在面對媒體19(圖1)側(cè)的用于超聲波的菲涅耳透鏡46。它由與傳送軸線20或21同心的諸環(huán)形圈47組成。環(huán)形圈47由聲速比媒體19聲速高的高聲速材料制成，例如由鋼，黃銅，銅，鋁等制成。環(huán)形圈47的寬度以及充有媒體19的環(huán)形圈47之間的空間的寬度與媒體19中的超聲波波長相比是比較小的。例如其值在波長范圍的0.05-0.5的范圍之內(nèi)。環(huán)形圈47的材料以及媒體19之間的不同的聲速使超聲波向發(fā)送軸線20或21產(chǎn)生折射，在窗口44的表面上的環(huán)形圈47的厚度決定透鏡46的焦距。
除了不銹鋼，鋼，銅，黃銅，鋁等等的拉制的金屬輪廓之外，測量管1也可以是用這些材料澆鑄出來或者壓制出來的。炮銅或塑料，尤其是玻璃纖維增強(qiáng)型的塑料，諸如ABS，PPS，PBT等材料也可用來制作測量管1。
一些基本的新的想法再次示意性地示于圖9和圖10。其中轉(zhuǎn)換器16，17傾斜地安排在固定于測量管1上的板5a上，并且對齊得使測量管1處于螺旋形傳送之中。這樣，就有可能使結(jié)構(gòu)簡單，更換方便，并且維修起來也很容易。
權(quán)利要求
1.具有測量管(1)的流量計處于氣體或液體媒體(19)流之中，其轉(zhuǎn)換器(14，15)浸入媒體之中，發(fā)送超聲波或從媒體(19)中接收超聲波，超聲波沿著超聲轉(zhuǎn)換器(14，15)的發(fā)送軸線(20或21)散開，其特征在于，超聲轉(zhuǎn)換器(14，15)發(fā)送軸線(20，21)不安排在一同一的平面上，而且從超聲轉(zhuǎn)換器(14，15)到另一個超聲轉(zhuǎn)換器(15或14)的超聲波路徑(22)至少在測量管(1)的內(nèi)壁(5)上有兩次反射位置。
2.如權(quán)利要求1所述的流量計，其特征在于，超聲波路徑(22)包括支段(26，27，28，29)，它們在測量軸線(4)周圍形成螺旋形多段線，且z＝s.n-1是超聲波在內(nèi)壁5上的反射次數(shù)，其中s及n是整數(shù)且s＞1是形成螺旋形多段線旋轉(zhuǎn)的支段(26，27，28，29)數(shù)，且n＞0是在路徑(22)上，圍繞測量管軸線(4)的螺旋形多段線的旋轉(zhuǎn)的次數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的流量計，其特征在于，超聲轉(zhuǎn)換器(14，15)是用轉(zhuǎn)換器凸緣(18)與適配器(16，17)可拆卸地相連接的，其特征在于，該適配器(16，17)及其過渡凸緣(42)是可拆卸地與計量管(1)的連接凸緣(40)相連接的，并且，具有超聲波可穿透窗口(44)的超聲轉(zhuǎn)換器(14，15)的殼體件(45)通過適配器(16，17)浸入媒體，方位角軸線(37，36)以90E的角度通過連接凸緣(40)的環(huán)形圈中心穿過測量管軸線(4)。
4.如權(quán)利要求3所述的流量計，其特征在于，兩方位角軸線(37，38)與測量管軸線(4)同在一個縱向截面平面上。
5.如權(quán)利要求3或4所述的流量計，其特征在于，超聲轉(zhuǎn)換器(14，15)及適配器(16，17)可圍繞方位角軸線(37，38)可旋轉(zhuǎn)并且可在測量管(1)的連接凸緣(40)上固定在一預(yù)定的位置上。
6.如權(quán)利要求3或4所述的流量計，其特征在于，過渡凸緣(42)及連接凸緣(40)通過成形鎖定導(dǎo)引螺栓(43)與測量管(1)上的超聲轉(zhuǎn)換器(14，15)對齊。
7.如權(quán)利要求1-6所述的流量計，其特征在于，一聚焦透鏡(46)安排在面向媒體(19)的轉(zhuǎn)換器(14，15)的超聲可透過窗口(44)的一側(cè)上。
8.如權(quán)利要求7所述的流量計，其特征在于，透鏡(46)是一用于超聲波的菲涅耳透鏡，該透鏡(46)具有用鋼，黃銅，銅，鋁等制作的環(huán)形圈(47)，它們與發(fā)送軸線(20或21)同心，并且具有與充有媒體(19)的發(fā)送軸線(20，21)同心的間隙(48)。
9.如權(quán)利要求1-8所述的流量計，其特征在于，超聲轉(zhuǎn)換器(14，15)，如果需要的話，與各自的適配器(16，17)一起，安排在一形成一測量管(1)的壁區(qū)域的共同的板(5a)上，并且可拆卸地緊固在其上。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一具有測量管(1)的螺旋超聲波傳送的超聲流量計的簡化結(jié)構(gòu)。為此，本發(fā)明規(guī)定超聲轉(zhuǎn)換器(14；15)的發(fā)送軸線(20；21)不安排在同一平面上以及從一個超聲轉(zhuǎn)換器(14或15)到另一個超聲轉(zhuǎn)換器(15或14)的超聲波的路徑(22)在測量管(1)的內(nèi)壁(5)上至少有兩個反射點。流量計的特征在于；超聲轉(zhuǎn)換器(14；15)的發(fā)送軸線(20；21)不位于同一平面上，并且除了超聲轉(zhuǎn)換器(14；15)的殼體部分的開口外內(nèi)壁(5)是完全平的，所述超聲轉(zhuǎn)換器可發(fā)送超聲波及接收超聲波。
文檔編號G01F1/66GK1478194SQ01819643
公開日2004年2月25日 申請日期2001年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月30日
發(fā)明者W·穆勒－格里姆, W 穆勒-格里姆 申請人:蘭迪斯+Gyr有限公司