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Die Erfindung betrifft magnetisch-induktive Durchflussaufnehmer und deren Herstellung.
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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 20020033054 A1 , der
US 52 80 727 A , der
US 46 79 442 A , der
US 42 53 340 A und der
US 32 13 685 A 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 59-137 822 A 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 36 513 A1 , der
EP 581 017 A1 , der JP 59-137 822 A, der
US 56 64 315 A , der
US 20020033054 A1 , der
US 52 80 727 A oder der
US 43 29 879 A 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 56 64 315 A 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 einer japanischen Schrift ein rohrförmiger Stützkörper gezeigt, in dessen Mantefflächen Bohrungen eingebracht sind, während in der EP 581 017 A1 oder der
US 020020033054 A1 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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Die Druckschrift
US 55 26 698 A offenbart ein Messrohr aus einem keramischen Material. Dieses Messrohr wird durch ein Gehäuseteil umschlossen. Zwischen dem Gehäuseteil und dem Messrohr ist eine Anordnung aus O-ringen
47a und
47b vorgesehen. Diese dienen der Isolation von Vibrationen auf das Messrohr, welches andernfalls durch das Gehäuseteil übertragen werden würde.
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Die Druckschrift
EP 0 975 936 B1 offenbart Dichtungen, welche endständig an einem Messrohr in einer dafür vorgesehenen Nut eingelassen sind, um das Messrohr und insbesondere die Anbindungsstellen vor Wasserausbruch zu schützen.
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Die Druckschrift
EP 0 402 460 B1 offenbart einen elektromagnetischen Durchflussmesser mit einem druckfesten Messrohr und einem Mantel aus nicht rostendem Stahl, wobei zwischen beiden Elementen ein Kompensationsring eingebracht ist, der in einen umgebogenen Innenring des Mantels eingelegt ist.
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Vornehmlich der in der
US 42 53 340 A 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 42 53 340 A 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 pharmazeutischen 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 korrespondierenden 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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Bei einer ersten und einer zweiten erfindungsgemäßen Variante des Durchflussmessaufnehmers ist das wenigstens eine Verbindungselement als
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eine seitliche Begrenzung einer, insb. koaxial zum Messrohr verlaufenden Nut ausgebildet, die in den Trägerrahmen eingeformt 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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Das Verbindungselement und der Trägerrahmen bestehen aus Metall, insb. rostfreiem Stahl, und das wenigstens eine Verbindungselement ist mit dem Trägerrahmen verschweißt oder verlötet.
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Das wenigstens eine Verbindungselement ist als eine Membran, insb. eine koaxial zum Messrohr angeordnete Ringmembran, ausgebildet.
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Nach einer 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 erfindungsgemäßen Variante des Durchflussaufnehmers der Erfindung weist das Messrohr ein, insb. metallisches, Trägerrohr und einen in einem Lumen des Trägerrohrs untergebrachten, aus einem Isoliermaterial, wie z. B. Thermoplaste oder Duroplaste, bestehenden, insb. rohrförmigen, Liner auf.
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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 magnetisch-induktiven Durchflussaufnehmers mit einem Trägerrahmen und einem darin gehalterten Messrohr,
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2 zeigt perspektivisch in einem Längsschnitt einen magnetisch-induktiven 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. 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 Spulenkemsitz
14,
15 weisen eine die jeweilige Stirnflächen
231 bzw.
241 der Spulenkeme
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 nicht-spiegelbildlich am Messrohr
1 angeordnet sein, vgl.
JP-A 3-218 414 . 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 korrespondierenden 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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Die Verbindungselemente 7, 8 und der Trägerrahmen 4 bestehen 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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Zudem 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.
