Die Erfindung betrifft ein kemmagnetisches Durchflussmessgerät mit einem Messrohr, einer Messvorrichtung und einer Steuerung.

Das Messrohr weist eine Messrohrlängsachse auf Die Messvorrichtung weist einen Magnetfeldgenerator, eine Antennenvorrichtung und eine Messlängsachse auf Der Magnetfeldgenerator ist zur Erzeugung eines Magnetfelds sich entlang der Messlängsachse erstreckend ausgebildet. Die Steuerung ist zur Durchführung von kemmagnetischen Messungen an einem Medium im Messrohr unter Verwendung der Antennenvorrichtung ausgebildet.

Bei einer kemmagnetischen Messung wird zunächst ein Medium durch ein makroskopisches Magnetfeld magnetisiert. Dann wird eine Präzession von Atomkernen des Mediums bei Anwesenheit des makroskopischen Magnetfelds durch Anregung der Atomkerne zu kemmagnetischen Resonanzen beeinflusst und werden die kemmagnetischen Resonanzen ausgewertet. Deshalb werden kemmagnetische Messungen oftmals auch als kemmagnetische Resonanzmessungen oder Magnetresonanzmessungen bezeichnet und entsprechende Messgeräte als kemmagnetische Resonanzmessgeräte oder Magnetresonanzmessgeräte. Die Anregung erfolgt durch Anregungs Signale und die Resonanzen sind in Reaktionssignalen enthalten.

Präzession ist eine Eigenschaft von Atomkernen der Elemente, die einen Kemspin aufweisen. Ein solches Element ist zum Beispiel Wasserstoff. Der Kemspin kann als ein durch einen Vektor beschreibbarer Drehimpuls aufgefasst werden und entsprechend kann auch das durch den Kemspin hervorge- mfenes magnetisches Moment durch einen Vektor beschrieben werden, der parallel zum Vektor des Drehimpulses ist. Die Anwesenheit des makroskopischen Magnetfelds bewirkt ein Überschuss an Atomkernen mit magnetischen Momenten im Medium, die parallel zum makroskopischen Magnetfeld ausgerichtet sind, wodurch das Medium eine makroskopische Magnetisiemng aufweist, die in ihrer Gesamtheit durch einen Vektor beschrieben werden kann. Der Vektor des magnetischen Moments eines Atomkerns präzessiert bei Anwesenheit des makroskopischen Magnetfelds um den Vektor des Magnetfelds an der Stelle des Atomkerns. Das ist die Eigenschaft Präzession.

Ein Anregungs signal weist grundsätzlich mindestens einen elektromagnetischen Hochfrequenzpuls auf. Zum Beispiel weist ein Anregungs signal einen Aktiviemngspuls und mindestens einen Refokussierungspuls auf. Ein Aktivierungspuls bewirkt eine kemmagnetische Resonanz in Form einer zum Vektor des Magnetfelds transversalen makroskopischen Magnetisierung des Mediums, welche um den Vektor des makroskopischen Magnetfelds rotiert. Die rotierende transversalen makroskopischen Magnetisierung kann als ein Reaktionssignale in Form eines freien Induktionszerfalls und/oder nach einer Refokussierung als ein Echosignal detektiert werden. Somit weist ein Reaktionssignal einen freien Induktionszerfall und/oder mindestens ein Echosignal auf. Eine Refokussierung der rotierenden transversalen Magnetisierung ist dann erforderlich, wenn eine nach dem Aktivierungspuls zunächst vorhandene Beziehung von Phasen der Präzession der einzelnen magnetischen Momente der Atomkerne zueinander zum Beispiel durch Inhomogenitäten im makroskopischen Magnetfeld gestört ist. Eine Refokussierung erfolgt durch einen Refokussierungspuls, welcher die Beziehung der Phasen wiederherstellt.

Das Medium weist eine oder mehrere Phasen auf. Zur Bestimmung von Informationen über die einzelnen Phasen müssen Atomkerne der einzelnen Phasen zu unterscheidbaren kemmagnetischen Resonanzen anregbar sein. Zum Beispiel unterscheiden sich kernmagnetische Resonanzen voneinander, wenn longitudinale Relaxationen der einzelnen Phasen voneinander verschiedene longitudinale Relaxationszeitkonstanten aufweisen. Da das aus Ölquellen geförderte mehrphasige Medium im Wesentlichen als flüssige Phasen Rohöl und Salzwasser und als gasförmige Phase Erdgas aufweist, die Atomkerne aller Phasen Wasserstoffatomkeme besitzen und sich für gewöhnlich insbesondere die Phasen Rohöl und Salzwasser durch unterschiedliche longitudinale Relaxationszeitkonstanten auszeichnen, sind kemmagnetische Messgeräte für die Bestimmung von Informationen von aus Ölquellen geförderten Medien gut geeignet. Grundsätzlich sind kemmagnetische Messgeräte für Medien geeignet, deren Phasen Wasserstoffkeme aufweisen.

Das kemmagnetische Durchflussmessgerät ist zur Durchführung von kemmagnetischen Messungen an einem Medium im Messrohr ausgebildet. Eine kemmagnetische Messung liefert zumindest eine Information über das Medium. Solche Informationen sind zum Beispiel eine Eigenschaft oder eine Strömungsgeschwindigkeit des Mediums oder ein Anteil einer Phase am Medium, wenn es ich um ein mehrphasiges Medium handelt. Eine kemmagnetische Messung umfasst zum Beispiel eine Bestimmung einer longitudinale und/oder einer transversalen Relaxationszeitkonstanten und/oder einer chemischen Verschiebung.

Die Steuemng ist insbesondere zur Erzeugung von Amegungs Signalen für das Medium und zur Auswertung von durch die Anregungssignale im Medium bewirkten Reaktionssignalen ausgebildet. Die Antennenvorrichtung ist zur Einstrahlung der Amegungs Signale in das Medium im Messrohr und zum Empfang der Reaktionssignale ausgebildet. Der Magnetfeldgenerator ist zur Erzeugung eines Magnetfelds im Medium ausgebildet, welches sich im Messrohr befindet. Es ist ein makroskopisches Magnetfeld. Die Messrohrlängsachse und die Messlängsachse fallen für gewöhnlich zusammen. Das Messrohr ist aus einem Material, welches für das Magnetfeld, die Anregungssignale und die Reaktionssignale ausreichend transparent ist.

Im Betrieb des kemmagnetischen Durchflussmessgerät ist ein Medium im Messrohr. Das Medium wird zum Beispiel durch das Messrohr geströmt, wobei eine Strömungsrichtung des Mediums entlang der Messrohrlängsachse ist. Das Medium kann aber auch im Messrohr stillstehenden. Das Medium im Messrohr wird durch das von dem Magnetfeldgenerator erzeugte Magnetfeld magnetisiert. Die Steuerung führt an dem magnetisierten Medium im Messrohr im Magnetfeld unter Verwendung der Antennenvorrichtung kem- magnetische Messungen durch. Dazu werden von der Steuerung kemmagne- tische Anregungssignalen erzeugt, zur Antennenvorrichtung übertragen, von der Antennenvorrichtung in das Medium eingestrahlt, von der Antennenvorrichtung von den Anregungssignalen im Medium bewirkte Reaktionssignale empfangen und zur Steuerung übertragen. Von der Steuerung werden die Reaktionssignale ausgewertet.

Bei aus dem Stand der Technik bekannten kemmagnetischen Durchflussmessgeräten der beschriebenen Art ist das Messrohr derart mit dem übrigen kemmagnetischen Durchflussmessgeräts verbunden, dass ein einfacher Austausch des Messrohrs nicht möglich ist. Vielmehr sind umfangreiche Arbeiten am kemmagnetischen Durchflussmessgerät, häufig auch am Messrohr selbst, notwendig, um das Messrohr ein- oder auszubauen.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Angabe eines kemmagnetischen Durchflussmessgeräts der beschriebenen Art, bei welchem der Ein- und Ausbau des Messrohrs vereinfacht ist.

Die Aufgabe ist durch ein kemmagnetisches Durchflussmessgerät mit den Merkmalen von Patentanspmch 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße kemmagnetischen Durchflussmessgerät weist eine Aufnahme Vorrichtung für das Messrohr auf. Die Aufnahme Vorrichtung und das Messrohr sind zusammenführbar und trennbar. Die Messvorrichtung und das Messrohr sind, wenn die Aufnahmevorrichtung und das Messrohr zusammengeführt sind, durch die Aufnahmevorrichtung miteinander verbindbar und lösbar. Wenn die Messvorrichtung und das Messrohr miteinander verbunden sind, dann fallen die Messlängsachse und die Messrohrlängsachse zusammen und sind von der Steuerung kemmagnetische Messungen am Medium im Messrohr unter Verwendung der Antennenvorrichtung durchführbar.

Die Aufnahmevorrichtung weist somit Verbindungsmittel auf, welche die Aufnahmevorrichtung und das Messrohr miteinander verbinden, sodass dass Messrohr im übrigen kemmagnetischen Durchflussmessgerät fixiert und ausgerichtet ist. Es ist ausgerichtet, wenn die Messachse und die Messrohrlängsachse zusammenfallen. Zum Verbinden und Lösen der Verbindungsmittel sich grundsätzlich nur Arbeiten an den Verbindungsmitteln notwendig. Es sind also keine weiteren Arbeiten am kemmagnetischen Durchflussmessgerät notwendig. Das kernmagnetische Durchflussmessgerät ist modular, wobei das Messrohr ein Modul und das übrige kemmagnetische Durchflussmessgerät ein weiteres Modul ist.

Das erfindungsgemäße kemmagnetische Durchflussmessgerät ist vorteilhaft, da das Messrohr auf einfache Weise mit dem übrigen kemmagnetischen Durchflussmessgerät verbindbar und lösbar ist.

Dadurch ist es auch für Anwendungen geeignet, bei denen das Messrohr bereits in einer Anlage montiert ist, da das Messrohr zur Montage des übrigen kemmagnetischen Durchflussmessgeräts nicht demontiert werden muss, sondern mit dem Messrohr durch einfaches Aufsetzen zusammenführbar ist. Bei vielen Anwendungen ist eine Demontage des Messrohr aus der Anlage auch mit einem hohen Aufwand verbunden, da hohe Anfordemngen an Hygiene, Reinheit und Sicherheit in Bezug auf das Medium im Messrohr bestehen.

Weiter ist das kemmagnetische Durchflussmessgerät auch für Anwendungen geeignet, bei denen verschiedene Medien zu messen sind und eine Kontamination eines Mediums durch ein anderes Medium zu vermeiden ist. Eine Kontamination wird durch Verwendung eines Messrohrs für jedes einzelne Medium vermieden. Solche Anwendungen finden sich häufig in den Biowis- senschaften, der Biotechnologie und der Medizinindustrie. Solche Messrohre werden auch als Einmal-Messrohre bezeichnet.

Neben kemmagnetischen Durchflussmessgeräten sind aus dem Stand auch Ultraschall-, Coriolis- und elektromagnetische Durchflussmessgeräte bekannt. Den aufgeführten Arten von Durchflussmessgeräten ist gemein, dass jedes ein Messrohr aufweist. Es hat sich gezeigt, dass eine Messgenauigkeit von Ultraschall-, Coriolis- und elektromagnetischen Durchflussmessgeräten mit einem abnehmenden Innendurchmesser des Messrohrs abnimmt, wohingegen dieser Effekt bei kemmagnetischen Durchflussmessgeräten nicht auftritt. Deshalb ist in einer Ausgestaltung des kemmagnetischen Durchflussmessgeräts vorgesehen, dass ein Innendurchmesser des Messrohrs kleiner als 9 mm, bevorzugt kleiner als 6 mm und besonders bevorzugt kleiner als 3 mm ist.

Das Messrohr und die Aufnahmevorrichtung sind zusammenführbar und trennbar. Das Zusammenführen und das Trennen, kurz die Montage, kann auf verschiedene Weisen erfolgen.

In einer Ausgestaltung der Montage sind die Aufnahmevorrichtung und das Messrohr durch eine Bewegung relativ zueinander entlang einer Richtung senkrecht zur Messrohrlängsachse zusammenführbar und trennbar. Dafür weist die Aufnahmevorrichtung für gewöhnlich eine seitliche Öffnung auf, durch welche das Messrohr passt. Diese Ausgestaltung ist besonders bei einem bereits in einer Anlage montierten Messrohr vorteilhaft, da das übrige kemmagnetische Durchflussmessgerät einfach aufsetzbar und abnehmbar ist. Dieses Aufsetzen wird im Englischen auch als „clamp on“ bezeichnet. Ein kemmagnetisches Durchflussmessgerät gemäß dieser Ausgestaltung wird auch als Clamp-On-Durchflussmessgerät bezeichnet.

In einer weiteren Ausgestaltung der Montage sind die Aufnahmevorrichtung und das Messrohr durch eine Bewegung relativ zueinander entlang einer Richtung parallel zur Messlängsachse zusammenführbar und trennbar. Dafür weist die Aufnahmevorrichtung für gewöhnlich eine stimseitige Öffnung auf, durch welche das Messrohr passt.

Im Betrieb des kemmagnetischen Durchflussmessgeräts erzeugt der Magnetfeldgenerator das Magnetfeld, welches das Medium im Messrohr magnetisiert und in welchen die kemmagnetischen Messungen am Medium durchgeführt werden. In einer Ausgestaltung ist der Magnetfeldgenerator zur Erzeugung des Magnetfelds mit einer Richtung parallel zur Messlängsachse ausgebildet. Folglich erstreckt sich das Magnetfeld dann entlang der Messlängsachse und weist die Richtung parallel zur Messlängsachse auf.

In einer Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausgestaltung weist der Magnetfeldgenerator eine auf dem Messrohr angeordnete Spule zur Erzeugung des Magnetfelds auf. Vorzugsweise ist die Spule eine um das Messrohr angeordnete Zylinder spule. Der Magnetfeldgenerator ist zur elektrischen Versorgung der Spule ausgebildet, sodass diese im Betrieb das Magnetfeld erzeugt. Die um das Messrohr angeordnete Zylinderspule ist zum Beispiel um das Messrohr gewickelt. Weiter weisen das Messrohr und die Aufnahmevorrichtung vorzugsweise eine elektrische Steckverbindung für die elektrische Versorgung der Spule durch den Magnetfeldgenerator auf. Insbesondere ist die elektrische Steckverbindung derart ausgebildet, dass sie beim Zusammenführen von der Messvorrichtung und dem Messrohr verbunden und beim Trennen von der Messvorrichtung und dem Messrohr getrennt wird.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der Magnetfeldgenerator zur Erzeugung des Magnetfelds mit einer Richtung senkrecht zur Messlängsachse ausgebildet ist. Folglich erstreckt sich das Magnetfeld dann entlang der Messlängsachse und weist die Richtung senkrecht zur Messlängsachse auf.

In einer Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausgestaltung weist der Magnetfeldgenerator Permanentmagneten auf, welche das Magnetfeld erzeugen. Die Erzeugung des Magnetfelds durch Permanentmagneten ist vorteilhaft, da diese keinen elektrischen Strom benötigen und kompakte Abmessungen des kemmagnetischen Durchflussmessgeräts gewährleisten.

In einer Ausgestaltung des kemmagnetischen Durchflussmessgeräts mit Permanentmagneten weist der Magnetfeldgenerator ein Joch auf. Das Joch ordnet die Permanentmagneten an und führt einen magnetischen Fluss des Magnetfelds. Die Anordnung der Permanentmagneten durch das Joch bedeutet auch, dass das Joch diese fixiert.

In einer Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausgestaltung weist das Joch entlang der Messlängsachse eine Öffnung auf. Diese Öffnung ist derart ausgebildet, dass die Aufnahmevorrichtung und das Messrohr durch eine Bewegung relative zueinander entlang der Richtung senkrecht zur Messrohrlängsachse zusammenführbar und trennbar sind. Wenn das Joch jedoch keine Öffnung aufweist, dann ist eine Kombination mit der Ausgestaltung vorteilhaft, bei welcher die Aufnahmevorrichtung und das Messrohr durch eine Bewegung relativ zueinander entlang der Richtung parallel zur Messlängsachse zusammenführbar und trennbar sind.

In einer weiteren Ausgestaltung des kemmagnetischen Durchflussmessgeräts mit Permanentmagneten weist das Joch ein erstes Teiljoch, ein zweites Teiljoch und ein Scharnier auf. Das erste Teiljoch und das zweite Teiljoch sind durch das Scharnier schwenkbar zueinander miteinander verbunden und in einen geöffneten Zustand und einen geschlossenen Zustand schwenkbar. Im geöffneten Zustand sind die Aufnahmevorrichtung und das Messrohr zusammenführbar und trennbar und im geschlossenen Zustand leitet das Joch den magnetischen Fluss des Magnetfelds. Bevorzugt wird diese Ausgestaltung mit der zuvor beschriebenen Clamp-On-Ausgestaltung kombiniert.

In einer Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausgestaltung sind die Permanentmagneten entweder im ersten Teiljoch und im zweiten Teiljoch oder nur im ersten Teiljoch angeordnet. In einer weiteren Ausgestaltung des kemmagnetischen Durchflussmessgeräts mit Permanentmagneten weist der Magnetfeldgenerator einen Träger für Permanentmagneten auf und ordnet der Träger die Permanentmagneten in einem Halbach-Array an. Das Halbach-Array führt den magnetischen Fluss des Magnetfelds auf effiziente Weise. Besonders bevorzugt ist die Ausbildung des Trägers wie das zuvor beschriebene Joch.

In einer weiteren Ausgestaltung des kemmagnetischen Durchflussmessgeräts ist die Antennenvorrichtung am Messrohr angeordnet. Folglich weist die Aufnahmevorrichtung eine Anschlussvorrichtung zum elektrischen Anschluss der Antennenvorrichtung auf. Wenn das Messrohr mit der Antennenvorrichtung und die Aufnahmevorrichtung zusammengeführt sind, dann sind die Antennenvorrichtung und die Anschlussvorrichtung elektrisch miteinander verbunden. Wenn das Messrohr und die Aufnahmevorrichtung getrennt sind, dann sind auch die Antennenvorrichtung und die Anschlussvorrichtung elektrisch getrennt. Die Anschlussvorrichtung und das Messrohr weisen eine dementsprechende elektrische Steckverbindung auf. Durch die Anordnung am Messrohr ist die Antennenvorrichtung näher am Medium, als wenn sie am übrigen kemmagnetischen Messgerät angeordnet wäre. Durch den geringeren Abstand zwischen Antennenvorrichtung und Medium ist ein Signal- Rausch- Verhältnis verbessert, wodurch auch eine Qualität der kemmagnetischen Messungen verbessert ist.

In einer Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausgestaltung ist ein Datenträger am Messrohr angeordnet. Auf dem Datenträger sind Kalibrierdaten der Antennenvorrichtung gespeichert. Der Datenträger ist vorzugsweise ein RFID-Tag, ein Strichcode oder ein QR-Code. Die Steuemng ist ausgebildet, kemmagnetische Messungen unter Verwendung der Kalibrierdaten durchzuführen. Vorzugsweise ist die Steuemng auch ausgebildet, die Kalibrierdaten aus dem Datenträger auszulesen, wenn die Aufnahmevorrichtung und das Messrohr zusammengeführt sind. Bevorzugt wird diese Ausgestaltung mit Einmal-Messrohren kombiniert.

Die Antennenvorrichtung ist zur Einstrahlung der Anregungs Signale in das Medium im Messrohr und zum Empfang der Reaktionssignale des Mediums ausgebildet. Dabei werden die Reaktionssignale durch die Anregungs signale im Medium hervorgemfen. Dazu weist die Antennenvorrichtung in einer Ausgestaltung des kemmagnetischen Durchflussmessgerät mindestens eine Spule zum Senden der Anregungs Signale und/oder zum Empfangen der Reaktionssignale auf. Demnach weist die Antennenvorrichtung zum Beispiel mindestens eine Spule zum Senden der Anregungssignale und zum Empfangen der Reaktionssignalen oder mindestens eine Spule zum Senden der Anregung s signale und mindestens eine Spule zum Empfangen der Empfangs Signale auf

Die mindestens eine Spule des kemmagnetischen Durchflussmessgeräts kann verschiedenen ausgestaltet sein.

In einer Ausgestaltung der mindestens einen Spule ist diese eine Oberflächenspule. Wenn die mindestens eine Spule eine Oberflächenspule ist, dann ist eine Kombination mit einer Ausgestaltung vorteilhaft, bei welcher die Aufnahmevorrichtung und das Messrohr durch eine Bewegung relativ zueinander entlang der Richtung senkrecht zur Messrohrachse zusammenführbar und trennbar sind, da die mindestens eine Spule den dafür benötigten Platz gewährt. Die mindestens eine Oberflächenspule kann verschieden ausgestaltet sein.

In einer Ausgestaltung der mindestens eine Oberflächenspule ist diese eine Helmholtz-Spule. Vorzugsweise ist ein Leiter der Helmholtz- Spule in einer runden oder rechteckigen Form angeordnet. Vorzugsweise weist der Leiter eine Windung auf.

In einer weiteren Ausgestaltung der mindestens einen Oberflächenspule ist diese eine Spiralspule. Vorzugsweise ist ein Leiter der Spiralspule in einer runden oder rechteckigen Form angeordnet.

In einer weiteren Ausgestaltung der mindestens einen Oberflächenspule ist diese eine Streifenleitung. Die Streifenleitung weist mindestens einen Streifen auf. Vorzugsweise ist der mindestens eine Streife eine Leitung oder eine Leiterbahn.

In einer weiteren Ausgestaltung der mindestens einen Spule ist diese eine Volumenspule. Vorzugsweise ist die Volumenspule eine Sattelspule, eine Vogelkäfigspule oder eine Zylinder spule. Im Vergleich zu Oberflächenspulen weisen Volumenspulen eine höhere Effizienz beim Einstrahlen der Anregungssignale und beim Empfangen der Reaktionssignale auf. Wenn die mindestens eine Spule eine Völumenspule ist, dann ist eine Kombination mit einer Ausgestaltung vorteilhaft, bei welcher die Aufnahmevorrichtung und das Messrohr durch eine Bewegung relative zueinander entlang der Richtung parallel zur Messlängsachse zusammenführbar und trennbar sind. Denn bei einer Sattelspule ist im Vergleich zu einer Oberflächenspule eine seitliche Öffnung in der Aufnahmevorrichtung, welche ein Zusammenführen und ein Trennen der Aufnahmevorrichtung und des Messrohrs durch eine Bewegung relativ zueinander entlang der Richtung senkrecht zur Messrohrlängsachse ermöglicht, schwerer umsetzbar. In einer weiteren Ausgestaltung des kemmagnetischen Durchflussmessgeräts weist die Antennenvorrichtung eine weitere Spule auf. Die Spule und die weitere Spule sind in Bezug auf das Messrohr einander gegenüberliegend oder gestapelt übereinander angeordnet. Die weitere Spule ist vorzugsweise wie die Spule ausgebildet.

Die mindestens eine Spule kann also entweder eine Oberflächen- oder eine Volumenspule sein. Gibt es mehr als eine Spule, so können diese entweder alle Oberflächenspulen oder alle Volumenspulen oder auch eine Kombination aus Oberflächen- und Volumenspulen sein.

Die Erfindung betrifft auch ein kemmagnetisches Durchflussmessgerät mit einem Messrohr, einer Antennenvorrichtung, einem Magnetfeldgenerator und einer Steuerung.

Das Messrohr weist einen Vormagnetisierungsabschnitt und einen Messabschnitt auf. Die Antennenvorrichtung ist im Messabschnitt angeordnet. Der Magnetfeldgenerator ist zur Erzeugung eines Magnetfelds entlang einer Magnetfeldstrecke ausgebildet. Der Vormagnetisierungsabschnitt und der Messabschnitt sind vollständig in der Magnetfeldstrecke angeordnet. Die Steuerung ist zur Durchführung von kemmagnetischen Messungen an einem Medium im Messabschnitt des Messrohrs unter Verwendung der Antennenvorrichtung ausgebildet.

Eine Qualität von kemmagnetischen Messungen an einem Medium im Messrohr korreliert mit einer Magnetisiemng des Mediums im Messrohr. So korreliert ein Signal-Rausch- Verhältnis der kemmagnetischen Messungen mit der Magnetisierung des Mediums. Eine höhere Magnetisierung des Mediums hat ein höheres Signal-Rausch- Verhältnis bei den Messungen und infolgedessen auch eine höhere Qualität der Messungen zur Folge.

Im Stand der Technik ist bekannt, die Magnetisiemng auf zwei verschiedene Arten zu erhöhen.

Gemäß der ersten Art wird die Magnetfeldstärke erhöht. Das Magnetfeld wird im Magnetfeldgenerator entweder von einem Elektromagneten oder von Permanentmagneten erzeugt. Die Erhöhung der Magnetfeldstärke bedingt in beiden Fällen ein größeres Volumen und höhere Kosten des kemmagnetischen Durchflussmessgeräts. Bei dem Elektromagneten kommen noch höhere Energiekosten hinzu.

Gemäß der zweiten Art wird der Vormagnetisierungsabschnitt verlängert. Das bedeutet aber auch eine Verlängemng des kemmagnetischen Durchflussmessgeräts und damit ein größeres Volumen und höhere Kosten. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Angabe eines kem- magnetischen Durchflussmessgeräts der beschriebenen Art, bei welchem die Magnetisierung des Mediums erhöht, jedoch Volumen und Kosten geringer als im Stand der Technik bekannt sind.

Die Aufgabe ist zum einen durch ein kemmagnetisches Durchflussmessgerät mit den Merkmalen von Patentanspruch 23 gelöst. Dieses ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge des Messrohrs im Vörmagnetisierungsab- schnitt größer ist als eine Länge des Vörmagnetisierungsabschnitt.

In einer ersten Ausgestaltung des kemmagnetischen Durchflussmessgeräts weist das Messrohr im Vörmagnetisierungsabschnitt mindestens eine Schleife auf. Eine Schleife des Messrohrs bewirkt, dass ein im Messrohr strömendes Medium vor der Schleife eine Richtung hat und nach der Schleife eine der Richtung entgegengesetzte Richtung.

In einer weiteren Ausgestaltung weist das Messrohr im Vörmagnetisierungs- abschnitt mindestens eine Biegung auf.

Die Aufgabe ist zum anderen durch ein kemmagnetisches Durchflussmessgerät mit den Merkmalen von Patentanspmch 26 gelöst. Dieses ist dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr im Vörmagnetisierungsabschnitt eine größere Querschnittsfläche aufweist als im Messabschnitt.

Das kemmagnetische Durchflussmessgerät kann auf vielfältige Art und Weise ausgestaltet und weitergebildet werden. Dazu wird verwiesen zum einen auf die den unabhängigen Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche und zum anderen auf die nachfolgende Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt abstrahiert und schematisch

Figur 1 ein erstes Ausführung sbeispiel eines kemmagnetischen Durchflussmessgeräts in einem ersten Zustand,

Figur 2 das erste Ausfühmngsbeispiel in einem zweiten Zustand,

Figur 3 ein zweites Ausfühmngsbeispiel eines kemmagnetischen Durchflussmessgeräts in einem ersten Zustand,

Figur 4 das zweite Ausfühmngsbeispiel in einem zweiten Zustand,

Figur 5 ein drittes Ausfühmngsbeispiel eines kemmagnetischen Durchflussmessgeräts mit einem Joch,

Figur 6 ein viertes Ausfühmngsbeispiel eines kemmagnetischen Durchflussmessgeräts mit einem Joch mit einer Öffnung,

Figur 7 ein fünftes Ausfühmngsbeispiel eines kemmagnetischen Durchflussmessgeräts mit einem zweiteiligen Joch, Figur 8 ein sechsten Ausführungsbeispiel eines kemmagnetischen Durchflussmessgeräts mit einem zweiteiligen Joch,

Figur 9 ein siebtes Ausführungsbeispiel eines kemmagnetischen Durchflussmessgeräts mit einem Träger für Permanentmagneten,

Figur 10 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Antennenvorrichtung, Figur 11 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Antennenvorrichtung, Figur 12 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Antennenvorrichtung, Figur 13 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Antennenvorrichtung, Figur 14 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Antennenvorrichtung, Figur 15 ein sechstes Ausführungsbeispiel einer Antennenvorrichtung, Figur 16 ein siebtes Ausführungsbeispiel einer Antennenvorrichtung, Figur 17 ein achtes Ausführungsbeispiel einer Antennenvorrichtung, Figur 18 ein neuntes Ausführungsbeispiel einer Antennenvorrichtung, Figur 19 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Messrohrs, Figur 20 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Messrohrs und Figur 21 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Messrohr.

Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines kemmagnetischen Durchflussmessgerät 1 in einer perspektivischen Darstellung in einem ersten Zustand. Das kemmagnetische Durchflussmessgerät 1 weist ein Messrohr 2, eine Messvorrichtung 3 und eine Steuemng 4 auf. Das Messrohr 2 weist eine Messrohrlängsachse 5 auf und hat einen Innendurchmesser von 3 mm.

Die Messvorrichtung 3 weist einen Magnetfeldgenerator 6, eine Antennenvorrichtung 7, eine Messlängsachse 8 und eine Aufnahmevorrichtung 9 auf. Die Aufnahmevorrichtung ist hier zweigeteilt. Der Magnetfeldgenerator 6 ist zur Erzeugung eines Magnetfelds 10 mit einer Richtung 11 senkrecht zur Messlängsachse 8 und sich entlang der Messlängsachse 8 erstreckend ausgebildet. Er weist Permanentmagneten 12 zur Erzeugung des Magnetfelds 10 auf. Die Steuemng 4 ist zur Durchführung von kemmagnetischen Messungen an einem Medium 13 im Messrohr 2 unter Verwendung der Antennen Vorrichtung 7 ausgebildet.

Die Aufnahmevorrichtung 9 und das Messrohr 2 sind zusammenführbar und trennbar. Die Aufnahmevorrichtung 9 und das Messrohr 2 sind durch eine Bewegung relativ zueinander entlang einer Richtung 14 senkrecht zur Messrohrlängsachse 5 zusammenführbar und trennbar. Dafür weist die Aufnahmevorrichtung 9 eine seitliche Öffnung 15 auf, durch welche das Messrohr 2 passt. In diesem Ausfühmngsbeispiel ist das Messrohr 2 bereits in einer nicht dargestellten Anlage montiert und ist das übrige kemmagnetische Durchflussmessgerät 1 auf das Messrohr 2 aufsetzbar und von diesem abnehmbar. Somit handelt es sich hier um ein Clamp-On-Durchflussmessgerät.

Die Messvorrichtung 3 und das Messrohr 2 sind, wenn die Aufnahme Vorrichtung 9 und das Messrohr 2 zusammengeführt sind, durch die Aufnahmevorrichtung 9 miteinander verbindbar und lösbar. Wenn die Messvorrichtung 3 und das Messrohr 2 miteinander verbunden sind, dann fallen die Messlängsachse 8 und die Messrohrlängsachse 5 zusammen und sind von der Steuerung 4 kemmagnetische Messungen am Medium 13 im Messrohr 2 unter Verwendung der Antennenvorrichtung 7 durchführbar.

Der erste Zustand des kemmagnetischen Durchflussmessgeräts 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass es nicht im Betrieb und vom Messrohr 2 getrennt ist. Figur 2 zeigt das kemmagnetische Durchflussmessgerät 1 in einem zweiten Zustand. Dieser ist dadurch gekennzeichnet, dass es im Betrieb und auf das Messrohr 2 aufgesetzt ist. Das Medium 13 wird durch das Messrohr 2 geströmt und von der Steuerung 4 werden kemmagnetische Messungen an dem Medium 13 im Messrohr 2 unter Verwendung der Antennenvorrichtung 7 durchgeführt.

Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele von kemmagnetischen Durchflussmessgeräten und Komponenten wie Antennen Vorrichtung en und Messrohren vorgestellt. Dabei werden im Wesentlichen jedoch nur Unterschiede der Ausfühmngsbeispiele beschrieben. Im Übrigen gelten Ausführungen entsprechen.

Figur 3 zeigt ein zweites Ausfühmngsbeispiel eines kemmagnetischen Durchflussmessgeräts 1 in einer perspektivischen Darstellung in einem ersten Zustand und Figur 4 in einem zweiten Zustand.

Das zweite Ausfühmngsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausfühmngsbeispiel dadurch, dass nicht das übrige kemmagnetische Durchflussmessgerät 1 auf das Messrohr 2 aufsetzbar und von diesem abnehmbar ist, sondern dass das Messrohr 2 in das übrige kemmagnetische Durchflussmessgerät 1 einsetzbar und aus diesem entnehmbar ist. Das kemmagnetische Durchflussmessgerät 1 ist also feststehend und das Messrohr 2 beweglich. Das Messrohr 2 ist zum Beispiel ein Einmal-Messrohr.

Figur 5 zeigt ein drittes Ausfühmngsbeispiel eines kemmagnetischen Durchflussmessgeräts 1. Bei diesem weist der Magnetfeldgenerator 6 zusätzlich ein Joch 16 auf. Das Joch 16 ordnet die Permanentmagneten 12 an und führt einen magnetischen Fluss des Magnetfelds 10. Da das Joch 16 ringsum geschlossen ist, sind die Aufhahmevorrichtung 9 und das Messrohr 2 durch eine Bewegung relativ zueinander entlang einer Richtung 17 parallel zur Messlängsachse 8 zusammenführbar und trennbar.

Figur 6 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines kemmagnetischen Durchflussmessgeräts 1. Auch bei diesem weist der Magnetfeldgenerator 6 ein Joch 16 auf In diesem Ausführungsbeispiel weist das Joch 16 jedoch im Vergleich zum dritten Ausführungsbeispiel entlang der Messlängsachse 8 eine Öffnung 18 auf Dadurch sind die Aufnahmevorrichtung 9 und das Messrohr 2 durch eine Bewegung relativ zueinander entlang der Richtung 14 senkrecht zur Messrohrlängsachse 5 zusammenführbar und trennbar.

Figur 7 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel eines kemmagnetischen Durchflussmessgeräts 1. In diesem hat der Magnetfeldgenerator 6 ein Joch 16, welches ein erstes Teiljoch 19, ein zweites Teiljoch 20 und ein Scharnier 21 aufweist. Folglich ist das Joch 16 in das erste Teiljoch 19 und das zweite Teiljoch 20 unterteilt. Das erste Teiljoch 19 und das zweite Teiljoch 20 sind durch das Scharnier 21 schwenkbar zueinander miteinander verbunden und in einen geöffneten Zustand und einen geschlossenen Zustand schwenkbar. Figur 7 zeigt das Joch 16 im geöffneten Zustand. Im geöffneten Zustand sind die Aufnahmevorrichtung 9 und das Messrohr 2 zusammenführbar und trennbar und im geschlossenen Zustand leitet das Joch 16 den magnetischen Fluss des Magnetfelds 10. Die Permanentmagneten 12 sind im ersten Teiljoch 19 und im zweiten Teiljoch 20 angeordnet.

Figur 8 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel eines kemmagnetischen Durchflussmessgeräts 1. Auch in diesem Ausfühmngsbeispiel hat der Magnetfeldgenerator 6 ein Joch 16, welches ein erstes Teiljoch 19, ein zweites Teiljoch 20 und ein Scharnier 21 aufweist. Im Unterschied zum fünften Ausfühmngsbeispiel sind jedoch die Permanentmagneten 12 nur im ersten Teiljoch 19 angeordnet. Figur 8 zeigt das Joch 16 im geöffneten Zustand.

Figur 9 zeigt ein siebtes Ausfühmngsbeispiel eines kemmagnetischen Durchflussmessgerät 1. Der Magnetfeldgenerator 6 weist einen Träger 22 auf, in welchem die Permanentmagneten 12 in einem Halbach-Array angeordnet sind. In diesem Ausfühmngsbeispiel ist der Träger 22 zusätzlich ähnlich dem Joch 16 ausgebildet. Und zwar weist der Träger 22 einen ersten Teilträger 23, einen zweiten Teilträger 24 und ein Scharnier 25 auf. Der erste Teilträger 23 und der zweite Teilträger 24 sind durch das Scharnier 25 schwenkbar zueinander miteinander verbunden und in einen geöffneten Zustand und einen geschlossenen Zustand schwenkbar. Im geöffneten Zustand sind die Aufnahmevorrichtung 9 und das Messrohr 2 zusammenführbar und trennbar und im geschlossenen Zustand bilden die Permanentmagneten 12 das Halbach Array.

Figur 9 zeigt den Träger 22 im geöffneten Zustand.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele für eine Antennenvorrichtung 7 eines kemmagnetischen Durchflussmessgeräts 1 vorgestellt. Die Ausführungsbeispiele der Antennenvorrichtung 7 weisen Oberflächenspulen und/oder Volumenspulen auf. Zunächst werden Ausführungsbeispiele beschrieben, welche eine erste Spule 26 und eine zweite Spule 27 aufweisen, die beide als Oberflächenspulen ausgebildet sind.

Figur 10 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Antennenvorrichtung 7 mit einer ersten Spule 26 und einer zweiten Spule 27, die beide jeweils eine Oberflächenspule, und zwar eine Helmholtz-Spule sind. Die erste Spule 26 und die zweite Spule 27 sind in Bezug auf ein Messrohr 2 gegenüberliegend angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Leiter 28 jeder der beiden Spulen 26, 27 in einer runden Form angeordnet.

Figur 11 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Antennenvorrichtung 7. Es unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass ein Leiter 28 jeder der beiden Spulen 26, 27 in einer eckigen Form angeordnet ist.

Figur 12 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Antennenvorrichtung 7 mit einer ersten Spule 26 und einer zweiten Spule 27, die beide jeweils eine Oberflächenspule, und zwar eine Spiralspule sind. Die erste Spule 26 und die zweite Spule 27 sind in Bezug auf ein Messrohr 2 gegenüberliegend angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Leiter 28 jeder der beiden Spulen 26, 27 in einer runden Form angeordnet.

Figur 13 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer Antennenvorrichtung 7. Es unterscheidet sich vom dritten Ausführungsbeispiel dadurch, dass ein Leiter 28 jeder der beiden Spulen 26, 27 in einer eckigen Form angeordnet ist.

Figur 14 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Antennenvorrichtung 7 mit einer ersten Spule 26 und einer zweiten Spule 27, die beide jeweils eine Oberflächenspule, und zwar eine Streifenleitung mit einem Streifen 29 sind. Die erste Spule 26 und die zweite Spule 27 sind in Bezug auf ein Messrohr 2 gegenüberliegend angeordnet. Der Streifen 29 ist eine Leiterbahn.

Figur 15 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel einer Antennenvorrichtung 7. Es unterscheidet sich vom fünften Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Streifenleitungen jeweils drei Streifen 29 aufweisen.

Nach den Ausführungsbeispielen einer Antennenvorrichtung 7, die Oberflächenspulen aufweisen, werden im Folgenden Ausführungsbeispiele beschrieben, welche eine oder zwei Volumenspulen aufweisen. Figur 16 zeigt ein siebtes Ausfühmngsbeispiel einer Antennenvorrichtung 7 mit einer ersten Spule 26 und einer zweiten Spule 27, die beide jeweils eine Volumenspule, und zwar eine Sattelspule sind. Die erste Spule 26 und die zweite Spule 27 sind in Bezug auf ein Messrohr 2 gegenüberliegend angeordnet.

Figur 17 zeigt ein achtes Ausführungsbeispiel einer Antennenvorrichtung 7 mit einer ersten Spule 26, die eine Volumenspule, und zwar eine Vogelkäfigspule ist.

Figur 18 zeigt ein neuntes Ausführungsbeispiel einer Antennenvorrichtung 7 mit einer ersten Spule 26, die eine Volumenspule, und zwar eine Zylinderspule ist.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele für ein Messrohr 2 eines kem- magnetischen Durchflussmessgeräts 1 vorgestellt, welche eine Magnetisierung eines Mediums 13 erhöhen.

Figur 19 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Messrohrs 2 eines kem- magnetischen Durchflussmessgeräts 1. Das kemmagnetische Durchflussmessgerät 1 weist darüber hinaus eine Antennenvorrichtung 7, einen Magnetfeldgenerator 6 und einer Steuemng 4 auf.

Das Messrohr 2 weist einen Vormagnetisierungsabschnitt 30 und einen Messabschnitt 31 auf und die Antennenvorrichtung 7 ist im Messabschnitt 31 angeordnet. Der Magnetfeldgenerator 6 ist zur Erzeugung eines Magnetfelds 10 entlang einer Magnetfeldstrecke 32 ausgebildet und der Vörmagnetisie- mngsabschnitt 30 und der Messabschnitt 31 sind vollständig in der Magnetfeldstrecke 32 angeordnet. Die Steuemng 4 ist zur Durchführung von kem- magnetischen Messungen an einem Medium 13 im Messabschnitt 31 des Messrohrs 2 unter Verwendung der Antennenvorrichtung 7 ausgebildet.

Das Messrohr 2 weist eine Schleife 33 im Vormagnetisierungsabschnitt 30 auf, wodurch eine Länge des Messrohrs 2 im Vormagnetisierungsabschnitt 30 größer ist als eine Länge des Vormagnetisierungsabschnitt 30.

Figur 20 zeigt ein zweites Ausfühmngsbeispiel eines Messrohrs 2. Dieses unterscheidet sich von dem im ersten Ausfühmngsbeispiel dadurch, dass das Messrohr 2 eine Mehrzahl von Biegungen 34 im Vormagnetisierungsabschnitt 30 aufweist, wodurch eine Länge des Messrohrs 2 im Vörmagnetisie- mngsabschnitt 30 größer ist als eine Länge des Vormagnetisierungsabschnitt 30.

Figur 21 zeigt ein drittes Ausfühmngsbeispiel eines Messrohr 2. Dieses unterscheidet sich von den beiden vorangehenden Ausfühmngsbeispielen dadurch, dass das Messrohr 2 im Vormagnetisierungsabschnitt 30 eine größere Querschnittsfläche aufweist als im Messabschnitt 31. Das Messrohr 2 des zweiten Ausführungsbeispiels eines kemmagnetischen Durchflussmessgeräts, siehe Figuren 3 und 4, ist ebenso ausgebildet.

Bezugszeichen

1 Kemmagneti sehe s Dur chflus sme s sgerät

2 Messrohr

3 Messvorrichtung

4 Steuerung

5 Me s srohrläng sachs e

6 Magnetfeldgenerator

7 Antennenvorrichtung

8 Messlängsachse

9 Aufnahmevorrichtung

10 Magnetfeld

11 Richtung senkrecht zur Messlängsachse

12 Permanentmagnet

13 Medium

14 Richtung senkrecht zur Messrohrlängsachse

15 Öffnung der Aufnahme vorrichtung

16 Joch

17 Richtung parallel zur Messlängsachse

18 Öffnung des Jochs

19 erstes Teiljoch

20 zweites Teiljoch

21 Scharnier

22 Träger

23 erster Teilträger

24 zweiter Teilträger

25 Scharnier

26 erste Spule

27 zweite Spule

28 Leiter

29 Streifen

30 Vormagnetisierungsabschnitt

31 Messabschnitt

32 Magnetfeldstrecke

33 Schleife

34 Biegung