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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines magnetisch-induktiven
Durchflussaufnehmers und einen mittels des Verfahrens entsprechend
herstellbaren Durchflussaufnehmer.
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Mittels
Durchflussmessgeräten
mit einem magnetisch-induktiven Durchflussaufnehmer lässt sich
bekanntlich der Volumendurchfluss eines elektrisch leitfähigen Fluids
messen, das ein Messrohr dieses Durchflussaufnehmers in einer Strömungsrichtung
durchströmt.
Hierzu wird am Durchflussaufnehmer mittels einer an eine Erreger-Elektronik
des Durchflussmessgeräts
elektrisch angeschlossenen Magnetkreisanordnung ein Magnetfeld von
möglichst hoher
Dichte erzeugt, das das Fluid innerhalb eines Messvolumens zumindest
abschnittsweise senkrecht zur Strömungsrichtung durchsetzt und
das sich im wesentlichen außerhalb
des Fluids schließt.
Das Messrohr besteht daher üblicherweise
aus nicht-ferromagnetischem Material, damit das Magnetfeld beim
Messen nicht ungünstig
beeinflusst wird.
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Infolge
der Bewegung der freien Ladungsträger des Fluids im Magnetfeld
wird nach dem magneto-hydrodynamischen Prinzip im Messvolumen ein elektrisches
Feld erzeugt, das senkrecht zum Magnetfeld und senkrecht zur Strömungsrichtung
des Fluids verläuft.
Mittels wenigstens zweier in Richtung des elektrischen Feldes voneinander
beabstandet angeordneter Messelektroden und mittels einer an diese
angeschlossenen Auswerte-Elektronik
des Durchflussmessgeräts
ist somit eine im Fluid induzierte elektrische Spannung messbar.
Diese Spannung ist ein Maß für den Volumendurchfluss.
Der Durchflussaufnehmer ist so aufgebaut, dass sich das induzierte
elektrische Feld außerhalb
des Fluids praktisch ausschließlich über die
an die Messelektroden angeschlossene Auswerte-Elektronik schließt. Zum Abgreifen
der induzierten Spannung können beispielsweise
das Fluid berührende,
galvanische oder das Fluid nicht berührende, kapazitive Messelektroden
dienen.
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Zum
Führen
und Einkoppeln des Magnetfeldes in das Messvolumen umfasst die Magnetkreisanordnung üblicherweise
zwei Spulenkerne, die entlang eines Umfanges des Messrohrs insb.
diametral, voneinander beabstandet und mit jeweils einer freien endseitigen
Stirnfläche,
insb. spiegelbildlich, zueinander angeordnet sind. In die Spulenkerne
wird mittels einer an die Erreger-Elektronik angeschlossener Spulenanordnung
das Magnetfeld so eingekoppelt, dass es das zwischen beiden Stirnflächen hindurchströmende Fluid
wenigstens abschnittsweise senkrecht zur Strömungsrichtung durchsetzt.
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Aufgrund
der geforderten hohen mechanischen Stabilität für solche Messrohre, bestehen
diese bevorzugt aus einem äußeren, insb.
metallischen, Trägerrohr
von vorgebbarer Festigkeit und Weite, das innen mit einem elektrisch
nicht leitenden Isoliermaterial von vorgebbarer Dicke, dem so genannten Liner,
beschichtet ist. Beispielsweise sind in der US-B 65 95 069, der
US-A 52 80 727, der US-A 46 79 442, der US-A 42 53 340, der US-A
32 13 685 oder der JP-Y 53 – 51
181 jeweils magnetisch-induktive Durchflussaufnehmer beschrieben,
die ein in eine Rohrleitung druckdicht einfügbares, ein einlaßseitiges
erstes Ende und ein auslaßseitiges
zweites Ende aufweisendes Messrohr mit einem nicht-ferromagnetischen
Trägerrohr
als eine äußere Umhüllung des Messrohrs,
und einem in einem Lumen des Trägerrohrs
untergebrachten, aus einem Isoliermaterial bestehenden rohrförmigen Liner
zum Führen
eines strömenden
und vom Trägerrohr
isolierten Fluids umfassen.
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Der
Liner dient der chemischen Isolierung des Trägerrohrs vom Fluid. Bei Trägerrohren
von hoher elektrischer Leitfähigkeit,
insb. bei metallischen Trägerrohren,
dient der Liner außerdem
als elektrische Isolierung zwischen dem Trägerrohr und dem Fluid, die
ein Kurzschließen
des elektrischen Feldes über
das Trägerrohr
verhindert. Durch eine entsprechende Auslegung des Trägerrohrs
ist somit eine Anpassung der Festigkeit des Messrohrs an die im
jeweiligen Einsatzfall vorliegenden mechanischen Beanspruchungen
realisierbar, während
mittels des Liners eine Anpassung des Messrohr an die für den jeweiligen
Einsatzfall geltenden chemischen, insb. hygienischen, Anforderungen
realisierbar ist. Zur Fertigung des Liners werden oftmals Injection-Molding- oder
Transfer-Molding-Verfahren angewendet. Es ist jedoch auch üblich, einen
vollständig
vorgefertigten Liner in das Trägerrohr
einzusetzen. So ist in der JP-A 59 – 137 822 ein Verfahren gezeigt,
bei dem der Liner durch Aufweichen Kunststoff-Folie gebildet wird.
In den zumeist aus einem thermo- oder duroplastischen Kunststoff
bestehenden Liner wird zu dessen Stabilisierung, wie beispielsweise
auch in der EP-A 36 513, der EP-A 581 017, der JP-Y 53 – 51 181,
der JP-A 59 – 137
822, der US-B 65 95 069, der US-A 56 64 315, der US-A 5,280,727
oder der US-A 4,329,879 gezeigt, üblicherweise offenporigen,
insb. metallischen, Stützkörper eingebettet.
Dieser dient dazu, den Liner, insb. gegenüber Druckänderungen und thermisch bedingten
Volumenänderungen,
mechanisch zu stabilisieren. Beispielsweise ist in der US-A 56 64
315 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Messrohrs eines magnetisch-induktiven
Durchflussaufnehmers, das innen einen Liner aufweist, beschrieben,
bei dem vor dem Einbringen des Liners in das Trägerrohr ein den Liner mechanisch
stabilisierendes Streckmetall-Gitter als vorgefertigter Stützkörper angebracht
wird. Weiters ist in der JP-Y 53 – 51 181 ein rohrförmiger Stützkörper gezeigt,
in dessen Mantelflächen
Bohrungen eingebracht sind, während
in der EP-A 581 017 oder der US-B 65 95 069 gesinterte Stützkörper gezeigt
sind. Die Stützkörper sind
jeweils im Lumen des Messrohrs und mit diesem fluchtend untergebracht
und vom Isoliermaterial zumindest auf der das Fluid berührenden
Innenseite vollständig
umschlossen.
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Vornehmlich
der in der US-A 42 53 340 gezeigte Durchflussmessgerät umfasst
weiters einen Trägerrahmen
zum Haltern des Messrohrs und zum Haltern eines mit dem Durchflussaufnehmer
mechanisch verbundenen Elektronik-Gehäuses, das dazu dient, die eingangs
erwähnte
Erreger- und Auswerte-Elektroniken nahe am Durchflussaufnehmer und vor
Umwelteinflüssen
weitgehend geschützt
unterzubringen. Messrohr und Trägerrahmen
sind dabei lediglich einlassseitig und auslassseitig jeweils entlang eines
vergleichsweise schmalen Verbindungsbereichs aneinander fixiert.
Durchflussmessgeräte
der in der US-A 42 53 340 gezeigten Art zeichnen sich u.a. dadurch
aus, dass sie sehr kompakt aufgebaut werden können.
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Untersuchungen
haben nunmehr aber gezeigt, dass ein solches Durchflussmessgerät, insb. bei
der Verwendung von im Bereich der Lebensmittelindustrie und phannazeutischen
Industrie, im Verbindungsbereich zwischen dem Trägerrohr und dem Trägerrahmen
gelegentlich zu Rissbildungen, insb. im Bereich der Schweißverbindung,
neigen. Es konnte weiter festgestellt werden, dass sich dies vornehmlich
darauf zurückführen lässt, dass
sprunghafte Temperaturwechsel über
einen sehr weiten Temperaturbereich von etwa 150 K (Kelvin), wie
sie z.B. bei der Reinigung und/oder Sterilisierung des Durchflussmessers
mit heißen
Fluiden auftreten können, hohe
und schnell wechselnde Axialspannungen im Messrohr aufbauen, die
aufgrund der vergleichsweise hohen Steifigkeit von Messrohr und
Trägerrahmen dann
vornehmlich im Bereich der Schweißverbindung abgebaut werden
und dort zu den unerwünschten
Rissen führen
können.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, einen magnetisch-induktiven
Durchflussaufnehmer mit einem Trägerrahmen
für Messrohr
und Elektronik-Gehäuse anzugeben,
bei dem die Neigung zu Rissbildungen im Bereich der Verbindung zwischen
Messrohr und Trägerrahmen
erheblich verringert werden kann.
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Zur
Lösung
der Aufgabe besteht die Erfindung in einem magnetisch-induktiven
Durchflussaufnehmer für
ein in einer Rohrleitung strömendes
Fluid, der ein aus im wesentlichen nicht-ferromagnetischen Materialien
bestehendes Messrohr zum Führen
des Fluids, eine am Messrohr angeordnete Magnetkreisanordnung zum
Erzeugen und Führen
eines magnetischen Feldes, das im strömenden Fluid ein elektrisches
Feld induziert, und Messelektroden für das Abgreifen einer Spannung
vom elektrischen Feld umfasst. Weiters umfasst der Durchflussaufnehmer einen
im wesentlichen starren Trägerrahmen
zum Haltern des Messrohrs und zum Haltern eines mit dem Durchflussaufnehmer
verbundenen Elektronik-Gehäuses,
wobei Messrohr und Trägerrahmen einlassseitig
und auslassseitig jeweils miteinander mechanisch gekoppelt sind.
Zum Haltern des Messrohrs im Trägerrahmen
ist dabei wenigstens ein erstes Verbindungselement vorgesehen, dass
an einem ersten Ende des Messrohrs und an einem mit diesem Ende
des Messrohrs konespondierenden ersten Ende des Trägerrahmens
fixiert ist, wobei das wenigstens eine Verbindungselement so ausgebildet und
so im Durchflussaufnehmer angeordnet ist, dass es im Vergleich zu
Trägerrahmen
und Messrohr im wesentlichen axial flexibel in Richtung der Messrohrlängsachse
ist.
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Nach
einer ersten Ausgestaltung des Durchflussaufnehmers der Erfindung
ist das wenigstens eine Verbindungselemente radial wesentlich steifer ausgebildet
als axial.
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Nach
einer zweiten Ausgestaltung des Durchflussaufnehmers der Erfindung
sind das wenigstens eine Verbindungselement und der Trägerrahmen
einstückig
ausgebildet.
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Nach
einer dritten Ausgestaltung des Durchflussaufnehmers der Erfindung
ist das wenigstens eine Verbindungselement als eine seitliche Begrenzung
einer, insb. koaxial zum Messrohr verlaufenden, Nut ausgebildet,
die in den Trägerrahmen
eingeformt ist.
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Nach
einer vierten Ausgestaltung des Durchflussaufnehmers der Erfindung
besteht der Trägerrahmen
aus Metall, insb. rostfreiem Stahl.
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Nach
einer fünften
Ausgestaltung des Durchflussaufnehmers der Erfindung bestehen das
Verbindungselement und der Trägerrahmen
aus Metall, insb. rostfreiem Stahl, und ist das wenigstens eine Verbindungselement
mit dem Trägerrahmen
verschweißt
oder verlötet.
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Nach
einer sechsten Ausgestaltung des Durchflussaufnehmers der Erfindung
ist das wenigstens eine Verbindungselement als eine Membran, insb.
eine koaxial zum Messrohr angeordnete Ringmembran, ausgebildet.
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Nach
einer siebenten Ausgestaltung des Durchflussaufnehmers der Erfindung
ist zum Haltern des Messrohrs im Trägerrahmen ferner wenigstens ein,
insb. zum ersten Verbindungselement im wesentlichen identisches,
zweites Verbindungselement vorgesehen, dass an einem zweiten Ende
des Messrohrs und an einem mit diesem Ende des Messrohrs korrespondierenden
zweiten Ende des Trägerrahmens
fixiert ist, wobei auch das zweite Verbindungselement so ausgebildet
und so im Durchflussaufnehmer angeordnet ist, dass es im Vergleich
zu Trägerrahmen
und Messrohr axial flexibel in Richtung der Messrohrlängsachse
ist.
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Nach
einer Weiterbildung des Durchflussaufnehmers der Erfindung weist
das Messrohr ein, insb. metallisches, Trägerrohr und einen in einem
Lumen des Trägerrohrs
untergebrachten, aus einem Isoliennaterial, wie z.B. Thermoplaste
oder Duroplaste, bestehenden, insb. rohrförmigen, Liner auf.
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Nach
einer ersten Ausgestaltung der Weiterbildung des erfindungsgemäßen Durchflussaufnehmers
ist das wenigstens eine Verbindungselement als seitliche eine Begrenzung
einer Nut ausgebildet, die in das Trägerrohr eingeformt ist.
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Nach
einer zweiten Ausgestaltung der Weiterbildung des erfindungsgemäßen Durchflussaufnehmers
sind das Verbindungselement und das Trägerrohr einstückig ausgebildet.
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Nach
einer dritten Ausgestaltung der Weiterbildung des erfindungsgemäßen Durchflussaufnehmers
besteht das Trägerrohr
aus Metall, insb. rostfreiem Stahl.
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Nach
einer vierten Ausgestaltung der Weiterbildung des erfindungsgemäßen Durchflussaufnehmers
bestehen das Trägerrohr
und das Verbindungselement aus Metall, insb. rostfreiem Stahl und
ist das wenigstens eine Verbindungselement mit dem Trägerrohr
verschweißt
oder verlötet.
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Ein
Grundgedanke der Erfindung besteht darin, durch Verwendung von vergleichsweise
flexiblen Verbindungselementen zum Befestigen des Messrohrs im Trägerrahmen,
geringfügige
Relativbewegungen zwischen Messrohr und Trägerrahmen zu ermöglichen
und so allfällig
auftretende Axialspannungen- bzw. -dehnungen im Durchflussaufnehmer
in elastische Verformungen vornehmlich der Verbindungselemente umzuwandeln.
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Die
Erfindung und vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand
der Figuren der Zeichnung näher
erläutert.
Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Falls es
die Übersichtlichkeit
jedoch erfordert, sind Bezugszeichen in nachfolgenden Figuren weggelassen.
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1 zeigt
perspektivisch in einer Seitenansicht einen magnetischinduktiven
Durchflussaufnehmers mit einem Trägerrahmen und einem darin gehalterten
Messrohr,
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2 zeigt
perspektivisch in einem Längsschnitt
einen magnetischinduktiven Durchflussaufnehmer gemäß 1,
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3 zeigt
im Querschnitt einen Teil des magnetisch-induktiven Durchflussaufnehmers
von 2, und
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4 zeigt
schematisch in einem Längsschnitt
ein Ausführungsbeispiel
für ein
der Befestigung des Messrohrs von Fig. im Trägerrahmen dienendes Verbindungselement.
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1 zeigt
perspektivisch in einer Seitenansicht einen magnetisch-induktiven
Durchflussaufnehmer während
die 2 und 3 schematisch Ausführungsbeispiele
für einen
solchen Durchflussaufnehmer im Längs-
oder Querschnitt zeigen. Der Durchflussaufnehmer umfasst ein gerades
Messrohr 1 von vorgebbarer Form und Größe zum Führen eines strömenden Fluids,
eine am Messrohr 1 angeordnete Magnetkreisanordnung 2 zum
Führen
eines Magnetfeldes durch das Fluid sowie eine ebenfalls am Messrohr 1 angeordnete
Messelektrodenanordnung 3 zum Messen einer im Fluid induzierten
Spannung. Weiters umfasst der Durchflussaufnehmer einen im wesentlichen
starren Trägerrahmen 4 zum Haltern
eines mit dem Durchflussaufnehmer elektrisch und mechanisch verbundenen – hier nicht
gezeigten – Elektronik-Gehäuses, wobei
Messrohr 1 und Trägerrahmen 4 einlassseitig
und auslassseitig jeweils miteinander mechanisch gekoppelt sind.
Zum druckdichten Einfügen
in eine von einem Fluid durchströmbare
Rohrleitung weist das Messrohr 1 an einem ersten Messrohrende
einen ersten Flansch 5 und an einem zweiten Messrohrende
einen zweiten Flansch 6 auf. Beide Flansche 5, 6 sind
im hier gezeigten Ausführungsbeispiel
jeweils in den Trägerrahmen 4 integriert,
insb. in diesen eingeformt. In vorteilhafter Weise können Trägerrahmen 4 und
Flansche 5, 6 dabei einstückig ausgebildet sein.
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Im
in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel
weist das Messrohr 1 ein, insb. metallisches, Trägerrohr 11 von
vorgebbarem Lumen und einen rohrförmigen, aus einem Isoliermaterial bestehenden
Liner 12 von vorgebbarer Weite sowie einen in den Liner 12 eingebetteten,
offenporiger Stützkörper 13 von
vorgebbarer Poren-Größe und Dicke
auf. Der ebenfalls rohrförmig
ausgeführte Stützkörper 13 dient
der mechanischen Stabilisierung des Liners 12, insb. bei
Temperaturen des im Betrieb im Messrohr strömenden Fluids von –40°C bis 200° in einem
Druckbereich von 0 bar bis 40 bar. Das Trägerrohr 11 besteht
aus einem nicht-ferromagnetischen Material, wie z.B. Edelstahl oder
einem anderen rostfreien Metall, umschließt den Liner 12 mit
eingebettetem Stützkörper 13 koaxial
und dient somit als eine äußere formgebende
sowie formstabilisierende Umhüllung
Messrohrs 1. Nach den 2 und 3 ist
das Messrohr 1 so ausgeführt, dass der Stützkörper 13 auf
seiner das hinduchströmende
Fluid berührenden
Innenseite vollständig
vom Liner 12 bedeckt ist und somit allein der Liner 12 vom
durch das Messrohr 1 hindurchströmende Fluid benetzt wird, vgl.
hierzu auch die US-A 32 13 685; ggf. kann auch das Trägerrohr 11 selbst
innen vom Material des Liners, beispielsweise Duroplaste oder Thermoplaste,
kontaktiert, insb. auch vollständig
ausgekleidet, sein.
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Zum
Erzeugen und zum Führen
eines das im Betrieb im Messrohr strömende Fluid abschnittsweise
durchsetzenden Magnetfelds weist der Durchflussaufnehmer eine Magnetkreisanordnung 2 auf. Diese
umfasst eine erste und eine zweite zylindrische Spule 21, 22,
von denen jede einen ersten bzw. einen zweiten ferromagnetischen
Spulenkern 23, 24 mit jeweils einer freien endseitigen
ersten bzw. zweiten Stirnfläche 232, 242 von
vorgebbarer Form umgibt. Zur Unterdrückung von Wirbelströmen sind
die Spulenkerne bevorzugt als ein einziges Blechformteil oder als
Paket von mehreren, elektrisch voneinander isoliert geschichteten
Blechformteilen ausgeführt, vgl.
die JP-Y 2 – 28
406 oder die US-A 46 41 537. Außerhalb
des Messrohrs 1 sind die Spulenkerne 23, 24 an
deren der jeweiligen Stirnfläche 232 bzw. 242 gegenüberliegenden
Enden mit einem ebenfalls ferromagnetischen, Rückschluss von vorgebbarer Länge und
Form verbunden, vgl. 1.
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Üblicherweise
ist der Rückschluss
beiderseits von außen
um das Messrohr 1 gelegt, vgl. hierzu die US-A 46 41 537.
Die Spulen 21, 22 sind jeweils auf einen rohrförmigen,
den jeweiligen Spulenkern 23, 24 koaxial umschließenden ersten
bzw. zweiten Spulenkörper 25, 26 gewickelt;
die Spulen 21, 22 können aber auch selbsttragend
oder in den Spulenkörper 25, 26 wenigstens
teilweise eingebettet sein. Neben Magnetkreisanordnungen mit zwei
Spulen sind aber auch solche mit drei oder mehr Spulen durchaus üblich, vgl.
hierzu die JP-A 3-218
414. Im Messbetrieb sind die Spulen 21,22 mit
einer Erreger-Elektronik zum Erzeugen elektrischer Ströme vorgebbarer
Stromstärke
verbunden und von letzteren durchflossen. Dadurch entstehen zwei
Teilmagnetfelder, die die jeweiligen Stirnflächen 232, 242 der zugehörigen Spulenkerne 23, 24 im
wesentlichen flächennormal
schneiden und sich dabei zu einem resultierenden Magnetfeld gerichtet überlagern.
Dieses durchsetzt das innerhalb eines Messvolumens strömende Fluid
abschnittsweise senkrecht zu dessen Strömungsrichtung. Als Erreger-Elektronik
können die
dem Fachmann bekannten oder im Stand der Technik beschriebenen Schaltungsanordnungen
verwendet werden.
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Zur
Aufnahme der Spulenkerne 23, 24 umfasst das Messrohr 1,
wie in 2 und 3 schematisch dargestellt, einen
ersten Spulenkernsitz 14 für das stirnseitige Einsetzen
des Spulenkerns 23 und einen zweiten Spulenkernsitz 15 für das stirnseitige
Einsetzen des Spulenkerns 24, vgl. die 1 und 2.
Die Spulenkernsitz 14, 15 weisen eine die jeweilige
Stirnflächen 231 bzw. 241 der
Spulenkerne 23, 24 formschlüssig berührende erste bzw. zweite Fläche auf,
an der der jeweils zugehörige
Spulenkern 23, 24 flächig anliegt. Für das Einsetzen
der Spulenkerne 23, 24 in die Spulenkernsitze 14, 15 ist
das Trägerrohr 11 mit
einer seitlichen ersten Mantel-Öffnung 113 und
mit einer seitlichen zweiten Mantel-Öffnung 114 versehen.
Beide Mantel-Öffnungen 113, 114 haben
die gleiche Form und sind entlang eines Umfangkreises des Trägerrohrs 11 voneinander
beabstandet angeordnet, insb. so, dass sie sich diametral gegenüberliegen.
Die Spulenkerne 23, 24 sind so durch die jeweilige Mantelöffnung 113 bzw. 114 hindurch
in das Messrohr 1 eingesetzt und so zueinander ausgerichtet,
dass sich ihre beiden Stirnflächen 231, 241 entlang
des Umfangkreises voneinander beabstandet, insb. diametral beabstandet
und spiegelbildlich, gegenüberliegen.
Die Mantel-Öffnungen 113, 114 bzw. die
Stirnflächen 231, 241 können aber
auch entlang einer Sehne des Umfangkreises des Messrohrs 1 voneinander
beabstandet und/oder nichtspiegelbildlich am Messrohr 1 angeordnet
sein, vgl. JP-A3 – 218 414.
Für das
Einsetzen der Spulenkerne 23, 24 sind die Mantel-Öffnungen 113, 114 selbstverständlich so zu
dimensionieren, dass die Spulenkerne 23, 24 ohne
weiteres hindurchpassen.
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Zum
Abgreifen einer im strömenden
Fluid induzierten Spannung weist der Durchflussaufnehmer eine am
Messrohr 1 angebrachte Sensoranordnung 3 auf,
die eine erste und eine zweite Messelektrode 31, 32 umfasst.
Die Messelektroden sind stabförmig mit
einem ersten bzw. einem zweiten Messelektroden-Kopf 311, 321 für das Abgreifen
der eingangs erwähnten
induzierte Spannung und mit einem ersten bzw. einem zweiten Messelektroden-Schaft 312, 322,
der dem Anschließen
der Sensoranordnung an eine Auswerte-Elektronik dient, ausgebildet.
Die Messelektroden 31, 32 können, wie in 3 dargestellt,
galvanische oder aber auch kapazitive Messelektroden sein. Das Trägerrohr 11 ist
daher ferner mit einer seitlichen dritten bzw. vierten Mantel-Öffnung 115, 116 für das Einsetzen
der Messelektrode 31 bzw. 32 versehen. Die Mantel-Öffnungen 115, 116 haben
eine Weite, die größer als
ein größter Durchmesser
des jeweiligen Messelektroden-Schaftes 312 bzw. 322 ist.
Sie haben bevorzugt die gleiche Form und liegen bevorzugt einander
diametral gegenüber, wobei
ein die Mantel-Öffnungen 115, 116 verbindender
Durchmesser des Trägerrohrs 11 zu
einem die Mantel-Öffnungen 113, 114 verbindenden
Durchmesser des Trägerrohrs 11 senkrecht
verläuft. Selbstverständlich können die
Messelektroden 31, 32, falls erforderlich, insb.
bei mehr als zwei Messelektroden, am Messrohr 1 so voneinander
beabstandet angeordnet werden, dass sie sich nicht diametral gegenüberliegen.
Dies ist z.B. dann der Fall, wenn zusätzliche Messelektroden für Referenzpotentiale oder
bei waagerechter Einbaulage des Messrohrs 1 Messelektroden
zur Überwachung
eines Mindestfüllstandes
des Fluids im Messrohr 1 vorgesehen sind.
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Wie
bereits erwähnt,
ist das Messrohr 1 mit dem Trägerrahmen 4 einlaßseitig
und auslassseitig mechanisch fest verbunden, wobei als Material
für den
Trägerrahmen
praktisch dieselben Materialien verwendet werden können, wie
für das
allfällig
vorhandene Trägerrohr 11,
beispielsweise rostfreier Stahl oder andere Edelstahl-Legierungen.
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Zum
axial elastisch Haltern des Messrohrs 1 im Trägerrahmen 4 oder
vice versa ist ein erstes Verbindungselement 7 vorgesehen,
dass am ersten Meßrohrende
und an einem mit diesem Meßrohrende
korrespondierenden ersten Ende des Trägerrahmens 4 fixiert
ist. Das Verbindungselement 7 ist dabei so ausgebildet
und so im Durchflussaufnehmer angeordnet, dass es im Vergleich zu
Trägerrahmen 4 und
Messrohr 1 im wesentlichen axial flexibel in Richtung der
Messrohrlängsachse
ist. Dadurch werden Relativbewegungen zwischen Messrohr und Trägerrahmen
zumindest in Richtung der Messrohrlängsachse und zumindest im Elastizitätsbereich
der Verbindungselemente ermöglicht,
ohne das im Bereich der Nahtstellen zwischen Trägerrahmen 4 und Verbindungselement 7 oder
zwischen Verbindungselement 7 und Messrohr 1 unzulässig hohe
mechanische Spannungen und/oder Materialdehnungen erzeugt werden.
Hierzu ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
das wenigstens eine Verbindungselement als eine Membran, insb. eine
koaxial zum Messrohr angeordnete Ringmembran, ausgebildet, die an
einem inneren Rand mit dem Messrohr und mit einem äußeren Rand
am Trägerrahmen fixiert
ist. Wie in der 2 schematisch dargestellt, können das
wenigstens eine Verbindungselement 7 und der Trägerrahmen 4 einstückig ausgebildet
sein; dazu alternativ oder zusätzlich
es ist auch möglich das
wenigstens eine Verbindungselement 7 und das Messrohr 1,
insb. das ggf. vorhandene Trägerrohr 11, einstückig auszubilden.
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Zur
Vermeidung eines zu großen
Spiels in der zur Messrohrlängsachse
radialen Richtung ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung das
wenigstens eine Verbindungselement 7 radial wesentlich steifer
ausgebildet als in axialer Richtung.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung ist ferner zum Haltern des Messrohrs 1 im
Trägerrahmen 4 ein,
insb. zum ersten Verbindungselement 7 im wesentlichen identisches,
zweites Verbindungselement 8 vorgesehen, dass an einem
zweiten Ende des Messrohrs und an einem mit diesem Meßrohrende
konespondierenden zweiten Ende des Trägerrahmens fixiert ist, wobei
auch das Verbindungselement 8 so ausgebildet und so im
Durchflussaufnehmer angeordnet ist, dass es im Vergleich zu Trägerrahmen 4 und
Messrohr 1 axial flexibel in Richtung der Messrohrlängsachse
ist.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Verbindungselemente 7, 8 und
der Trägerrahmen 4 jeweils
aus einem Metall, beispielsweise rostfreiem Stahl, wobei vorzugsweise solche
Metalle als Material für
Trägerrahmen
und Trägerrohr
gewählt
sind, die zueinander im wesentliche gleiche Wärmeausdehnungskoeffizienten
aufweisen. Ferner ist jedes der Verbindungselemente 7, 8 am
Trägerrahmen 4 durch
Schweiß – oder Lötverbindungen
fixiert; dazu alternativ oder zusätzlich es ist auch möglich jedes
der Verbindungselemente am Messrohr 1, insb. am ggf. vorhandenen
Trägerrohr 11 mittels
Schweiß – oder Lötverbindungen
zu fixieren.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das wenigstens
eine Verbindungselement, wie in 2 schematisch
dargestellt, als eine seitliche Begrenzung einer, insb. koaxial
zum Messrohr 1 verlaufenden, Nut 70A, insb. einer
Ringnut, ausgebildet, die in den Trägerrahmen eingeformt ist; dazu
alternativ oder zusätzlich
es ist auch möglich,
das wenigstens eine Verbindungselement 7 als seitliche
eine Begrenzung einer Nut 70B, insb. einer Ringnut, auszubilden,
die von außen
in das Messrohr 1, insb. in das ggf. vorhandene Trägerrohr 11,
eingeformt ist, vgl. hierzu 4. In analoger Weise
kann auch das Verbindungselement 8 beispielsweise als seitliche
Begrenzung einer Nut 80A ausgebildet sein, die, wie in 2 schematisch
dargestellt, in das zweite Ende des Trägerrahmens 4 und/oder
die in entsprechender Weise von außen in das Messrohr 1 eingeformt
ist.
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Die
Verwendung von Nuten 70A, 70B, 80A, insb.
die Verwendung von Ringnuten, birgt zum einen den Vorteil, dass
das jeweilige Verbindungselement 7, 8 und die
zwischen diesem und dem Trägerrahmen 4 oder
dem Messrohr 1 zu bildende mechanische Verbindung auf sehr
einfache und kostengünstige
Weise, beispielsweise durch Herausfräsen oder -drehen, herzustellen
ist. Zum anderen können
die Nut selbst wie auch die zugehörige, als Verbindungselement 7, 8 dienende
seitliche Begrenzung in ihren Abmaßen jeweils sehr einfach auf
die für
den jeweiligen Anwendungsbereich des Durchflussaufnehmers erforderliche
axiale Flexibilität
und die geeignete radiale Steifigkeit hin optimiert werden. Darüber hinaus ergibt
sich hierbei als eine weitere Vorteil, dass das von der Nut eingeschlossene
Luftvolumen einen sehr wirksamen Wärmeisolator bildet, der beispielsweise die
beim Schweißen
oder Löten
des Verbindungselements 7, 8 an den Trägerrahmen 4 bzw.
das Messrohr 1 ein über
die Nahtstelle hinausgehendes, weites Eindringen von Wärmeenergie
in das Messrohr 1 und/oder den Trägerrahmen 4 vermeidet
oder zumindest deutlich verringert. Dementsprechend kann eine die
beim Schweißen
oder Löten
in die Nahtstelle einzubringende Wärmeenergie vergleichsweise
hoch gewählt
und so eine hohe Einbrenntiefe erzielt werden.