Durchfluss messgerät

Die Erfindung betrifft ein Messrohr zum Führen eines fließfähigen Mediums, ein Verfahren zur Herstellung eines Messrohres und ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät zum Ermitteln einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße.

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, das ein Magnetfeld senkrecht zur Flussrichtung des fließenden Mediums erzeugt. Dafür werden üblicherweise einzelne Spulen verwendet. Um ein überwiegend homogenes Magnetfeld zu realisieren, werden zusätzlich Polschuhe so geformt und 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 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.

Magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte sind empfindlich gegenüber dem Strömungsprofil des Mediums. Abhängig vom Rohrsystem und Messgerät können Messfehler von mehreren Prozent auftreten. Üblicherweise wird daher ein Geradrohr, dessen Länge mindestens das Fünf- bis Zehnfache der Nennweite des Messrohres entspricht, an die einlaufseitige Stirnfläche eingebaut. Es sind allerdings Anwendungen bekannt, in welchen dieser Mindestabstand, die sogenannte Einlaufstrecke, nicht eingehalten werden kann. Das ist zum Beispiel dann der Fall, wenn sich ein Rohrsystem auf engstem Raum befindet. Eine Lösung liefert die in DE 10 2014 113408 A1 offenbarte Erfindung, bei der eine Verengung des Rohrdurchmessers im Messbereich zu einer

Konditionierung des Flusses führt, was zu einer Reduzierung von Strömungseinflüssen führt, so dass eine 0-DN Einlaufstrecke verwendet werden kann. In der DE 102013 114428 A1 wird ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät mit einem Messrohr offenbart, welches ein Trägerrohr, eine in das Trägerrohr eingearbeitete helikale Vertiefung, einen Stützkörper und einen flüssig applizierten Liner aufweist, welcher sich durch Öffnungen im Stützkörper erstreckt und nach dem Aushärten über die helikale Vertiefung im Trägerrohr mit diesem formschlüssig verbunden ist. Der Stützkörper weist eine zylindrische Grundform auf, deren Durchmesser in einem Teilbereich des Messbereiches zur Mitte hin abnimmt. Dadurch bildet sich zwischen dem im Trägerrohr eingeführten Stützkörper und dem Trägerrohr selbst ein Zwischenraum aus. Nachteilig an dieser Variante ist, dass es beim Aufbringen des flüssigen Liners zu

Materialschwund im Zwischenraum kommt. Dies führt zu einer rauen und unsauberen Lineroberfläche und schlimmstenfalls zu durch mechanischen Stress bedingte Materialbrüche im Liner.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde dem Problem Abhilfe zu schaffen. Die Aufgabe wird gelöst durch das Messrohr nach Anspruch 1 , das Verfahren zur Herstellung eines Messrohres nach Anspruch 9 und das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät nach Anspruch 15.

Das erfindungsgemäße Messrohr zum Führen eines fließfähigen Mediums, insbesondere für ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät umfasst: - ein Trägerrohr;

- einen insbesondere rohrförmigen Stützkörper zum Stabilisieren eines insbesondere flüssig applizierten Liners, wobei der Stützkörper im T rägerrohr angeordnet ist, wobei der Stützkörper eine Mantelfläche mit mindestens einer Öffnung aufweist, wobei sich der Liner durch die mindestens eine Öffnung erstreckt, wobei das Messrohr einen Mess-, Einlauf- und Auslaufabschnitt aufweist, wobei der Stützkörper in einem Querschnitt eine Querschnittsfläche begrenzt, wobei die Querschnittsfläche im Messabschnitt geringer ist als im Einlauf und/oder Auslaufabschnitt;

- einen Füllkörper, wobei der Füllkörper zwischen dem Stützkörper und dem Trägerrohr angeordnet ist, wobei der Füllkörper insbesondere ausschließlich im Messabschnitt angeordnet ist, wobei sich der Liner und der Füllkörper berühren.

Unter einem Trägerrohr ist ein länglicher Hohlkörper zu verstehen, der üblicherweise eine Länge aufweist, die größer ist als sein Durchmesser. Das Trägerrohr ist aus einem Material, vorzugsweise aus Stahl oder Gusseisen gefertigt. Trägerrohre weisen in der Regel eine kreisrunde Querschnittsform auf, es sind jedoch auch Trägerrohre mit rechteckigen, ovalen und anderen Querschnittsformen bekannt. Trägerrohre eignen sich zum Einsatz in Rohrleitungen in denen fließfähige Medien, wie Flüssigkeiten, Gase oder rieselfähige Festkörper geleitet werden.

Für einen Einsatz des Messrohres in einem magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät ist es essenziell, dass der mediumsberührende Teil des Messrohres elektrisch isolierend ist. Dafür werden entweder elektrische isolierende T rägerrohre verwendet oder herkömmliche Trägerrohre aus Stahl oder Gusseisen mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung, dem sogenannten Liner versehen. Als Linermaterial werden üblicherweise Hartgummi oder Kunststoffe eingesetzt, wie Polyurethane (PE), Perfluoralkoxy-Polymere (PFA) oder Polytetrafluorethylen (PTFA). Diese werden entweder in einem flüssigen Zustand auf das T rägerrohr appliziert oder in einem festen Zustand in das T rägerrohr eingezogen.

Der Stützkörper ist in das Trägerrohr eingeführt und dient dazu, einen flüssig applizierten Liner zu stabilisieren. Dafür erstreckt sich der Stützkörper über die gesamte Längsachse des Trägerrohres und ist in das den Liner bildende Material eingebettet. Die aus dem Stand der Technik bekannten Stützkörper sind rohrförmig ausgebildet, d.h., die durch den Stützkörper begrenzte Querschnittsfläche ist über die gesamte Längsachse des Stützkörpers konstant, insbesondere innerhalb der Fertigungstoleranz konstant. Zudem erstreckt sich der Stützkörper in der Regel über die gesamte Innenwandung des Trägerrohres. Erfindungsgemäß weist der Stützkörper im Messbereich eine lichte Querschnittsfläche auf, die geringer ist als die lichte Querschnittsfläche im Einlaufbereich und/oder Auslaufbereich. Eine derartige Reduzierung des effektiven Durchflussquerschnittes sorgt für eine Konditionierung des Strömungsprofils im Messbereich und somit zu einer geringeren Strömungsprofilempfindlichkeit.

Damit sich das flüssig applizierte Linermaterial zum einen formschlüssig mit dem Stützkörper verbinden und zum anderen sich zwischen Trägerrohr und Stützkörper ausbreiten kann, um somit ein Einbetten des Stützkörpers im Liner zu erreichen, ist eine Öffnung, oder sind auch mehrere Öffnungen im Stützkörper vorgesehen. Die Öffnungen können als Lochung ausgebildet oder durch Strecken des Stützkörpers geformt sein. Der Stützkörper kann ein Lochblech oder Streckmetall sein, welches ausschließlich abschnittsweise Öffnungen aufweist oder durchgehend mit Öffnungen versehen ist. Um eine Verdrehsicherung des Liners zu gewährleisten, ist gemäß dem einschlägigen Stand der Technik mindestens eine Vertiefung in der Innenwandung des Trägerkörpers vorgesehen, in die sich der Liner erstreckt und somit nach dem Aushärten eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Liner und dem Trägerrohr bilden kann, die ein Verdrehen des Liners unterbindet. Dafür ist es jedoch wesentlich, dass der Stützkörper eine Öffnung aufweist, durch die erst das flüssige Linermaterial fließen kann, um auch in die Vertiefungen zu gelangen. Die Vertiefungen sind üblicherweise als helikale, gewindeartige Einkerbung, als Schwalbenschwanz oder auch als Ringnut ausgebildet.

Das Messrohr weist mindestens drei Abschnitte auf, einen Einlaufabschnitt, einen Auslaufabschnitt und einen zwischen Einlaufabschnitt und Auslaufabschnitt angeordneten Messabschnitt. Es können zusätzliche Übergangsbereiche zwischen Einlaufabschnitt und Messabschnitt und zwischen Auslaufabschnitt und Messabschnitt vorgesehen sein. Im Messabschnitt ist das Durchflussmessgerät zum Ermitteln einer strömungs geschwindigkeitsabhängigen Messgröße, insbesondere die Vorrichtung zum Abgreifen einer im fließfähigen Medium induzierten Messspannung angeordnet. Erfindungsgemäß ist ein Füllkörper im Messbereich so angeordnet, dass er den sich zwischen Stützkörper und Trägerrohr ausbildenden Zwischenraum zumindest teilweise ausfüllt. Er kann massiv oder porös, einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Der Füllkörper ist zumindest teilweise hohlzylindrisch ausgebildet. Er kann jedoch auch die Querschnittsform des Stützkörpers im Messbereich annehmen. Der erfindungsgemäße Füllkörper dient in erster Linie nicht zum Abstützen des

Stützkörpers gegen die Innenwand des Trägerrohres, sondern dazu Materialschwund beim Aufbringen des flüssigen Liners auf den Stützkörper zu vermeiden und somit einen fehlerfreien Liner, insbesondere eine möglichst fehlerfreie Lineroberfläche zu erzeugen.

Beim Applizieren des flüssigen Linermaterials fließt dieser durch die Öffnung bzw. die Öffnungen im Stützkörper und erstreckt sich entlang der Innenfläche des Füllkörpers. Dadurch berührt der Liner den Füllkörper zumindest teilweise beispielsweise an einer Innenfläche des Füllkörpers. Zudem erstreckt sich der Liner zwischen Stützkörper und Füllkörper. Ist der Füllkörper porös ausgebildet, so fließt das flüssige Linermaterial in die porösen Strukturen des Füllkörpers und sorgt darin für eine Verankerung des Liners mit dem Füllkörper.

Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Füllkörper im Messabschnitt hohlzylindrisch ausgebildet ist, wobei eine Materialstärke des Füllkörpers in einem ersten Teilabschnitt des Messrohres zwischen Einlaufabschnitt und Messabschnitt in Richtung Einlaufabschnitt abnimmt, und/oder wobei die Material stärke des Füllkörpers in einem zweiten Teilabschnitt des Messrohres zwischen Auslaufabschnitt und Messabschnitt in Richtung Auslaufabschnitt abnimmt.

Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, dass sich weniger Zwischenräume zwischen Trägerrohr und Stützrohr ausbilden, in denen es zu Materialschwund kommen kann. Zudem wird gleichzeitig eine gute Anbindung des Füllkörpers an das Trägerrohr gewährleistet, wodurch auch beim Herstellen des Messrohres weniger mechanischer Stress auf den Stützkörper übertragen wird.

Eine Abnahme der Materialstärke wird erfindungsgemäß durch eine Veränderung, d.h. Reduzierung oder Vergrößerung der Querschnittsfläche des Füllkörpers in Längsrichtung umgesetzt.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Füllkörper in einem Querschnitt kreisringförmig ausgebildet ist und einen Innendurchmesser aufweist, wobei in einem erstem Teilabschnitt des Messrohres zwischen Messabschnitt und Einlaufabschnitt der Innendurchmesser in Richtung Einlaufabschnitt zunimmt, und/oder wobei in einem zweiten Teilabschnitt des Messrohres zwischen Messabschnitt und Auslaufabschnitt der Innendurchmesser in Richtung Auslaufabschnitt zunimmt.

Die Materialstärke des Füllkörpers muss im ersten Teilabschnitt und im zweiten Teilabschnitt nicht notwendigerweise geringer werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Füllkörper flexibel und bandförmig ausgebildet, welches sich an der Außenfläche des Stützkörpers anschmiegt und bei einem Verformen des Stützkörpers nachgibt, ohne eine Reduzierung der Material stärke hinzunehmen. Gemäß dieser Ausgestaltung weist das Messrohr Teilabschnitte auf, in denen der Füllkörper die Innenfläche des Trägerrohres nicht berührt. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Stützkörper ein gelochtes Blech, insbesondere ein Lochblech, ein Streckmetall oder ein Gitter umfasst.

Ein Lochblech, auch Lochplatte genannt, ist ein gelochtes Blech aus Edelstahl, Aluminimum, Zink, Messing, Kupfer, Stahl oder Kunststoff. Das Lochblech weist Öffnungen auf, die jeweils als Rundloch, Quadratloch, Langloch und/oder Hexagonallochung ausgebildet sind. Zudem können die Öffnungen jede beliebige weitere Form aufweisen. Die Öffnungen werden beispielsweise mittels einem Stanzverfahren oder einem Laser-/Wasserstrahl-/Brennschneidverfahren erzeugt. Ein Streckmetall umfasst ein Streckgitter aus Edelstahl, Aluminimum, Zink, Messing, Kupfer, Stahl oder Kunststoff mit Rhombusmaschen, Rautenmaschen,

Langstegmaschen, Sechseckmaschen, Quadratmaschen oder Rundmaschen. Zudem können die Maschen jede beliebige weitere Form aufweisen. Streckmetalle werden beispielsweise durch versetztes Einbringen von Schnitte unter gleichzeitiger Verstreckung eines Bleches erzeugt.

Ein Gitter umfasst eine Anordnung länglicher Teile in üblicherweise gleichmäßigen Abständen oder ein Geflecht aus Drähten. Als Gitter eignen sich Wellengitter, Stanzgitter oder Drahtgitter.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Trägerrohr und der Füllkörper monolithisch ausgebildet sind.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Füllkörper nicht als ein separates Bauteil zu verstehen, sondern als Teilbereich des Trägerrohres. Dieser kann beispielsweise mittels eines spannenden Fertigungsverfahrens in das Trägerrohr eingearbeitet werden. Somit sind Trägerrohr und Füllkörper monolithisch ausgebildet. Vorteilhaft an der Ausgestaltung ist, dass auf ein weiteres zusätzliches Bauteil verzichtet werden kann, wodurch die Montage des Messrohres erleichtert wird.

Der Stützkörper ist dementsprechend entweder mindestens zweiteilig und vorgeformt ausgebildet oder einteilig und zumindest teilweise zylindrisch ausgebildet. Im letzteren Fall wird der Stützkörper im eingebauten Zustand im Trägerrohr verformt, d.h. der Einlauf- und/oder Auslaufabschnitt wird nach Einführen des Stützkörpers aufgeweitet.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Füllkörper offenporig ausgebildet ist, wobei sich der Liner in Poren des Füllkörpers erstreckt.

Es ist vorteilhaft, wenn der Füllkörper Poren aufweist. So kann sich das Material des Liners in den Poren erstrecken und somit für eine Verankerung zwischen Füllkörper und Liner sorgen. Ein derartige Ausgestaltung ist deshalb notwendig, da sich der Liner bei Anwesenheit eines Füllkörpers im Messbereich nicht bis zu den Vertiefungen im Trägerrohr ausbreiten kann, wo üblicherweise für eine ausreichende formschlüssige Verankerung gesorgt wird. Das poröse Material des Füllkörpers kann grundsätzlich Kunststoff, beispielsweise ein offenzeiliger Kunststoffschaum, oder eine Keramik, beispielsweise eine Schaumkeramik, oder eine Sintermetall mit Poren, aus Sinterkugeln, insbesondere Sinterbronze sein.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Füllkörper ein Sintermaterial, insbesondere Sinterkugeln umfasst, welche durch ein Sinterverfahren miteinander verbunden sind und Poren bilden, wobei sich der Liner in den Poren des Füllkörpers erstreckt.

Das Material des Füllkörpers ist vorteilhafterweise ein sinterfähiges Metall, insbesondere Sinterbronze. Dieses Material verschmilzt nicht im Sintervorgang zu einem kompakten Material, sondern weist noch eine hinreichende Porosität auf. Zugleich ist Metall gegenüber Kunststoff zumeist mechanisch widerstandsfähiger und auch thermisch belastbarer. Schaumkeramiken sind oftmals hart und widerstandfähig, tendieren aber bei Erschütterungen und thermischen Ausdehnungen zum Zerbrechen. Daher wäre eine Anwendung solcher Messrohre begrenzt. Demgegenüber ist insbesondere Sinterbronze sehr gut bearbeitbar. Aufgrund der metallischen Duktilität kommt es zudem nicht zum Materialbruch bei Erschütterungen. Es ist insbesondere von Vorteil, wenn das Material des Füllkörpers Sinterkugeln sind, welche durch einen Sintervorgang miteinander verbunden sind, und welche in den Kugelzwischenräumen Poren aufweisen. Dadurch kann eine weiter-verbesserte Widerstandsfähigkeit gegenüber Druckbelastungen erreicht werden. Genau diese Funktionalität ist sehr wichtig bei der Ausgestaltung einer

Dichtleiste eines Messrohres. Besonders bevorzugt bestehen die Sinterkugeln dabei aus Bronze. Für eine optimale Porengröße zur Anbindung des Liners sollten die Sinterkugeln einen Durchmesser von mehr als 0,1 mm aufweisen.

Der Füllkörper wird separat hergestellt, durch Einfüllen der Sinterkugeln in ein speziell vorgesehenes Sinterwerkzeug oder Sinterform und anschließendem thermischen

Behandeln in einem Sinterprozess, in welchem die Sinterkugeln miteinander verbunden werden und somit den offenporigen Füllkörper bilden.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Füllkörper eine Vertiefung aufweist, wobei sich der Liner in der Vertiefung erstreckt, wobei der Liner zumindest formschlüssig mit dem Füllkörper verbunden ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Messrohres, insbesondere eines erfindungsgemäßen Messrohres umfasst die Verfahrensschritte:

- Bereitstellen eines insbesondere teilweise rohrförmigen Stützkörpers und eines, insbesondere einteiligen hohlzylindrischen Füllkörpers, WO 2021/213766 PCT/EP2021/057465 wobei der Stützkörper in einem Querschnitt oder in allen Querschnitten kreisringförmig ausgebildet ist und einen Innendurchmesser aufweist,

- Anordnen des Füllkörpers um den Stützkörper in eine vorgesehene Position;

- Einführen des Stützkörpers mit dem angeordneten Füllkörper in einen Trägerrohr; - Applizieren und Aushärten lassen eines flüssigen, den Liner bildenden Linermaterials auf den Stützkörper, wobei sich das Linermaterial durch eine Öffnung in einer Mantelfläche des Stützkörper erstreckt und den Füllkörper berührt.

Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Eine Ausgestaltung sieht den Verfahrensschritt vor:

- Verformen des Stützkörpers, so dass ein Verhältnis zwischen Innendurchmesser des Stützkörpers in einem Messabschnitt und Innendurchmesser des Stützkörpers in einem Einlauf- und/oder einem Auslaufabschnitt von eins abweicht.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Füllkörper vor dem Verformen des Stützkörpers zumindest teilweise hohlzylindrisch ausgebildet ist, wobei nach dem Verformen des Stützkörpers der Innendurchmesser des Stützkörpers in einem ersten Teilabschnitt zwischen Messabschnitt und Einlaufabschnitt des Messrohres in Richtung Einlaufabschnitt zunimmt, und/oder wobei nach dem Verformen des Stützkörpers der Innendurchmesser des Stützkörpers in einem zweiten Teilabschnitt zwischen Auslaufabschnitt und Messabschnitt des Messrohres in Richtung Auslaufabschnitt zunimmt.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Stützkörper zweiteilig ausgebildet ist, wobei der Füllkörper einen Einlass und einen Auslass aufweist, wobei beim Anordnen des Füllkörpers ein erster Stützkörper in den Einlass des Füllkörpers eingeführt wird und ein zweiter Stützkörper in den Auslass des Füllkörpers eingeführt wird.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der erste Stützkörper in einem ersten Querschnitt eine erste Querschnittsfläche begrenzt und in einem zweiten Querschnitt eine zweite Querschnittsfläche begrenzt, wobei die erste Querschnittsfläche kleiner als die Querschnittsfläche des Füllkörpers ist und die zweite Querschnittsfläche größer als die Querschnittsfläche des Füllkörpers ist.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Füllkörper auf den Stützkörper aufgeschoben wird.

Das erfindungsgemäße magnetisch-induktive Durchflussmessgerät zum Ermitteln einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße umfasst:

- ein erfindungsgemäßes Messrohr oder ein mittels dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Messrohres hergestelltes Messrohr; - eine am Messrohr angeordnete Vorrichtung zum Abgreifen einer im fließfähigen Medium induzierten Messspannung; und

- eine am Messrohre angeordnete Vorrichtung zum Erzeugen eines das Messrohr durchsetzenden Magnetfeldes.

Nicht erfindungswesentlich, aber wichtig für einen kontrolliert definierten Kanaldurchmesser sind Stützbüchsen die Einlauf- und Auslaufseitig im Messrohr angeordnet sind und die dafür sorgen, dass der Stützkörper in Längsrichtung des Trägerrohres fixiert ist und der Liner eine reproduzierbare und klar definierte Kante im Eingang und Ausgang aufweist.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 : eine perspektivische und teilweise geschnittene Darstellung einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messrohres;

Fig. 2: einen Längsschnitt durch eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messrohres;

Fig. 3: einen Längsschnitt durch eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messrohres; Fig. 4: einen Längsschnitt durch eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messrohres;

Fig. 5: eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Messrohres;

Fig. 6: eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Messrohres; Fig. 7: eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Messrohres; und

Fig. 8: eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes. Die Fig. 1 zeigt eine perspektivische und teilweise geschnittene Darstellung einer

Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messrohres 1. Das Messrohr 1 umfasst ein als Rundrohr ausgebildetes T rägerrohr 2 aus Metall mit einem Kanal zum Führen eines fließfähigen Mediums. Zudem weist das T rägerrohr 2 eine Innenfläche auf, die anwendungsbedingt mit einer elektrisch isolierenden Innenbeschichtung versehen ist, die auch als Liner bezeichnet wird (in Fig.1 nicht abgebildet). Es gibt mehrere Verfahren, um ein Trägerrohr 2 mit einem Liner zu versehen. Zum einen kann der Liner als ein Festkörper in Form eines Schlauches oder eines Rohres ausgebildet sein, welcher in das Trägerrohr 2 eingezogen wird und dessen Enden umgebördelt werden. Alternativ kann der Liner aus Linermatten gebildet sein, welche auf die Innenfläche des Trägerrohres 2 geklebt werden. Erfindungsgemäß liegt das den Liner bildende Linermaterial bei der Herstellung des Messrohrs flüssig vor und wird auf die Innenfläche des Trägerrohres 2 gegossen. Bei dem Linermaterial handelt es sich beispielsweise um Perfluoralkoxy- Polymere (PFA). Zum Stützen des flüssig applizierten Linermaterials weist das Messrohr 1 einen zumindest teilweise rohrförmigen Stützkörper 3 zum Stabilisieren auf, der sich entlang der Innenfläche des T rägerrohr 2 erstreckt. Der Stützkörper 3 weist mindestens eine Öffnung 5 auf durch welche das flüssige Linermaterial fließen kann und somit zu einer vorgesehenen Vertiefung 20 gelangen kann. Bei der in Fig. 1 abgebildeten Ausgestaltung ist der Stützkörper 3 als ein gerolltes und zusammengeschweißtes Lochblech- aus Übersichtsgründen wurden nur einzelne Öffnungen 5 abgebildet - und die Vertiefung 20 als eine helikale Vertiefung in Form eines Innengewindes ausgebildet. Alternativ kann der Füllkörper 9 als ein Streckmetall oder ein Gitter ausgebildet sein, und die Öffnung 5 eine beliebige Form annehmen. Im ausgehärteten Zustand erstreckt sich der Liner durch die Öffnung 5 und in der Vertiefung 20, so dass eine Verankerung des Liners am Trägerrohr 2 realisiert wird. Der Stützkörper 3 ist durch zwei endseitig angeordnete Stützhülsen 23 gegenüber eine Verschiebung in Längsrichtung fixiert. Für weitere Details bezüglich der Stützhülsen 23 wird auf die DE 102013 114429 A1 verwiesen.

Erfindungsgemäß weist das Messrohr 1 einen Messabschnitt 6 auf, in dem die durch den Stützkörper 3 begrenzte Querschnittsfläche im Trägerrohr 2 geringer ist als im Einlaufabschnitt 7 und/oder Auslaufabschnitt 8. Der sich durch die Innenfläche des

Trägerrohres 2 und dem Stützkörper 3 ausbildende Hohlraum ist mit einem insbesondere teilweise hohlzylindrisch ausgebildeten Füllkörper 9 zumindest teilweise ausgefüllt. Der Füllkörper 9 ist ausschließlich im Messabschnitt 6 angeordnet. Der Füllkörper 9 weist im Messabschnitt 6 einen konstante Material stärke auf, die in Richtung des Einlasses und/oder Auslasses des Messrohres abnimmt. Der Füllkörper 9 schließt eine Querschnittsfläche ein, die im Messbereich konstant ist und in Richtung des Einlasses und/oder Auslasses des Messrohres zunimmt. Das flüssig applizierte Linermaterial fließt durch die im Messabschnitt 6 angeordneten

Öffnungen 5 im Stützkörper 3 und berührt somit den Füllkörper 9. Daher ist es von Vorteil, wenn der Füllkörper 9 derart ausgebildet ist, dass der Liner mit diesem verankert. In der abgebildeten Ausgestaltung wird dies durch eine Offenporigkeit des Füllkörper 9 realisiert, wobei das flüssige Linermaterial in die Poren des Füllkörpers 9 fließt, wodurch sich nach dem Aushärten der Liner in den Poren erstreckt. Der Füllkörper 9 weist ein Sintermaterial auf. Die das Sintermaterial bildenden Sinterkugeln werden in einem Sinterverfahren miteinander verbunden, wodurch sich zwischen den Sinterkugeln Poren ausbilden.

Das abgebildete Messrohr eignet sich für einen Einsatz in einem magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät. Dafür weist das Trägerrohr 2, der Stützkörper 3 und der Füllkörper 9 zwei Öffnungen für Messelektroden 21 auf. Zusätzlich ist im Trägerrohr 2 und im

Stützkörper 3 eine Öffnung für eine Füllstandsüberwachungselektrode bzw. einen Temperatursensor 22 eingebracht.

Die Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch die in Fig. 1 abgebildete Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messrohres. Gestrichelte Linien deuten die Grenzen der einzelnen Abschnitt an. Das Messrohr ist in 5 Abschnitte eingeteilt, den Einlaufabschnitt 7, ersten Teilabschnitt 10, Messabschnitt 6, zweiten Teilabschnitt 11 und Auslaufabschnitt 8. Im mittleren Bereich des Messrohres befindet sich der zwischen dem ersten Teilabschnitt 10 und zweiten Teilabschnitt 11 angeordnete Messabschnitt 6. Zumindest in dem Messabschnitt 6 ist auch der Sensor zum Erfassen einer strömungsgeschwindigkeits- abhängigen Messgröße angeordnet. Bei Einsatz des Messrohres in einem magnetisch induktiven Durchflussmessgerätes handelt es sich beim Sensor um die Vorrichtung zum Abgreifen einer im fließfähigen Medium induzierten Messspannung. Ebenfalls im Messabschnitt 6 angeordnet ist in dem Fall die Vorrichtung zum Erzeugen eines das Messrohr durchsetzenden Magnetfeldes. Der Einlaufabschnitt 7 ist eingangs und der Auslaufabschnitt 8 ist ausgangs angeordnet. Der erster Teilabschnitt 10 ist zwischen Einlaufabschnitt 7 und Messabschnitt 6 angeordnet, wobei der zweite Teilabschnitt 11 zwischen Messabschnitt 6 und Auslaufabschnitt 8 angeordnet ist. Der Messabschnitt 6 bezeichnet den Abschnitt des Messrohres, in dem die durch den Stützkörper 3 begrenzte Querschnittsfläche nicht nur kleiner ist als im restlichen Bereich des Messrohres, sondern auch konstant. Der Abschnitt, in dem die Querschnittsfläche nicht konstant ist, wird als erster Teilabschnitt 10 und/oder zweiter Teilabschnitt 11 bezeichnet. Im Einlaufabschnitt 7 und/oder Auslaufabschnitt 8 ist die Querschnittsfläche ebenso wie im Messabschnitt 6 konstant. Jedoch ist die Querschnittsfläche des Stützkörpers im Einlaufabschnitt 7 und/oder Auslaufabschnitt 8 größer als im Messabschnitt 6.

Der Füllkörper 9 und der Stützkörper 3 sind im Messabschnitt 6 hohlzylindrisch, mit einer im Wesentlichen konstanten Wandstärke ausgebildet. In der abgebildeten Ausgestaltung berührt der Füllkörper 9 die Außenmantelfläche des Stützkörpers 3 und auch die

Innenfläche des Trägerrohres 2 im Messabschnitt 6. Im ersten Teilabschnitt 10 und/oder zweiten Teilabschnitt 11 nimmt die Querschnittsfläche des Stützkörpers 3 und des Füllkörpers 9 im Wesentlichen kontinuierlich zu. Der Füllkörper 9 erstreckt sich ausschließlich im Messabschnitt 6, ersten Teilabschnitt 10 und/oder zweiten Teilabschnitt 11.

Die Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messrohres. Die abgebildete Ausgestaltung unterscheidet sich von der in Fig. 2 abgebildeten Ausgestaltung im Wesentlichen darin, dass der Füllkörper 9 und das Trägerrohr 2 monolithisch ausgebildet sind. Eine gepunktete Referenzlinie deutet den Verlauf des Trägerrohres 2 an, wenn - unter Vernachlässigung der Vertiefung - der Querschnittsfläche des Trägerrohres wie in Fig. 2 im Wesentlichen konstant wäre. Der durch den Stützkörper 3 und die gedachte Referenzlinie begrenzte Bereich ist in dem Fall der Füllkörper 9.

Die Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messrohres, welche sich von der in Fig. 2 abgebildeten

Ausgestaltung im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass der Füllkörper 9 die Innenfläche des Trägerrohres 2 im Messabschnitt 6 nicht berührt und dass die Wandstärke des Füllkörpers 9 in Längsrichtung im Wesentlichen konstant ist. Die durch den Füllkörper 9 begrenzte Querschnittsfläche ist im Messabschnitt 6 konstant und nimmt in Längsrichtung zu, ohne dass die Wandstärke abnimmt. Die Form des Füllkörpers 9 passt sich der der Form des Stützkörpers 3 an.

Die Fig. 5 zeigt eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Messrohres. Der im Wesentlichen durchgehende hohlzylindrische Füllkörper 9 wird auf einen rohrförmigen Stützkörper 3 in eine vorgesehen Position aufgeschoben. Zwischen Stützkörper 3 und Füllkörper 9 bildet sich dabei vorzugsweise kein Hohlraum aus. Danach wird entweder der Stützkörper 3 im Einlaufabschnitt 7 und/oder Auslaufabschnitt 8 aufgeweitet, so dass die Querschnittsfläche dort größer ist als im mittleren Bereich, dem Messabschnitt 6, oder der Messabschnitt 6 verengt. Das Aufweiten führt dazu, dass auch die Wandstärke des Füllkörpers 9 nicht konstant bleibt, sondern in Richtung des Einlaufabschnittes 7 und/oder Auslaufabschnittes 8 abnimmt.

Das Verengen führt auch dazu, dass die Querschnittsfläche im Messabschnitt 6 abnimmt und die Querschnittsfläche des Stützkörpers 3 und Füllkörpers 9 Längsrichtung zunimmt. Die Wandstärke des Füllkörpers 9 in Längsrichtung kann in dem Fall - muss aber nicht zwingen - konstant bleiben.

In einem letzten Schritt wird der Stützkörper 3 mit dem Füllkörper 9 zusammen in ein Trägerrohr eingeführt, fixiert und ein flüssiges Linermaterial zum Bilden des Liners appliziert.

Die Fig. 6 zeigt eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Messrohres, in dem der Stützkörper 3 zweiteilig ausgebildet ist. Der Füllkörper 9 weist einen Einlass 12 und einen Auslass 13 auf, wobei ein erster Stützkörper 14 in den Einlass 12 und ein zweiter Stützkörper 15 in den Auslass 13 geführt wird. Der erste Stützkörper 14 begrenzt in einem ersten Querschnitt 16 eine erste

Querschnittsfläche und in einem zweiten Querschnitt 17 eine zweite Querschnittsfläche. Dabei ist die Querschnittsfläche im zweiten Querschnitt 17 größer als die Querschnittsfläche im ersten Querschnitt 16.

In einem letzten Schritt wird der Füllkörper 9 mit dem ersten Stützkörper 14 und zweiten Stützkörper 15 zusammen in ein Trägerrohr eingeführt, fixiert und ein flüssiges Linermaterial zum Bilden des Liners appliziert.

Gemäß einer Ausgestaltung ist die Querschnittsfläche im ersten Querschnitt 16 kleiner als die Querschnittsfläche des Füllkörpers 9 und die Querschnittsfläche im zweiten Querschnitt 17 größer als eine beliebige Querschnittsfläche des Füllkörpers 9. Die Fig. 7 zeigt eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Messrohres in welchem der Füllkörper 9 und das Trägerrohr 2 monolithisch ausgebildet sind. In dem Fall ist der Stützkörper 3 zumindest zweiteilig ausgebildet. Die einzelnen Teile des Stützkörper 3 weisen einen ersten Querschnitt 16 mit einem Querschnittsfläche auf, die geringer ist als ein Querschnittsfläche in einem zweiten Querschnitt 17. Die einzelnen Teile des Stützkörpers 3 werden seitlich in den Einlass und Auslass des Trägerrohres 2 eingeführt.

Alternativ kann der in das Trägerrohr eingeführte Stützkörper 3 einstückig sein. In dem Fall wird nach dem Einführen des Stützkörper 3 in das Trägerrohr 2 der Stützkörper 3 so aufgeweitet, dass die Außenfläche an der Innenfläche des Trägerrohr 2 anliegt. Gemäß der abgebildeten Ausgestaltung werden ausschließlich der Eingangsabschnitt und der Ausgangsabschnitt des Stützkörpers 3 aufgeweitet. Der mittlere Bereich im Messabschnitt 6 bleibt im Wesentlichen konstant. Auf eine zusätzliche Fixierung kann verzichtet werden.

In einem letzten Schritt wird ein flüssiges Linermaterial zum Bilden des Liners auf den Stützkörper 3 appliziert. Die Fig. 8 zeigt eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes 24. Das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät 24 weist ein erfindungsgemäßes Messrohr mit einem elektrisch isolierenden Liner 4, eine Vorrichtung zum Abgreifen einer induzierten Messspannung 18 und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes 19 auf. Die Vorrichtung zum Abgreifen einer induzierten

Messspannung 18 und die Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes 19 ist mit einer Betriebs-, Mess- und/oder Auswerteschaltung 25 elektrisch verbunden. Die Vorrichtung zum Abgreifen einer induzierten Messspannung 18 umfasst mindestens zwei diametral angeordnete Messelektroden. Die Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes 19 umfasst zwei diametral angeordnete Spulen mit Spulenkern und Polschuh, welche an einer Außenfläche des Trägerrohres angeordnet sind und eine Feldrückführung, welche die Spulenkerne der zwei Spulen miteinander verbindet.

Bezugszeichenliste

1 Messrohr

2 Trägerrohr

3 Stützkörper

4 Liner

5 Öffnung

6 Messabschnitt

7 Einlaufabschnitt

8 Auslaufabschnitt

9 Füllkörper

10 erster Teilabschnitt

11 zweiter Teilabschnitt

12 Einlass

13 Auslass

14 erster Stützkörper

15 zweiter Stützkörper

16 erster Querschnitt

17 zweiter Querschnitt

18 Vorrichtung zum Abgreifen einer induzierten Messspannung

19 Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes

20 Vertiefung

21 Öffnung für Messelektrode

22 Öffnung für Füllstandsüberwachungselektrode/Temperatursensor

23 Stützhülse

24 Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät

25 Betriebs-, Mess- und/oder Auswerteschaltung