Diese Erfindung betrifft ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät zur Messung der

Durchflussgeschwindigkeit bzw. des Volumendurchflusses eines durch ein Messrohr strömenden Mediums. Magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte sind seit langem Stand der Technik. Das

Funktionsprinzip basiert darauf, dass in elektrisch leitfähigen Medien mittels eines Magnetfelds eine strömungsgeschwindigkeitsabhängige elektrische Spannung induziert werden kann, welche elektrische Spannung sich zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit bzw. des Flusses des Mediums auswerten läset. Üblicherweise weisen magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte ein Messrohr, ein Magnetsystem mit zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Messrohrs liegende Spulensysteme zum Erzeugen eines zu einer Messrohrachse senkrecht stehendes Magnetfeld und mindestens zwei in oder am Messrohr angeordnete Messelektroden zum Abgreifen der im Medium induzierten elektrischen Spannung auf. Um das Magnetfeld außerhalb des Messrohrs möglichst unabhängig von der Umgebung des Durchflussmessgeräts zu machen, weist ein solches Durchflussmessgerät eine metallische Feldführung auf, welche das Magnetfeld außerhalb des Messrohrs zwischen den Spulensystemen leitet.

Die Anbindung der Feldführung an die Spulensysteme erweist sich dabei als kritisch, da eine mangelhafte Anbindung den magnetischen Widerstand des Systems Magnetsystem - Feldführung beträchtlich erhöhen kann. Dies hat eine geringere Magnetfeldstärke im Messrohr zur Folge und somit ein verschlechtertes Signal-Rauschen-Verhältnis der Messung der induzierten elektrischen Spannung. Der Stand der Technik, wie beispielsweise in der Schrift DE202014103426U1 gezeigt, stattet beispielsweise Spulen mit Polschuhen aus, welche Polschuhe eine ebene Kontaktfläche zur Auflage oder zum Einklemmen der Feidführung aufweisen. Geringe Änderungen eines

Anpressdrucks führen bereits zu starken Änderungen des magnetischen Widerstands.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Anbindung der Feldführung an das Magnetsystem vorzuschlagen.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät gemäß Anspruch 1.

Ein erfindungsgemäßes magnetisch-induktives Durchflussmessgerät zur Messung der

Durchflussgeschwindigkeit bzw. des Volumendurchflusses eines durch ein Messrohr strömenden Mediums umfasst:

Ein Messrohr mit einer Messrohrachse; Ein Magnetsystem mit einer ersten Spule und einem ersten, innerhalb der ersten Spule

angeordneten Spulenkern, wobei das Magnetsystem zum Erzeugen eines Magnetfelds eingerichtet ist, welches senkrecht zur Messrohrachse steht;

Mindestens zwei Messelektroden zum Abgreifen einer im Medium durch das Magnetfeld induzierten, durchflussabhängigen elektrischen Spannung, wobei die Messelektroden im oder am Messrohr angeordnet sind und dazu eingerichtet sind, die Spannung kapazitiv oder galvanisch abzugreifen;

Eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung zum Betreiben des Magnetsystems sowie der

Messelektroden;

Eine Feldführung, welche dazu eingerichtet ist, das Magnetfeld zwischen einer dem Messrohr abgewandten Saite der ersten Spule und einer der ersten Spule abgewandten Seite des Messrohrs zu fahren, wobei das Magnetsystem einen ersten Polschuh aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, das Magnetfeld zwischen dem Messrohr und der Feldführung zu leiten, wobei der erste Polschuh mindestens ein gefaltetes Polschuhbiech aufweist, und wobei die

Feldführung zumindest ein gefaltetes Feldführungsblech aufweist, wobei der erste Polschuh und die Feldführung zumindest in einem Innenbereich der ersten Spule magnetisch und mechanisch kontaktiert sind, wobei der erste Poischuh sowie die Feldführung im Innenbereich der ersten Spulen den ersten Spulenkern zumindest teilweise ausbilden.

In einer Ausgestaltung weist ein erstes Polschuhblech eine Anzahl n1 Polschuhblechfaltungen auf, welche zumindest teilweise In den Innenbereich der ersten Spule hineinragen, und wobei ein erstes Feldführungsblech eine erste Gruppe von Faltungen mit einer Anzahl n.2 Feldführungsblechfaltungen aufweist, welche zumindest teilweise in den Innenbereich der ersten Spule hineinragen, wobei eine Faltung zwei aneinander anliegende Lagen Blech aufweist, wobei sich die n2 Feldführungsblechfaltungen und die n1 Polschuhblechfaltungen Oberlappen, wobei gilt: falls ni = 1 , dann nj =2 und ni <= nj und nj< ni+2, mit ni = (n1 oder n2) und nj = (n2 oder n1), wobei mindestens eine Polschuhbiechfaltung zwischen zwei Feldführungsblechfaltungen angeordnet Ist und mit diesen in mechanischem Kontakt steht und/oder wobei mindestens eine Feldführungsblechfaltung zwischen zwei Polschuhblechfaltungen angeordnet ist und mit diesen In mechanischem Kontakt steht. Die Ausbildung von Faltungen, welche zueinander in Kontakt stehen, sorgt für einen guten

Übergang des Magnetfelds zwischen Polschuh und Feldführung.

In einer Ausgestaltung weist eine Faltung entlang ihrer beiden Lagen Blech eine Faltungslänge auf, wobei sich der mechanische Kontakt zwischen der Feldführungsblechfattung und der

Polschuhbiechfaltung Ober einen Bereich erstreckt, welcher mindestens 60% und insbesondere mindestens 70% und bevorzugt mindestens 80% einer Faltungslänge der Polschuhbiechfaltung oder einer Faltungslänge der Feldführungsblechfaltung abdeckt.

Die Faltungslänge bezieht sich dabei auf einen Bereich, in weichem zwei Lagen eines Blechs miteinander kontaktiert sind.

In einer Ausgestaltung weist das erste Polschuhblech ein erstes Ende, ein zweites Ende sowie einen Mittenbereich auf, wobei der Mitten berelch das erste Ende mit dem zweiten Ende verbindet, und wobei die mindestens eine Polschuhbiechfaltung durch Falten des Mittenbereichs hergestellt ist, wobei der erste Polschuh eine erste Fixierung aufweist, welche erste Fixierung zwischen dem Messrohr und dem ersten Polschuhblech angeordnet ist und das erste Ende sowie das zweite Ende jeweils zumindest teilweise mittels mindestens eines Greifelements umgreift, wobei die erste Fixierung aus einem Blech gefertigt ist.

Die Fixierung ist dazu eingerichtet, das erste Ende und das zweite Ende in eitler festen Position zu halten, um magnetische Eigenschaften des Magnetsystems konstant zu halten. in einer Ausgestaltung liegen das erste Ende sowie das zweite Ende in einer Ebene, und/oder wobei das mindestens eine Greifelement eine Fixierfaltung ist, welche aus einem

Grundkörper der ersten Fixierung heraussteht.

In einer Ausgestaltung sind Windungen der Spule dazu eingerichtet, die mindestens eine

Polschuhbiechfaltung sowie die mindestens eine Feldführungsblechfaltung in einer

Querschnittsebene des Messrohrs gegeneinander zu pressen. In einer Ausgestaltung weist das Magnetsystem mindestens eine Pressvorrichtung auf, welche Pressvorrichtung dazu eingerichtet ist, die mindestens eine Polschuhblechfattung sowie die mindestens eine FeldfÜhrungsblechfaltung in einer Querschnittsebene des Messrohrs

gegeneinander zu pressen, wobei die Pressvorrichtung eine kraftschlQssige oder formschlüssige Verbindung aufweist, wobei die Verbindung insbesondere mindestens ein Element aus folgender Liste aufweist:

Kfammerung, Verguss, Klebung, Nietung, Schraubung.

In einer Ausgestaltung weist das Magnetsystem auf einer der ersten Spule abgewandten Seite des Messrohrs eine zweite Spule mit einem zweiten Spulenkern und einem zweiten Polschuh aufweist, welche der ersten Spule sowie dem ersten Spulenkern sowie dem ersten Polschuh entsprechen und insbesondere gleich ausgestaltet sind, wobei die Feldführung dazu eingerichtet ist, das Magnetfeld zwischen einer dem Messrohr abgewandten Seite der ersten Spuie und einer dem Messrohr abgewandten Seite der zweiten Spule zu führen, wobei der zweite Polschuh dazu eingerichtet ist, das Magnetfeld zwischen dem Messrohr und der Feidführung zu leiten.

In einer Ausgestaltung weist das erste Feldführungsblech eine zweite Gruppe von Faltungen auf, wobei der zweite Poischuh sowie die zweite Gruppe von Faltungen in einem Innenberefch der zweiten Spule den zweiten Spulenkern zumindest teilweise ausbilden. In einer Ausgestaltung weist die Feldführung ein zweites. Feldführungsblech auf, auf welchem zweiten Feldführungsblech die zweite Gruppe angeordnet Ist,

In einer Ausgestaltung weist das erste Feldführungsblech sowie das zweite Feidführungsblech zwei Kontaktbereiche auf, mittels welcher Kontaktbereiche die Feldführungsbleche magnetisch sowie mechanisch verbunden sind. In einer Ausgestaltung definieren die Messelektroden eine Querachse, wobei die Kontaktbereiche durch die Querachse geschnitten werden oder die Querachse zumindest teilweise umgeben.

In einer Ausgestaltung weist die Feidführung mindestens zwei Aufnahmeöffnungen auf, weiche dazu eingerichtet sind, die Messelektroden bzw. Messelektrodenkontaktierungen aufzunehmen,

In einer Ausgestaltung weist die Feldführung mindestens ein Elektroblech nach der Norm DIN EN 10106 gemäß der Ausgabe 11-2007 oder DIN EN 10107 gemäß der Ausgabe 10-2005 auf. Im Folgenden wird die Erfindung anhand schematischer Ausführungsbeispiele beschrieben,

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes magnetisch-induktives

Durchflussmessgerät; und Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt eines in Fig. 1 gezeigten Spulenkerns; und Fig. 3 a) und Fig. 3 b) skizzieren weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen eines

Spulenkerns; und Fig. 4 skizziert verschiedene Ausgestaltungsmöglichkeiten einer ersten Fixierung; und Fig. 5 skizziert die Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Durchflussmessgeräts.

Fig. 1 zeigt einen skizzenhaften Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes magnetisch-induktives Durchflussmessgerät 1 mit einem Messrohr 10, einem Magnetsystem 20 mit einem ersten

Spulensystem 21 und einem zweiten Spulensystem 22, Messelektroden 30, und einer Feldführung 40. Das erste Spulensystem weist dabei eine erste Spule 21.1 und einen ersten Polschuh 21.3 auf, wobei ein erster Spulenkern 21.2 im Inneren der ersten Spule angeordnet ist. Äquivalent weist das zweite Spulensystem 22 eine zweite Spule 22.1 und einen zweiten Polschuh 22.3 auf, wobei ein zweiter Spulenkern 22.2 Im Inneren der zweiten Spule angeordnet ist. Das Magnetsystem ist dazu eingerichtet, ein Magnetfeld zu erzeugen, welches senkrecht zu einer Messrohrachse steht. Die Polschuhe liegen dabei auf dem Messrohr auf und sind dazu eingerichtet, das Magnetfeld zwischen Messrohr und der Feldführung zu leiten. Die Feldführung 40 ist dazu eingerichtet, das Magnetfeld außerhalb des Messrohrs 10 zwischen den Spulensystemen zu leiten. Die Feldführung weist ein erstes Feldführungsblech 41 und ein zweites Feldführungsblech 42 auf, welche in Kontaktbereichen 44 magnetisch und mechanisch miteinander verbunden sind. Alternativ kann die Feldführung auch nur ein Feldführungsblech aufweisen, wobei Enden des Feldführungsblechs in einem

Kontaktbereich magnetisch und mechanisch miteinander verbunden sind. Die Messelektroden 30 sind galvanisch mit dem das Messrohr durchströmenden Medium verbunden, können aber auch kapazitiv mit dem Medium gekoppelt sein. Messelektrodenkontaktierungen 31 werden durch

Aufnahmeöffnungen 43 zu einer in Fig. 5 gezeigten elektronischen Mess-/Betriebsschaltung geführt.

Fig. 2 zeigt eine in Fig.1 mit A gekennzeichnete Ausschnittsvergrößerung des ersten Spulensystems 21 , wobei das erste Feldführungsblech 41 zwei Feidführungsblechfaltungen 52 aufweist, und wobei der erste Polschuh 21.3 ein erstes Polschuhblech 21.4 mit einer Polschuhblechfaltung 51 aufweist, welche Polschuhblechfaltung 51 zwischen den beiden Feidführungsblechfaltungen angeordnet ist und mit diesen eine mechanisch und magnetisch kontaktiert ist. Die Faltungen sind durch eine Pressvorrichtung 60 gegeneinander gepresst, um diese Kontaktierung fest und stabil zu hatten. Die Pressvorrichtung weist eine kraftschlüssige Verbindung auf, wobei die kraftschlüssige Verbindung insbesondere mindestens ein Element aus folgender Liste aufweist: Klammerung, Verguss, Klebung, Nietung, Schraubung. Alternativ oder zusätzlich kann die erste Spule 21.1 für eine Pressung eingerichtet sein. Die Faltungen des Polschuhs sowie der Feldführung bilden somit den ersten Spulenkern 21.2 aus. Die Anzahl der Feldführungsbiechfaltungen sowie die Anzahl der Polschuhblechfaltungen sind nicht auf das hier gezeigte Beispiel limitiert Mögliche Konfigurationen sind in der Beschreibung zu Fig. 3 genauer erläutert. Das Polschuhblech 21.4 weist ein erstes Ende 21.41, ein zweites Ende 21.42 und einen Mittenbereich 21.43 auf, in welchem Mittenbereich die mindestens eine Polschuhblechfaltung angeordnet Ist. Zur Stabilisierung und Fixierung des ersten Endes sowie des zweiten Endes weist der erste Polschuh eine erste Fixierung 21.5 auf, welche das erste Ende sowie das zweite Ende mittels mindestens einem Greifelement 21.52 fixiert, wobei das Greifelement aus einem Grundkörper 21.51 der ersten Fixierung hervorsteht. Die erste Fixierung ist dabei zwischen dem Messrohr und dem ersten Polschuhblech 21.5 angeordnet und stellt einen guten magnetischen Kontakt zwischen dem ersten Polschuh sowie dem Messrohr sicher. Mögliche Ausgestaltungen des mindestens einen Greifelements sind in Fig. 4 genauer beschrieben. Die in Fig. 2 gezeigten Merkmale des ersten Spulensystems sowie der Feldführung gelten entsprechend auch für das zweite Spulensystem mit einem zweiten Polschuhblech und einer zweiten Fixierung.

Flg. 3 a) skizziert eine Ausgestaltung des ersten Polschuhblechs 21.4, welches mit dem ersten Feldführungsblech 41 durch Zusammenführen kontaktlerbar ist. Im hier gezeigten Fall weist das Feldführungsblech 41 n2 = 3 Feldführungsbiechfaltungen 52 auf, und das Polschuhblech 21.4 weist n1 = n2 - 1 = 2 Polschuhblechfaltungen auf, wobei das Feldführungsblech und das Polschuhblech so zusammengeführt werden, dass die Polschuhblechfaltungen jeweils zwischen zwei

Feldführungsbiechfaltungen angeordnet ist. Alternativ kann die Anzahl der Polschuhbiechfaitungen um 1 größer sein als die Anzahl der Feldführungsbiechfaltungen, wobei für das Zusammenführen oben Aufgeführtes entsprechend gilt. Generell gilt, dass n1 sowie n2 jeweils größer oder gleich 1 sind.

Fig. 3 b) skizziert eine der in Fig. 3 a) gezeigten Ausgestaltung entsprechende Situation, wobei hier die Anzahl n2 der Feldführungsbiechfaltungen 52 gleich der Anzahl n1 der Polschuhbiechfaitungen ist, was zur Folge hat, dass nach Zusammenführen das erste Feldführungsblech 41 sowie das erste Polschuhblech 21.4 jeweils eine äußere Faltung aufweisen, welche nicht zwischen zwei Faltungen angeordnet ist. Hierbei gilt, dass n1 = n2 größer als 1 ist.

Die in Figs. 3 a) und 3 b) gezeigten Merkmale des ersten Polschuhblechs 21.4 sowie des ersten Feldführungsblechs gelten entsprechend auch für das zweite Spulensystem mit dem zweiten Polschuhblech und der zweiten Fixierung, wobei die Anzahlen nl sowie n2 in Bezug auf das zweite Spulensystem nicht notwendigerweise aber vorteilhafterweise den Anzahlen n1 und n2 in Bezug auf das erste Spulensystem entsprechen. Fig. 4 skizziert eine Aufsicht des ersten Polschuh blechs 21.4 mit dem ersten Ende 21.41 , dem zweiten Ende 21.42 und dem Mittenbereich 21.43, sowie eine Aufsicht auf die erste Fixierung 21.5 mit dem Grundkörper 21.51 sowie mehreren beispielhaften Greifetementen 21 ,52. Nach Auflegen des ersten Polschuhblechs auf den Grundkörper der ersten Fixierung werden die Grerfelemente um das erste Ende 21.41 bzw. um das zweite Ende 21.42 herum gefaltet, so dass die Enden durch mindestens ein Greifelement fixiert sind. Beispielsweise kann ein Greifelement an einem Ende des Grundkörpers angeordnet sein. Ein Greifelement kann auch an einer Seite des Grundkörpers angeordnet sein und ein Ende des ersteh Polschuh blechs fixieren. Ein Greifelement kann auch entlang eines Großteils einer Seite des Grundkörpers angeordnet sein und beide Enden des ersten Polschuh blechs fixieren. Es ist vorteilhaft, wenn verschiedene Greifelemente nach dem Herumfalten sich gegenseitig nicht übertappen. Es ist bei Einrichtung ausschließlich seitlicher Greifelemente vorteilhaft, wenn das erste Ende 21.41 sowie das zweite Ende 21.42 von beiden Seiten fixiert sind.

Fig. 5 skizziert schematisch den Aufbau eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts 1, welches ein Messrohr 10 mit einer Messrohrachse aufweist Ein Magnetsystem 20 mit einem ersten Spulensystem 21 und einem zweiten Spuiensystem 22 ist dazu eingerichtet, ein senkrecht zu einer Messrohrachse stehendes Magnetfeld (vertikale Pfeile) auszubilden, um im Medium eine durchflussabhängige sowie magnetfeldabhängige, senkrecht zum Magnetfeld verlaufende elektrische Spannung (waagerechte Pfeile) zu induzieren. Zwei Messelektroden 30 sind dazu eingerichtet die elektrische Spannung abzugreifen. Eine elektronische Mess-ZBetriebsschaltung 70 ist dazu eingerichtet, die elektrische Spannung auszuwerten und eine durchflussabhängige Messgrüße bereitzustellen, sowie das Magnetsystem 20 zu betreiben. Aus Granden der

Übersichtlichkeit ist die in Figs. 1 und 2 gezeigte Feldführung nicht gezeigt.

Bezugszeichenliste

1 magnetisch-induktives Durchflussmessgerät

10 Messrohr

20 Magnetsystem

21 Erstes Spulensystem

21.1 Erste Spule

21.2 Erster Spulenkern

21,3 Erster Polschuh

21.4 Erstes Polschuhblech

21.41 Erstes Ende

21.42 Zweites Ende

21.43 Mittenbereich

21.5 Erste Fixierung

21.51 Grundkörper

21.52 Greifelement

22 Zweites Spulensystem

22.1 Zweite Spule

22.2 Zweiter Spulenkern

22.3 Zweiter Polschuh

30 Messelektrode

31 Messelektrodenkontaktierung

40 Feldführung

41 Erstes Feldführungsblech 42 Zweites Feldführungsblech

43 Aufnahmeöffnungen

44 Kontaktbereich

51 Polschuhblechfaltung

52 Feldführurtgsblechfaltung

53 Faltungslänge

60 Pressvorrichtung

70 Elektronische Mess-/Betriebsschartung

A Ausschnitt