Die vorliegende Erfindung betrifft eine Baugruppe eines Feldgeräts.

Aufgrund der Herstellung von Feldgeräten in Baugruppen, die zu einem vollständigen Gerät kombiniert werden, ist es erforderlich, drucktragende und medienbeständige Dichtungen vorzusehen, die über einen weiten Temperaturbereich wirksam sind. Hierzu sind insbesondere Metall-Metall-Dichtungen geeignet, bei denen zwei metallische Dichtflächen mit geeigneter Flächenpressung aneinander liegen. Die Offenlegungsschrift DE 2011 264 offenbart eine Dichtungsanordnung, bei der eine zylindrische Hülse mit einer stirnseitigen konischen Kontur mit einem komplementären Konus axialen gestaucht wird, um eine radiale Flächenpressung, gegen ein durch die Hülse geführtes zylindrisches Rohr zu generieren. Die genannte Schrift ist nur ein Beispiel von vielen, in denen es stets darum geht durch axiale Einspannung eine radiale Dichtung zu erzielen. Wenngleich dies im Prinzip funktioniert, ist es jedoch sehr aufwendig, da mehrere Teile mit geringen Fertigungstoleranzen erforderlich sind, um eine definierte radiale Dichtwirkung zu erzielen. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, hier Abhilfe zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Baugruppe gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 , und den Wirbelzähler gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 7.

Die erfindungsgemäße Baugruppe eines Feldgeräts, umfasst ein erstes Bauteil; und ein zweites Bauteil, wobei das erste Bauteil eine zylindrische Bohrung aufweist, wobei das zweite Bauteil eine Montagehülse mit zumindest einem ersten zylindrischen Abschnitt aufweist, der bezüglich der zylindrischen Bohrung des ersten Bauteils eine Spielpassung aufweist, wobei die Montagehülse einen ringförmig umlaufenden Wulst um den mindestens einen ersten zylindrischen Abschnitt aufweist, der monolithisch mit dem mindestens einen ersten zylindrischen Abschnitt ausgebildet ist und der bezüglich der zylindrischen Bohrung eine Übermaßpassung aufweist, wobei der mindestens eine erste zylindrische Abschnitt mit dem umlaufenden Wulst in die zylindrische Bohrung eingebracht ist, sodass der mindestens eine erste zylindrische Abschnitt der Montagehülse in der zylindrischen Bohrung radial eingespannt ist, wodurch eine ringförmig umlaufende Radialdichtung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil gebildet ist, wobei die Übermaßpassung unter zumindest lokaler Verformung des zumindest einen ersten zylindrischen Abschnitts, insbesondere in der Umgebung des Wulstes verwirklicht ist.

Die Umgebung des Wulstes umfasst insbesondere die beidseitig in axialer Richtung an den Wulst anschließenden Bereiche der Hülse

Ein Feldgerät im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein Messgerät der industriellen Prozessmesstechnik zum Erfassen von Prozessmessgrößen, wie beispielsweise Durchflussrate, Strömungsgeschwindigkeit, Füllstand, Druck, Temperatur, Dichte, Viskosität, pH-Wert, oder anderer Prozessmessgrößen. Ein Messgerät zum Messen der Durchflussrate kann beispielsweise einen Wirbelzähler, einen magnetisch induktives Durchflussmessgerät, ein Ultraschall-Durchflussmessgerät, ein thermisches Durchflussmessgerät oder ein Coriolis-Durchflussmessgerät umfassen. Füllstandsmessgeräte umfassen insbesondere TDR-Messgeräte mit freistrahlenden oder geführten Mikrowellen oder Ultraschall-Messgeräte. Druckmessgeräte umfassen einen Druckmesswandler, dessen Messmembran direkt oder einen Druckmittler mit einem Mediendruck beaufschlagbar ist. Diese beispielhaft genannten Messgeräte, und weitere können erfindungsgemäße Baugruppen umfassen.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist das erste Bauteil eine erste axiale Anschlagfläche auf, wobei das zweite Bauteil eine zweite axiale Anschlagfläche aufweist, die mit der ersten axialen Anschlagfläche zusammenwirkt, um eine axiale Position des zweiten Bauteils bezüglich des ersten Bauteils festzulegen.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist der mindestens eine erste zylindrische Abschnitt in axialer Richtung über eine Kopplungslänge in der zylindrischen Bohrung angeordnet, wobei die Kopplungslänge nicht weniger als die Hälfte, beispielsweise nicht weniger als drei Viertel und insbesondere nicht weniger als das Einfache des Durchmessers der zylindrischen Bohrung beträgt.

In einer Weiterbildung der Erfindung beträgt an einer Kontaktfläche der Übermaßpassung zwischen der Montagehülse und der Bohrung die mittlere radiale Verformung der Montagehülse mindestens das Doppelte insbesondere mindestens das Vierfache der radialen Verformung der Bohrung, und/oder die maximale radiale Verformung der Montagehülse insbesondere in der Umgebung des Wustes beträgt mindestens das Vierfache insbesondere mindestens das Achtfache der radialen Verformung der Bohrung.

Die mittlere radiale Verformung kann insbesondere durch Integration der radialen Verformung über das Volumen des betrachteten Körpers, über den axialen Bereich des ersten zylindrischen Abschnitts geteilt durch das Integrationsvolumen ermittelt werden.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Montagehülse, im Bereich der Kontaktfläche der Übermaßpassung zwischen der Montagehülse und der Bohrung und/oder in der Umgebung des Wulstes, plastische Verformung auf, wobei insbesondere die Bohrung im Bereich der Kontaktfläche keine plastische Verformung aufweist.

In einer Weiterbildung der Erfindung beträgt eine axiale Länge der Kontaktfläche in der Übermaßpassung nicht mehr als ein Fünftel insbesondere nicht mehr als ein Zehntel der axialen Länge des mindestens einen ersten zylindrischen Abschnitts.

Der erfindungsgemäße Wirbelzähler, umfasst: ein Messrohr mit einem Messrohrmantel, der einem Lumen zum Führen eines Mediums begrenzt; einen Störkörper in dem Lumen des Messrohrs zum Erzeugen einer Wirbelstraße; und eine Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche wobei das zweite Bauteil weiterhin einen Paddelsensor umfasst, wobei die Montagehülse eine erste Stirnseite aufweist, wobei die Montagehülse zumindest abschnittsweise mit der ersten Stirnseite voran in der Bohrung angeordnet ist, wobei die Montagehülse eine der ersten Stirnseite abgewandte zweite Stirnseite aufweist, und wobei der Paddelsensor an der zweiten Stirnseite angeordnet ist; wobei der Messrohrmantel, in Strömungsrichtung hinter dem Störkörper eine Öffnung aufweist, durch welche der Paddelsensor in das Lumen hineinragt, wobei das erste Bauteil mit dem Messrohrmantel entlang einer die Montagehülse ringförmig umgebenden Kontaktfläche, insbesondere mediendicht, verbunden ist.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wirbelzählers weist die Montagehülse einen zweiten zylindrischen Abschnitt auf, welcher in Richtung der zweiten Stirnseite an den ersten zylindrischen Abschnitt anschließt, wobei der zweite zylindrische Abschnitt eine größere Wandstärke aufweist, als der erste zylindrische Abschnitt, wobei der zweite zylindrische Abschnitt an seiner der ersten Stirnseite abgewandten Stirnseite einen elastischen Membrankörper aufweist, welcher den Paddelsensor trägt.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wirbelzählers weist das erste Bauteil eine erste axiale Anschlagfläche auf, wobei das zweite Bauteil eine zweite axiale Anschlagfläche aufweist, die mit der ersten axialen Anschlagfläche zusammenwirkt, um eine axiale Position des zweiten Bauteils bezüglich des ersten Bauteils festzulegen, wobei eine der ersten Stirnseite zugewandte radiale Stufe zwischen dem ersten zylindrischen Abschnitt und dem zweiten zylindrischen Abschnitt die zweite axiale Anschlagfläche bildet.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wirbelzählers ist zwischen einer Dichtfläche des Messrohrmantels, welche die Öffnung im Messrohrmantels ringförmig umgibt, und einer der ersten Stirnseite der Montagehülse abgewandten Dichtfläche der Montagehülse ein Dichtring, insbesondere ein Graphit-Dichtring eingespannt, welcher das Lumen des Messrohrs von dem ersten Bauteil trennt.

In einer Weiterbildung umfasst der erfindungsgemäße Wirbelzähler weiterhin einen elektromechanischen Wandler zum Erfassen von Auslenkungen des Paddel- sensors und zum Bereitstellen von auslenkungsabhängigen elektrischen Primärsignalen, wobei der elektromechanische Wandler in der Montagehülse angeordnet ist.

In einer Weiterbildung umfasst der erfindungsgemäße Wirbelzähler weiterhin ein Elektronikgehäuse; und eine Mess- und Betriebsschaltung zum Betreiben des elektromechanischen Wandlers und zum Erfassen der elektrischen Primärsignale, wobei das Elektronikgehäuse beabstandet zum Messrohr von dem ersten Bauteil gehalten wird, wobei die Mess- und Betriebsschaltung in dem Elektronikgehäuse angeordnet ist, und wobei durch das erste Bauteil eine elektrische Verbindung verläuft, durch welche die Mess- und Betriebsschaltung mit dem elektromechanischen Wandler verbunden ist.

Die Erfindung wird nun anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 : eine Ansicht eines Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen

Wirbelzählers;

Fig. 2a: einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Baugruppe in einem Wirbelzähler; und

Fig. 2b: einen vergrößerten Detaillängsschnitt durch ein

Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Baugruppe.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Wirbelzählers 1 umfasst ein Messrohr 2 mit einem im Wesentlichen zylindrischen Messrohrmantel 21 welcher ein Lumen 23 zum Führen eines Mediums umschließt. Ein insbesondere prismatischer Störkörper 24 erstreckt sich durch das Lumen 23 des Messrohrs 2, um den lichten Querschnitt des Messrohrs zu verengen. Aufgrund dieser Querschnittsverengung entsteht im strömenden Medium eine Wirbelstraße mit einer im Wesentlichen geschwindigkeitsproportionalen Ablösefrequenz der Wirbel vom Störkörper 24. Durch eine Öffnung 25 in dem Mantel körper 21 des Messrohrs 2 ragt ein Paddelsensor 340 in Strömungsrichtung stromabwärts des Störkörpers 24 in das Lumen 23, um die Wirbel zu detektieren.

Weitere Einzelheiten des Wirbelzählers sowie einer erfindungsgemäßen Baugruppe zum Herstellen des Wirbelzählers werden nun unter Bezugnahme auf die Fign 2a und 2b erläutert. Der Wirbelzähler weist weiterhin eine Baugruppe 3 auf, die an dem Messrohr 2 befestigt ist und ein erstes Bauteil 32 sowie ein zweites Bauteil 34 umfasst, die hier jeweils monolithisch ausgebildet sind. Das erste Bauteil 32 umfasst einen Flansch 322 und ein Trägerrohr 324 zum Tragen eines Elektronikgehäuses 40. Der Flansch 322 liegt mit einer Montagefläche 326 an dem Messrohrmantel 21 an und ist mittels (nur in Fig. 1 dargestellter) Bolzen 329 daran befestigt. Durch das erste Bauteil 32 erstreckt sich entlang einer Längsachse des Trägerrohrs 324 eine zylindrische Bohrung 328.

Das zweite Bauteil 34 umfasst den oben erwähnten Paddelsensor 340, eine elastische Ringmembran 342 und eine Montagehülse 343. Der Paddelsensor 340 umfasst einen Schaft 341 , der mit dem inneren Rand der Ringmembran 342 verbunden ist, an deren äußeren Rand die Montagehülse 343 anschließt. Die Montagehülse 343 umfasst einen ersten Abschnitt 344 und einen zweiten Abschnitt 345, wobei der zweite Abschnitt zwischen der Ringmembran 342 und dem ersten Abschnitt 344 angeordnet ist. Der zweite Abschnitt 345 ist als biegesteifer Hohlzylinder ausgebildet, der an die Ringmembran 342 anschließt, dessen Zylinderachse senkrecht zu einer von der Ringmembran

342 aufgespannten Ebene verläuft, und der sich bezogen auf die Ringmembran in die dem Paddelsensor 340 abgewandte Richtung erstreckt. Der erste Abschnitt 344 der Montagehülse 343, weist bei im Wesentlichen gleichen Innendurchmesser eine erheblich geringere Wandstärke als der zweite Abschnitt 345 auf, wodurch die Montagehülse

343 beim Übergang zwischen dem ersten Abschnitt 344 und dem zweiten Abschnitt 345 an ihrer äußeren Mantelfläche einen radialen Sprung aufweist, der eine ringförmig umlaufende axiale Anschlagfläche 346 bildet, welche einer ersten Stirnseite der Montagehülse 343 zugewandt und der Ringmembran 342 an der zweiten Stirnseite der Montagehülse abgewandt ist. Die Montagehülse 34 ist mit ihrem ersten Abschnitt 344 in die Bohrung 328, durch das erste Bauteil 32 erstreckt, über eine Länge L eingeschoben, wobei die zylindrische Mantelfläche des ersten Abschnitts 344 der Montagehülse 343 eine Spielpassung zur Bohrung 328 aufweist. Um die Mantelfläche des ersten Abschnitts 344 der Montagehülse 343 verläuft ein ringförmiger Wulst 348 der zur Bohrung 328 eine Übermaßpassung aufweist. Die Kontur des Wulsts 348 kann beispielsweise toroidal oder kugelschalenförmig ausgebildet sein. Durch das Einschieben des ersten Abschnitts 344 der Montagehülse 343 in die Bohrung 328 wird eine Metall-Metall-Dich- tung zwischen dem ersten Bauteil 32 und dem zweiten Bauteil 34 ausgebildet, die insbesondere drucktragend ist. Die Montagehülse 343 wird dabei im Bereich des ersten Abschnitts 344, insbesondere in der Umgebung des Wulstes elastisch und ggf. anteilig plastisch verformt.

Die axiale Anschlagfläche 346 zwischen dem ersten Abschnitt 344 und dem zweiten Abschnitt 345 der Montagehülse 343 liegt an der Montagefläche 326 des Flanschs 322 des ersten Bauteils 32 an, wodurch das zweite Bauteil in einer Sacklochbohrung 28 in dem Messrohrmantel 21 axial eingespannt ist, wobei die Öffnung 25 im Messrohrmantel in den Boden des Sacklochs 28 mündet. Zwischen dem Boden des Sacklochs 28 und der zweiten Stirnseite der Montagehülse 343 ist ein Dichtring 27, insbesondere ein Graphit-Dichtring axial eingespannt. Somit ist das zweite Bauteil, welches den Paddelsensor 340 umfasst, in einer definierten Position, temperaturbeständig, medienbeständig und erschütterungsfest und druckfest mit dem Messrohrmantel verbunden. Durch die Metall-Metall-Dichtung zwischen dem ersten Bauteil 32 und dem zweiten Bauteil 34 wird zudem zuverlässig verhindert, dass bei Versagen des Dichtrings 27 Medium aus dem Lumen 23 des Messrohrs 2 durch die Bohrung 328 des Trägerrohrs 324 in das Elektronikgehäuse 40 gelangt.

In dem Elektronikgehäuse ist eine Mess- und Betriebsschaltung 42 zum Betreiben des Wirbelzählers 1 angeordnet, welche dazu eingerichtet ist, die Signale eines elektromechanischen Wandlers 44 auszuwerten, welcher in dem zweiten Bauteil 34 angeordnet ist, und dazu dient, die Bewegungen des Paddelsensors zu erfassen. Der elektromechanische Wandler 44 kann insbesondere ein kapazitiver, induktiver oder resistiver Wandler sein, welcher über ein Kabel die durch die Bohrung 328 des Trägerrohrs 324 an die Betriebs- und Auswerteschaltung angeschlossen ist. Wenngleich die Erfindung anhand eines Wirbelzählers erläutert wurde, und hier besondere Relevanz entfaltet, ist sie auch für andere Feldgeräte von Interesse, in denen zwei Bauteile zuverlässig miteinander zu verbinden sind.