Die Erfindung betrifft ein Messgerät, eine verfahrenstechnische Anlage und ein Verfahren zum Bestimmen einer Abrasion.

Aus der Prozessautomatisierung sind Messgeräte bekannt, die dazu eingesetzt werden um Prozesseigenschaften des Mediums zu überwachen. Übliche Prozesseigenschaften sind beispielsweise Durchflussvolumen und -geschwindigkeit, Massedurchfluss, pH-Wert, Druck und Temperatur des Mediums. Ein Beispiel für ein häufig eigesetztes Messgerät ist ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät. Anwendungsbedingt kann das Medium für das Messrohr abrasive Eigenschaften aufweisen. Um eine möglich lange Einsatzzeit des Messgerätes zu gewähren sind spezielle Gehäuse, Messrohrkörper oder Auskleidungen für das Messrohr vorgesehen. Bei der Verwendung von Auskleidungen kann bei erhöhter Abrasion ein Austausch vom Anwender vorgesehen werden. Es kann vorteilhaft sein den Zeitpunkt vorherzubestimmen, bei dem ein Austausch der Auskleidung notwendig ist, ohne den Prozess zu unterbrechen.

Magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte werden zur Bestimmung der Durchflussgeschwindigkeit und des Volumendurchflusses eines fließenden Mediums in einer Rohrleitung eingesetzt. Ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät weist ein Magnetsystem auf, welches ein Magnetfeld senkrecht zur Flussrichtung des fließenden Mediums erzeugt. Dafür werden üblicherweise einzelne Spulen, seltener Permanentmagnete verwendet. Um ein überwiegend homogenes Magnetfeld zu realisieren, werden zusätzlich Polschuhe so geformt und an dem Messrohr angebracht, dass die Magnetfeldlinien über den gesamten Rohrquerschnitt im Wesentlichen senkrecht zur Querachse bzw. parallel zur Vertikalachse des Messrohres verlaufen. Ein an die Mantelfläche des Messrohres angebrachtes Messelektrodenpaar greift eine senkrecht zur Flussrichtung und zum Magnetfeld anliegende elektrische Messspannung bzw. Potentialdifferenz im Medium ab, die entsteht, wenn ein leitfähiges Medium bei angelegtem Magnetfeld in Flussrichtung fließt. Da die abgegriffene Messspannung laut Faraday’schem Induktionsgesetz von der Geschwindigkeit des fließenden Mediums abhängt, kann aus der induzierten Messspannung U die Durchflussgeschwindigkeit u und, mit Hinzunahme eines bekannten Rohrquerschnitts, der Volumendurchfluss V ermittelt werden.

Magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte finden vielfach Anwendung in der Prozess- und Automatisierungstechnik für Fluide ab einer elektrischen Leitfähigkeit von etwa 5 pS/cm. Entsprechende Durchflussmessgeräte werden von der Anmelderin in unterschiedlichsten Ausführungsformen für verschiedene Anwendungsbereiche beispielsweise unter der Bezeichnung PROMAG vertrieben. Aufgrund der geforderten hohen mechanischen Stabilität für Messrohre von magnetischinduktiven Durchflussmessgeräten, bestehen diese zumeist aus einem metallischen Trägerrohr von vorgebbarer Festigkeit und Weite, welches innen mit einem elektrisch isolierenden Material von vorgebbarer Dicke, dem so genannten Liner, ausgekleidet ist. Beispielsweise sind in der DE 10 2005 044 972 A1 und in der DE 10 2004 062 680 A1 jeweils magnetisch-induktive Messaufnehmer beschrieben, die ein in eine Rohrleitung einfügbares, ein einlassseitiges erstes Ende und ein auslassseitiges zweites Ende aufweisendes Messrohr mit einem nicht-ferromagnetischen Trägerrohr ais eine äußere Umhüllung des Messrohrs, und einer in einem Lumen des Trägerrohrs untergebrachten, aus einem elektrisch isolierenden Material bestehenden rohrförmigen Auskleidung zum Führen eines strömenden und vom Trägerrohr elektrisch isolierten Messstoffs umfassen.

Die üblicherweise aus einem thermoplastischen, duroplastischen und/oder elastomeren Kunststoff bestehende Auskleidung dient unter anderem der chemischen Isolation des Trägerrohrs vom Messstoff. Bei magnetisch-induktiven Messaufnehmern, bei denen das Trägerrohr eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist, beispielsweise bei Verwendung metallischer T rägerrohr, dient die Auskleidung außerdem zur elektrischen Isolation zwischen dem Trägerrohr und dem Messstoff, die ein Kurzschließen der im Messstoff induzierten Spannung über das Trägerrohr verhindert. Durch eine entsprechende Auslegung des Trägerrohrs ist insoweit also eine Anpassung der Festigkeit des Messrohrs an die im jeweiligen Einsatzfall vorliegenden mechanischen Beanspruchungen realisierbar, während mittels der Auskleidung eine Anpassung des Messrohrs an die für den jeweiligen Einsatzfall geltenden elektrischen, chemischen und/oder biologischen Anforderungen realisierbar ist.

Häufig wird zur Befestigung der Auskleidung auch ein sogenannter Stützkörper verwendet, der in die Auskleidung eingebettet ist. In der Patentschrift EP 0 766 069 B1 bspw. dient ein mit dem Trägerrohr verschweißtes Lochblechrohr als Stützkörper. Der Stützkörper wird mit dem Trägerrohr verbunden und in die Auskleidung eingebettet, indem das Material, aus welchem die Auskleidung besteht inwendig in das Trägerrohr aufgetragen wird. Weiterhin ist zur mechanischen Stabilisierung und zur elektrischen Abschirmung aus der Patentschrift US 4,513,624 A ein Messrohr mit einem Metallgehäuse bekannt geworden. Eigens zu diesem Zweck umgibt das Metallgehäuse dabei eine das Medium führende Rohrleitung.

Weiterhin sind magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte bekannt, welche ein aus einem elektrisch isolierenden Material - bspw. Kunststoff, Keramik und/oder Glas - gebildeten Messrohrkörper aufweisen. Bei derartigen Messrohren wird auf eine isolierende Beschichtung verzichtet. Es hat sich gezeigt, dass die elektrisch isolierende Auskleidung, aber auch der aus einem elektrisch isolierenden Material gebildete Messrohrkörper trotz der Verwendung von strapazierfähigen Materialien einer Erosion unterliegt. Insbesondere Messstoffe die feste Partikel - wie z.B. Sand, Kies und/oder Gestein - mit sich führen, verursachen eine Abrasion der Auskleidung der Rohrleitung bzw. des Messrohrkörpers. Infolge der Abrasion bzw. Deformation der Auskleidung oder des elektrisch isolierenden Messrohrkörpers verändert sich das Durchflussprofil des Messaufnehmers. Aufgrund dessen liefert die Messeinrichtung fehlerhafte Messwerte des Volumen- oder Massedurchflusses. Zudem geht bei Messrohren mit innenseitiger Auskleidung die chemische bzw. elektrische Isolation zwischen Messstoff und Trägerrohr verloren.

Die WO 2010/066518 A1 offenbart eine Messeinrichtung zur Bestimmung eines Volumen- und/oder Massedurchflusses eines durch ein Messrohr strömenden Messstoffes. Das Messrohr umfasst ein Trägerrohr mit einer inwendigen Auskleidung, umfassend eine erste Schicht und eine zweite Schicht, und eine Überwachungselektrode, die zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht eingebettet ist und dazu eingerichtet ist eine Beschädigung der zweiten/ersten Schicht zu detektieren. Nachteilig daran ist jedoch, die Beeinflussung der Überwachung auf die Messung des Volumen- und/oder Massedurchflusses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein alternatives Messgerät und Verfahren zur Ermittlung einer Abrasion bereitzustellen, welche dem Problem Abhilfe schafft.

Die Aufgabe wird gelöst durch das Messgerät nach Anspruch 1 und das Verfahren nach Anspruch 15.

Das erfindungsgemäße Messgerät umfasst:

- ein Messrohr zum Führen eines fließfähigen Mediums, wobei das Messrohr eine innere Mantelfläche aufweist, wobei die innere Mantelfläche zumindest abschnittsweise elektrisch isolierend ausgebildet ist,

- mindestens eine Überwachungselektrode, wobei die mindestens eine Überwachungselektrode an dem elektrisch isolierenden Abschnitt der inneren Mantelfläche mediumsberührend angeordnet ist;

- eine Abrasionsdetektionsvorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, an der mindestens einen Überwachungselektrode mindestens eine Größe zu ermitteln, welche mit einer Abrasion der Überwachungselektrode korrespondiert. Bekannte Überwachungselektroden sind im Liner eingebettete metallische Folien oder Stiftelektroden, an denen eine Messschaltung der Abrasionsdetektionsvorrichtung einen elektrischen Widerstand gegen eine mediumsberührende Referenzelektrode messen. Erfindungsgemäß ist die Überwachungselektrode mediusmberührend und somit direkt dem abrasiven Medium ausgesetzt.

Als Abrasionsdetektionsvorrichtung ist eine Vorrichtung zu verstehen, die dazu ausgebildet ist, Werte der zu ermittelnden Größe (z.B. elektrischer Widerstand, Strom, Spannung, oder davon abhängige Größen) an der Überwachungselektrode zu bestimmen bzw. zu messen. Dies kann kontaktlos oder berührend erfolgen.

Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die mindestens eine Überwachungselektrode als ein selektiv appliziertes zumindest teilweise leitfähiges Schichtsystem ausgebildet ist, wobei das Schichtsystem mindestens eine leitfähige Polymerschicht und/oder mindestens eine Metallschicht und/oder mindestens eine dotierte Halbleiterschicht umfasst.

Das Schichtsystem ist vorzugsweise als ein Dünnfilme ausgebildet und kann Schichtdicken von mehreren Nanometern bis hin zu wenigen Millimetern aufweisen. Derartig dünne Schichtsysteme haben den Vorteil, dass sich ihre mittels Abrasionsdetektionsvorrichtung ermittelte Größe, insbesondere der elektrische Widerstand ausgesprochen von der Schichtdickenänderung und somit auch indirekt von der Abrasion durch das Medium abhängt.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Schichtsystem mindestens zwei, jeweils unterschiedliche Materialien aufweisende elektrisch leitfähige Schichten umfasst.

Als Schichtmaterialien werden vorzugsweise Edelstähle, CrNi-Legierungen, ZnAI- Legierungen, Platin oder Titan verwendet. Für eine Vielzahl an Anwendungen bieten sich die rostfreien Edelstähle 1 .4435 und 1 .4462 an. Der Einsatz von mindestens zwei Schichten mit unterschiedlichen Materialien hat den Vorteil, dass sich anhand der ermittelten Größe Abrasionsraten für unterschiedliche Materialien ableiten lassen. Demnach ist die Abrasionsdetektionsvorrichtung dazu eingerichtet, eine erste Abrasionsrate für die erste Schicht und eine zweite Abrasionsrate für die zweite Schicht zu bestimmen. Dabei wird die zweite Abrasionsrate erst ermittelt, wenn die erste Schicht abgetragen ist und die Werte der ermittelten Größe von einem Sollwertebereich abweichen.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die mindestens zwei Schichten jeweils einen elektrischen Widerstand aufweisen, wobei die mindestens zwei Schichten derart angeordnet sind, dass die jeweiligen elektrischen Widerstände in radialer Richtung, insbesondere in Richtung eines Messrohrmittelpunktes abnehmen.

Dies hat den Vorteil, dass sich eine Abrasionsrate anhand der zeitlichen elektrischen Widerstandsänderung ermitteln lässt. Bei intaktem Schichtsystem dominiert der Stromfluss durch die Schicht mit dem niedrigeren Widerstand. Wird diese Schicht abgestragen, so ist spiegelt sich das in den Werten der zu ermittelnden Größe wider. Unter Abrasionsrate ist eine materialspezifische Größe zu verstehen, die Auskunft über die Abtragung - ausdrückbar durch eine Länge, eine Fläche oder ein Volumen - pro Zeit gibt. Anhand der Abrasionsrate kann man den Zeitpunkt für einen Austausch von mediumsberührende Messgerätekomponenten, wie z.B. Liner oder Messelektroden bestimmen. Die unterschiedlichen elektrischen Widerstände lassen sich durch die Wahl von Materialien mit unterschiedlichen spez. Widerständen oder durch Schichten mit unterschiedliche Schichtdicken einstellen.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die mindestens zwei Schichten jeweils eine Schichtdicke aufweisen, wobei die mindestens zwei Schichten derart angeordnet sind, dass die jeweiligen Schichtdicken in radialer Richtung, insbesondere in Richtung eines Messrohrmittelpunktes zunehmen.

Somit lassen sich auch Schichtsysteme realisieren mit Schichten aus einem weichem und somit schnell abtragbaren Schichtmaterial - wie Polymere -, welche eine höhere elektrische Leitfähigkeit aufweisen als dünnere metallische Schichten.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die mindestens zwei Schichten jeweils eine Härte aufweisen, wobei die mindestens zwei Schichten derart angeordnet sind, dass die jeweiligen Härten in radialer Richtung, insbesondere in Richtung eines Messrohrmittelpunktes abnehmen.

Dies hat den Vorteil, dass sich härtenspezifische Abrasionsraten bestimmen lassen, anhand der Rückschlüsse über Wartungzeiträume für andere Messgerätekomponenten aus Materialien mit ähnlicher Härte ziehbar sind. Der Begriff Härte steht für einen mechanischen Widerstand, den ein Werkstoff einer mechanischen Eindringung eines anderen Körpers - nämlich der die Abrasion verursachenden Stoffe im fließenden Medium - entgegensetzt. Je nach der Art der Einwirkung unterscheidet man verschiedene Arten von Härte. So ist Härte nicht nur der Widerstand gegen härtere Körper, sondern auch gegen weichere und gleich harte Körper. Härte ist auch ein Maß für das Verschleißverhalten von Materialien.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Schichtsystem zumindest eine elektrisch isolierende Schicht aufweist, welche zwei elektrisch leitfähige Schichten der mindestens zwei Schichten voneinander trennt.

Somit lassen sich Effekte aufgrund von inhomogener Abrasion vermeiden. Kommt es zur Trennung des elektrischen Kontaktes eines der Kontaktierungsmittel mit der ersten Schicht, so wird ausschließlich der elektrische Widerstand der zweiten Schicht gemessen. Dieser ist solange im Wesentlichen konstant bis die isolierende Schicht abgetragen wird. Erst wenn die zweite Schicht abgetragen wird - und die isolierende Schicht dementsprechend zumindest teilweise abgetragen ist - ändert sich der elektrische Widerstand des Schichtsystems wiederum. Dies lässt sich für die Separierung der unterschiedlichen Abrasionsraten der einzelnen Schichten zu Nutze machen.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass eine die innere Mantelfläche berührende Schicht des Schichtsystems zumindest teilweise ringförmig ausgebildet ist und/oder einen elektrischen Widerstand R _± aufweist, mit

< 10 ^-6 Hm, insbesondere R _± < 5 • 10 ^-7 Hm und bevorzugt R _± < 10 ^-7 (Im.

Dies hat den Vorteil, dass sich die Überwachungselektrode gleichzeitig zur Erdung des zu führenden Mediums eignet, was besonders für magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte vorteilhaft ist, bei denen mangelnde Erdung zur Verschiebung des Messpunktes führen.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Abrasionsdetektionsvorrichtung dazu eingerichtet ist, die mindestens eine Größe in einem ersten Zeitintervall zu messen, wobei die Abrasionsdetektionsvorrichtung dazu eingerichtet ist, das Schichtsystem zumindest in einem zweiten Zeitintervall mit einem Erdungspotential zu verbinden.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Abrasionsdetektionsvorrichtung eine Kontaktierungsanordnung zum elektrischen Kontaktieren der Überwachungselektrode aufweist, insbesondere umfassend ein erstes Kontaktierungsmittel und ein zweites Kontaktierungsmittel, wobei die Abrasionsdetektionsvorrichtung dazu eingerichtet ist, eine Impedanz, insbesondere einene elektrischen Widerstand an der mindestens einen Überwachungselektrode zu messen und die mindestens eine Größe zumindest in Abhängigkeit der Impedanz, insbesondere von der zeitlichen Änderung der Impedanz zu bestimmen. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Kontaktierungsanordnung ein erstes Kontaktierungsmittel und ein zweites Kontaktierungsmittel aufweist, wobei die Kontaktierungsanordnung ein drittes Kontaktierungsmittel und ein viertes Kontaktierungsmittel aufweist, wobei das dritte Kontaktierungsmittel und das vierte Kontaktierungsmittel insbesondere in einer Umfangsrichtung des Messrohres zwischen dem ersten Kontaktierungsmittel und dem zweiten Kontaktierungsmittel angeordnet sind, wobei die Abrasionsdetektionsvorrichtung dazu eingerichtet ist, zwischen dem ersten Kontaktierungsmittel und dem zweiten Kontaktierungsmittel einen elektrischen Strom fließen zu lassen, wobei die Abrasionsdetektionsvorrichtung dazu eingerichtet ist, zwischen dem dritten Kontaktierungsmittel und dem vierten Kontaktierungsmittel eine elektrische Spannung zu messen, wobei die Abrasionsdetektionsvorrichtung dazu eingerichtet ist, einen Flächenwiderstand zu bestimmen und die mindestens eine Größe zumindest in Abhängigkeit des Flächenwiderstandes, insbesondere von der zeitlichen Änderung des Flächenwiderstandes zu bestimmen.

Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, dass Kontaktwiderstände zwischen Kontaktierungsmittel und Schichtsystem reduziert werden und somit auch sehr geringe Änderungen des elektrischen Widerstandes des Schichtsystems detektierbar sind.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass eine Größe der mindestens einen Größe eine materialabhängige Abrasionsrate beschreibt und bevorzugt eine weitere Größe der mindestens einen Größe eine weitere materialabhängige Abrasionsrate beschreibt.

Sind erst materialabhängige oder härtenabhängige Abrasionsraten bekannt, so ist die Bestimmung der maximalen Laufzeit bis zum Austausch weiterer eingesetzter Komponenten im Messgerät oder in der verfahrenstechnischen Anlage möglich.

Ein erfindungsgemäße Verfahrenstechnische Anlage, umfassend:

- eine Rohrleitung,

- ein erfindungsgemäßes Messgerät, wobei das Messgerät mit der Rohrleitung verbunden ist, wobei die Überwachungselektrode ein Elektrodenmaterial und/oder eine an der inneren Mantelfläche angeordnete Beschichtung ein Beschichtungsmaterial aufweist, wobei eine Größe der mindestens einen Größe spezifisch für das Elektrodenmaterial und/oder das Beschichtungsmaterial ist,

- eine Anlagenkomponente, welche zumindest in einem mediumsberührenden Abschnitt ebenfalls das Elektrodenmaterial und/oder das Beschichtungsmaterial aufweist,

- eine Überwachungsvorrichtung, wobei die Überwachungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, zumindest in Abhängigkeit von der Größe und bevorzugt eines der Anlagenkomponente zugeordnetem Schwellwertes eine Warnung für die Anlagenkomponente auszugeben und/oder eine verbleibende Einsatzzeit bis zu einer Wartungsmaßnahme der Anlagenkomponente zu bestimmen.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bestimmen einer Abrasion einer mediumsberührenden elektrisch isolierenden Beschichtung eines Messrohres eines Messgerätes, insbesondere eines erfindungsgemäßen Messgerätes umfasst die Verfahrensschritte:

- Messen eines Flächenwiderstandes an einer insbesondere mediumsberührenden Überwachungselektrode, wobei die Überwachungselektrode als ein Schichtsystem ausgebildet ist;

- Ermitteln einer von einer Schichtdicke des Schichtsystems abhängigen Prüfgröße mittels des gemessenen Flächenwiderstandes,

- Bestimmen ob eine Abrasion vorliegt anhand der Prüfgröße.

Das erfindungsgemäße eignet sich für Dünnfilmelektroden, deren elektrischer Widerstand von der Schichtdicke abhängt. Ändert sich die Schichtdicke bereits minimal, so wirkt sich das auch auf den gemessenen Widerstand aus. Anhand der zeitlichen Änderung des Widerstandes lässt sich eine Abrasionsrate ableiten.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 : einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Messgerätes;

Fig. 2: eine perspektivische Ansicht auf eine teilweise geschnittene Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messgerätes; Fig. 3: einen Ausschnitt eines Längsschnittes einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messgerätes;

Fig. 4: einen Ausschnitt eines Längsschnittes einerweiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messgerätes;

Fig. 5: einen Ausschnitt eines Längsschnittes einerweiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messgerätes;

Fig. 6: einen Ausschnitt eines Längsschnittes einerweiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messgerätes;

Fig. 7: einen Ausschnitt eines Längsschnittes einerweiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messgerätes;

Fig. 8: einen Ausschnitt eines Längsschnittes einerweiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messgerätes;

Fig. 9: einen Längsschnitt eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes; und

Fig. 10: eine Ansicht auf einen Teil einer verfahrenstechnischen Anlage.

Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Messgerätes 1. Das abgebildete Messgerät 1 umfasst ein Messrohr 6 zum Führen eines fließfähigen Mediums. Das Messrohr 6 besteht aus einem metallischen Trägerrohr 3 und einem Liner 4 aus einem elektrisch isolierenden Material, wie z.B. Kunststoff. Der Liner 4 dient dazu das Trägerrohr 3 gegen das Medium zu isolieren. Durch den auf eine Innenfläche des Trägerrohres 3 applizierten Liner 4 ist die innere Mantelfläche 20 des Trägerrohres 3 zumindest abschnittsweise elektrisch isolierend ausgebildet. Desweiteren weist das Messgerät 1 zwei Überwachungselektroden 7, 26 auf, die sich eingangs- und ausgangsseitig ringförmig auf dem elektrisch isolierenden Abschnitt der inneren Mantelfläche 20 mediumsberührend erstrecken. Eine Messvorrichtung 2 zum Ermitteln einer Prozesseigenschaft des zu führenden Mediums ist Teil des Messgerätes 1 . Eine Abrasionsdetektionsvorrichtung 9 ist dazu eingerichtet, an einer der zwei Überwachungselektrode 7,26 mindestens eine Größe zu ermitteln, welche mit einer Abrasion der Überwachungselektrode 7 korrespondiert. Alternativ kann die Abrasionsdetektionsvorrichtung 9 mit beiden Überwachungselektroden 7, 26 verbunden sein, wobei einer der beiden Werte der ermittelten Größe als Referenzwert dienen kann. Die Abrasionsdetektionsvorrichtung 9 ist dazu eingerichtet, einen Flächenwiderstand der Überwachungselektrode 7 zu bestimmen und die mindestens eine Größe zumindest in Abhängigkeit des Flächenwiderstandes, insbesondere von der zeitlichen Änderung des Flächenwiderstandes zu bestimmen. Das metallische Trägerrohr 3 ist gegenüber der Aberasionsdetektionsvorrichtung 9 elektrisch isoliert. Bei der ermittelten Größe handelt es sich um eine materialabhängige Abrasionsrate, die für das spezifische Material der zwei Überwachungselektroden 7, 26 steht. Die zwei Überwachungselektroden 7 sind jeweils als ein selektiv appliziertes leitfähiges Schichtsystem 8 ausgebildet, wobei das Schichtsystem 8 jeweils mindestens eine leitfähige Polymerschicht und/oder mindestens eine Metallschicht und/oder mindestens eine dotierte Halbleiterschicht umfasst. Zudem weist das Schichtsystem 8 eine Breite b und eine Dicke Schichtsystemdicke d auf, die beide neben dem materialabhängigen spezifischen Widerstand maßgeblich für die Größe des Flächenwiderstandes des Schichtsystemes 8 sind. Die Abrasionsdetektionsvorrichtung 9 kann ebenfalls dazu eingerichtet sein, die mindestens eine Größe in einem ersten Zeitintervall zu messen und in einem zweiten Zeitintervall mit einem Erdungspotential zu verbinden. Somit dienen die Überwachungselektrode 7, 26 zusätzlich zum Erkennen einer Abrasion durch das Medium ebenfalls zum Verbinden des fließfähigen Mediums mit einem kontrollierten Potential.

Die Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht auf eine teilweise geschnittene Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messgerätes 1 . Die abgebildete Überwachungselektrode 7 ist ringförmig ausgebildet und besteht aus einem Schichtsystem 8 mit einer leitfähigen Schicht 11 . Der Ring kann geschlossen oder offen ausgebildet sein. Die Kontaktierungsanordnung 13 weist ein erstes Kontaktierungsmittel 14, ein zweites Kontaktierungsmittel 15, ein drittes Kontaktierungsmittel 16 und ein viertes Kontaktierungsmittel 17 auf. Dabei ist das dritte Kontaktierungsmittel 16 und das vierte Kontaktierungsmittel 17 in einer Umfangsrichtung des Messrohres 6 zwischen dem ersten Kontaktierungsmittel 14 und dem zweiten Kontaktierungsmittel 15 angeordnet. Die Kontaktierungsmittel 14, 15, 16, 17 sind gleichmäßig um den Umfang des Messrohres verteilt. Die benachbarten Kontaktierungsmittel weisen jeweils einen im Wesentlichen gleichen Abstand zueinander auf, wobei der Abstand jeweils größer ist als die Dicke des Schichtsystems 8. Die Abrasionsdetektionsvorrichtung 9 ist dazu eingerichtet, zwischen dem ersten Kontaktierungsmittel 14 und dem zweiten Kontaktierungsmittel 15 einen elektrischen Strom fließen zu lassen und zwischen dem dritten Kontaktierungsmittel 16 und dem vierten Kontaktierungsmittel 17 eine elektrische Spannung zu messen.

Abhängig von der Größe des elektrischen Stromes und der gemessenen Spannung ergibt sich ein Flächenwiderstand für die Überwachungselektrode 7. Die mindestens eine Größe lässt sich zumindest in Abhängigkeit des Flächenwiderstandes, insbesondere von der zeitlichen Änderung des Flächenwiderstandes bestimmen.

Die Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt eines Längsschnittes einer Ausgestaltung der Abrasionsdetektionsvorrichtung 9 des erfindungsgemäßen Messgerätes. Der Liner 4 kann in dieser Variante eine Größe von weniger als 2,5 mm, vorzugsweise weniger als 1 ,5 mm aufweisen. So kann z.B. auch einen Liner als beschichtetes vergleichsweise dünnes Material in das T rägerrohr 3 eingebracht werden. Alternativ kann der Liner auch eine Lackschicht oder als eine Plasmabeschichtung ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft kann die Linerdicke des Liners 6 von 50 pm bis 1 ,5 mm, insbesondere zwischen 200 pm bis 1 ,3 mm betragen. Auf der mediumszugewandten Seite weist das Messrohr 2 eine elektrisch leitfähige Schicht 10 auf. Vorzugsweise kann es sich um eine metallische Beschichtung handeln. Die elektrisch leitfähige Schicht 11 kann vorzugsweise als elektrisch-leitfähiger Lack, als elektrisch-leitfähige Pulverbeschichtung und/oder als elektrisch leitfähige Plasmabeschichtung aufgetragen sein. Bevorzugte Schichtdicken für die elektrisch leitfähige Schicht liegen zwischen 40 pm und 1 mm, vorzugsweise zwischen 50 pm und 800 pm. Diese Schichtdicken gewährleisten einerseits dass auch bei mechanischer Einwirkung die Schicht hinreichend stabil ist und zugleich eine Kontaktierungsmittel der Messrohrseite her kontaktierbar ist. Das Kontaktierungsmittel ist in Fig. 3 als spitz-zulaufende Stiftelektrode 27 dargestellt. Selbstverständlich sind auch andere Elektrodenformen im Rahmen der vorliegenden Erfindung realisierbar, wobei diese Elektrodenform sich zur Kontaktierung mit der metallischen Beschichtung als besonders geeignet erwiesen hat. Bei Kunststoff-Messrohren kann man alternativ auch eine Elektrodenform wie in der WO 2009/071615 A1 verwenden, welche keine zusätzliche Verankerungsvorrichtung benötigt. Fertigungstechnisch kann die Stiftelektrode 27 durch eine Bohrung im Messrohr 1 oder auch lediglich nur im Trägerrohr 3 bis zur Kontaktierung mit der elektrisch leitfähigen Schicht 11 von außen, also jenseits des Lumens des Messrohres 1 , eingeschoben werden. Es ist auch möglich und einfach realisierbar die Stiftelektrode 27 zunächst zu positionieren und anschließend die elektrisch-leitfähige Schicht 11 aufzubringen. In der Bohrung des Messrohres 1 oder des Stützrohres 3 des Messrohres 1 ist eine elektrisch-isolierende Innenauskleidung 32 vorgesehen, welche eine Kontaktierung zwischen dem metallischen Trägerrohr 3 und der Stiftelektrode 27 vorteilhaft verhindert. Die elektrisch-leitfähige Schicht 11 kann in jeder Art von Messrohr eingesetzt werden, ist allerdings besonders vorteilhaft bei Messrohren mit geringem Innendurchmesser (DN100 oder geringer) und in Messrohren mit einem im Bereich des Magnetsystems verringerten und/oder veränderten Querschnitt, wie sie z.B. in der WO 2016/102168 A1 beschrieben wird. Auf der mediumsabgewandten Seite des Messrohres 1 ist ein Verankerungssystem 28 für die Stiftelektrode 27 vorgesehen. Dieses umfasst zwei schräg von der Außenwand des Messrohres 1 hervorstehende und aufeinander zulaufende Arme 29 und eine Plattform 31 , welche radial beabstandet zur Außenwand des Messrohres dient und welche eine Bohrung zur Durchführung der Stiftelektrode 27 aufweist. Diese Form des Verankerungssystems 28 kann zudem als Zentrierhilfe und als Anschlag bei der Bereitstellung der Bohrung für die Elektrode im Trägertrohr 3 genutzt werden, so dass ein Bohrer geführt wird und in definierter Höhe die Bohrung setzt. Weiterhin dient das Verankerungssystem 28 der Verdrehsicherung der Stiftelektrode 27. Zwischen der elektrisch-leitfähigen Schicht 11 und dem Messrohr 1 können weitere Anbindungsschichten vorgesehen sein. Allerdings und vorteilhaft kann die elektrisch-leitfähige Schicht 11 auch unmittelbar auf die Innenseite des Messrohres 1 , insbesondere auf die Oberfläche des Liners 4, aufgebracht sein. Die elektrisch-leitfähige Schicht 11 ist ortsselektiv. Das Material der elektrisch leitfähigen Schicht 11 kann vorzugsweise Stahl, aber auch anderes korrosionsresistentes Metall sein. Besonders bevorzugt kann Edelstahl der Klasse 1.4435 genutzt werden, welches für Trinkwasseranwendungen zugelassen ist. Die Arme 29 des Verankerungssystems 28 können mit dem Trägerrohr 3 verschweißt sein.

Die Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt eines Längsschnittes einer weiteren Ausgestaltung der Abrasionsdetektionsvorrichtung des erfindungsgemäßen Messgerätes. Fig. 4 stellt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel für ein Trägerrohr 3 aus Kunststoff dar. Dieses benötigt daher keinen Liner und keine elektrisch-isolierende Bohrungs-Auskleidung. Die elektrisch leitfähige Schicht 11 , die Stiftelektrode 27 und das Verankerungssystem 28 können analog zu Fig. 3 ausgebildet sein.

Die Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt eines Längsschnittes einer weiteren Ausgestaltung der Abrasionsdetektionsvorrichtung des erfindungsgemäßen Messgerätes. Die Elektrodenvariante weist eine erste leitfähige Schicht 11 und eine zweite leitfähige Schicht 12 auf, welche die erste leitfähige Schicht 12, vorzugsweise vollständig, zum Medium hin bedeckt. Das Material der ersten leitfähigen Schicht 11 unterscheidet sich hinsichtlich ihrer Leitfähigkeit vom Material der zweiten Schicht 12. Die zweite Schicht 19 kann z.B. aus einem korrosionsbeständigerem Material als die erste Schicht 11 bestehen. Beispielsweise kann als Material der zweiten Schicht 12 Stahl, insbesondere Edelstahl, beispielsweise die Werkstoffklasse 1.4435 für den Trinkwasserbereich, genutzt werden und als Material der ersten Schicht 11 Kupfer, ein leitfähiger Kunststoff oder ein leitfähiger Halbleiter. Auch hier kann der Abtrag der zweiten Schicht 12 überwacht werden, z.B. durch Änderung eines Widerstandswertes, und eine Anzeige auf baldigen Ausfall erfolgen. Trotzdem bleibt auch hier die Messfunktion der Elektrode aufgrund des Vorhandenseins der ersten Schicht 11 intakt. Ortsselektive Direktbeschichtungen können z.B. in einem Plasma-Beschichtungsverfahren aufgebracht werden und sind u.a. bereits durch die Firma ecoCOAT GmbH bekannt. Durch eine derartig aufgebrachte Schicht kann eine Elektrodenoberfläche geschaffen werden, welche nur in vernachlässigbar-geringem Maße in das Lumen eines Rohres, insbesondere eines Messrohres, eines magnetischinduktiven Durchflussmessgerätes hineinragt. Dadurch werden Verwirbelungen oder ähnliches auf der Elektrodenoberfläche verringert oder sogar gänzlich vermieden. Zudem kann eine geringe Linerdicke kann Messrohren bei metallischen Stützrohren gewählt werden, da die Elektrodenköpfe bislang zur Vermeidung von Verwirbelungen teilweise in Linermaterial eingedrückt wurden, was eine gewisse Linerdicke voraussetzt, welche nunmehr nicht mehr notwendig ist. Die Stiftelektrode 27 und das Verankerungssystem 28 können analog zu Fig. 3 ausgebildet sein.

Die Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt eines Längsschnittes einer weiteren Ausgestaltung der Abrasionsdetektionsvorrichtung des erfindungsgemäßen Messgerätes. Zwei Stiftelektroden 27 und 33 sind in Strömungsrichtung A hintereinander in der elektrischleitfähigen Schicht 11 und im Messrohr angeordnet sind. Wird der vordere bzw. anströmseitige Bereich der Schicht 11 abgetragen, so kann dies durch Vergleichsmessung der Spannungen und/oder Widerstände der jeweiligen Elektroden 27 und 33 relativ zu einer Referenzelektrode erkannt und ein baldiger Ausfall signalisiert werden. Dabei kann eine Reparatur relativ unkompliziert erfolgen, indem die Innenseite des Trägerrohrs 3 einfach erneut ortsselektiv beschichtet wird.

Die Fig. 7 zeigt einen Ausschnitt eines Längsschnittes einer weiteren Ausgestaltung der Abrasionsdetektionsvorrichtung 9 des erfindungsgemäßen Messgerätes. Das Schichtsystem 8 besteht aus vier einzelnen Schichten mit jeweils einem unterschiedlichen elektrischen Widerstand, wobei die elektrischen Widerstände derart gewählt sind, dass sie in radialer Richtung, insbesondere in Richtung eines Messrohrmittelpunktes abnehmen. Alternativ können einzelnen Schichten jeweils unterschiedliche Härten aufweisen, wobei die Härten in radialer Richtung, insbesondere in Richtung eines Messrohrmittelpunktes abnehmen. Alternativ können die Schichten jeweils unterschiedliche Schichtdicken aufweisen, wobei die Schichtdicken derart gewählt sind, dass sie in radialer Richtung, insbesondere in Richtung eines Messrohrmittelpunktes zunehmen. Zusätzlich zu den elektrisch isolierenden Schichten, weist das Schichtsystem 8 mindestens eine elektrisch isolierende Schicht 10 aus, welche zwei elektrisch leitfähige Schichten 11 , 12 der voneinander trennt.

Die Fig. 8 zeigt einen Ausschnitt eines Längsschnittes einer weiteren Ausgestaltung der Abrasionsdetektionsvorrichtung 9 des erfindungsgemäßen Messgerätes. Alternative zu der Ausgestaltung nach Fig. 2 mit am Trägerrohrumfang verteilten Kontaktierungsmitteln. Die Kontaktierungsmittel 14, 15, 16, 17 sind gleichmäßig in Strömungsrichtung verteilt. Das Schichtsystem ist nicht notwendigerweise als Ringstreifen ausgebildet, sondern kann als Die benachbarten Kontaktierungsmittel weisen jeweils einen im Wesentlichen gleichen Abstand zueinander auf, wobei der Abstand jeweils größer ist als die Dicke des Schichtsystems 8. Die Abrasionsdetektionsvorrichtung 9 ist dazu eingerichtet, zwischen dem ersten Kontaktierungsmittel 14 und dem zweiten Kontaktierungsmittel 15 einen elektrischen Strom fließen zu lassen und zwischen dem dritten Kontaktierungsmittel 16 und dem vierten Kontaktierungsmittel 17 eine elektrische Spannung zu messen.

Abhängig von der Größe des elektrischen Stromes und der gemessenen Spannung ergibt sich ein Flächenwiderstand für das Schichtsystem. Die mindestens eine Größe lässt sich zumindest in Abhängigkeit des Flächenwiderstandes, insbesondere von der zeitlichen Änderung des Flächenwiderstandes bestimmen.

Die Fig. 9 zeigt einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes, welches über Flansche 5 mit einer Prozessleitung verbindbar ist.

Die Messvorrichtung des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes weist eine Magnetfelderzeugungsvorrichtung 18 zum Erzeugen eines das Messrohr 6 durchdringenden Magnetfeldes auf, die an einer äußeren Mantelfläche des Messrohres 6 angeordnet ist. Die Magnetfelderzeugungsvorrichtung 18 kann bspw. mindestens eine Sattelspule oder mindestens eine Spule mit Polschuh umfassen. Zudem weist die Messvorrichtung eine Elektrodenanordnung 19 zum Abgreifen einer im Medium induktiv erzeugten strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße auf. Diese besteht in der Regel aus mindestens zwei diametral angeordneten Messelektroden. Die Elektrodenanordnung 19 ist in einem Messabschnitt angeordnet und eine Überwachungselektrode 7 in Fließrichtung versetzt zum Messabschnitt auf dem Liner 4 als Schichtsystem 8 aufgebracht. Das Schichtsystem 8 ist über eine Abrasionsdetektionsvorrichtung 9 mit einer Messschaltung verbunden, die dazu eingerichtet ist das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Die Überwachungselektrode 7, die Abrasions- detektiosnvorrichtung 9 und die Messchaltung bilden zusammengenommen die Überwachungsvorrichtung 25.

Die Fig. 10 zeigt eine Ansicht auf einen Teil einer verfahrenstechnischen Anlage 30, die eine Rohrleitung 23, ein erfindungsgemäßes Messgerät 1 , eine Anlagenkomponente 24 und eine Überwachungsvorrichtung 25 umfasst. Das Messgerät 1 ist mit der Rohrleitung 23 verbunden und weist eine Überwachungselektrode auf, die ein Elektrodenmaterial und/oder ein Beschichtungsmaterial aufweist, welches auch die Anlagenkomponente 24 aufweist. Die Überwachungsvorrichtung 25 ist dazu eingerichtet, zumindest in Abhängigkeit von mindestens einer Größe, die spezifisch für das Elektrodenmaterial und/oder das Beschichtungsmaterial ist, und bevorzugt eines der Anlagenkomponente 24 zugeordnetem Schwellwertes eine Warnung für die Anlagenkomponente 24 auszugeben und/oder eine verbleibende Einsatzzeit bis zu einer Wartungsmaßnahme der Anlagenkomponente 24 zu bestimmen.

Bezugszeichenliste

Messgerät 1 Messvorrichtung 2 Trägerrohr 3 Liner 4 Flansch 5 Messrohr 6 Überwachungselektrode 7 Schichtsystem 8 Abrasionsdetektionsvorrichtung 9 isolierende Schicht 10 erste Schicht 11 zweite Schicht 12 Kontaktierungsanordnung 13 erstes Kontaktierungsmittel 14 zweites Kontaktierungsmittel 15 drittes Kontaktierungsmittel 16 viertes Kontaktierungsmittel 17 Magnetfelderzeugungsvorrichtung 18 Elektrodenanordnung 19 innere Mantelfläche 20 äußere Mantelfläche 21 verfahrenstechnische Anlage 22 Rohrleitung 23

Anlagenkomponente 24 Überwachungsvorrichtung 25 Überwachungselektrode 26 Stiftelektrode 27 Verankerungssystem 28 Arm 29 verfahrenstechnische Anlage 30 Plattform 31

Innenauskleidung 32 Stiftelektrode 33