DE20005834U1

DE20005834U1 - Vorrichtung zur Messung von Parametern eines Fluids

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Publication number: DE20005834U1
Application number: DE20005834U
Authority: DE
Original assignee: Diessel GmbH and Co
Current assignee: Diessel GmbH and Co
Priority date: 2000-03-29
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2000-07-06
Anticipated expiration: 2010-03-30

Description

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Gebrauchsmusteranmeldung

Firma Diessel GmbH & Co., Steven 1, 31135 Hildesheim

Vorrichtung zur Messung von Parametern eines Fluids

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung von Parametern eines Fluids, insbesondere zur Messung der Schallgeschwindigkeit in einem Fluid, mit einem Grundkörper, der eine mit dem Fluid in Kontakt stehende erste Planfläche hat, in die ein Sender für Schallsignale, vorzugsweise ein Piezozid, so eingelassen ist, daß von ihm erzeugte Schallsignale in das Fluid einleitbar sind und vor der mit einem Halteorgan ein Kopfstück mit einer zweiten Planfläche in einem vorbestimmten Abstand gehalten ist, indem das Halteorgan entsprechend dem gewünschten Abstand zwischen den Planflächen dimensioniert bzw. ausgebildet ist, wobei in die zweite Planfläche ein dem Empfang der Schallsignale dienender Sensor eingelassen ist.

Bekannte Vorrichtungen der vorbezeichneten Art werden auch als Sensorköpfe bezeichnet und eingesetzt zur Messung der Schallgeschwindigkeit in Flüssigkeiten. Diese Meßgröße läßt einen Rückschluß auf die physikalischen Eigenschaften, zum

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Beispiel die Zusammensetzung der Flüssigkeit bzw. des Fluids zu.

Eine auch als Sensorkopf bekannte Vorrichtung besteht komplett aus Edelstahl und wird in eine Rohrleitung, ein Gefäß oder dergleichen das Fluid führende Einrichtung so eingesetzt, daß die beiden Planflächen vom Fluid bespült sind. In einem Abstand von zum Beispiel circa 100 mm weist die Vorrichtung die beiden sensitiven Planflächen auf, hinter denen je ein keramisches Sensorelement, ein sogenannter Piezozid, eingebaut ist. Der eine Piezozid erzeugt ein Ultraschallsignal, während der andere Piezozid diesen Impuls empfängt. Die gemessene Laufzeit von Planfläche zu Planfläche ist proportional der Schallgeschwindigkeit in dem Fluid. Mit der gleichzeitigen Messung der Temperatur und der Verrechnung der produktspezifischen Schallkennlinien kann die Konzentration eines Stoffes in einem Fluid bestimmt werden.

Durch prozeßbedingte Vorgänge, wie zum Beispiel örtliche Änderungen in den Strömungsverhältnissen, Temperaturänderungen des Fluids usw., kann sich insbesondere an den Planflächen eine Verkrustung bilden, die eine Verfälschung der Messung zur Folge hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der vorbezeichneten Gattung dahingehend zu verbessern, daß Krustenbildungen und Ablagerungen an den Planflächen vermieden werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine betätigbare Spüleinrichtung für die Reinigung zumindest einer der Planflächen vorgesehen ist.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Spüleinrichtung ermöglicht es, die Planflächen dauernd oder in Intervallen mit einem Spülmedium zu beaufschlagen, wodurch die Planflächen von sich bildenden Verkrustungen und Ablagerungen sofort wieder gereinigt werden, so daß es nicht zu Verfälschungen der Meßergebnisse kommen kann. Insbesondere ist die Spüleinrichtung betätigbar und so angeordnet und ausgerichtet, daß zumindest diejenigen Bereiche der Planflächen, die mit einer Anordnung des sendenden Piezozids bzw. des empfangenen Sensors korrespondieren, der reinigenden Wirkung der Spüleinrichtung ausgesetzt sind. Für die Ausbildung der Spüleinrichtung sind normalerweise besondere konstruktive Mittel und Ausrüstungen zusätzlich erforderlich. So wäre zum Beispiel eine Zuleitung für Spülmedium erforderlich, die eine das Spülmedium gegen den jeweiligen Bereich der jeweils gewünschten Planfläche richtende Ausmündung hat, die wiederum besonders gestaltet werden müßte. In besonders vorteilhafter Weise sind die für die Spüleinrichtung erforderlichen konstruktiven Mittel bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf ein Mindestmaß beschränkt, indem die Halteorgane zwischen den beiden Planflächen als Bestandteile der Spüleinrichtung benutzt und ausgebildet werden. Dabei kann jedes Halteorgan eine als Hohlprofil ausgebildete Stütze sein, so daß das

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Halteorgan gleichzeitig an der Funktion der Spüleinrichtung beteiligt ist, wenn dem Hohlprofil Spülmedium zugeführt wird. Hat zum Beispiel der Grundkörper einen Anschluß für die Zuführung von Spülmedium, so kann dieses über einen inneren Kanal im Grundkörper in das an den Grundkörper angesetzte Hohlprofil eingeleitet und letztendlich auch in den Bereich der Planflächen geleitet werden. Dort steht es dann zur Verfügung, um, bei Austritt aus dem Hohlprofil·, die Planflächen zu bespülen.

Wenigstens eines der Halteorgane kann auch als Durchführung für zum Sensor der zweiten Planfläche führende Kabel ausgebildet sein.

Vorzugsweise ist jedes Halteorgan ein Rohrabschnitt vorbestimmter Länge. Die Enden der Rohrabschnitte sind in den Grundkörper einerseits und in das Kopfstück mit der zweiten Planfläche andererseits so eingelassen bzw. angeschlossen, daß sowohl die Planflächen als auch die Halteorgane von dem Fluid, das es zu messen gilt, umflossen werden.

Die Spüleinrichtung umfaßt einen am Grundkörper befindlichen Abschnitt einer Druckleitung für Spülmedium. Das Spülmedium kann ein Fremdmedium sein, das über. besondere Einrichtungen mit Pumpen oder dergleichen dem Grundkörper zugeführt wird. Wird die Anlage, in der die Vorrichtung betrieben wird, zwecks Reinigung und Spülung abgeschaltet und zum Beispiel entleert, kann die Spüleinrichtung mit einem

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zugeführten Spülmedium betrieben werden, das bereits angelagerte Vertrustungen wieder entfernen kann.

Es ist jedoch auch möglich, während des Betriebs der Vorrichtung als Spülmedium das Fluid selbst zu nutzen, das über eine Bypassleitung abgezapft, unter erhöhten Druck gesetzt und dem Grundkörper zugeführt wird.

Der Grundkörper kann über einen äußeren Leitungsanschluß verfügen. Dieser leitet das von außen zugeführte Spülmedium in einen am oder auch im Grundkörper befindlichen Abschnitt einer Druckleitung ein, die Bestandteil der Spüleinrichtung ist. Von der Druckleitung aus gelangt das zugeführte Spülmedium in ein entsprechendes, vorzugsweise als Rohrabschnitt vorliegendes Halteorgan, welches ein Teilstück, vorzugsweise Endstück der Druckleitung für das Spülmedium bildet. Das Halteorgan bzw. der als Halteorgan dienende Rohrabschnitt weist in den Rohrwandungen gegen die Planflächen gerichtete Spülöffnungen auf. Jede Spülöffnung ist ein im jeweiligen als Hohlprofil vorzugsweise Rohrabschnitt vorliegenden Tragorgan angebrachter Durchbruch in der Rohrwandung, der zum Beispiel düsenartig oder auch schlitzförmig ausgebildet sein kann. Aus jedem Durchbruch bzw. jeder Düse, oder jedem Schlitz tritt ein scharf gebündelter Strahl des Spülmediums aus, der gegen Bereiche der jeweils zugeordneten Planfläche gerichtet ist, um diese von Verkrustungen freizuhalten.

Der Grundkörper und/oder das Kopfstück mit der zweiten Planfläche weisen wenigstens einen zusätzlichen Sensor für zum

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Beispiel die Messung der Temperatur des Fluids auf. Auch andere Sensoren für die Messung von beispielsweise elektrischen Größen können an den Planflächen aber auch an den Tragorganen, also an sämtlichen vom Fluid benetzten Flächen der Vorrichtung angeordnet werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1: eine Vorrichtung im Längsschnitt,

Fig. 2: eine Seitenansicht der Vorrichtung gem.

Fig. 1 von rechts gesehen,
Fig. 3: eine Seitenansicht der Vorrichtung gem.

Fig. 1 von links gesehen,
Fig. 4: ein Halteorgan im Längsschnitt,
Fig. 5: das Halteorgan gem. Fig. 4 im Querschnitt,
Fig. 6: eine zweite Ausführung eines Halteorgans

im Längsschnitt und
Fig. 7: einen Querschnitt des Halteorgans gem.

Fig. 6.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht, hier die Längsschnitt-Ansicht, einer Vorrichtung zur Messung der Schallgeschwindigkeit in einem Fluid. Die Vorrichtung umfaßt einen Grundkörper 1, der eine mit dem Fluid in Kontakt stehende erste Planfläche 2 hat. In die Planfläche 2 ist ein Sender 3 für Schallsignale,

vorzugsweise ein Piezozid, eingelassen. Aus der Planfläche 2 des Grundkörpers 1 steht außerdem ein zusätzlicher Sensor bzw. Fühler 4 für eine Erfassung zum Beispiel der Temperatur des Fluids vor.

Der Grundkörper 1 der Vorrichtung wird in einen Durchbruch einer Wandung eines Tanks oder einer Rohrleitung gesetzt, in der Fluid strömt. Die Wandung der Rohrleitung oder des Tanks bzw. der Öffnungsrand des Durchbruches in der Wandung wird übergriffen von der an den Grundkörper 1 angeformten Anlageschulter 5.

Vor dem Grundkörper 1 mit seiner ersten Planfläche 2 ist in einem vorbestimmten Abstand ein Kopfstück 6 gehalten, das mit einer zweiten Planfläche 7 versehen ist, die bei diesem Ausführungsbeispiel parallel zur ersten Planflache 2 ausgerichtet ist.

Das Kopfstück ist mit Halteorganen 8 bzw. 9 in einem vorbestimmten Abstand zum Grundkörper 1 derart gehalten, daß die Planflächen 2 und 7 einander zugekehrt sind. In die zweite Planfläche 7 des Kopfstücks 6 ist ein dem Empfang der Schallsignale, dienender Sensor 10 eingelassen, der hier ebenfalls als Piezozid ausgebildet ist. Die in die Planflächen 2 und 7 eingelassenen Piezozide sind damit Bestandteil eines Hydrofons. Die vom Piezozid 3 gesendeten Schallsignale werden vom Sensor 10 in der zweiten Planfläche 7 des Kopfstücks 6 empfangen. ■

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An den Planflächen 2 und 7 können sich Verkrustungen ablagern, was zu Verfälschungen der Meßgenauigkeit führen kann. Um dies zu vermeiden, ist die erf indungsgemäße Vorrichtung mit einer betätigbaren Spüleinrichtung für die Reinigung zumindest einer der Planflächen 2, 7 versehen. Die Spüleinrichtung umfaßt zunächst einen am Grundkörper 1 sitzenden Außenanschluß 11 zur an- und ausschaltbaren Zuleitung eines Spülmediums. Über einen inneren Kanal, der einen Abschnitt einer Druckleitung 12 bildet, kann das zugeführte Spülmedium der Planfläche 2 des Grundkörpers 1 zugeleitet werden.

Die das Kopfstück 6 haltenden Halteorgane 8 und 9 sind als Hohlprofil ausgebildete Stützen und sind hier Rohrabschnitte. Das Halteorgan 8 ist ein Rohrabschnitt, der als Teilstück, vorzugsweise Endstück der Druckleitung 12 für die Zuführung des Spülmediums ausgebildet ist. Das als Rohrabschnitt vorliegende Halteorgan 8 weist gegen die Planflächen 2 und 7 gerichtete Spülöffnungen 13 und 13^y auf, wobei die Spülöffnungen, die nichts anderes als Bohrungen in der Wand des als Halteorgan 8 dienenden Rohrabschnitts sind, radial ausgerichtet sind, während die Spülöffnungen 13^&Lgr; schräg gegen die Planflächen 2 bzw. 7 gerichtet sind. Zugeführtes Spülmedium wird mit jeweils gewünschtem Druck aus den Spülöffnungen 13, 13^&Lgr; austreten und als mehr oder weniger scharf gebündelter Strahl eine Krustenbildung an den Planflächen 2 und 7 entfernen bzw. deren Entstehung vermeiden.

Das zweite Halteorgan 9 ist ebenfalls als Hohlprofil bzw. Rohrabschnitt ausgebildet. In das Halteorgan 9 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein zum Sensor 10 in der zweiten Planfläche. 7 führendes Kabel eingezogen, dessen Kabelanschluß 14 an der Außenseite des Grundkörpers 1 sitzt.

Der Piezozid 3 ist in eine schachtartige Vertiefung 15 des Grundkörpers 1 eingelassen, die mit einer Abdeckung 16 verschlossen ist, durch die entsprechende Anschlußkabel 17 geführt sind.

Fig. 2 zeigt eine Ansicht der Vorrichtung gem. Fig. 1 von rechts gesehen. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszahlen wie in Fig. 1 bezeichnet.

Fig. 3 zeigt eine Ansicht der Vorrichtung gem. Fig. 1 von links gesehen. Gleiche Bauteile sind ebenfalls mit gleichen Bezugszahlen wie in Fig. 1 bezeichnet.

Auch das Kopfstück 6 weist, ebenso wie der Grundkörper 1, eine Vertiefung auf, in welche der Sensor 10, ebenfalls als Piezozid ausgebildet, eingelassen ist. Die Vertiefung im Kopfstück ist mit einem Einsetzteil 18 verschlossen.

Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt des in Form eines Rohrabschnittes vorliegenden Halteorgans 8, dessen Wandung mit Spülöffnungen 13 bzw. 13^&Lgr; versehen ist. Fig. 4 läßt erkennen, daß hier düsenartig ausgebildete Spülöffnungen vorliegen, aus denen ein zugeführtes Spülmedium, das in dem Halteorgan 8 unter Druck steht, als . Druckstrahl abgespritzt wird. . Die

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Spülöffnungen 13 sind radial ausgerichtet. Die Spülöffnungen 13^&Lgr; verlaufen schräg.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt des Halteorgans 8, um zu verdeutlichen, daß die Spülöffnungen 13 bzw. 13^&lgr; nicht nur in einer Flucht oder Reihe über die Länge des Halteorgans 8 verteilt angeordnet sein können, sondern in mehreren nebeneinander liegenden Reihen, wobei die Spülöffnungen einer weiteren Reihe hier mit 13^&lgr;&lgr; bezeichnet sind.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines in Form eines Rohrabschnitts vorliegenden Halteorgans 8. Dieses weist neben düsenartigen Spülöffnungen 13^x, die schräg gerichtet sind, in der Rohrwandung befindliche schlitzförmige Spülöffnungen 13^{&lgr;&Lgr;&Lgr;} auf.

Fig. 7 ist ein Querschnitt durch das Halteorgan 8 gem. Fig. 6 und verdeutlicht, daß mehrere Reihen von Spülöffnungen nebeneinander, also über den Umfang des Halteorgans 8 verteilt, in Längsrichtung des Halteorgans 8 verlaufen können.

Selbstverständlich sind auch nur düsenförmige bzw. nur schlitzförmige Spülöffnungen anordbar. Desgleichen ist jede Kombination zwischen schlitzförmigen und düsenförmigen Spülöffnungen möglich.

Claims

1. Vorrichtung zur Messung von Parametern eines Fluids, insbesondere zur Messung der Schallgeschwindigkeit in einem Fluid, mit einem Grundkörper, der eine, mit dem Fluid in Kontakt stehende erste Planfläche hat, in die ein Sender für Schallsignale, vorzugsweise ein Piezozid, so eingelassen ist, daß von ihm erzeugte Schallsignale in das Fluid einleitbar sind und vor der mit einem Halteorgan ein Kopfstück mit einer zweiten Planfläche in einem vorbestimmten Abstand gehalten ist, indem das Halteorgan entsprechend dem gewünschten Abstand zwischen den Planflächen dimensioniert bzw. ausgebildet ist, wobei in die zweite Planfläche ein dem Empfang der Schallsignale dienender Sensor eingelassen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine betätigbare Spüleinrichtung für die Reinigung zumindest einer der Planflächen (2, 7) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spüleinrichtung so angeordnet und ausgerichtet ist, daß zumindest diejenigen Bereiche der Planflächen (2, 7), die mit einer Anordnung des sendenden Piezozids (3) bzw. des empfangenen Sensors (10) korrespondieren, der reinigenden Wirkung der Spüleinrichtung ausgesetzt sind.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Halteorgan (8, 9) als Hohlprofil ausgebildete ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Halteorgane (9) als Durchführung für zum Sensor (10) der zweiten Planfläche (7) gehörende Kabel ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Halteorgan (8, 9) ein Rohrabschnitt ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spüleinrichtung einen am Grundkörper (1) befindlichen Abschnitt einer Druckleitung (12) für Spülmedium umfaßt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Halteorgane (8) als Teilstück, vorzugsweise Endstück der das Spülmedium führenden Druckleitung (12) ausgebildet ist und gegen die Planflächen (2, 7) gerichtete Spülöffnungen (13, 13', 13", 13''') aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spülöffnung (13, 13', 13", 13''') ein im jeweiligen als Hohlprofil, vorzugsweise Rohrabschnitt vorliegenden Halteorgan (8) angebrachter Durchbruch in einer Wandung des Halteorgans (8) ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche düsenartig gestaltet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche schlitzförmig gestaltet sind.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) und/oder das Kopfstück (6) mit der zweiten Planfläche (7) wenigstens einen zusätzlichen Sensor (4) für eine Erfassung, zum Beispiel der Temperatur des Fluids, aufweisen.