STÜNZI, Alexander (Flühberg Weg 5, Ettingen, CH-4107, CH)
GRAF, Oliver (Vordermattenstrasse 8, Känerkinden, CH-4447, CH)
MAGLIOCCA, Antonio (Im Burgfelderhof 45, Basel, CH-4055, CH)
STÜNZI, Alexander (Flühberg Weg 5, Ettingen, CH-4107, CH)
GRAF, Oliver (Vordermattenstrasse 8, Känerkinden, CH-4447, CH)
Ansprüche
[0001] 1. Vorrichtung zum Messen des Volumen- oder Massestroms eines Mediums (5) in einer Rohrleitung (11), mit einem Messrohr, das das Medium (5) in Richtung der Messrohrachse (3) durchströmt, wobei das Messrohr (4) in Strömungsrichtung (S) des Mediums (5) einen ersten Endbereich (7) und einαn zweiten Endbereich (8) aufweist, mit einem Magnetsystαn (9), das ein das Messrohr (4) durchsetzendes, im wesentlichen quer zur Messrohrachse verlaufendes Magnetfeld (B) erzeugt, mit zumindest einer mit dem Medium (5) gekoppelten Messelektrode (10), die in einαn im wesentlichen senkrecht zum Magnetfeld liegenden Bereich des Messrohres (4) angeordnet ist, und mit einer Regel-/Auswerteeinheit (11), die anhand der in die zumindest eine Messelektrode (10) induzierten Messspannung ( U 1
) Information über den Volumen- oder Massestrom des Mediums (5) in dem Messrohr (4) liefert, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (4) einstückig ausgestaltet ist und dass der erste Endbereich (7) und der zweite Endbereich (8) des Messrohres (4) gebördelt sind.
[0002] 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gebördelten
Endbereiche (7, 8) des Messrohres (4) als axiale Aischlagflächen für Losflansche (13, 14) dienen, über die das Messrohr (4) in der Rohrleitung (12) befestigbar ist.
[0003] 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gebördelten
Endbereiche (7, 8) des Messrohres (4) an Flanschen (15) montierbar sind, die an der Rohrleitung (12) befestigt sind.
[0004] 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr
(4) mit einαn Liner (18) ausgekleidet ist, wobei sich der Liner (18) auch zumindest auf Teilbereiche der gebördelten Endbereiche (7, 8) des Messrohres (4) erstreckt.
[0005] 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flansche
13, 14, 15) und das Messrohr (4) aus verschiedenen Materialien gefertigt sind. |
Beschreibung
MAGNETISCH- INDUKTIVES DURCHFLUSSMESSGERAT
[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des Volumen- oder
Massestroms eines Mediums in einer Rohrleitung, wobei das Medium das Messrohr in Richtung der Messrohrachse durchfließt, mit einem Messrohr, das in Strömungsrichtung des Mediums einen ersten Endbereich und einem zweiten Endbereich aufweist, mit einem Magnetsystem, das ein das Messrohr durchsetzendes, im wesentlichen quer zur Messrohrachse verlaufendes Magnetfeld erzeugt, mit zumindest einer mit dem Medium gekoppelten Messelektrode, die in einem Bereich des Messrohres angeordnet ist, und mit einer Regel-/Auswerteeinheit, die anhand der in die zumindest eine Messelektrode induzierten Messspannung Information über den Volumen- oder Massestrom des Mediums in dem Messrohr liefert. Kurz gesagt, betrifft die Erfindung ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät.
[0002] Magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte nutzen für die volumetrische
Strömungsmessung das Prinzip der elektrodynamischen Induktion aus: Senk-recht zu einem Magnetfeld bewegte Ladungsträger des Mediums induzieren in gleichfalls im wesentlichen senkrecht zur Durchflussrichtung des Mediums angeordnete Messelektroden eine Messspannung. Die in die Messelektroden induzierte Messspannung ist proportional zu der über den Querschnitt des Messrohres gemittelten Strömungsgeschwindigkeit des Mediums; sie ist also proportional zum Volumenstrom. Ist die Dichte des Mediums bekannt, lässt sich der Massestrom in der Rohrleitung bzw. in dem Messrohr bestimmen. Die Messspannung wird üblicherweise über ein Messelektrodenpaar abgegriffen, das in dem Bereich maximaler Magnetfeldstärke angeordnet ist und wo folglich die maximale Messspannung zu erwarten ist. Die Messelektroden selbst sind mit dem Medium entweder galvanisch oder kapazitiv gekoppelt.
[0003] üblicherweise werden magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte über Flansche an der Rohrleitung, in der der Volumenstrom des Mediums bestimmt werden soll, montiert. Bei den Flanschverbindungen handelt es sich um geschweißte Rohr- Flanschverbindungen, um Losflansch- Verbindungen oder um Wafer, die zwischen zwei an der Rohrleitung befestigten Flanschen montiert werden. Während also bei den ersten beiden Ausgestaltungen die Flansche in den Endbereichen des Messrohres des magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts fixiert sind, sind die Flansche bei der
dritten Ausgestaltung an der Rohrleitung montiert; über Spannverschraubungen wird der Wafer zwischen den Flanschen der Rohrleitung montiert.
[0004] Bei geschweißten Rohr-Flanschverbindungen werden die Flansche auf die beiden Rohrenden aufgeschoben und in der gewünschten Position angeschweißt. Anschließend wird das Rohr gewaschen, in den Flansch-bereichen geglättet und zwecks Korrosionsschutz verzinkt. Es folgt dann die Auskleidung des Messrohrs mit einem Liner. Damit eine hochwertige Verbindung zwischen den Flanschen und dem Messrohr erreicht wird, ist der Innendurchmesser eines Flansches innerhalb enger Toleranzgrenzen auf den Außendurchmesser des Messrohres abzustimmen. Da bei dieser bekannten Lösung relativ enge Toleranzgrenzen bei den Flanschen und den Rohren eingehalten werden müssen, sind die Materialkosten relativ hoch. Darüber hinaus müssen Flansche und Messrohr aus verschweißbaren Materialien gefertigt sein.
[0005] ähnlich verläuft die Fertigung von Wafern. Wafer sind Messgeräte, die keine
Flansche haben. Bei der bekannten Herstellung von Wafern werden an das Messrohr abgekantete Endstücke angeschweißt. Die Abkantung wird beispielsweise über ein Tief zieh verfahren oder über ein Bördel verfahren erreicht. Wiederum müssen die Schweißnähte geglättet, gereinigt und verzinkt werden.
[0006] Bei Losflansch- Verbindungen sind die Flansche nicht fest mit dem Messrohr verbunden, sondern lose auf das Messrohr aufgeschoben. Zur axialen Fixierung der Losflansche im eingebauten Zustand des Durchflussmessgeräts in der Rohrleitung sind abgekantete oder gebördelte Endstücke an das Messrohr angeschweißt. Aufgrund des Schweißprozesses ist es auch hier notwendig, die Schweißnähte zu glätten, zu reinigen und mit einer Anti- Korrosionsschicht zu versehen. Daher ist ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät mit Losflanschen ebenfalls relativ zeit- und folglich kostenintensiv zu fertigen.
[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges magnetischinduktives Durchflussmessgerät vorzuschlagen.
[0008] Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der erste Endbereich und der zweite
Endbereich des Messrohres gebördelt sind. Die abgekanteten, gebördelten Endbereiche sind daher unmittelbarer Bestandteil des Messrohrs und nicht - wie aus dem Stand der Technik bekannt - nachträglich als abgekantete, gebördelte Komponenten an das Messrohr angeschweißt. Somit können alle zuvor genannten zusätzlichen Herstellungsschritte, die bei der bekannten Lösung mit angeschweißten abgekanteten Endstücken notwendig sind, entfallen.
[0009] Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
dienen die gebördelten Endbereiche des Messrohres als axiale Anschlagflächen für Losflansche. über die Losflansche wird das Messrohr in der Rohrleitung befestigt. Die Fertigung der Losflansch- Version erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass die Losflansche über das Messrohr geschoben werden; anschließend werden die beiden Endbereiche des Messrohrs gebördelt. Besonders vorteilhaft ist es bei der Version mit Losflanschen, dass das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät in jeder beliebigen Winkelposition in der Rohrleitung montiert werden kann. Als Vorteil gegenüber der Ausgestaltung, die über Festflansche in der Rohrleitung fixiert ist, zeichnet sich die Ausgestaltung mit Losflanschen auch dadurch aus, dass die Flansche und das Messrohr aus unterschiedlichsten Materialien gefertigt sein können, so dass eine optimale Anpassung an die jeweilige Applikation problemlos möglich ist.
[0010]
[0011] Eine zweite vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die gebördelten Endbereiche des Messrohres an Flanschen montierbar sind, die an der Rohrleitung befestigt sind. Hier handelt es sich also um ein als Wafer ausgebildetes magnetisch-induktives Durchflussmess-gerät. Bei dieser Ausgestaltung müssen also lediglich die beiden Endbereiche des Messrohrs gebördelt werden.
[0012] Weiterhin ist im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass das Messrohr mit einem Liner ausgekleidet ist, wobei sich der Liner auch zumindest auf Teilbereiche der gebördelten Endbereiche des Messrohres erstreckt. Als Liner lassen sich alle üblichen Materialien verwenden. Wiederum kann der Liner optimal an die jeweilige Applikation angepasst sein.
[0013] Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
[0014] Fig. 1: eine perspektivische Skizze einer Ausgestaltung der erfindungs-gemäßen Vorrichtung mit Losflanschen,
[0015] Fig. 2: eine perspektivische Skizze einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Losflanschen, die aus Blech gepresst sind,
[0016] Fig. 3: einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Losflanschen,
[0017] Fig. 3a: eine Darstellung des Ausschnitts A aus Fig. 3 und
[0018] Fig. 4: eine schematische Darstellung einer als Wafer ausgestalteten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
[0019] Fig. 1 zeigt eine perspektivische Skizze einer Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Sensors 2 mit Losflanschen 13. In Fig. 2 ist eine perspektivische Skizze einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sensors 2 mit losen Flanschen 14 zu sehen, die
die aus Blech gepresst sind. In beiden Fällen werden die Flansche 13, 14 auf das Messrohr 4 aufgeschoben; anschließend werden die beiden Endbereiche 7, 8 des Messrohres gebördelt. Die gebördelten Endbereiche 7, 8 dienen beim in der Rohrleitung 12 montierten magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät 1 als axiale Anschlagflächen.
[0020] Die Flansche 13, 14 zeichnen sich dadurch aus, dass sie aufgrund der relativ großen zulässigen Toleranzgrenzen kostengünstiger sind als angeschweißte Flansche. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Losflansch- Version ist darin zu sehen, dass die Flansche aus einem beliebigen Material gefertigt sein können. Darüber hinaus lässt sich das Durchflussmessgerät 1 in jeder beliebigen Winkelstellung an der Rohrleitung 12 montieren, so dass die Anforderungen an die Positionierung der Bohrungen an den Flanschen 13, 14 relativ gering sein können. Insgesamt stellt die erfindungsgemäße Lösung somit eine sehr kostengünstige Lösung dar.
[0021] In Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Losflanschen 13 dargestellt. Fig. 3a zeigt eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts A aus Fig. 3. Die beiden Losflansche 13 sind verschiebbar auf dem Messrohr 4 angeordnet. Die Endbereiche 7, 8 des Messrohrs 4 sind gebördelt. Das Messrohr 4 ist mit einem Liner 18 ausgekleidet. Der Liner 18 erstreckt sich in die abgekanteten Endbereiche 7, 8.
[0022] Am Außenumfang des Messrohrs 4 ist das Magnetsystem 9 zur Erzeugung des
Magnetfeldes B angebracht. üblicherweise handelt es sich bei dem Magnetsystem 9 um zwei diametral angeordnete Elektromagnete, die über die Regel-/ Auswerteeinheit 11 so angesteuert werden, dass sie ein periodisch die Richtung wechselndes Magnetfeld B erzeugen. Die Regel-/Auswerteeinheit 11 ist im Transmitter 3 angeordnet. Die Messelektroden 10 sind in dem Längsschnitt nicht sichtbar. Sie sind üblicherweise diametral in einer Ebene angeordnet, die senkrecht zu dem Magnetfeld B ausgerichtet ist.
[0023] Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer als Wafer ausgestalteten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Auch hier sind die End-bereiche 7, 8 des Messrohrs 4 gebördelt. Das Messrohr 4 ist mit einem beliebigen Liner 18 ausgekleidet. Der Liner 18 bedeckt teilweise die Oberflächen der beiden abgekanteten Endstücke 7, 8, die im montierten Zustand den Flanschen 15 zugewandt sind. über die Befestigungsvorrichtung 16, 17 ist der Wafer zwischen zwei Flanschen 15 - in der Fig.4 ist nur einer der beiden Flansche 15 gezeigt - eingspannt. Die beiden Flansche 15 sind fest an der Rohrleitung 12 montiert.
[0024] Bezugszeichenliste
[0025] 1 magnetisch-induktives Durchflussmessgerät
[0026] 2 Sensor
[0027] 3 Transmitter
[0028] 4 Messrohr
[0029] 5 Mediums
[0030] 6 Messrohrachse
[0031] 7 erster gebördelter Endbereich
[0032] 8 zweiter gebördelter Endbereich
[0033] 9 Magnetsystem
[0034] 10 Messelektrode
[0035] 11 Regel-/Auswerteeinheit
[0036] 12 Rohrleitung
[0037] 13 Losflansch
[0038] 14 aus Blech gepresster Losflansch
[0039] 15 Flansch an Rohrleitung
[0040] 16 Verbindungsteil
[0041] 17 Bohrung
[0042] 18 Liner
[0043] 19 Gehäuse
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