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    • 专利摘要:
    DerDurchflussaufnehmer umfasst ein aus im wesentlichen nicht-ferromagnetischenMaterialien bestehendes Messrohr (1) zum Führen des Fluids, eine am Messrohrangeordnete Magnetkreisanordnung (2) zum Erzeugen und Führen einesmagnetischen Feldes, das im strömendenFluid ein elektrisches Feld induziert, und Messelektroden (3) für das Abgreifeneiner Spannung vom elektrischen Feld. Weiters umfasst der Durchflussaufnehmereinen im wesentlichen starren Trägerrahmen(4) zum Haltern des Messrohrs und zum Haltern eines mit dem Durchflussaufnehmerverbundenen Elektronik-Gehäuses, wobeiMessrohr und Trägerrahmeneinlassseitig und auslassseitig jeweils miteinander mechanisch gekoppeltsind. Zum Haltern des Messrohrs im Trägerrahmen ist ferner wenigstensein Verbindungselement (7) vorgesehen, das an einem ersten Endedes Messrohrs und an einem mit diesem Messrohrende korrespondierendenersten Ende des Trägerrahmensfixiert ist. Das wenigstens eine Verbindungselement (7) ist dabeiso ausgebildet und so im Durchflussaufnehmer angeordnet, dass esim Vergleich zu Trägerrahmenund Messrohr axial flexibel in Richtung der Messrohrlängsachseist.
    公开号:DE102004006382A1
    申请号:DE200410006382
    申请日:2004-02-09
    公开日:2005-08-25
    发明作者:Fred Kappertz；Frank Voigt；Daniel Wild
    申请人:Endress and Hauser Flowtec AG；
    IPC主号:G01F1-58
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines magnetisch-induktivenDurchflussaufnehmers und einen mittels des Verfahrens entsprechendherstellbaren Durchflussaufnehmer.
    [0002] MittelsDurchflussmessgerätenmit einem magnetisch-induktiven Durchflussaufnehmer lässt sichbekanntlich der Volumendurchfluss eines elektrisch leitfähigen Fluidsmessen, das ein Messrohr dieses Durchflussaufnehmers in einer Strömungsrichtungdurchströmt.Hierzu wird am Durchflussaufnehmer mittels einer an eine Erreger-Elektronikdes Durchflussmessgerätselektrisch angeschlossenen Magnetkreisanordnung ein Magnetfeld vonmöglichst hoherDichte erzeugt, das das Fluid innerhalb eines Messvolumens zumindestabschnittsweise senkrecht zur Strömungsrichtung durchsetzt unddas sich im wesentlichen außerhalbdes Fluids schließt.Das Messrohr besteht daher üblicherweiseaus nicht-ferromagnetischem Material, damit das Magnetfeld beimMessen nicht ungünstigbeeinflusst wird.
    [0003] Infolgeder Bewegung der freien Ladungsträger des Fluids im Magnetfeldwird nach dem magneto-hydrodynamischen Prinzip im Messvolumen ein elektrischesFeld erzeugt, das senkrecht zum Magnetfeld und senkrecht zur Strömungsrichtungdes Fluids verläuft.Mittels wenigstens zweier in Richtung des elektrischen Feldes voneinanderbeabstandet angeordneter Messelektroden und mittels einer an dieseangeschlossenen Auswerte-Elektronikdes Durchflussmessgerätsist somit eine im Fluid induzierte elektrische Spannung messbar.Diese Spannung ist ein Maß für den Volumendurchfluss.Der Durchflussaufnehmer ist so aufgebaut, dass sich das induzierteelektrische Feld außerhalbdes Fluids praktisch ausschließlich über diean die Messelektroden angeschlossene Auswerte-Elektronik schließt. Zum Abgreifender induzierten Spannung können beispielsweisedas Fluid berührende,galvanische oder das Fluid nicht berührende, kapazitive Messelektrodendienen.
    [0004] ZumFührenund Einkoppeln des Magnetfeldes in das Messvolumen umfasst die Magnetkreisanordnung üblicherweisezwei Spulenkerne, die entlang eines Umfanges des Messrohrs insb.diametral, voneinander beabstandet und mit jeweils einer freien endseitigenStirnfläche,insb. spiegelbildlich, zueinander angeordnet sind. In die Spulenkernewird mittels einer an die Erreger-Elektronik angeschlossener Spulenanordnungdas Magnetfeld so eingekoppelt, dass es das zwischen beiden Stirnflächen hindurchströmende Fluidwenigstens abschnittsweise senkrecht zur Strömungsrichtung durchsetzt.
    [0005] Aufgrundder geforderten hohen mechanischen Stabilität für solche Messrohre, bestehendiese bevorzugt aus einem äußeren, insb.metallischen, Trägerrohrvon vorgebbarer Festigkeit und Weite, das innen mit einem elektrischnicht leitenden Isoliermaterial von vorgebbarer Dicke, dem so genannten Liner,beschichtet ist. Beispielsweise sind in der US-B 65 95 069, derUS-A 52 80 727, der US-A 46 79 442, der US-A 42 53 340, der US-A32 13 685 oder der JP-Y 53 – 51181 jeweils magnetisch-induktive Durchflussaufnehmer beschrieben,die ein in eine Rohrleitung druckdicht einfügbares, ein einlaßseitigeserstes Ende und ein auslaßseitigeszweites Ende aufweisendes Messrohr mit einem nicht-ferromagnetischenTrägerrohrals eine äußere Umhüllung des Messrohrs,und einem in einem Lumen des Trägerrohrsuntergebrachten, aus einem Isoliermaterial bestehenden rohrförmigen Linerzum Führeneines strömendenund vom Trägerrohrisolierten Fluids umfassen.
    [0006] DerLiner dient der chemischen Isolierung des Trägerrohrs vom Fluid. Bei Trägerrohrenvon hoher elektrischer Leitfähigkeit,insb. bei metallischen Trägerrohren,dient der Liner außerdemals elektrische Isolierung zwischen dem Trägerrohr und dem Fluid, dieein Kurzschließendes elektrischen Feldes überdas Trägerrohrverhindert. Durch eine entsprechende Auslegung des Trägerrohrsist somit eine Anpassung der Festigkeit des Messrohrs an die imjeweiligen Einsatzfall vorliegenden mechanischen Beanspruchungenrealisierbar, währendmittels des Liners eine Anpassung des Messrohr an die für den jeweiligenEinsatzfall geltenden chemischen, insb. hygienischen, Anforderungenrealisierbar ist. Zur Fertigung des Liners werden oftmals Injection-Molding- oderTransfer-Molding-Verfahren angewendet. Es ist jedoch auch üblich, einenvollständigvorgefertigten Liner in das Trägerrohreinzusetzen. So ist in der JP-A 59 – 137 822 ein Verfahren gezeigt,bei dem der Liner durch Aufweichen Kunststoff-Folie gebildet wird.In den zumeist aus einem thermo- oder duroplastischen Kunststoffbestehenden Liner wird zu dessen Stabilisierung, wie beispielsweiseauch in der EP-A 36 513, der EP-A 581 017, der JP-Y 53 – 51 181,der JP-A 59 – 137822, der US-B 65 95 069, der US-A 56 64 315, der US-A 5,280,727oder der US-A 4,329,879 gezeigt, üblicherweise offenporigen,insb. metallischen, Stützkörper eingebettet.Dieser dient dazu, den Liner, insb. gegenüber Druckänderungen und thermisch bedingtenVolumenänderungen,mechanisch zu stabilisieren. Beispielsweise ist in der US-A 56 64315 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Messrohrs eines magnetisch-induktivenDurchflussaufnehmers, das innen einen Liner aufweist, beschrieben,bei dem vor dem Einbringen des Liners in das Trägerrohr ein den Liner mechanischstabilisierendes Streckmetall-Gitter als vorgefertigter Stützkörper angebrachtwird. Weiters ist in der JP-Y 53 – 51 181 ein rohrförmiger Stützkörper gezeigt,in dessen MantelflächenBohrungen eingebracht sind, währendin der EP-A 581 017 oder der US-B 65 95 069 gesinterte Stützkörper gezeigtsind. Die Stützkörper sindjeweils im Lumen des Messrohrs und mit diesem fluchtend untergebrachtund vom Isoliermaterial zumindest auf der das Fluid berührendenInnenseite vollständigumschlossen.
    [0007] Vornehmlichder in der US-A 42 53 340 gezeigte Durchflussmessgerät umfasstweiters einen Trägerrahmenzum Haltern des Messrohrs und zum Haltern eines mit dem Durchflussaufnehmermechanisch verbundenen Elektronik-Gehäuses, das dazu dient, die eingangserwähnteErreger- und Auswerte-Elektroniken nahe am Durchflussaufnehmer und vorUmwelteinflüssenweitgehend geschütztunterzubringen. Messrohr und Trägerrahmensind dabei lediglich einlassseitig und auslassseitig jeweils entlang einesvergleichsweise schmalen Verbindungsbereichs aneinander fixiert.Durchflussmessgeräteder in der US-A 42 53 340 gezeigten Art zeichnen sich u.a. dadurchaus, dass sie sehr kompakt aufgebaut werden können.
    [0008] Untersuchungenhaben nunmehr aber gezeigt, dass ein solches Durchflussmessgerät, insb. beider Verwendung von im Bereich der Lebensmittelindustrie und phannazeutischenIndustrie, im Verbindungsbereich zwischen dem Trägerrohr und dem Trägerrahmengelegentlich zu Rissbildungen, insb. im Bereich der Schweißverbindung,neigen. Es konnte weiter festgestellt werden, dass sich dies vornehmlichdarauf zurückführen lässt, dasssprunghafte Temperaturwechsel übereinen sehr weiten Temperaturbereich von etwa 150 K (Kelvin), wiesie z.B. bei der Reinigung und/oder Sterilisierung des Durchflussmessersmit heißenFluiden auftreten können, hoheund schnell wechselnde Axialspannungen im Messrohr aufbauen, dieaufgrund der vergleichsweise hohen Steifigkeit von Messrohr undTrägerrahmen dannvornehmlich im Bereich der Schweißverbindung abgebaut werdenund dort zu den unerwünschtenRissen führenkönnen.
    [0009] EineAufgabe der Erfindung besteht daher darin, einen magnetisch-induktivenDurchflussaufnehmer mit einem Trägerrahmenfür Messrohrund Elektronik-Gehäuse anzugeben,bei dem die Neigung zu Rissbildungen im Bereich der Verbindung zwischenMessrohr und Trägerrahmenerheblich verringert werden kann.
    [0010] ZurLösungder Aufgabe besteht die Erfindung in einem magnetisch-induktivenDurchflussaufnehmer fürein in einer Rohrleitung strömendesFluid, der ein aus im wesentlichen nicht-ferromagnetischen Materialienbestehendes Messrohr zum Führendes Fluids, eine am Messrohr angeordnete Magnetkreisanordnung zumErzeugen und Führeneines magnetischen Feldes, das im strömenden Fluid ein elektrischesFeld induziert, und Messelektroden für das Abgreifen einer Spannungvom elektrischen Feld umfasst. Weiters umfasst der Durchflussaufnehmer einenim wesentlichen starren Trägerrahmenzum Haltern des Messrohrs und zum Haltern eines mit dem Durchflussaufnehmerverbundenen Elektronik-Gehäuses,wobei Messrohr und Trägerrahmen einlassseitigund auslassseitig jeweils miteinander mechanisch gekoppelt sind.Zum Haltern des Messrohrs im Trägerrahmenist dabei wenigstens ein erstes Verbindungselement vorgesehen, dassan einem ersten Ende des Messrohrs und an einem mit diesem Endedes Messrohrs konespondierenden ersten Ende des Trägerrahmensfixiert ist, wobei das wenigstens eine Verbindungselement so ausgebildet undso im Durchflussaufnehmer angeordnet ist, dass es im Vergleich zuTrägerrahmenund Messrohr im wesentlichen axial flexibel in Richtung der Messrohrlängsachseist.
    [0011] Nacheiner ersten Ausgestaltung des Durchflussaufnehmers der Erfindungist das wenigstens eine Verbindungselemente radial wesentlich steifer ausgebildetals axial.
    [0012] Nacheiner zweiten Ausgestaltung des Durchflussaufnehmers der Erfindungsind das wenigstens eine Verbindungselement und der Trägerrahmeneinstückigausgebildet.
    [0013] Nacheiner dritten Ausgestaltung des Durchflussaufnehmers der Erfindungist das wenigstens eine Verbindungselement als eine seitliche Begrenzungeiner, insb. koaxial zum Messrohr verlaufenden, Nut ausgebildet,die in den Trägerrahmeneingeformt ist.
    [0014] Nacheiner vierten Ausgestaltung des Durchflussaufnehmers der Erfindungbesteht der Trägerrahmenaus Metall, insb. rostfreiem Stahl.
    [0015] Nacheiner fünftenAusgestaltung des Durchflussaufnehmers der Erfindung bestehen dasVerbindungselement und der Trägerrahmenaus Metall, insb. rostfreiem Stahl, und ist das wenigstens eine Verbindungselementmit dem Trägerrahmenverschweißtoder verlötet.
    [0016] Nacheiner sechsten Ausgestaltung des Durchflussaufnehmers der Erfindungist das wenigstens eine Verbindungselement als eine Membran, insb.eine koaxial zum Messrohr angeordnete Ringmembran, ausgebildet.
    [0017] Nacheiner siebenten Ausgestaltung des Durchflussaufnehmers der Erfindungist zum Haltern des Messrohrs im Trägerrahmen ferner wenigstens ein,insb. zum ersten Verbindungselement im wesentlichen identisches,zweites Verbindungselement vorgesehen, dass an einem zweiten Endedes Messrohrs und an einem mit diesem Ende des Messrohrs korrespondierendenzweiten Ende des Trägerrahmensfixiert ist, wobei auch das zweite Verbindungselement so ausgebildetund so im Durchflussaufnehmer angeordnet ist, dass es im Vergleichzu Trägerrahmenund Messrohr axial flexibel in Richtung der Messrohrlängsachseist.
    [0018] Nacheiner Weiterbildung des Durchflussaufnehmers der Erfindung weistdas Messrohr ein, insb. metallisches, Trägerrohr und einen in einemLumen des Trägerrohrsuntergebrachten, aus einem Isoliennaterial, wie z.B. Thermoplasteoder Duroplaste, bestehenden, insb. rohrförmigen, Liner auf.
    [0019] Nacheiner ersten Ausgestaltung der Weiterbildung des erfindungsgemäßen Durchflussaufnehmersist das wenigstens eine Verbindungselement als seitliche eine Begrenzungeiner Nut ausgebildet, die in das Trägerrohr eingeformt ist.
    [0020] Nacheiner zweiten Ausgestaltung der Weiterbildung des erfindungsgemäßen Durchflussaufnehmerssind das Verbindungselement und das Trägerrohr einstückig ausgebildet.
    [0021] Nacheiner dritten Ausgestaltung der Weiterbildung des erfindungsgemäßen Durchflussaufnehmersbesteht das Trägerrohraus Metall, insb. rostfreiem Stahl.
    [0022] Nacheiner vierten Ausgestaltung der Weiterbildung des erfindungsgemäßen Durchflussaufnehmersbestehen das Trägerrohrund das Verbindungselement aus Metall, insb. rostfreiem Stahl undist das wenigstens eine Verbindungselement mit dem Trägerrohrverschweißtoder verlötet.
    [0023] EinGrundgedanke der Erfindung besteht darin, durch Verwendung von vergleichsweiseflexiblen Verbindungselementen zum Befestigen des Messrohrs im Trägerrahmen,geringfügigeRelativbewegungen zwischen Messrohr und Trägerrahmen zu ermöglichenund so allfälligauftretende Axialspannungen- bzw. -dehnungen im Durchflussaufnehmerin elastische Verformungen vornehmlich der Verbindungselemente umzuwandeln.
    [0024] DieErfindung und vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend anhandder Figuren der Zeichnung nähererläutert.Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Falls esdie Übersichtlichkeitjedoch erfordert, sind Bezugszeichen in nachfolgenden Figuren weggelassen.
    [0025] 1 zeigtperspektivisch in einer Seitenansicht einen magnetischinduktivenDurchflussaufnehmers mit einem Trägerrahmen und einem darin gehaltertenMessrohr,
    [0026] 2 zeigtperspektivisch in einem Längsschnitteinen magnetischinduktiven Durchflussaufnehmer gemäß 1,
    [0027] 3 zeigtim Querschnitt einen Teil des magnetisch-induktiven Durchflussaufnehmersvon 2, und
    [0028] 4 zeigtschematisch in einem Längsschnittein Ausführungsbeispielfür einder Befestigung des Messrohrs von Fig. im Trägerrahmen dienendes Verbindungselement.
    [0029] 1 zeigtperspektivisch in einer Seitenansicht einen magnetisch-induktivenDurchflussaufnehmer währenddie 2 und 3 schematisch Ausführungsbeispielefür einensolchen Durchflussaufnehmer im Längs-oder Querschnitt zeigen. Der Durchflussaufnehmer umfasst ein geradesMessrohr 1 von vorgebbarer Form und Größe zum Führen eines strömenden Fluids,eine am Messrohr 1 angeordnete Magnetkreisanordnung 2 zumFühreneines Magnetfeldes durch das Fluid sowie eine ebenfalls am Messrohr 1 angeordneteMesselektrodenanordnung 3 zum Messen einer im Fluid induziertenSpannung. Weiters umfasst der Durchflussaufnehmer einen im wesentlichenstarren Trägerrahmen 4 zum Halterneines mit dem Durchflussaufnehmer elektrisch und mechanisch verbundenen – hier nichtgezeigten – Elektronik-Gehäuses, wobeiMessrohr 1 und Trägerrahmen 4 einlassseitigund auslassseitig jeweils miteinander mechanisch gekoppelt sind.Zum druckdichten Einfügenin eine von einem Fluid durchströmbareRohrleitung weist das Messrohr 1 an einem ersten Messrohrendeeinen ersten Flansch 5 und an einem zweiten Messrohrendeeinen zweiten Flansch 6 auf. Beide Flansche 5, 6 sindim hier gezeigten Ausführungsbeispieljeweils in den Trägerrahmen 4 integriert,insb. in diesen eingeformt. In vorteilhafter Weise können Trägerrahmen 4 undFlansche 5, 6 dabei einstückig ausgebildet sein.
    [0030] Imin den 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielweist das Messrohr 1 ein, insb. metallisches, Trägerrohr 11 vonvorgebbarem Lumen und einen rohrförmigen, aus einem Isoliermaterial bestehendenLiner 12 von vorgebbarer Weite sowie einen in den Liner 12 eingebetteten,offenporiger Stützkörper 13 vonvorgebbarer Poren-Größe und Dickeauf. Der ebenfalls rohrförmigausgeführte Stützkörper 13 dientder mechanischen Stabilisierung des Liners 12, insb. beiTemperaturen des im Betrieb im Messrohr strömenden Fluids von –40°C bis 200° in einemDruckbereich von 0 bar bis 40 bar. Das Trägerrohr 11 bestehtaus einem nicht-ferromagnetischen Material, wie z.B. Edelstahl odereinem anderen rostfreien Metall, umschließt den Liner 12 miteingebettetem Stützkörper 13 koaxialund dient somit als eine äußere formgebendesowie formstabilisierende UmhüllungMessrohrs 1. Nach den 2 und 3 istdas Messrohr 1 so ausgeführt, dass der Stützkörper 13 aufseiner das hinduchströmendeFluid berührendenInnenseite vollständigvom Liner 12 bedeckt ist und somit allein der Liner 12 vomdurch das Messrohr 1 hindurchströmende Fluid benetzt wird, vgl.hierzu auch die US-A 32 13 685; ggf. kann auch das Trägerrohr 11 selbstinnen vom Material des Liners, beispielsweise Duroplaste oder Thermoplaste,kontaktiert, insb. auch vollständigausgekleidet, sein.
    [0031] ZumErzeugen und zum Führeneines das im Betrieb im Messrohr strömende Fluid abschnittsweisedurchsetzenden Magnetfelds weist der Durchflussaufnehmer eine Magnetkreisanordnung 2 auf. Dieseumfasst eine erste und eine zweite zylindrische Spule 21, 22,von denen jede einen ersten bzw. einen zweiten ferromagnetischenSpulenkern 23, 24 mit jeweils einer freien endseitigenersten bzw. zweiten Stirnfläche 232, 242 vonvorgebbarer Form umgibt. Zur Unterdrückung von Wirbelströmen sinddie Spulenkerne bevorzugt als ein einziges Blechformteil oder alsPaket von mehreren, elektrisch voneinander isoliert geschichtetenBlechformteilen ausgeführt, vgl.die JP-Y 2 – 28406 oder die US-A 46 41 537. Außerhalbdes Messrohrs 1 sind die Spulenkerne 23, 24 anderen der jeweiligen Stirnfläche 232 bzw. 242 gegenüberliegendenEnden mit einem ebenfalls ferromagnetischen, Rückschluss von vorgebbarer Länge undForm verbunden, vgl. 1.
    [0032] Üblicherweiseist der Rückschlussbeiderseits von außenum das Messrohr 1 gelegt, vgl. hierzu die US-A 46 41 537.Die Spulen 21, 22 sind jeweils auf einen rohrförmigen,den jeweiligen Spulenkern 23, 24 koaxial umschließenden erstenbzw. zweiten Spulenkörper 25, 26 gewickelt;die Spulen 21, 22 können aber auch selbsttragendoder in den Spulenkörper 25, 26 wenigstensteilweise eingebettet sein. Neben Magnetkreisanordnungen mit zweiSpulen sind aber auch solche mit drei oder mehr Spulen durchaus üblich, vgl.hierzu die JP-A 3-218414. Im Messbetrieb sind die Spulen 21,22 miteiner Erreger-Elektronik zum Erzeugen elektrischer Ströme vorgebbarerStromstärkeverbunden und von letzteren durchflossen. Dadurch entstehen zweiTeilmagnetfelder, die die jeweiligen Stirnflächen 232, 242 der zugehörigen Spulenkerne 23, 24 imwesentlichen flächennormalschneiden und sich dabei zu einem resultierenden Magnetfeld gerichtet überlagern.Dieses durchsetzt das innerhalb eines Messvolumens strömende Fluidabschnittsweise senkrecht zu dessen Strömungsrichtung. Als Erreger-Elektronikkönnen diedem Fachmann bekannten oder im Stand der Technik beschriebenen Schaltungsanordnungenverwendet werden.
    [0033] ZurAufnahme der Spulenkerne 23, 24 umfasst das Messrohr 1,wie in 2 und 3 schematisch dargestellt, einenersten Spulenkernsitz 14 für das stirnseitige Einsetzendes Spulenkerns 23 und einen zweiten Spulenkernsitz 15 für das stirnseitigeEinsetzen des Spulenkerns 24, vgl. die 1 und 2.Die Spulenkernsitz 14, 15 weisen eine die jeweiligeStirnflächen 231 bzw. 241 derSpulenkerne 23, 24 formschlüssig berührende erste bzw. zweite Fläche auf,an der der jeweils zugehörigeSpulenkern 23, 24 flächig anliegt. Für das Einsetzender Spulenkerne 23, 24 in die Spulenkernsitze 14, 15 istdas Trägerrohr 11 miteiner seitlichen ersten Mantel-Öffnung 113 undmit einer seitlichen zweiten Mantel-Öffnung 114 versehen.Beide Mantel-Öffnungen 113, 114 habendie gleiche Form und sind entlang eines Umfangkreises des Trägerrohrs 11 voneinanderbeabstandet angeordnet, insb. so, dass sie sich diametral gegenüberliegen.Die Spulenkerne 23, 24 sind so durch die jeweilige Mantelöffnung 113 bzw. 114 hindurchin das Messrohr 1 eingesetzt und so zueinander ausgerichtet,dass sich ihre beiden Stirnflächen 231, 241 entlangdes Umfangkreises voneinander beabstandet, insb. diametral beabstandetund spiegelbildlich, gegenüberliegen.Die Mantel-Öffnungen 113, 114 bzw. dieStirnflächen 231, 241 können aberauch entlang einer Sehne des Umfangkreises des Messrohrs 1 voneinanderbeabstandet und/oder nichtspiegelbildlich am Messrohr 1 angeordnetsein, vgl. JP-A3 – 218 414.Für dasEinsetzen der Spulenkerne 23, 24 sind die Mantel-Öffnungen 113, 114 selbstverständlich so zudimensionieren, dass die Spulenkerne 23, 24 ohneweiteres hindurchpassen.
    [0034] ZumAbgreifen einer im strömendenFluid induzierten Spannung weist der Durchflussaufnehmer eine amMessrohr 1 angebrachte Sensoranordnung 3 auf,die eine erste und eine zweite Messelektrode 31, 32 umfasst.Die Messelektroden sind stabförmig miteinem ersten bzw. einem zweiten Messelektroden-Kopf 311, 321 für das Abgreifender eingangs erwähnteninduzierte Spannung und mit einem ersten bzw. einem zweiten Messelektroden-Schaft 312, 322,der dem Anschließender Sensoranordnung an eine Auswerte-Elektronik dient, ausgebildet.Die Messelektroden 31, 32 können, wie in 3 dargestellt,galvanische oder aber auch kapazitive Messelektroden sein. Das Trägerrohr 11 istdaher ferner mit einer seitlichen dritten bzw. vierten Mantel-Öffnung 115, 116 für das Einsetzender Messelektrode 31 bzw. 32 versehen. Die Mantel-Öffnungen 115, 116 habeneine Weite, die größer alsein größter Durchmesserdes jeweiligen Messelektroden-Schaftes 312 bzw. 322 ist.Sie haben bevorzugt die gleiche Form und liegen bevorzugt einanderdiametral gegenüber, wobeiein die Mantel-Öffnungen 115, 116 verbindenderDurchmesser des Trägerrohrs 11 zueinem die Mantel-Öffnungen 113, 114 verbindendenDurchmesser des Trägerrohrs 11 senkrechtverläuft. Selbstverständlich können dieMesselektroden 31, 32, falls erforderlich, insb.bei mehr als zwei Messelektroden, am Messrohr 1 so voneinanderbeabstandet angeordnet werden, dass sie sich nicht diametral gegenüberliegen.Dies ist z.B. dann der Fall, wenn zusätzliche Messelektroden für Referenzpotentiale oderbei waagerechter Einbaulage des Messrohrs 1 Messelektrodenzur Überwachungeines Mindestfüllstandesdes Fluids im Messrohr 1 vorgesehen sind.
    [0035] Wiebereits erwähnt,ist das Messrohr 1 mit dem Trägerrahmen 4 einlaßseitigund auslassseitig mechanisch fest verbunden, wobei als Materialfür denTrägerrahmenpraktisch dieselben Materialien verwendet werden können, wiefür dasallfälligvorhandene Trägerrohr 11,beispielsweise rostfreier Stahl oder andere Edelstahl-Legierungen.
    [0036] Zumaxial elastisch Haltern des Messrohrs 1 im Trägerrahmen 4 odervice versa ist ein erstes Verbindungselement 7 vorgesehen,dass am ersten Meßrohrendeund an einem mit diesem Meßrohrendekorrespondierenden ersten Ende des Trägerrahmens 4 fixiertist. Das Verbindungselement 7 ist dabei so ausgebildetund so im Durchflussaufnehmer angeordnet, dass es im Vergleich zuTrägerrahmen 4 undMessrohr 1 im wesentlichen axial flexibel in Richtung derMessrohrlängsachseist. Dadurch werden Relativbewegungen zwischen Messrohr und Trägerrahmenzumindest in Richtung der Messrohrlängsachse und zumindest im Elastizitätsbereichder Verbindungselemente ermöglicht,ohne das im Bereich der Nahtstellen zwischen Trägerrahmen 4 und Verbindungselement 7 oderzwischen Verbindungselement 7 und Messrohr 1 unzulässig hohemechanische Spannungen und/oder Materialdehnungen erzeugt werden.Hierzu ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindungdas wenigstens eine Verbindungselement als eine Membran, insb. einekoaxial zum Messrohr angeordnete Ringmembran, ausgebildet, die aneinem inneren Rand mit dem Messrohr und mit einem äußeren Randam Trägerrahmen fixiertist. Wie in der 2 schematisch dargestellt, können daswenigstens eine Verbindungselement 7 und der Trägerrahmen 4 einstückig ausgebildetsein; dazu alternativ oder zusätzliches ist auch möglich daswenigstens eine Verbindungselement 7 und das Messrohr 1,insb. das ggf. vorhandene Trägerrohr 11, einstückig auszubilden.
    [0037] ZurVermeidung eines zu großenSpiels in der zur Messrohrlängsachseradialen Richtung ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung daswenigstens eine Verbindungselement 7 radial wesentlich steiferausgebildet als in axialer Richtung.
    [0038] Gemäß einerWeiterbildung der Erfindung ist ferner zum Haltern des Messrohrs 1 imTrägerrahmen 4 ein,insb. zum ersten Verbindungselement 7 im wesentlichen identisches,zweites Verbindungselement 8 vorgesehen, dass an einemzweiten Ende des Messrohrs und an einem mit diesem Meßrohrendekonespondierenden zweiten Ende des Trägerrahmens fixiert ist, wobeiauch das Verbindungselement 8 so ausgebildet und so imDurchflussaufnehmer angeordnet ist, dass es im Vergleich zu Trägerrahmen 4 undMessrohr 1 axial flexibel in Richtung der Messrohrlängsachseist.
    [0039] Gemäß einervorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Verbindungselemente 7, 8 undder Trägerrahmen 4 jeweilsaus einem Metall, beispielsweise rostfreiem Stahl, wobei vorzugsweise solcheMetalle als Material fürTrägerrahmenund Trägerrohrgewähltsind, die zueinander im wesentliche gleiche Wärmeausdehnungskoeffizientenaufweisen. Ferner ist jedes der Verbindungselemente 7, 8 amTrägerrahmen 4 durchSchweiß – oder Lötverbindungenfixiert; dazu alternativ oder zusätzlich es ist auch möglich jedesder Verbindungselemente am Messrohr 1, insb. am ggf. vorhandenenTrägerrohr 11 mittelsSchweiß – oder Lötverbindungenzu fixieren.
    [0040] Gemäß einerweiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das wenigstenseine Verbindungselement, wie in 2 schematischdargestellt, als eine seitliche Begrenzung einer, insb. koaxialzum Messrohr 1 verlaufenden, Nut 70A, insb. einerRingnut, ausgebildet, die in den Trägerrahmen eingeformt ist; dazualternativ oder zusätzliches ist auch möglich,das wenigstens eine Verbindungselement 7 als seitlicheeine Begrenzung einer Nut 70B, insb. einer Ringnut, auszubilden,die von außenin das Messrohr 1, insb. in das ggf. vorhandene Trägerrohr 11,eingeformt ist, vgl. hierzu 4. In analoger Weisekann auch das Verbindungselement 8 beispielsweise als seitlicheBegrenzung einer Nut 80A ausgebildet sein, die, wie in 2 schematischdargestellt, in das zweite Ende des Trägerrahmens 4 und/oderdie in entsprechender Weise von außen in das Messrohr 1 eingeformtist.
    [0041] DieVerwendung von Nuten 70A, 70B, 80A, insb.die Verwendung von Ringnuten, birgt zum einen den Vorteil, dassdas jeweilige Verbindungselement 7, 8 und diezwischen diesem und dem Trägerrahmen 4 oderdem Messrohr 1 zu bildende mechanische Verbindung auf sehreinfache und kostengünstigeWeise, beispielsweise durch Herausfräsen oder -drehen, herzustellenist. Zum anderen könnendie Nut selbst wie auch die zugehörige, als Verbindungselement 7, 8 dienendeseitliche Begrenzung in ihren Abmaßen jeweils sehr einfach aufdie fürden jeweiligen Anwendungsbereich des Durchflussaufnehmers erforderlicheaxiale Flexibilitätund die geeignete radiale Steifigkeit hin optimiert werden. Darüber hinaus ergibtsich hierbei als eine weitere Vorteil, dass das von der Nut eingeschlosseneLuftvolumen einen sehr wirksamen Wärmeisolator bildet, der beispielsweise diebeim Schweißenoder Lötendes Verbindungselements 7, 8 an den Trägerrahmen 4 bzw.das Messrohr 1 ein überdie Nahtstelle hinausgehendes, weites Eindringen von Wärmeenergiein das Messrohr 1 und/oder den Trägerrahmen 4 vermeidetoder zumindest deutlich verringert. Dementsprechend kann eine diebeim Schweißenoder Lötenin die Nahtstelle einzubringende Wärmeenergie vergleichsweisehoch gewähltund so eine hohe Einbrenntiefe erzielt werden.
    权利要求:
    Claims (12)
    [1] Magnetisch-induktiver Durchflussaufnehmer für ein ineiner Rohrleitung strömendesFluid, der umfasst: – einaus im wesentlichen nicht-ferromagnetischen Materialien bestehendesMessrohr (1) zum Führen desFluids, – eineam Messrohr (1) angeordnete Magnetkreisanordnung (2)zum Erzeugen und Führeneines magnetischen Feldes, das im strömenden Fluid ein elektrischesFeld induziert, – Messelektroden(3) fürdas Abgreifen einer Spannung vom elektrischen Feld, – einenim wesentlichen starren Trägerrahmen(4) zum Haltern des Messrohrs (1) und zum Halterneines mit dem Durchflussaufnehmer verbundenen Elektronik-Gehäuses, wobeidas Messrohr (1) und der Trägerrahmen (4) einlassseitigund auslassseitig jeweils miteinander mechanisch gekoppelt sind, – wobeiwenigstens ein dem Haltern des Messrohrs (1) im Trägerrahmen(4) dienendes erstes Verbindungselement (7) vorgesehenist, dass an einem ersten Ende des Messrohrs (1) und aneinem mit diesem Ende des Messrohrs (1) korrespondierendenersten Ende des Trägerrahmens(4) fixiert ist, und – wobei das wenigstens eineVerbindungselement (7) so ausgebildet und so im Durchflussaufnehmerangeordnet ist, dass es im Vergleich zum Trägerrahmen (4) undzum Messrohr (1) im wesentlichen axial flexibel in Richtungeiner Längsachsedes Messrohrs (1) ist.
    [2] Magnetisch-induktiver Durchflussaufnehmer gemäß Anspruch1, bei dem das wenigstens eine Verbindungselemente (7)radial wesentlich steifer ausgebildet ist als axial.
    [3] Magnetisch-induktiver Durchflussaufnehmer gemäß Anspruch1 oder 2, bei dem das wenigstens eine Verbindungselement (7)und der Trägerrahmen (4)einstückigausgebildet sind.
    [4] Magnetisch-induktiver Durchflussaufnehmer gemäß einemder vorherigen Ansprüche,bei dem das wenigstens eine Verbindungselement (7) als eineseitliche Begrenzung einer, insb. koaxial zum Messrohr (1)verlaufenden, in den Trägerrahmen(4) eingeformten Nut (70A), insb. Ringnut, ausgebildet ist.
    [5] Magnetisch-induktiver Durchflussaufnehmer gemäß einemder vorherigen Ansprüche,bei dem der Trägerrahmen(4) aus Metall, insb. rostfreiem Stahl, besteht.
    [6] Magnetisch-induktiver Durchflussaufnehmer gemäß dem vorherigenAnspruch, – beidem das Verbindungselement (7) und der Trägerrahmen(4) aus Metall, insb. rostfreiem Stahl, bestehen und – bei demdas wenigstens eine Verbindungselement (7) mit dem Trägerrahmen(4) verschweißtoder verlötetist.
    [7] Magnetisch-induktiver Durchflussaufnehmer gemäß einemder vorherigen Ansprüche,bei dem das wenigstens eine Verbindungselement (7) als eineMembran, insb. eine koaxial zum Messrohr (11) angeordneteRingmembran, ausgebildet ist.
    [8] Magnetisch-induktiver Durchflussaufnehmer gemäß einemder vorherigen Ansprüche,bei dem das wenigstens eine Verbindungselement als seitliche eineBegrenzung einer von außenin das Messrohr (1) eingeformten Nut (70B), insb.einer Ringnut, ausgebildet ist.
    [9] Magnetisch-induktiver Durchflussaufnehmer gemäß einemder vorherigen Ansprüche,bei dem das Messrohr (1) ein, insb. metallisches, Trägerrohr (11)und einen in einem Lumen des Trägerrohrs(11) untergebrachten, aus einem Isoliermaterial, wie z.B. Thermoplasteoder Duroplaste, bestehenden, insb. rohrförmigen, Liner (12)aufweist.
    [10] Magnetisch-induktiver Durchflussaufnehmer gemäß Anspruch9, bei dem das Verbindungselement (7) und das Trägerrohr(11) einstückigausgebildet sind.
    [11] Magnetisch-induktiver Durchflussaufnehmer gemäß Anspruch9, – beidem das Trägerrohr(11) und das Verbindungselement (7) aus Metall,insb. rostfreiem Stahl bestehen und – bei dem das wenigstens eineVerbindungselement (7) mit dem Trägerrohr (11) verschweißt oderverlötet ist.
    [12] Magnetisch-induktiver Durchflussaufnehmer gemäß einemder vorherigen Ansprüche,bei dem zum Haltern des Messrohrs im Trägerrahmen ferner wenigstensein, insb. zum ersten Verbindungselement (7) im wesentlichenidentisches, zweites Verbindungselement (8) vorgesehenist, dass an einem zweiten Ende des Messrohrs (1) und aneinem mit diesem Ende des Messrohrs (1) korrespondierenden zweitenEnde des Trägerrahmens(4) fixiert ist, wobei auch das zweite Verbindungselement(8) so ausgebildet und so im Durchflussaufnehmer angeordnet ist,dass es im Vergleich zu Trägerrahmen(4) und Messrohr (1) axial flexibel in Richtungder Längsachsedes Messrohrs (1) ist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
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