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DE2205168A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung von Strömungsmittelgeschwindigkeiten in Leitungen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung von Strömungsmittelgeschwindigkeiten in Leitungen

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DE2205168A1
DE2205168A1 DE19722205168 DE2205168A DE2205168A1 DE 2205168 A1 DE2205168 A1 DE 2205168A1 DE 19722205168 DE19722205168 DE 19722205168 DE 2205168 A DE2205168 A DE 2205168A DE 2205168 A1 DE2205168 A1 DE 2205168A1
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DE19722205168
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Inventor
Neil Patrick Hugh Stocktonon-Tees Teesside McDonnell (Großbritannien)
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Imperial Chemical Industries Ltd
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Imperial Chemical Industries Ltd
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Description

PATENTANWALTS BÜ RO ThOMSEN - TlEDTKE - BüHLING
TEL. (0811) 530211 TELEX: 5-24 303 topat
SJ 0212
PATENTANWÄLTE München: Frankfurt/M.: Dipl.-Chem.Dr.D.Thomson Dlpl.-Ing. W. Walnkauff Dlpl.-Ing. H. Tiedtke (Fuchthohl 71)
Dipl.-Chem. Q. Bühling Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Chem. Dr. U. Eggers
8000 München 2
Kalser-Ludwig-Platz 6 3. Februar I972
Imperial Chemical Industries Limited London, Großbritannien
Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung von Strömungsmittelgeschwindigkeiten in Leitungen
Die Erfindung bezieht sich auf die Ermittlung von Strömungsmittelgeschwindigkeiten in Leitungen.
Es ist kürzlich vorgeschlagen worden, die Wände von Leitungen berührende Schalldetektoren zu verwenden, um eine Aussage über den Durchgang von Strömungsmitteln durch die Leitungen zu erhalten, d. h. darüber, ob es Gase, Flüssigkeiten oder teilchenförmige Strömungsmittel (d. h. Aufschlämmungen von Teilchen in Flüssigkeit oder Teilchen, die in einem Gasstrom verwirbelt sind) sind. Richtet man das schallempfindliche Element des Schalldetektors auf die Leitung und hält es von der Leitung im Abstand, so wurde festgestellt, daß der durch den
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MOndUdM Abndan, lntb«MMl«r· dureh Tiltfon, b*dOrl«n K*wlHIIori*r BttUtlguno
Detektor aufgefangene Schall besser den an dieser Stelle erzeugten Schall repräsentiert als wenn der Detektor die Lei- · tung berühren würde. Diese Beobachtung ist von erheblicher Wichtigkeit, da es normal ist, daß erhebliches Hintergrundgeräusch von entferntliegenden Teilen der Vorrichtung, von der die Leitungen einen Teil bilden, entlang der Leitungen übertragen werden.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung für die Ermittlung der Geschwindigkeit eines Strömungsmittels in einer Leitung umfaßt einen Richtschalldetektor, der auf die Leitung gerichtet ist, dessen schallempfindliches Element sich jedoch im Abstand von der Leitung befindet und im Bezug auf diese festgelegt ist. Der Detektor ist vorzugsweise von äußeren, durch die Luft übertragenen Geräuschen abgeschirmt.
Der Detektor kann im Bezug auf die Leitung befestigt werden. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß man ihn an einer unabhängigen Stütze oder an der Leitung selbst befestigt. Dabei sollte zwischen dem schallempfindlichen Element und der Leitung ein schallabsorbierendes Material vorhanden sein, um den Durchgang von Schallschwingungen von der Leitung zum schallempfindlichen Element zu verhindern. Das schallabsorbierende Material kann sich in dem Körper des Richtschalldetektors befinden, wobei der Detektor durch eine Halterung aus schallabsorbierendem Material (z. B. Gummi) gehalten sein kann oder die Halterung selbst durch schallabsorbierendes Material gestützt sein kann.
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Im allgemeinen werden Geschwindigkeiten von Strömungsmitteln als lineare Geschwindigkeiten bestimmt werden; in einer Abwandlung der Erfindung können sie auch als Massendurchfluß bestimmt werden.
■ Der Schalldetektor ist vorzugsweise ein Ultraschalldetektor, der auf Frequenzen anspricht, die in der Leitung erzeugt werden und die im Bereich von 0,5 bis 250 kHz, z. B. 2 bis 50 kHz liegen können. Besonders geeignetere Frequenzen liegen im Bereich von 36 bis 1J^ kHz. Der Detektor kann einen breiteren Empfindlichkeitsbereich haben, einen Empfindlichkeitsüberlappungsbereich oder einen Empfindlichkeitsbereich innerhalb obiger Bereiche, sollte jedoch vorzugsweise auf einige Frequenzen innerhalb dieser Bereiche ansprechen. Der Detektor ist vorzugsweise nach Möglichkeit unempfindlich gegen in der Leitung auftretende Resonanzfrequenzen.
Das schallempfindliche Element des Detektors befindet sich vorzugsweise so nahe wie möglich an der Leitung, vorausgesetzt, daß es diese nicht berührt. Im Bedarfsfall kann ein Schirm aus schallabsorbierendem Material um das schallempfindliche Element angeordnet sein und die Leitung berühren, wobej, er als Abstandhalter und als Schirm gegen äußere Geräusche dient; es muß jedoch in diesem Fall der Schirm aus einem Material bestehen, das genügend s^challabsorbierend ist, um nicht Schall von der Leitung auf das empfindliche Element zu übertragen.
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Das schallempfindliche Element kann beispielsweise 1 mm bis 1 m von der Leitung entfernt sein und befindet sich normalerweise in einem Abstand von 3 bis 30 mm von der Leitung. Das schallempfindliche Element kann im Falle entfernt liegender Leitung von einem Schirm erheblicher Länge umgeben sein, der von dem Element in Richtung auf die Leitung vorsteht, wobei ein solcher Schirm einen Sammeleffekt hat, der es ermöglicht, Schall lediglich von einem zurückgezogenen Abschnitt der Leitung aufzufangen.
Der durch einen einzigen Detektor ermittelte Gesamtschall kann als Rohmaß für die Strömungsmittelgeschwindigkeit benutzt werden. Mit Rücksicht jedoch auf Fluktuationen in den physikalischen Eigenschaften des Strömungsmittels, z. B. Teilchengröße, Temperatur, Viskosität oder Teilchendichte, ist das an einer gegebenen Stelle ermittelte Schallvolumen nicht für eine gegebene Strömungsmittelgeschwindigkeit konstant sondern variiert in Abhängigkeit von den physikalischen Eigenschaften des Strömungsmittels an dieser Stelle zu dieser Zeit. Tatsächlich sind die Schallwellen, die Hochfrequenzwellen sind, durch niederfrequente Variationen in der Schallintensität moduliert.
I3eim Durchgang des Strömungsmittels durch die Leitung werden ähnliche Modulationen,*d. h. Variationen, der Schallintensität an anderen Stolle nach Verzöf;erungszeiten reproduziert, die die Zeit repräsentieren, die das Strömungsmittel braucht, um von dem gegebenen Punkt zu anderen Punkten zu gelangen -
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Fluktuationen in physikalischen Eigenschaften brauchen einige Zeit, bis sie verloren gehen. Je niedriger die Frequenz solcher Modulationen ist, um bo länger dauern sie an.
Das durch die Erfindung mögliche Reduzieren der Hintergrundgeräuschermittlurig macht es möglich,die Geschwindigkeit dadurch zu bestimmen, daß man im Abstand entlang der Leitung zwei Signale befestigt und die von den beiden Punkten bei variierenden Verzögerungszeiten zwischen den Signalen empfangenen Signale vergleicht, um die Verzögerungszeit zu bestimmen, die die beste Übereinstimmung ergibt. Die Verzögerungszeit repräsentiert die Zeit, die das die Wände der Leitung berührende Strömungsmittel braucht, um von einem Punkt zum anderen zu wandern; kennt man den Abstand zwischen den Punkten, kann man die Geschwindigkeit des Strömungsmittels ohne jegliche Störung durch die Leitung ermitteln. Die Erfindung erlaubt Durchflußmessungen im Bereich der Wände der Leitung. Der Gesamtdurchfluß in der Leitung kann durch Eichung der Vorrichtung erhalten werden, wobei die Eichung unnötig sein kann, wenn die Durchflußrate innerhalb der erwünschten Messgenauigkeit über die Leitung gleichförmig ist, Im Falle von turbulent fließenden Strömungsmitteln wird die Gesamtdurchflußrate im allgemeinen besser durch die Durchflußrate im Bereich der Wände repräsentiert als in anderen. Fällen.
Es ist ein weiteren Merkmal der Erfindung, daß zwei Schalldetektoren an im Abutand »behenden Stellen auf die Leitung gerichtet werden und dabei die schal!empfindlichen Elemente
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- 6 beider Detektoren im Abstand von der Leitung liegen.
Die Signale werden vorzugsweise dadurch verglichen oder angepaßt, daß man ein die Intensität des ermittelten Schalls an den beiden Stellen repräsentierendes Signal ableitet und Korrelation vornimmt, d. h. durch eine Verfahrensweise, die gleich derjenigen ist, wie man sie für die Ermittlung de3 Strömungsmitteldurchfluüses innerhalb von Leitungen durch Temperaturmessungen an im Abstand stehenden Stellen der Leitungen benutzte, Verfahrensweisen, wie sie durch K. P. Termatt in "Journal of Physics E: Scientific Instruments 1970, Bd. 3, Seiten 589 - 593"» durch P. G. Bentley und G. D. Dawson in "Transactions of the Society of Instrument Technology 1966, Seiten I83 - 193" und durch A. Plaskowski und M. Beck in "International Chemical Engineering, Bd, 9, Nr. 3, 1969, Seiten ^l 1.8 - 422" beschrieben wurden. Sollen Gasgeschwindigkeiten in Leitungen £,emäß Vorbeschreibung ermittelt werden und dabei zwei Detektoren verwendet werden, so wird bevorzugt, daß die Leitung zwischen den Detektoren mit einem schallabsorbierenden Material beschichtet wird, um entlang der Leitung übertragenen Schall zu absorbieren.
Ist das Strömungsmittel ein Gas, wird das Rohr zwisehen den Detektoren vorzugsweise mit einer schallabsorbierenden Schicht überzogen, die eine £ute akustische Anpassung an das Rohr liefert.
Die vorgenannte Vorrichtung kann in Verbindung mit einem Dichtemeeainstrument benutzt werden. Durch Multiplizieren
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der Dichte des Strömungsmittels mit seiner Geschwindigkeit kann seine Massendurchflußrate bestimmt werden. Eine solche Rechnung kann dadurch vorgenommen werden, daß man die Dichte durch eine gemäß Vorbeschreibung bestimmte Verzögerungszeit dividiert und dem Abstand zwischen den Punkten multipliziert, ohne daß man getrennt die Geschwindigkeit errechnet.
Geeignete Dichtemessinstrumente enthalten Vorrichtungen, die auf dielektrische Eigenschaften des Strömungsmittels ansprechen, die mit dessen Dichte variieren, oder im Falle von Gasen oder Flüssigkeiten als Strömungsmittel Instrumente enthalten, von denen eine Komponente in dem Strömungsmittel vibriert und die auf die mit der Dichte des Strömungsmittels variierende Dämpfung der Vibration der Komponente ansprechen. Es wird jedoch bevorzugt, solche Vorrichtungen zu verwenden, die eine Strahlung von einer Quelle zu einem Detektor durch das Rohr schicken, die teilweise durch das Strömungsmittel in Abhängigkeit von dessen Dichte absorbiert wird. Jegliche Strahlung, die durch die Wände der Leitung geht und durch das Strömungsmittel absorbiert wird, z. B. in vielen Fällen y oder x-Strahlung kann verwendet werden. Im Bedarfsfall kann die Strahlung lediglich durch das Strömungsmittel geschickt werden (ohne Durchgang durch die Wände der Leitung); in diesem Falle sollten die Wände der Leitung so ausgebildet werden, daß sie die Quelle und den Detektor für eine solche Strahlung aufnehmen, so daß der Strömungsmitteldurchgang der spezifischen Flüssigkeiten und die Geometrie nicht gestört wird.
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Sofern die Signale zweier Detektoren, die entlang der Leitung im Abstand angeordnet sind,bei variierenden Verzögerungszeiten oder Zeitabläufen zu vergleichen oder anzugleichen sind, kann dies auf verschiedenste Weise erfolgen. Direkt oder indirekt von jedem Detektor erhaltene Signale können gleichzeitig aufgezeichnet werden, während nachfolgend die Aufzeichnung untersucht wird. Eine solche Aufzeichnung erfolgt vorzugsweise auf einem Stereo-Bandaufzeichnungsgerät, wobei für jedes Detektorsignal jeweils eine Stereospur benutzt wird. Haben die Signale nicht eine solche Frequenz, auf die das Aufzeichnungsgerät anspricht, kann die Frequenz auf einen geeigneten Wert geändert werden, z. B, durch überlagerung zur Reduzierung der Frequenz oder (wenn beispielsweise ein demoduliertes Signal niedriger Frequenz zu speichern ist), indem man das Signal durch einen Frequenzmodulator schickt und das auf diese Weise erzeugte frequenzmodulierte Signal speichert. Diese Speicherweise erfordert normalerweise die Demodulation des gespeicherten Signals, bevor das Signal verglichen werden kann.
Die Signale können auch unmittelbar zu einem Signalkorrelator geführt werden, der in der Weise arbeitet, daß er das stromaufwärts erhaltene Signal verzögert - z. B. durch seine Speicherung in analoger oder digitaler Form - und es mit dem stromab erhaltenen Signal multipliziert und das Produkt integriert. Ist das stromauf'erhaltene Signal durch eine Anzahl unterschiedlicher Verzögerungszeiten vezögert, so entspricht die den größten Wert des integrierten Produkts erzeugende Verzögerungszeit der Zeit, die das Strömungsmittel beim Durchgang
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zwischen den Stellen der Leitung benötigt, an denen die Detektoren die Abtastung vornehmen. Das Ergebnis dieser Rechenoperation kann grafisch dargestellt werden, z. B. auf einer Kathodenstrahlröhre, und durch die Bedienungsperson interpretiert werden; auch läßt sich die Interpretation durch einen Computer vornehmen, der-für den Fall, daß auch die Massendurchflüßrate bestimmt werden soll, die Dichte mit der Geschwindigkeit des Strömungsmittels multipliziert.
Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren für die Steuerung eines Herstellungsverfahrens, bei dem ein Strömungsmittel entlang einer Leitung strömt; das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man einen Richtschalldetektor auf die Leitung richtet und sein schallempfindliches Element im Abstand von der Leitung hält, wobei man die Geschwindigkeit des Strömungsmittels ermittelt und Schritte unternimmt, und in Abhängigkeit hiervon die Geschwindigkeit des Strömungsmittels durch die Leitung ändert.
Die Schritte für das Ändern der Geschwindigkeit des Strömungsmittel durch die Leitung umfassen z. B. Umgehung der Leitung, sofern eine Sperrung festgestellt worden ist, Stillegen des Verfahren oder Schritte zur Aufhebung der Sperrung,
indem man beispielsweise die Leitung durchbläst oder die Leitung abtrennt, um mechanisch die Sperrung oder Blockierung zu beseitigen. Wird eine Durchflußrate ermittelt, die außerhalb des Bereichs der erwünschten Werte liegt, kann der Arbeitsablauf des Herstellungsverfahrens eingestellt werden, z. B. in dem Fall, daß eine Anlage eine chemische Reaktion durchfuhrt, wobei die
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Temperatur, der Druck oder die Verweilzeit geändert wird, um die Durchflußrate auf einen gewünschten Wert zurückzuführen.
Die Erfindung umfaßt auch eine Vorrichtung für das Auslösen eines Alarmsignals in Antwort auf einen vorbestimmten Durchflußzustand oder Fehlen eines Strömungsmitteldurchgangs in einer Leitung; diese Vorrichtung besitzt einen Richtschalldetektor, der auf eine Leitung gerichtet ist und dessen schallempfingliches Element sich im Abstand von der Leitung befindet, sowie eine Einrichtung für die Abgabe eines Alarmsignals in Antwort auf ein vorbestimmtes Signal oder in Antwort auf das Fehlen eines Signals von dem Schalldetektor.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Fig, 1 zeigt in Ansicht einen auf eine Leitung
gerichteten Richtschalldetektor, wobei ein Teil seines Akustikschirms weggeschnitten ist;
Fig. 2 verdeutlicht schematisch eine Vorrichtung für
die Ermittlung von Geschwindigkeiten eines ··. Strömungsmittels in einer Leitung.
Die Fig. 1 zeigt eine Ultraschallsonde 1, die auf Frequenzen im Bereich von 36 bis M kHz anspricht und einen scha'llempfindlichen übertrager 2, einen diesen umgebenden (teilweise für die Darstellung des Übertragers weggeschnitten)
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Akustikschirm 3 und ein Sondengehäuse 1I aufweist, das einen Vorverstärker enthält. Die Sonde 1 ist auf eine Leitung 5 gerichtet und befindet sich von dieser in einem Abstand, so daß der schallempfindliche übertrager 2 sich in einem Abstand von
10 mm von der Leitung 5 befindet. Von dem Ende des Sondengehäuses 1J gehen Zuleitungen 6 weg. Die Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung für die Bestimmung der Geschwindigkeit des Strömungsmittels in einer Leitung (in unterbrochenen Linien ist eine Abwandlung gezeigt, um den Massendurchfluß durch die Leitung zu bestimmen); die Vorrichtung besitzt zwei Detektoren 10 und 11 gemäß Beschreibung zu Fig. 1, die auf unterschiedliche Stellen A und B einer Leitung 12 gerichtet sind. Signale von den Detektoren werden durch Verstärker und Signalgleichrichter 13 und Ik und von dort zu einem Signalkorrelator 15 geführt, der ein Signal erzeugt, das die Verzögerung im Empfang eines Signals durch den Detektor
11 nach dem Signalempfang durch den Detektor 10 anzeigt.
Bei der Anwendung erzeugt ein entlang der Leitung fließendes Strömungsmittel gleiche Signale in den Detektoren 10 und 11, und zwar nach einer Verzögerungszeit, die die Zeit repräsentiert, die das Strömungsmittel braucht, um in der Leitung vom Punkt A zum Punkt B zu fließen. Die Signale werden durch Verstärker und Gleichrichter 13 und 1*1 geschickt und dann zu dem Korrelator 15, der diese Verzögerung bestimmt. Bei Kenntnis dieser Verzögerung und des Abstands zwischen den Detektoren 10 und 11 ist die Geschwindigkeit des Strömungsmittels in dem Rohr bestimmt. Die Ermittlung der Geschwindigkeit kann im Bedarfsfall z. B. in der Weise durchgeführt werden, daß man an
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einer kalibrierten Skala Ablesungen vornimmt, die in Geschwindigkeiten und nicht Verzögerungszeiten geeicht ist.
Bei einer Abwandlung der vorgenannten Vorrichtung schickt eine radioaktive Quelle 20 Strahlung durch die Leitung 12 an einer Stelle in der Mitte zwischen den Ultraschalldetektoren 10 und 11, und zwar zu einem Strahlungsdetektor 22. Signale hiervon werden nach Verstärkung im Verstärker 23 zu einem Durchgangsmessgerät 21J geführt, das so eingestellt ist, daß es ein Potential erzeugt, das der Dichte des Strömungsmittels entspricht. Signale von diesem Teil und dem Korrelator 15 werden zu einem Analogrechner 25 geführt, der die Geschwindigkeit des Strömungsmittels mit seiner Dichte multipliziert, um ein Signal zu erzeugen, das den Massendurchgang durch die Leitung repräsentiert; dieses Signal kann dargestellt oder aufgezeichnet werden.
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Claims (1)

  1. - 13 Patentansprüche
    1. Verfahren für die Ermittlung der Geschwindigkeit eines Strömungsmittels in einer Leitung unter Verwendung eines Schalldetektors, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Riehtschalldetektor auf die Leitung richtet und dessen schallempfindliches Element im Abstand von der Leitung hält.
    2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Richtschalldetektorril·), der auf die Leitung (5) gerichtet ist und dessen schallempfindliches Element (2) sich in einem Abstand von vorzugsweise 1 mm bis 1 m von der Leitung und in fester Relation zur Leitung befindet.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (1) vor äußeren,, durch die Luft übertragenen Geräuschen abgeschirmt ist.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Schalldetektor (1) auf Frequenzen im Bereich von 36 bis M kHz anspricht.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder M, dadurch gekennzeichnet, daß das schallempfindliche Element (2) durch einen βchaIlsammeInden Schirm erheblicher Länge umgeben ist.
    6· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
    - II» -
    Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Riehtschalldetektoren (10, 11), die auf die Leitung an zwei entlang der Leitung im Abstand stehenden Stellen (A, B) gerichtet sind und deren schallempfindliche Elemente sich im Abstand von der Leitung befinden.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (13, I1I, 15) für das Vergleichen der Signale, die von den beiden Stellen mit unterschiedlicher Verzögerungszeit zwischen ihnen empfangen werden, um die Verzögerungszeit zu bestimmen, die die beste Abstimmung oder Übereinstimmung gibt, indem man vorzugsweise die die Intensität des ermittelten Schalls an den beiden Stellen entsprechenden Signale korreliert, wobei man das stromab erhaltene Signal durch ein stromauf erhaltenes und zu einem früheren Zeitpunkt empfangenes Signal multipliziert, das Produkt integriert und die Verzögerungszeit zwischen den Signalen bestimmt, die den größten Wert des integrierten Produkts erzeugt.
    ö. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch ein Dichtemessinstrument (20, 22, 23, 24, 25), vorzugsweise eine Vorrichtung, die eine Strahlung von jeiner Quelle (20) zu einem Detektor (22) durch die Leitung (12) schickt, und durch eine Einrichtung (25) für das Multiplizieren der Dichte des Strömungsmittels mit seiner Geschwin digkeit, um die Massendurchflußrate zu bestimmen.
    9. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch
    ein Stereoempfangsgerät, auf dem direkt oder indirekt von jedem Detektor abgeleitete Signale gleichzeitig auf unterschiedlichen Stereospuren aufgezeichnet werden.
    10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 9, gekennzeichnet durch die Anwendung zur überwachung eines Herstellungsverfahrens, wobei man ein die Strömungsmitte1-durchflußgeschwindigkeit repräsentierendes Signal ermittelt und Maßnahmen trifft, um die Geschwindigkeit des Strömungsmittels durch die Leitung in Antwort auf dieses SigTtrais
    11. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 9, gekennzeichnet durch die Ermittlung eines vorbestimmten Fließzustands oder Fehlen eines Durchflusses eines Strömungsmittels in einer Leitung sowie gekennzeichnet durch Abgabe eines Alarmsignals in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Signal oder Fehlen eines Signals, das von dem Schalldetektor (1) abgeleitet ist.
    209834/0838
    ι & ■ Leerseite
DE19722205168 1971-02-05 1972-02-03 Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung von Strömungsmittelgeschwindigkeiten in Leitungen Pending DE2205168A1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

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GB403571A GB1372724A (en) 1971-02-05 1971-02-05 Detection of velocities of fluids in conduits
GB865871 1971-04-05
GB4871471 1971-10-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2205168A1 true DE2205168A1 (de) 1972-08-17

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ID=27254366

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DE (1) DE2205168A1 (de)
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GB (1) GB1372724A (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3026148A1 (de) * 1980-07-10 1982-02-11 Aesculap-Werke Ag Vormals Jetter & Scheerer, 7200 Tuttlingen Vorrichtung zur ueberpruefung des durchganges eines gefaesses
DE3238155A1 (de) * 1981-10-19 1983-04-28 Eino 90100 Oulu Härkönen Verfahren und vorrichtung zur messung der stroemungsgeschwindigkeit einer schlammstroemung mit hilfe von ultraschall
DE3316630A1 (de) * 1983-05-06 1984-11-08 Erwin Sick Gmbh Optik-Elektronik, 7808 Waldkirch Vorrichtung zur laufzeitbestimmung von ultraschallimpulsen in einem fluid

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3991603A (en) * 1975-03-10 1976-11-16 Westinghouse Electric Corporation Moisture indicating apparatus
US4444049A (en) * 1980-12-22 1984-04-24 Froude Consine Limited Engine testing apparatus and methods
US4495822A (en) * 1982-12-23 1985-01-29 Shell Oil Company Fluid flow meter
FR2550878B1 (fr) * 1983-08-19 1989-05-19 Electricite De France Procede et installation de detection de corps errants dans un reacteur nucleaire
GB2148003A (en) * 1983-10-12 1985-05-22 Johnson Matthey Plc Measurement of flowrate
GB2156520B (en) * 1984-03-27 1987-08-19 Trade & Industry Secretary Of Monitoring of process steps
US4563894A (en) * 1984-08-21 1986-01-14 Hewlett-Packard Company Paramagnetic oxygen sensor
GB2168150B (en) * 1984-12-05 1988-12-14 Atomic Energy Authority Uk Pipeline inspection
GB8610671D0 (en) * 1986-05-01 1986-06-04 Atomic Energy Authority Uk Flow monitoring
DE3627162A1 (de) * 1986-08-11 1988-02-25 Endress Hauser Gmbh Co Anordnung zur beruehrungslosen messung des volumen- oder massenstroms eines bewegten mediums
US5043706A (en) * 1990-10-19 1991-08-27 Eastman Kodak Company System and method for detecting bubbles in a flowing fluid
US5650571A (en) * 1995-03-13 1997-07-22 Freud; Paul J. Low power signal processing and measurement apparatus
US5585557A (en) * 1995-05-12 1996-12-17 Lockheed Corporation Air data system for measuring fluid flow direction and velocity
US7274996B2 (en) 2003-10-20 2007-09-25 Genscape Intangible Holding, Inc. Method and system for monitoring fluid flow
PL3367072T3 (pl) 2017-02-24 2019-06-28 Sick Engineering Gmbh Ultradźwiękowy pomiar przepływu

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL57305C (de) * 1939-03-25
US2515221A (en) * 1948-01-22 1950-07-18 Eugene S Henning Cathode-ray phase measuring device
US2760184A (en) * 1952-08-22 1956-08-21 Tidewater Oil Company System for detecting solids in gaseous streams
DE1086926B (de) * 1957-09-23 1960-08-11 Ericsson Telefon Ab L M Verkehrsanalysator zum Aufzeichnen der Geschwindigkeit von Fahrzeugen auf einer Fahrbahn
US3253457A (en) * 1961-12-15 1966-05-31 Westinghouse Electric Corp Apparatus for locating trouble sources which generate ultrasonic vibrations
US3204457A (en) * 1962-01-23 1965-09-07 Gulton Ind Inc Ultrasonic flowmeter
US3204458A (en) * 1962-07-02 1965-09-07 Gulton Ind Inc Ultrasonic flowmeter
US3229509A (en) * 1963-05-29 1966-01-18 Ronald A Darby Flow noise detector
GB1235856A (en) * 1967-09-06 1971-06-16 Nat Res Dev Improvements in or relating to the measurement of the flow of a particulate material
FR1601372A (de) * 1968-12-31 1970-08-17
US3588699A (en) * 1969-01-22 1971-06-28 United States Steel Corp Circuit for converting time delay to voltage
US3635082A (en) * 1969-04-23 1972-01-18 United States Steel Corp Apparatus for measuring mass flow of fluidborne solids
US3580092A (en) * 1969-12-23 1971-05-25 Scarpa Lab Inc Acoustic flowmeter

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3026148A1 (de) * 1980-07-10 1982-02-11 Aesculap-Werke Ag Vormals Jetter & Scheerer, 7200 Tuttlingen Vorrichtung zur ueberpruefung des durchganges eines gefaesses
DE3238155A1 (de) * 1981-10-19 1983-04-28 Eino 90100 Oulu Härkönen Verfahren und vorrichtung zur messung der stroemungsgeschwindigkeit einer schlammstroemung mit hilfe von ultraschall
DE3316630A1 (de) * 1983-05-06 1984-11-08 Erwin Sick Gmbh Optik-Elektronik, 7808 Waldkirch Vorrichtung zur laufzeitbestimmung von ultraschallimpulsen in einem fluid

Also Published As

Publication number Publication date
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US3845660A (en) 1974-11-05
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FR2124509B1 (de) 1976-10-29

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