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Title:
MEASURING TUBE FOR GUIDING A FLUID, AND MEASURING APPLIANCE COMPRISING SUCH A MEASURING TUBE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/057422
Kind Code:
A1
Abstract:
Measuring tube (1) for guiding a fluid (F), comprising at least one sub-portion (2) of a pipeline (3) for guiding the fluid, and a tubular connector piece (4) which protrudes from the pipeline (3) inside the sub-portion (2) and serves to fluidically bind a device (50) for determination of a physical parameter of the fluid, wherein the pipeline (3) has inside the sub-portion (2), on a tubular wall (6) of the pipeline (3), at least one interference body (7) which is preferably arranged opposite the protruding tubular connector piece (4) and which juts into the pipeline (3), such that the interference body (7) causes an increased exchange of the fluid (F) in the tubular connector piece (4).

Inventors:
REITH, Patrick (Dornacherstr. 318, 4053 Basel, 4053, CH)
HUBER, Christof (Eigerstraße 54, 3007 Bern, 3007, CH)
Application Number:
EP2018/072529
Publication Date:
March 28, 2019
Filing Date:
August 21, 2018
Export Citation:
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Assignee:
TRUEDYNE SENSORS AG (Christoph-Merian-Ring 20, 4153 Reinach, 4153, CH)
International Classes:
F15D1/00; F16L41/00; G01N9/00
Foreign References:
US20050189762A12005-09-01
EP2458377A12012-05-30
US20020007859A12002-01-24
Other References:
SHARMA AAYUSH K ET AL: "Mixed convection in a baffled grooved channel", SADHANA, INDIAN ACADEMY OF SCIENCES, BANGALORE, IN, vol. 40, no. 3, 28 May 2015 (2015-05-28), pages 835 - 849, XP035511301, ISSN: 0256-2499, [retrieved on 20150528], DOI: 10.1007/S12046-014-0328-4
None
Attorney, Agent or Firm:
ANDRES, Angelika (Endress+Hauser AG+Co. KG, Colmarer Str. 6, Weil am Rhein, 79576, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Messrohr (1) zum Führen eines Fluides (F), umfassend zumindest einen Teilabschnitt

(2) einer Rohrleitung (3) zum Führen des Fluides, und einen innerhalb des Teilabschnitts (2) von der Rohrleitung (3) abgehenden Rohrstutzen (4) zum fluidischen Anbinden einer

Vorrichtung zum Bestimmen einer physikalischen Größe des Fluides (50), wobei die Rohrleitung (3), innerhalb des Teilabschnitts (2) an einer Rohrwand (6) der Rohrleitung

(3) , mindestens einen, vorzugsweise gegenüber dem abgehenden Rohrstutzen (4) angeordneten, Störkörper (7) aufweist, derln die Rohrleitung (3) hineinragt, so dass sich durch den Störkörper (7) eine erhöhter Austausch des Fluides (F) in dem Rohrstutzen (4) ergibt

2. Messrohr nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Störkörper (7) in einem Mittenbereich 02a), vorzugsweise im Wesentlichen in einer Mitte, des Teilabschnitts (2) der Rohrleitung (3) angeordnet ist

3. Messrohr nach Anspruch 1 , wobei der Störkörper (7) in einem Randbereich (2b), vorzugsweise im Wesentlichen an einem Rand des Teilabschnitts (2) der Rohrleitung (3) angeordnet ist

4. Messrohr nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Störkörper (7) im Wesentlichen piattenförmig ausgebildet ist

5. Messrohr nach zumindest dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Störkörper (7) derartig ausgebildet ist dass eine durch das Fluid angeströmte Flache (Äser) des

Störkörpers (7) bis zu 80%, vorzugsweise bis zu 60%, besondere bevorzugt bis zu 55%, ganz besonders bevorzugt bis zu 50%, In Bezug auf einen Querschnittsfläche (ARohr) der Rohrleitung (3) einnimmt 6. Messrohr nach zumindest einem der Ansprüche 1-4, wobei der Störkörper (7) im Wesentlichen schraubenförmig ausgebildet ist

7. Messrohr nach zumindest dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Störkörper (7) derartig ausgebildet ist dass der Störkörper (7) bis zu einer Höhe (H) von 80% , vorzugsweise bis zu einer Höhe von 60%, besonders bevorzugt bis zu einer Höhe von 55%, ganz besonders bevorzugt bis zu einer Höhe von 50%, in Bezug auf einen

Durchmesser (D) der Rohrleitung (3) im Teilabschnitt (2), in die Rohrleitung (3) hineinragt

8. Messrohr nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest der Teilabschnitt (2) der Rohrleitung (3) und der Störkörper (7) aus einem Stück gefertigt sind, vorzugsweise mittels eines generativen oder zerspanenden Verfahrens.

9. Messrohr nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dass Messrohr (1) in Form eines T-Stück ausgebildet ist

10. Messrohr nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das

Messrohr (1) Metall, vorzugsweise Edelstahl, besonders bevorzugt rostfreien Edelstahl aufweist.

11. Messgerat umfassend ein Messrohr (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche und zumindest eine Vorrichtung zum Bestimmen einer physikalischen Größe des Fluides (50), welche derartig in den Rohrstutzen (4) eingebracht ist, dass die

Vorrichtung (50) zumindest endseitig mit einem Sensorelement (53) in fluidischen Kontakt mit dem im Messrohr (1) geführten Fluid (F) steht

12. Messgerät nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die zumindest eine

Vorrichtung (50) weiterhin derartig in den Rohrstutzen (4) eingebracht ist, dass das Sensorelement (53) zumindest teilweise in die Rohrleitung (3) hineinragt

13. Messgerat nach Anspruch 11, wobei die zumindest eine Vorrichtung (50) weiterhin derartigln den Rohrstutzen (4) eingebracht ist, dass das Sensorelement (53) nicht in die Rohrleitung (3) hineinragt

14. Messgerat nach zumindest einem der Ansprüche 11-13, wobei die Vorrichtung (50) femer eine in einem Vorrichtungsgehause (517) angeordnete GlasdurchfQhrung (515) und eine Leiterplatte (58) mit einem ersten Bereich (512) und einem zweiten Bereich (513) aufweist wobei das Sensorelement (53) in dem ersten Bereich (512) angeordnet ist, wobei das Vorrichtungsgehause (517) und der Rohrstutzen (4) derartig aufeinander abgestimmt sind, dass das Vorrichtungsgehause (517) lösbar mit dem Rohrstutzen (4) verbindbar ist und im verbundenen Zustand der erste Bereich (512) der Leiterplatte (58) von dem zweiten Bereich (513) durch die GlasdurchfQhrung (515) hermetisch getrennt ist so dass ausschließlich das Sensorelement (53) in fluidischen Kontakt mit dem im

Messrohr (1) geführten Fluid (F) steht

15. Messgerat nach zumindest einem der Ansprüche 11-14, wobei das Sensorelement einen Quarzoszillator (53), umfassend einen Schwingquarz (54), vorzugsweise in Form eines Uhrenquarzes, zur Erzeugung einer elektrischen Schwingung mit einer bestimmten Frequenz, vorzugsweise mit einer Frequenz Von ca. 32,768 kHz, ein Gehäuse (55), in welches der Schwingquarz (54) eingebracht ist und eine Schwingquarzelektronik (56), die dazu eingerichtet ist, den Schwingquarz (54) zur Erzeugung der elektrischen Schwingung entsprechend anzusteuern und ein von der Frequenz abhangiges Ausgangssignal (Sout) bereitzustellen, aufweist wobei in das Gehäuse (55) des Quarzoszillators (53) zumindest eine Öffnung (59) eingebracht ist damit das Fluid (F), dessen physikalischen Größe, insbesondere eine Dichte, bestimmt werden soll, in Kontakt mit dem Schwingquarz treten und die Frequenz des Schwingquarzes in Abhängigkeit der physikalischen Größe, insbesondere der Dichte, verändern kann, so dass anhand des Ausgangssignals, welches die von der physikalischen Größe abhängige Frequenz repräsentiert, die physikalische Größe bestimmbar ist

Description:
Messrohr zum Führen eines Fluides und Messgerat ein solches Messrohr umfassend

Die Erfindung bezieht sich auf ein Messrohr zum Führen eines Fluides und ein

Messgerat, welches ein solches Messrohr umfasst

Messrohre werden in Zusammenhang mit einer Vielzahl von Messgeraten bzw.

Feldgeräten zur Bestimmung zumindest einer physikalischen Größe bzw. einer

Prozessgröße eingesetzt Die zu bestimmende und/oder zu überwachende physikalische Größe bzw. Prozessgröße kann beispielsweise die Dichte eines durch das Messrohr strömenden Fluides sein. Sie kann aber auch durch den Druck, den Durchfluss, die Viskosität, die Leitfähigkeit, die Temperatur oder den pH-Wert gegeben sein. Auch optische Sensoren, wie Trübungs- oder Absorptionssensoren sind bekannt Um eine physikalische Größe des Fluides zu messen, müssen derartige Messgeräte bzw. Feldgeräte mit dem Fluid in fluidischen Kontakt gebracht werden. Für gewöhnlich werden hierzu die Messgerate und/oder Feldgeräte Ober ein Rohrstutzen eines T-Stück zumindest teilweise in eine Rohrleitung eingebracht Nachteilig hierbei ist, dass der Rohrstutzen des T-Stückes durch das Einbringen des

Messgerätes und/oder Feldgerätes verschlossen ist und somit eine fluidische Sackgasse bildet, die wiederum dazu führt, dass der fluidische Widerstand in dem Rohrstutzen im Vergleich zu dem fluidischen Widerstand der Rohrleitung deutlich steigt, so dass der Fluidaustausch im Rohrstutzen im Wesentlichen rein diffusionsgetrieben ist Für das Messgerät und/oder Feldgerät bedeutet dies, dass schnelle Änderungen der

physikalischen Größe des Fluides nur relativ fangsam zu messen sind, da der

Austäuschmechanismus zwischen dem .neuen * und .alten" Fluid in dem Rohrstutzen durch den relativ langsame Diffusionsprozess dominiert wird. Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, ein Messrohr vorzuschlagen, bei dem ein in den Rohrstutzen eingebrachtes Messgerat und/oder Feldgerät eine Änderung der zu erfassenden physikalischen Größe des in dem Messrohr geführten Fluides möglichst schnell erfasst. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Messrohr gemäß Patentanspruch 1 und einem Messgerät gemäß Patentanspruch 11.

Das erfindungsgemäße Messrohr zum Führen eines Fluides umfasst zumindest einen Teilabschnitt einer Rohrleitung zum Führen des Fluides, und einen innerhalb des

Teilabschnitts von der Rohrleitung abgehenden Rohrstutzen zum fluidischen Anbinden einer Vorrichtung zum Bestimmen einer physikalischen Größe des Fluides, wobei die Rohrleitung, innerhalb des Teilabschnitts an einer Rohrwand der Rohrleitung, mindestens einen, vorzugsweise gegenüber dem abgehenden Rohrstutzen angeordneten, Störkörper autweist, der in die Rohrleitung hineinragt, so dass sich durch den Störkörper eine erhöhter Austausch des Fluides in dem Rohrstutzen ergibt

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen einen Störköper derartig in die Rohrleitung einzubringen, dass eine schnellere Durchmischung des Fluides in dem Rohrstutzen erfolgt Oer Störkörper stört den Fluidstrom durch die Rohrleitung und induziert eine Korrektion im von der Rohrleitung abgehenden Rohrstutzen, in dem das Messgerfit und/oder Feldgerat zumindest teilweise eingebracht ist

Ais Rohrstutzen wird im Sinne der Erfindung der Endabschnitt einer beliebigen

Rohrleitung, bezeichnet Die Rohrleitung des Rohrstutzen ist vorzugsweise starr kann aber zumindest abschnittsweise auch flexibel ausgebildet sein. Ferner kann sie aus einer oder mehreren Schichten, aus beliebigen Materialien, wie bspw. Kunststoff und/oder Metall, insbesondere jedoch aus einem Metall, ausgebildet sein. Bei der Rohrleitung und/oder dem Rohrstutzen kann es sich bspw. um einen Rundrohr, ein Quadratrohr, eine Rechteckrohr oder einen Rohrbogen handeln. Gleiches gilt für den Teilabschnitt der Rohrleitung.

Die Erfindung bietet den Vorteil, dass eine schneilere Durchmischung mit dem in dem Rohrstutzen «angesammelten* Fluid erfolgt, so dass sich für das Messgerät und/öder Feldgerat eine kürzere Ansprechzeit für die Bestimmung der physikalischen Größe ergibt

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgernäßen Messrohres sieht vor, dass der Störkörper in einem Mittenbereich, vorzugsweise im Wesentlichen in einer Mitte, des Teilabschnitts der Rohrleitung angeordnet ist. Eine alternative Ausgestartung des erfindungsgernäßen Messrohres sieht vor, dass der Störkörper in einem Randbereich, vorzugsweise im Wesentlichen an einem Rand des Teilabschnitts der Rohrleitung angeordnet ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgernäßen Messrohres sieht vor, dass der Störkörper im Wesentlichen piattenförmig ausgebildet ist Insbesondere kann die Ausgestaltung vorsehen, dass der Störkörper derartig ausgebildet ist dass eine durch das Fluid angeströmte Fläche Aster des Störkörpers bis zu 80%, vorzugsweise bis zu 60%, besonders bevorzugt bis zu 55%, ganz besonders bevorzugt bis zu 50%, in Bezug auf einen Querschnittsfläche AROMT der Rohrleitung einnimmt Eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemaßen Messrohres sieht vor, dass der Störkörper im Wesentlichen schraubenförmig ausgebildet ist Insbesondere kann die Ausgestaltung vorsehen» dass der Störkörper derartig ausgebildet ist, dass der Störkörper bis zu einer Höhe von 80% , vorzugsweise bis zu einer Höhe von 60%, besonders bevorzugt bis zu einer Höhe von 55%, ganz besonders bevorzugt bis zu einer Höhe von 50%, in Bezug auf einen Durchmesser der Rohrleitung im Teilabschn itt, in die Rohrleitung hineinragt

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemaßen Messrohres sieht vor, dass zumindest der Teilabschnitt der Rohrleitung und der Störkörper aus einem Stück gefertigt sind, vorzugsweise mittels eines generativen oder zerspanenden Verfahrens.

Unter einem generativen, oder auch additiven Fertigungsverfahren sei im Folgenden ein solches Verfahren zu verstehen, bei welchem in einem Urformprozess plastische Teile entstehen. Solche generativen Fertigungsverfahren, welche im Prinzip eine

industrialisierte und massentaugliche Weiterentwicklung des sogenannten Rapid

Prototyping darstellen, halten seit einigen Jahren zunehmend Einzug in der industriellen Fertigung. Eine Obersicht Ober die verschiedenen Prinzipien und gängigsten Verfahren ist entsprechend aus einer Vielzahl von Veröffentlichungen bekannt

Allen generativen Fertigungsverfahren ist gemeinsam, dass das gewünschte

dreidimensionale Werkstück zuerst, beispielsweise per Computer, mitteis eines Modells, oder auch mittels CAD (computer-aided design) entworfen und digitalisiert wird.

Anschließend wird das Werkstück gemäß der digitalen Daten, insbesondere

schichtweise, aus einem oder mehreren flüssigen oder festen, Insbesondere

ptriverförmigen, Rohmaterialien unter Ablauf physikalischer öder chemischer Härtungsoder Schmelzprozesse aufgebaut Typische Rohmaterialien sind Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken und Metalle, wobei je nach verwendetem Material ein anderes

Funktionsprinzip zum Tragen kommt

Ein zerspanendes Verfahren bezeichnet hierbei ein Verfahren bei dem einem Werkstück als Ausgangsprodukt eine bestimmte geometrische Form gegeben wird, indem

überschüssiges Material auf mechanischem Weg in Form von Spanen abgetrennt wird. Hierunter fallen insbesondere das Drehen, Bohren, Schleifen und das Fräsen, welches vorliegend für das zerspanende Verfahren besonders bevorzugt wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemaßen Messrohres sieht vor, dass das Messrohr in Form eines T-Stück ausgebildet Ist Ehe weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messrohres sieht vor, dase das Messrohr Metall, vorzugsweise Edelstahl, besonders bevorzugt rostfreien Edelstahl aufweist Als besonders geeignet haben sich hierbei die Edelstahle 316L und 17-4PH erwiesen.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Messgerät umfassend ein Messrohr nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen und zumindest ein Vorrichtung zum Bestimmen einer physikalischen Größe des Fluides, welche derartig in den Rohrstutzen eingebracht ist, dass die Vorrichtung zumindest ertdserrjg mit einem Sensorelement in fluidischen Kontakt mit dem im Messrohr geführten Fluid steht

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemflßen Messgerätes sieht vor, dass die zumindest eine Vorrichtung weiterhin derartig in den Rohrstutzen eingebracht ist dass das Sensorelement zumindest teilweise in die Rohrleitung hineinragt

Eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messgerätes sieht vor, dass die zumindest eine Vorrichtung weiterhin derartig in den Rohrstutzen eingebracht ist dass das Sensorelement nicht in die Rohrleitung hineinragt Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messgerätes sieht vor, dass die Vorrichtung ferner eine in einem Vorrichtungsgehäuse angeordnete Glasdurchführung und eine Leiterplatte mit einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich aufweist wobei das Sensorelement in dem ersten Bereich angeordnet ist wobei das

Vorrichtungsgehäuse und der Rohrstutzen derartig aufeinander abgestimmt sind, dass das Vorrichtungsgehäuse lösbar mit dem Rohrstutzen verbindbar Ist und im verbundenen Zustand der erste Bereich der Leiterplatte von dem zweiten Bereich durch die

Glasdurchföhrung hermetisch getrennt ist so dass ausschließlich das Sensorelement in fluidischen Kontakt mit dem im Messrohr geführten Fluid steht Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfihdungsgemäßen Messgerätes sieht vor, dass das Sensorelement einen Quarzoszillator, umfassend einen Schwingquarz, vorzugsweise in Form eines Uhrenquarzes, zur Erzeugung einer elektrischen

Schwingung mit einer bestimmten Frequenz, vorzugsweise mit einer Frequenz von ca. 32,768 kHz, ein Gehäuse, in welches der Schwingquarz eingebracht ist und eine

Schwingquarzelektronik, die dazu eingerichtet ist den Schwingquarz zur Erzeugung der elektrischen Schwingung entsprechend anzusteuern und ein von der Frequenz abhängiges Ausgangssignal (Sout) bereitzustellen, aufweist, wobei in das Gehäuse des Quarzoszillators zumindest eine Öffnung eingebracht ist, damit das Fluid, dessen physikalischen Größe, insbesondere eine Dichte, bestimmt werden soll, in Kontakt mit dem Schwingquarz treten und die Frequenz des Schwingquarzes in Abhängigkeit der physikalischen Größe, insbesondere der Dichte, verändern kann, so dass anhand des Ausgangssignals, welches die von der physikalischen Größe abhängige Frequenz repräsentiert, die physikalische Größe bestimmbar ist

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 : eine erste Ausgestattung des erfindungsgemäßen Messrohrs,

Fig. 2: eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messrohrs, Fig. 3: eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messgerätes,

Fig. 4: exemplarisch eine Vorrichtung zum Bestimmen einer physikalischen Größe, die Ober den Rohrstutzen des Messrohrs in fluidischen Kontakt mit dem Fluid gebracht werden kann,

Fig. 5: einen schematischen Abtauf eines Verfahrens zur Hersteilung einer Vorrichtung zum Bestimmen der Fluiddicrrte, insbesondere Gasdichte, welche bspw. Ober den Rohrstutzen zumindest mit dem Sensorelement in fluidischen Kontakt zu dem in der Rohrleitung geführten Fluid gebracht werden kann, und

Fig. 6: ein Sensorelement in Form eines Quarzoszillators, dessen Gehäuse derartig punktiert Ist dass die Öffnungen einen Partikelfilter ausbilden.

Figur 1 zeigt eine erste Ausgestattung des erfindungsgemäßen Messrohrs 1, welches einen Teilabschnitt 2 einer Rohrleitung 3 zum Führen eines Fluides F, bspw. in Form eines gasförmigen oder flüssigen Mediums, und einen Rohrstutzen 4 umfasst. Der Rohrstutzen 4 geht von der Rohrleitung 3 vorzugsweise rechtwinklig ab, so dass das Messrohr 1 eine im Wesentlichen T-förmige Ausgestaltung aufweis Es sei Jedoch darauf verwiesen, dass der Rohrstutzen 4 auch in einem beliebig anderen Winkel α im Bereich von 0* < α < 180° zwischen einer Wandung der Rohrleitung und seiner Längsachse abgehen kann. Der Bereich in dem der Rohrstutzen 4 dabei von der Rohrleitung 3 abgeht definiert einen Teilabschnitt 2 der Rohrleitung 3 und in den Figuren 1-3 durch zwei gestrichelte Unten gekennzeichnet ist Die Rohrleitung 3 kann sich dabei lediglich auf den Bereich in dem der Rohrstutzen 4 abgeht also den Teilabschnitt 2 selbst, beschränken (nicht in Fig. 1 dargestellt) oder aber sich Ober den Bereich, in dem der Rohrstutzen 4 abgeht hinaus erstrecken (in Fig.1-3 dargestellt). Durch die Rohrleitung 3 wird ein Fluid F, bspw. ein Gas, geführt

Der Rohrstutzen 4 dient dazu, eine Vorrichtung zum Bestimmen mindestens einer physikalischen Größe 50, bspw. einer Fluiddichte, insbesondere einer Gasdichte, fluidisch an die Rohrleitung 3 anzubinden, d.h. in Kontakt mit dem in der Rohrleitung 3 geführten Fluid F bringen. Die Vorrichtung 50 ist vorzugsweise derartig ausgestaltet, dass ein Vorrichtungsgehäuse 517 den Rohrstutzen 4 verschließt so dass der Rohrstutzen 4 eine fluidische Sackgasse darstellt Dies kann bspw. dadurch erfolgen, dass das

Vorrichtungsgehäuse 517 mit einem außenseitigen Gewinde in den Rohrstutzte 4 mit einem entsprechenden innenseitigen Gewinde eingeschraubt wird. Die Integration kann natürlich auch Ober jede andere übliche Befestigungsmöglichkeit, z.B. Einschweißen, usw., erfolgen. Die Vorrichtung 50 kann dabei derartig tief in den Rohrstutzen 4 eingebracht sein, dass ein Sensorelement 53 der Vorrichtung 50 sich ausschließlich in dem Rohrstutzen 4 befindet, so dass es nicht unmittelbar von dem in der Rohrleitung 3 geführten Fluid F angeströmt wird (Fig. 1 ) oder alternativ, dass das Sensorelement 53 zumindest teilweise in die Rohrleitung 3 eintaucht, so dass es von dem in der Rohrleitung 3 zumindest in Teilen angeströmt wird (Fig. 2). Erfindungsgemäß weist das Messrohr 1 ferner einen Störkörper 7 auf, der in eine

Strömungsrfehtung des Fluides F als Hindernis für das Fluid F eingebracht ist In den Figuren ist die Strömungsrichtung des Fluides F durch einen Pfeil dargestellt und ist somit von links nach rechts gerichtet Der Störkörper 7 ist derartig ausgebildet dass er in dem Teilabschnitt 2 der Rohrleitung 3, also in dem Bereich der durch den abgehenden Rohrstutzen 4 festgelegt ist in die Rohrleitung 3 hineinragt

Der Störkörper 7 kann bspw. im Wesentlichen plattenförmig, d.h. in Form eines ebenen Bauteils, welches mit seiner Ebene vorzugsweise orthogonal zu der Strömungsrichtung angeordnet Ist ausgebildet sein. Der piattenförmige Störkörper 7 kann bspw. in Form eines Rechteckes oder eines Quadrates ausgebildet sein. Alternativ kann der Störkörper 7 auch im Wesentlichen schraubenförmig ausgebildet sein, d.h. der Störkörper 7 gleicht im Wesentlichen einer Schraube, die in die Rohrleitung 3 hineinragt

Der Störkörper 7 kann femer irgendwo In dem Teilabschnitt 2 der Rohrleitung 3 angeordnet sein. Ars besonders effektiv hinsichtlich einer Erhöhung der Austauschrate des Fluides F in dem Rohrstutzen 4 hat es sich Jedoch erwiesen, den Störkörper 7 in einem Mittenbereich 2a, welcher in etwa einem Drittel des gesamten Teilbereiches 2 entspricht anzuordnen. Innerhalb des Mittenbereichs 2a hat es sich am effektivsten erwiesen, wenn der Störkörper im Wesentitehen mittig, d.h. in der Mitte des Teilbereiches, angeordnet ist

Ergänzend hierzu hat es sich als besonders effektiv erweisen, wenn der in dem

Mittenbereich2a des Teilabschnitts 2 angeordnete Störkörper 7 derartig ausgestattet ist, dass er in dem Fall, dass er plattenförmig ausgebildet Ist, eine Fläche Aster von bis zu 60%, bevorzugt bis zu 55%, besonders bevorzugt bis zu 50% in Bezug auf einen Querschnittsflache der Rohrleitung ARO* in dem Teilabschnitt 2 einnimmt

In dem Fall, dass der Störkörper 7 schraubenförmig ausgebildet ist, hat es steh als besonders effektiv erwiesen, wenn der Störkörper 7 bis zu einer Höhe H von 80%, vorzugsweise bis zu einer Höhe von 60%, besonders bevorzugt bis zu einer Höhe von 55%, ganz besonders bevorzugt bis zu einer Höhe von 50%, in Bezug auf einen

Durchmesser D der Rohrleitung 3 im Teilabschnitt 2 in die Rohrleitung 3 hineinragt Alternativ zu der Anordnung in dem Mittenbereich 2a kann der Störkörper, wie in Figur 2 dargestellt, auch in ehern Randbereich 2b, welcher in etwa einem Drittel des gesamten Teilbereichs 2 entspricht angeordnet sein. Hierbei kann der Störkörper 7 sowohl in dem Randbereich 2b stromabwärts oder in dem Randbereich stromaufwärts angeordnet sein. Ergänzend hierzu hat es sich als besonders effektiv erweisen, wenn der in dem

Randbereich 2b des Teilabschnitts 2 angeordnete Störkörper 7 derartig ausgestaltet ist, dass er eine Höhe Von bis zu 85%, bevorzugt bis zu 80% in Bezug auf einen

Durchmesser D der Rohrleitung 3 in dem Tetlabschnitt 2 aufweist.

In einer bevorzugten Variante sind der Teilabschnitt 2 der Rohrleitung 3 und der

Störkörper einstöckig ausgebildet d.h. aus einem Stück, bspw. in Form eines T-Stückes, gefertigt. Dies kann bspw. durch ein zerspanendes Verfahren, wie z.B. Fräsen, oder ein generatives Verfahren erfolgen. Das Messrohr Ist bevorzugt aus einem Metall, bspw. einem Edelstahl, wie z.B. 316L oder 17-4PH gefertigt Fig.3 zeigt ein erfindungsgemäßes Messgerät, insbesondere ein Messgerät der

Automatisierungstechnik, umfassend ein erfindungsgemäß ausgestattetes Messrohr zum Fuhren des Fluides 1 und eine Vorrichtung zum Bestimmen einer physikalischen Größe des Fluides 50. Die Vorrichtung 50 ist dabei derartig in den Rohrstutzen 4 des

Messrohres 1 eingebracht, dass sich das Sensorelement 53 der Vorrichtung voltständig in dem Rohrstutzen 4 befindet In der dargestellten Ausgestaltung ist der Störkörper 7 mittig in dem Teilabschnitt 2 angeordnet und weist eine Höhe von ca. 50% bezogen auf den Durchmesser D der Rohrleitung 3 auf. Alternativ kann der Störkörper 7, wie in Fig. 3 grau dargestellt, auch in einem der beiden Randbereiche 2b angeordnet sein und eine Höhe von bis zu ca. 80% bezogen auf den Durchmesser der Rohrleitung 3 aufweisen.

Bei der Vorrichtung zum Bestimmen einer physikalischen Größe 50 kann es sich bspw. um eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Fluiddtehte, insbesondere einer Gasdichte, handeln. Beispielhaft ist in Fig. 4 eine solche Vorrichtung dargesteift, die einen

Quarzoszillator 53 als Sensorelement, eine Leiterplatte 58 auf der zum einen der Quarzoszillator 53 und zum anderen eine Auswerteeinheit 57, bspw. in Form eines ASICs oder auch eines Mikroprozessors sitzt und einen Vorrichtungsgehäuse 517, in welches die Leiterplatte 58 eingebracht ist, aufweist. Der Quarzoszillator ist gemäß dem in Fig.5 dargestellten und unten beschriebenen Verfahren zur Bestimmung der Gasdichte entsprechend präpariert, insbesondere punktiert. Femer sind der Quarzoszillator 53 in einem an einem ersten Ende der Leiterplatte 58 befindlichen ersten Bereich 512 und die Auswerteeinheit 57 in einem an einem zweiten Ender der Leiterplatte, die dem ersten Ende gegenüberliegt, befindlichen zweiten Bereich 513 angeordnet Die elektrische Verbindung ist hierbei Ober Leiterbahnen der Leiterplatte 58 realisiert Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn in dem Mittenabschnitt 514, der zwischen dem ersten und zweiten Bereich 512, 513 liegt eine Glasdurchführung 515 angeordnet ist Ober die die elektrische Verbindung bzw. das Ausgangssignal Sout des Quarzoszillators 53 zwischen den beiden Bereichen 512 und 513 realisiert bzw. geführt ist In Fig. 4 ist dies durch eine gestrichelte Linie angedeutet Die Leiterplatte 58, die Glasdurchführung 515 und das Vorrichtungsgehäuse 517 sind dabei derartig zueinander und aufeinander abgestimmt dass nach dem Einfuhren der Leiterplatte 58 mit der GlasdurchfQhrung 515 in das Vorrichtungsgehäuse 517 der erste Bereich 512 von dem zweiten Bereich 513 hermetisch getrennt ist Auf diese Weise kann die Vorrichtung mit dem ersten Ende der Leiterplatte 58 dem Fluid ausgesetzt werden, ohne dass das Medium in den zweiten Bereich gelangen kann.

Die Leiterplatte 58 kann femer eine Einkerbung im Bereich des Mittenabschnittes 514 aufweisen. Durch die Einkerbung kann der vordere Teil bzw. erste Bereich 512 leichter abgetrennt werde. Auf diese Weise kann die Leiterplatte sowohl für die Variante mit GlasdurchfQhrung 515 als auch die Variante ohne Glasdurchführung 515 auf dieselbe Weise hergestellt werden. Durch die Einkerbung wird femer bei der Variante mit GlasdurchfQhrung 515 die Breite der Vorrichtung im Wesentlichen nicht verändert

Fig. 5 zeigt einen schematischen Abiauf eines Verfahrens zur Herstellung der Vorrichtung zum Bestimmen der Ruiddichte, insbesondere Gasdichte, welche über den Rohrstutzen zumindest mit dem Sensorelement in fluidischen Kontakt zu dem in der Rohrleitung geführten Fluid gebracht wird. in einem ersten Verfahrensschritt S10O wird ein Quarzoszillator 53 als eigentliches Sensorelement in Form eine» Standradbauteils bereitgestellt Der Quarzoszillator 53 umfasst hierbei einen Schwingquarz 54, eine Schwingquarzelektronik 56 und ein Gehäuse 5. Der Schwingquarz 4 und die Schwingquarzelektronik 56 sind in das Gehäuse 55 eingebracht und hermetisch zur Urnweit hin gekapselt Femer ist das Gehäuse 55 bei Herstellung des Quarzoszillators 53 zumindest in einzelnen Bereichen vakuumisiert worden, so dass zumindest der Schwingquarz 54 in dem Gehäuse 55 im Vakuum gelagert ist Ober die Schwingquarzeiektronik 56 ward der Schwingquarz 54 derartig angesteuert, dass dieser elektrisch mit einer vorbestimmten Frequenz bzw.

Resonanzfrequenz, vorzugsweise in Form einer Sinusschwingung, schwingt Femer ist die Schwingquarzeiektronik 56 dazu eingerichtet die erzeugte Schwingung in

Rechtecksignale der gleichen Frequenz zu wandeln und als ein Ausgangssignal Sout an einem Ausgangspin 516 des Quarzoszillators 53 bereitzustellen. Derartige

Quarzoszillatoren 53 sind, wie zuvor bereits erwähnt als separat ausgebildete Bauteile käuflich in vielfältigen Varianten erwerbbar. Vorteilhaft ist es, wenn als Quarzoszillator 63 ein herkömmlicher Uhrenquarz bereitgestellt wird, da dieser aufgrund der hohen

Stückzahlen, in denen et hergestellt wird, kostengünstig erwerbbar ist Uhrenquarz weisen einen Schwingquarz auf, welcher mit einer Frequenz von 32,768 kHz oder einem ganzzahligen Vielfachen bzw. einem ganzzahligen Bruchteil davon schwingen.

In einem zweiten Verfahrenssehritt S200 wird der Quarzoszillator 53 auf eine Leiterplatte 58 aufgebracht Das Aufbringen kann bspw. durch einen Lötschritt erfolgen, in dem der Quarzoszillator 53 auf die Leiterplatte 58 aufgelotet wird. Die Leiterplatte 58 weist zumindest eine Auswerteeinheit 57 auf und ist derartig ausgebildet, dass der aufgelötete Quarzoszillator 53 Ober Leiterbahnen elektrisch mit der Auswerteeinheit 57 verbunden ist so dass das von der Schwingquarzeiektronik 56 erzeugte Ausgangssfgnal des

Quarzoszillators Sout der Auswerteeinheit 57 zugeführt ist

In einem dritten Verfahrensschritt S300 wird das Gehäuse 55 des Quarzoszillators 53 derartig punktiert, dass das Gehäuse 5 zumindest eine Einlassöfrhung 59 für das Medium 52 aufweist Die Erzeugung der Einlassüffhung 59 kann prinzipiell durch ein beliebig geeignetes mechanisches Werkzeug oder einen Laser erfolgen. Als mechanisches Werkzeug hat sich als besonders vorteilhaft die Verwendung eines Lochstanzeisens herausgestellt Bei der Verwendung eines Lasers hat es sich als vorteilhaft erwiesen, einen gepulsten Laser, bspw. einen Pikosekunden- oder auch einen Femtosekundenlaser zu verwenden» da bei dessen Verwendung das Gehäusematerial schlagartig verdampft wird und somit keine Materialteile in das vor dem Punktieren vakuumrerte Gehäuse hineingezogen werden, wie dies bei der Verwendung eines nicht gepulsten Lasers der Fall ist Nachteilig an der Verwendung eines gepulsten Lasers ist allerdings, dass die Bearbeitung des Gehäuses relativ teuer ist Aufgrund dessen hat sich als alternative zur Verwendung des gepulsten Lasers die Verwendung einer Kombination aus

mechanischem Werkzeug und einem nicht gepulsten Laser zur Punktierung des

Gehäuses 5 herausgestellt. Hierbei wird zuerst die Einlassöffnung 9 als eine Initialöffnung in das Gehäuse 59 durch ein mechanisches Werkzeug, bspw. ein Lochstanzeisen, eingebracht und anschließend werden weitere Öffnungen 510 in das Gehäuse 59 durch einen nicht gepulsten Laser eingebracht insofern weitere Offnungen In dem Gehäuse erwünscht sind. In dem dritten Verfahrensschritt kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Gehäuse 55 des Quarzoszillators 53 derartig punktiert wird, dass weitere Öffnungen 510 in das Gehäuse 55 eingebracht werden. Die weiteren Öffnungen 10 und ggf), die Einlassöffnung dienen als Partikelfilter 511, um Partikel mit einem bestimmten Durchmesser nicht in das Gehäuse 55 gelangen zu lassen und somit den Schwingquarz 54 zu schützen.

Dementsprechend sind zumindest die weiteren Öffnungen 510 dabei derartig ausgeführt, dass keine Partikel mit einem geometrischen Äquivalentdurchmesser kleiner 35 um, bevorzugt kleiner 30 μm, besonders bevorzugt kleiner 25 μm in das Gehäuse 55 eindringen können, wenn das Gehäuse 55 dem Medium 52 ausgesetzt ist Im einfachsten Faß, werden die weiteren Öffnungen 510 als im Wesentlichen kreisrunde Öffnungen in das Gehäuse eingebracht, die einen Durchmesser kleiner 35 μm, bevorzugt kleiner 30 μm, besonders bevorzugt kleiner 25 μm aufweisen. Denkbar sind aber auch andere geometrische Ausführungen als die kreisrunden Öffnungen. Bspw. können die Öffnungen auch in Form eines Schlitzes ausgeführt sein, wobei der Schlitz oder ggf), die Schlitze dann so ausgeführt sind, dass keine Partikel mit einem geometrischen

Aqulvalerrtdurchmesser kleiner 35 μm, bevorzugt kleiner 30 um, besonders bevorzugt kleiner 25 μm In das Gehäuse eindringen können. In dem Fall, dass die Kombination aus mechanischem Werkzeug und dem nicht gepulsten Laser zur Punktierung des Gehäuses eingesetzt wird, ist es notwendig, dass die Einlassöffnung, weiche als Initialöffnung durch das mechanische Werkzeug in das Gehäuse eingebracht wurde, nach dem Einbringen der weiteren Öffnungen durch den nicht gepulsten Laser, wieder verschlossen wird, da die Einlassöffnung deutlich größer ist als die weiteren Öffnungen ist Das Verschließen der Einlassöffnung 59 kann bspw. mittels eines Klebstoffes oder auch eines Lötpunktes erfolgen.

Eine entsprechend dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellte Vorrichtung kann zur Bestimmung der Dichte eines Fluids F, insbesondere eines Gases, eingesetzt werden. Hierzu muss der punktierte Quarzoszillator 3 dem Fluid ausgesetzt sein, so dass das Fluid F in das Gehäuse 55 eindringen und in Abhängigkeit seiner Dichte die elektrische Schwingung dämpfen kann» Anhand der gedämpften elektrischen Schwingung kann somit auf die Dichte des Fluids F rOckgeschlossen werden. Beispielsweise kann hierfür eine Auswerteeinheit 57 dienen, welche dazu eingerichtet ist anhand des Ausgangssignals Sout des Quarzoszillators 53 eine fDr das vorliegende Fluid F entsprechende Dichte zu bestimmen. In erster Näherung, ist in der Auswerteeinheit 57 ein linearer Zusammenhang zwischen der Frequenz der elektrischen Schwingung des Schwingquarzes 54 und der Dichte des Fluides F hinterlegt

Fig.6 zeigt einen Quarzoszillator 53, dessen Gehäuse 55 derartig punktiert ist dass die Öffnungen einen Partikelfilter 511 ausbilden. Hierzu ist in das Gehäuse 55 eine Einlassöffnung 59 als Initialöffnung durch ein Lochstanzeisen eingebracht worden und nach dem Einbringen der weiteren Öffnungen 510 durch einen nicht gepulsten Laser wieder verschlossen worden. Der Partikelfilter 511 ist in Flg.6 in Form einer 5 x 10 Matrix ausgebildet und auf einen Teilbereich einer Seite der Oberfläche des Gehäuses beschrankt Prinzipiell Kann der Partikerfitter jedoch eine beliebige m x n Matrix aufweisen. Es hat sich jedoch als vorteilhaft herausgestellt wenn eine m x n Matrix größer als 5 x 10 verwendet wird. Femer hat sich herausgestellt ebenfalls als vorteilhaft erwiesen, wenn die Ausbildung der Matrix Ober zumindest eine Seite des Gehäuses 55 im Wesentlichen vollständig flächig verteilt ist

Bezugszeichenllste

S301 Punktierung weiterer Öffnungen in das Gehäuse mitteis eines Lasers S400 Verschließen der Initialöffnung