Die vorliegende Erfindung betrifft ein Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät. Durchflussmessgerate werden nach unterschiedlichen Kriterien differenziert. Das weitverbreitetste Differenzierungskriterium ist die Differenzierung nach Messprinzipien. Entsprechend sind z.B. Coriolis-Durchflussmessgeräte, Ultraschall- Durchflussmessgeräte, Thermische Durchflussmessgerate, Vortex- Durchflussmessgeräte, magnetisch-induktive Durchflussmessgerate, SAW (surface acoustic wave) - Durchflussmessgerate, V-Cone Durchflussmessgerate und

Schwebekörper-Durchflussmessgeräte bekannt. Entsprechende Durchflussmessgerate sind teilweise von der Anmelderin oder anderen Anbietern im Handel erhältlich. Im vorliegenden Fall geht es speziell um ein Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät. Ein weiteres Differenzierungsmerkmal ist, ob das Durchflussmessgerät ein Messrohr aufweist oder ob das Durchflussmessgerät auf ein herkömmliche Rohrleitung bzw. Prozessleitung aufgesetzt oder angebaut werden kann, ohne dass der Mediumsfluss innerhalb der Rohrleitung bei der Installation des Durchflussmessgerätes zu

unterbrechen. Typische Ultraschallmessgeräte der vorbeschriebenen Art sind sogenannte Clamp-On Ultraschall-Durchflussmessgeräte. Durchflussmessgeräte mit Messrohren werden Inline-Durchflussmessgeräte bekannt.

Seit geraumer Zeit sind Inline-Durchflussmessgeräte bekannt mit Messrohren, welche einen reduzierten Querschnitt aufweisen. Ein entsprechendes Messrohr ist

beispielsweise in der US 4,899,592 dargestellt.

Die Mehrzahl an Konzepten für Messrohre mit reduziertem Querschnitt beruhen auf Messrohren mit einem metallischen Rohr mit innenliegendem Kunststoff-Liner. Für eine einheitliche Linerdicke muss der Liner entweder besonders gegossen werden oder bereits vorgeformt in das Messrohr beidseitig eingesetzt und anschließend mittig verschweißt werden. Dies führt zu einem höheren Herstellungsaufwand und ggf. zu Messabweichungen.

Es sind zudem Kunststoffrohre, z.B. aus Polyethylen oder Polyamid, bekannt, welche als Messrohre in magnetisch-induktiven Messrohren zum Einsatz kommen können. Grundsätzlich ist die Verwendung dieser Kunststoffrohre allerdings begrenzt, da sich diese Rohre bei Änderung des Mediumsdruckes ausdehnen oder zusammenziehen. Aufgrund der Änderung des Durchmessers eines Messrohres tritt ein Messfehler auf. Bei einem Messrohr mit reduziertem Querschnitt würde die Aufweitungstendenzen im Bereich des reduzierten Querschnitts sogar noch zunehmen.

Die US 8,286,503 schlägt zur Lösung dieses Problems Versteifungsrippen vor, welche eine Stabilisierung des Messrohrquerschnitts ermöglichen. Ausgehend vom vorbekannten Stand der Technik ist es nunmehr Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät mit einem Messrohr mit reduziertem Querschnitt bereitzustellen, welches einfach und

kostengünstig herstellbar ist und bei welchem geringere Messfehler bei

Druckschwankungen auftreten.

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch ein magnetisch-induktives

Durchflussmessgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Magnetisch induktives Durchflussmessgerät umfassend ein Messrohr an welchem ein Magnetsystem und mehrere Messelektroden angeordnet oder festgelegt sind.

Üblicherweise stehen sich die Messelektroden, an welchen eine induzierte Spannung abgegriffen wird, diametral am Messrohr gegenüber. Es sind allerdings auch andere konstruktive Varianten bekannt. Insbesondere können zusätzliche Messelektroden umfangsverteilt am Messrohr angeordnet sein oder bei unvollständig gefüllten

Messrohren eher im unteren Bereich des Messrohres. Es können auch mehrere Messelektroden paarweise hintereinander angeordnet sein. Im Verlauf der

Entwicklungsgeschichte von magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräten sind darüber hinaus eine Vielzahl weiterer Anordnungen veröffentlicht. Ein Magnet umfasst in der gängigsten Bauweise zwei sich diametral gegenüberliegende Feldspulen deren Verbindungsachse senkrecht zur Messrohrachse und zur

Messelektrodenachse angeordnet ist.

Ein erfindungsgemäßes magnetisch-induktives Durchflussmessgerät umfasst ein Messrohr an welchem ein Magnetsystem und zumindest zwei oder mehr Messelektroden angeordnet und/oder festgelegt sind. Messelektroden sind zumeist stiftformig ausgebildet und direkt oder indirekt mit der Messrohrwandung verbunden. Es sind aber auch im Messrohr vergossene Metallsegmente bekannt, welche als

Messelektroden dienen oder auch Ringelektroden.

Das Messrohr weist einen Ein- und Auslaufbereich mit einem ersten Querschnitt auf. In diesen Bereichen erfolgt zudem der Anschluss des Messrohres an eine Prozessleitung. Der Ein- und Auslaufbereich weist in den meisten Fällen einen kreisrunden Querschnitt auf. Es sind allerdings auch in seltenen Fällen mehreckige, so z.B. rechteckige oder dreieckige, Prozessleitungen bekannt und entsprechend sind der Aus- und

Einlaufbereich ausgestaltet.

Das erfindungsgemäße Messrohr weist ein Mittelsegment zwischen dem Ein- und Auslaufbereich auf, welches einen zweiten Querschnitt aufweist. Dieses Mittelsegment dient der Strömungskonditionierung und kann eine Verringerung der geraden

Ei nl aufstrecke vor dem eigentlichen Durchflussmessgerät ermöglichen.

In dem Mittelsegment des Messrohres sind die Messelektroden angeordnet. Das Mittelsegment wird erfindungsgemäß zumindest im Bereich der Messelektroden von einer Rohrhalterung umfasst wird, welche einer Querschnittsverformung des zweiten Querschnitts entgegenwirkt.

Die Rohrhalterung umschließt bzw. umgreift in ihrer Gesamtheit das Messrohr im Mittelsegment vorzugsweise im vollem Umfang. Dabei muss ich die Rohrhalterung jedoch nicht über die gesamte Breite des Mittelsegments, bezogen auf die Längsachse des Messrohres, erstrecken. Da es in erster Linie um die Verhinderung der Änderung der Länge des Messelektrodenabstandes geht, sollte aber die Rohrhalterung zumindest im Bereich der Messelektroden angeordnet sein und in diesem Bereich das Messrohr stützen. Dieser vorgenannte Bereich beginnt vorzugsweise nicht mehr als 2cm, vorzugsweise weniger als 1cm von den Messelektroden entfernt.

Dadurch wird eine druckbedingte Aufweitung des Messrohres durch Mediumsdrücke im Bereich der Verbindungsachse der Messelektroden sicher vermieden und ein konstanter Messelektrodenabstand gewährleistet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Es ist von Vorteil, wenn an oder auf der Rohrhalterung das Magnetsystem angeordnet und/oder festgelegt ist. Damit kann eine kompakte Bauweise realisiert werden. Sofern die Rohrhalterung aus magnetisch-leitfähigem Metall ist, kann ein Polschuh entfallen, da die Rohrhalterung die Funktionalität des Polschuhs übernehmen kann.

Es ist von Vorteil, wenn das Mittelsegment zumindest zwei sich gegenüberliegende ebene Flächen aufweist, welche als Auflageflächen für das Magnetsystem bestimmt sind. Damit ist eine einfache Montierbarkeit des Magnetsystems gewährleistet.

Gerade die Querschnittform soll über einen großen Bereich von Mediumsdrücke gewährleistet werden. In einer Ausgestaltungsvariante können daher die Rohrhalterung aus zumindest zwei ebenen Platten bestehen, welche miteinander verbunden sind. Die Platten können insbesondere aus Metall bestehen.

Die Platten können die ebenen Flächen zumindest bereichsweise überragen. An diesen überragenden Stellen können Befestigungsmittel, so z.B. Bolzen angebracht werden. Eine besonders hohe Festigkeit der Rohrhalterung ergibt sich sofern die ebenen Platten mittels Bolzen miteinander verbunden sind.

Idealerweise schließt die Rohrhalterung das Mittelsegment vollumfänglich ein. Es ist besonders von Vorteil, wenn das Messrohr ein Kunststoff-Messrohr ist. Einerseits lässt sich die Geometrie der Querschnittsverengung im Mittelsegment bereits bei der Ausformung des Rohres beachten und andererseits kommt hier die Rohrhalterung besonders vorteilhaft zum Einsatz, da gerade Kunststoffrohre druckbedingten

Qherschnittsveränderungen unterliegen. Entsprechende Kunststoffmaterialien aus welchen das Messrohr bestehen kann sind vorzugsweise Polyethylen, Polyamid, Polypropylen und/oder Polyvinylchlorid.

Es ist insbesondere von Vorteil, wenn jede der Platten eine Dicke aufweist, welche zumindest der Wandstärke des Messrohres entspricht. Es ist von Vorteil, wenn zwischen dem Magnetsystem und dem Messrohr lediglich, also ausschließlich, die ebenen Platten angeordnet sind. So können z.B. Feldbleche, entfallen. Das Mittelsegment kann besonders vorteilhaft einen minimalen Durchmesser d _m in und einen maximalen Querschnitt d _ma x aufweisen, wobei d _m in zumindest 20% geringer ist, vorzugsweise zumindest 50% geringer ist, als d _ma x-

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren anhand eines

Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Perspektivansicht eines Messrohres eines magnetisch-induktiven

Durchflussmessgerätes; Fig. 2 Vorderansicht eines Messrohres eines magnetisch-induktiven

Durchflussmessgerätes;

Fig. 3 seitliche Schnittansicht entlang der Längsachse des Messrohres; Fig. 4 schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes und

Fig. 5 schematische Detailansicht des erfindungsgemäßen Durchflussmessgerätes Der Aufbau und das Messprinzip eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes sind grundsätzlich bekannt. Gemäß dem Faraday'schen Induktionsgesetz wird in einem Leiter, der sich in einem Magnetfeld bewegt, eine Spannung induziert. Beim

magnetisch-induktiven Messprinzip entspricht der fließende Messstoff dem bewegten Leiter. Ein Magnetfeld mit konstanter Stärke wird durch ein Magnetsystem erzeugt. Dabei kann es sich vorzugsweise um zwei Feldspulen handeln, die diametral zueinander auf gleicher Höhe der Messrohrachse A eines Messrohres am Messrohr angeordnet sind. Senkrecht dazu befinden sich an der Rohrinnenwand des Messrohres zwei oder mehr Messelektroden, welche die beim Durchfließen des Messstoffes erzeugte Spannung abgreifen. Die induzierte Spannung verhält sich proportional zur Durchflussgeschwindigkeit und damit zum Volumendurchfluss. Das durch die Feldspulen aufgebaute Magnetfeld wird durch einen getakteten Gleichstrom wechselnder Polarität erzeugt. Dies gewährleistet einen stabilen Nullpunkt und macht die Messung unempfindlich gegenüber Einflüssen durch Mehrphasenstoffe,

Inhomogenitäten in der Flüssigkeit oder geringer Leitfähigkeit. Es sind magnetisch- induktive Durchflussmessgeräte mit Spulenanordnungen mit mehr als zwei Feldspulen bekannt und anderer geometrischer Anordnung bekannt. Die Anmelderin stellt seit mehreren Jahrzehnten magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte in

unterschiedlichen Abmessungen und Ausgestaltungen beispielsweise unter dem Namen„Promag" her.

Das vorbeschriebene Durchflussmessgerät stellt eines der üblichsten Aufbauten dar. Darüber hinaus sind auch magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte mit mehr als zwei Feldspulen und mehr als zwei Messelektroden bekannt. Fig. 4 zeigt ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät 1 mit einem Kunststoffrohr 2, welches eine Messrohrachse A aufweist. Das Kunststoff roh r kann aus einem für den Rohrbau üblichen Material ausgebildet sein. Dabei kommen insbesondere Polyethylen oder Polyamid-Verbindungen in Betracht. Das Stützrohr 3 weist endständig Flansche 6 auf, welche jeweils über zumindest eine Anschlussfläche verfügen. Diese Anschlussfläche dient zum Anschluss an ein

Prozessrohr einer Prozessleitung, welches in Fig. 1 nicht näher abgebildet ist.

Das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät weist zudem ein Messrohr 2 welches in den Fig. 1 -3 näher dargestellt ist.

Das Messrohr 2 weist in seinem Einlauf- und Auslaufbereich 1 1 und 12 vorzugsweise einen kreisrunden Querschnitt auf. Dieser Querschnitt verändert sich über den Verlauf des Messrohres 2.

Das Rohr weist dabei ein Mittelsegment 10 auf, in welchem ein minimaler

Rohrdurchmesser zumindest um 20%, vorzugsweise um 50% geringer ist als der Rohrdurchmesser im Einlaufbereich 1 1 oder Auslaufbereich 12. Der maximale

Rohrdurchmesser ist gegenüber dem minimalen Rohrdurchmesser zumindest um 20%, vorzugsweise 50% größer. Das Medium übt einen gewissen Druck auf das Messrohr aus. Besonders intensiv wird dieser Mediumsdruck in dem Bereich der Verengung, also im Mittelsegment 10. Gerade bei Messrohren aus Kunststoff ist eine Querschnittsaufweitung oft schon ab

Mediumsdrücken von 3 bar oder höher zu beobachten. Dies ist ein grundsätzliches Problem, da der Abstand der Messelektroden 3 bei einer Querschnittsaufweitung geändert wird, wodurch Fehlmessungen auftreten. Die Querschnittsverengung vergrößert dieses Problem zusätzlich. Um druckbedingten Querschnittsaufweitungen dieses Querschnitts des Mittelbereichs entgegenzuwirken weist das Messrohr eine Rohrhalterung auf, welche im konkreten Fall durch eine Platten-Bolzen-Konstruktion ist. Allerdings sind je nach Rohrform auch andere konstruktive Möglichkeiten denkbar.

Die Querschnittsverengung ist in Fig. 1-4 nur schematisch dargestellt. Es kann sich z.B. dabei bei der Querschnittsverengung auch um einen Rechteckquerschnitt handeln. Eine entsprechende Herstellung des Messrohres kann durch Umformen wie folgt erfolgen:

Zunächst wird in ein Kunststoffrohr mit durchgehendem kreisrunden Querschnitt entlang der Messrohrachse ein Stempel eingeschoben wird. Dieser weist die Außenkontur auf, welche das Lumen des Messrohres in dem umgeformten Mittelsegment annehmen soll. Der Stempel kann z.B. aus zwei Hälften bestehen, welche in der Mitte

zusammengeführt werden.

Auf diesen Stempel wird das Rohr nunmehr aufgepresst. Dies erfolgt vorzugsweise unter Wärmeeinwirkung, z.B. bei Temperaturen über 100°C.

Im Verformungsvorgang können vorzugsweise ebene Flächen 13 und 14 ausgebildet werden. Die Flächennormalen der beiden Ebenen liegen dabei vorzugsweise

übereinander oder verlaufen parallel zueinander.

Auf der Wandung des Kunststoff roh res liegen zumindest im Bereich der ebenen

Flächen 13 und 14 eine Versteifungslage angeordnet.

Diese Versteifungslage ist vorzugsweise nur in dem Bereich ausgebildet, in welchem sich die ebenen Flächen erstrecken. Die Versteifungslage kann in Fig. 1 -3 zwei parallel zueinander angeordnete ebene Platten 7 umfassen. Diese ebenen Platten 7 sind vorzugsweise aus einem massiven Metall, insbesondere Stahl, ausgebildet. Es können auch alternativ mehrere

übereinander geschichtete Metallbleche, z.B. Stahlbleche sein.

Die ebenen Platten liegen in Fig. 1 -3 auf den ebenen Flächen 13 und 14 des

Kunststoff rohres 2 auf. Sie sind durch Bolzen 5 miteinander verbunden.

Die Bolzen 5 und die ebenen Platten 7 sind kraftschlüssig mit der Wandung des Kunststoff rohres verbunden. Sie können beispielsweise direkt auf dem Kunststoffrohr aufliegen. Es können jedoch auch weitere Zwischenlagen zwischen dem Kunststoffrohr 2 und den Platten 7 angeordnet sein.

Alternativ zu den Platten und Bolzen 5 und 7 kann auch ein Metallband oder mehrere Metallbänder zur Stabilisierung des Bereichs 10 verwendet werden.

Die Versteifungslage ist dabei vorzugsweise ausschließlich im Bereich 10, in welchem sich die ebenen Flächen 13 und 14 erstrecken, angeordnet. Das vorbeschriebene Messrohr 2 kann sodann in einem magnetisch-induktiven

Messgerät eingesetzt werden. Dies ist in Fig. 4 gezeigt.

Auf jeder Versteifungsplatte 7 ist ein Magnetsystem angeordnet. Dieses Magnetsystem umfasst in Fig. 4 zwei Magnetspulen welche sich diametral gegenüberstehen auf den ebene Platten 7 aufliegen. Das Magnetsystem erzeugt ein Magnetfeld.

90° versetzt zu dem Magnetsystem sind zwei Messelektroden 3 angeordnet, welche sich diametral am Messrohr gegenüberstehen. Bei erhöhtem Mediumsdruck durch das Messmedium 8 erfolgt durch die kraftschlüssige Verbindung der Versteifungslage mit dem Kunststoffrohr keine oder eine starkverminderte Aufweitung des Messelektrodenabstandes und des Abstandes der Magnetspulen. Dadurch kann ein Kunststoff roh r anstelle eines Metallrohres mit Liner eingesetzt werden, in welchem ein reduzierter Querschnitt realisiert ist. Das entsprechende Messrohr erfüllt zudem die für das Messprinzip notwendigen Anforderungen an die Diffusionsdichtigkeit, mechanische Festigkeit und elektrische Isolierung, so dass fertige Messrohr keine Nachteile gegenüber anderen marktüblichen Messrohren für magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte aufweist.

Fig. 5 zeigt einen detaillierteren Aufbau des magnetisch-induktiven

Durchflussmessgerates mit den auf der Rohrhalterung 15 aufgesetzten Feldspulen 4 und auf den Feldspulen angeordneten Feldrückführungsblech 16. Die Messelektroden wurden zur Vereinfachung nicht dargestellt

Bezugszeichen

Magnetisch-induktives Durchflussmessgerat

Messrohr

Messelektrode

Feldspule

Bolzen

Flansch

Platte

Messmedium

Verbindungsstelle

Mittel segment

Einlaufbereich

Auslaufbereich

Ebene Fläche

Ebene Fläche

Rohrhalterung

Feldrückführungsblech