[發明專利]超聲波儀表

在審

• 申請號: 201910557696.0
• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN110779584A
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: H-M·松嫩貝格
• 申請（專利權）人: 代傲表計有限公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 11038 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 秦振

用于記錄流體流速的超聲波儀表，其具有流體入口、流體出口和將流體入口連接到流體出口的流動通道，流動通道包括沿流動方向以直線延伸的測量管，測量管包括多個突起，該多個突起形成在測量管的側壁的內壁上，并限定了測量管的流動橫截面，并沿流動方向延伸至測量管長度的至少一部分，并延伸有預定的突起高度，該突起高度相對于側壁(成一定角度、尤其是垂直于側壁，其中至少兩個突起具有彼此不同的突起高度，和/或其中流動通道至少包括至少一個旁路，流過流動通道的一部分流體可以通過該旁路轉移繞過測量管。

技術領域

本發明涉及一種用于記錄流體流速的超聲波儀表，該超聲波儀表具有流體入口、流體出口和將流體入口連接到流體出口的流動通道，流動通道包括在流動方向上沿直線延伸的測量管，測量管包括多個突起，所述多個突起形成在測量管的側壁的內壁上，所述多個突起限定測量管的流動橫截面，并且沿流動方向在測量管的至少一部分長度上延伸，并且延伸成具有與側壁成一定角度、特別是垂直于側壁的預定突起高度。

背景技術

測量通過測量管的流量的一種可能性涉及超聲波儀表。在這些超聲波儀表中，使用超聲換能器以將超聲波引入流過測量管的流體中，該超聲波在直線路徑上被傳導或者在壁或特殊的反射元件處進行多次反射之后被傳導到第二超聲換能器。通過測量管的流速可以根據超聲波在超聲換能器之間的飛行時間來確定，或者根據發射器和接收器交換時的飛行時間差來確定，并且因此通過已知的管狀橫截面可以確定流速。

設計這種超聲波儀表的一個基本挑戰是在寬的測量范圍內實現盡可能高的測量精度。通常，測量的飛行時間具有與飛行時間無關的誤差，致使測量精度的相對誤差隨著流速減小而增加。補償這一點的一種可能性是使用較小的測量管橫截面。然而，使用較小的測量管橫截面導致超聲波儀表總體上具有高流動阻力，這在大吞吐量的情況下是不利的。可用測量范圍的進一步的限制是，對于特定的流速，例如由于在反射元件處的停滯，突然地且在某些情況下，在流動輪廓中可能發生遲滯變化。如果在特定流速的情況下發生這樣的流動變化，則超聲波儀表僅能夠在該特定流速以下或僅能夠在該特定流速以上高精度地使用。

文獻DE 10 2016 008 302 A1公開了使用具有起伏的內表面的測量管。側壁的起伏破壞了流動的旋轉對稱性，這可以有助于抑制流動輸送的突然變化。然而，如果要在大的動態流速范圍內使用這種超聲波儀表，則需要具有相對大的外徑的測量管，以避免流動阻力的過大地增加。然而，同時，超聲波儀表的入口或出口區域中的殼體開口不應超過特定的橫截面。

發明內容

因此，本發明的目的是提供一種與上述文獻相比得到改進的超聲波儀表，并且該超聲波儀表具有相同的總體尺寸，特別是具有較低的流動阻力和/或較高的測量動態范圍和/或可以更緊湊地制造。

根據本發明，該目的通過前文中提到的超聲波儀表類型來實現，在所述超聲波儀表中，突起中的至少兩個具有彼此不同的突起高度，和/或流動通道包括至少一個旁路，通過該旁路，流過流動通道的流體的一部分可以繞道通過測量管。

本發明基于這樣的思想：為流體提供不同的流動路徑或流動橫截面的部段，所述不同的流動路徑或流動橫截面的部段特別是在流速方面不同，并且所述不同的流動路徑或流動橫截面的部段中發生層流和湍流之間的變化。如果使用至少一個旁路，則旁路中或形成該旁路的多個旁路通道中的流體可以例如最初保持層流，而在測量管中的、或至少在測量管的中央區域中的與測量相關的流體已經是湍流。如下面將更詳細地解釋的，使用具有不同高度的突起的效果在于，在層流和湍流之間的過渡在流動橫截面的不同子截面中以非常不同的流速發生。只要流體在近壁區域(即特別是靠近測量管的側壁和/或在旁路中，或者至少在旁路的部分中)保持層流，則將導致相對低的流速，這是因為與壁的強烈的相互作用使流速減慢。如果通過流動通道的流速隨后增加，則由于向湍流的過渡，這些區域中的流速以不成比例的程度增加，則相反地，測量管的中央區域中的與測量相關的流速比在所有區域中具有相同流動行為的情況下變化更小。