DE102005030193A1

DE102005030193A1 - Verfahren zum Einsetzen von Messelektroden bei einem magnetisch-induktiven Durchflussmesser

Info

Publication number: DE102005030193A1
Application number: DE200510030193
Authority: DE
Inventors: Dieter Keese; Klaus Schäfer; Arno Oehler
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2007-01-04

Abstract

Verfahren zum Einsetzen von Messelektroden in ein Messrohr (1) eines magnetisch-induktiven Durchflussmessers, der von einem fließfähigen Medium (2) durchströmt wird, wobei zur Erfassung der durch das fließfähige Medium (2) induzierten Messspannung mindestens zwei Messelektroden (3) in einen je zugeordneten Durchbruch (5) in der Wandung des metallischen Messrohres (1) über eine Isolationsschicht (6) elektrisch isoliert eingesetzt werden, wobei vor oder während der Aufbringung der Isolationsschicht (6) auf das Messrohr (1) ein mit der Gestalt der Messelektrode (3) korrespondierendes Formteil (4) oder die Messelektrode (3) selbst in den Durchbruch (5) der Wandung des Messrohres (1) zur Formung des Elektrodensitzes eingesetzt wird und nach Aushärten der aufgebrachten Isolationsschicht (6) entfernt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einsetzen von Messelektroden in ein Messrohr eines magnetisch-induktiven Durchflussmessers, der von einem fließfähigen Medium durchströmt wird, wobei zur Erfassung der durch das fließfähige Medium induzierten Messspannung mindestens zwei Messelektroden in einen je zugeordneten Durchbruch in der Wandung des metallischen Messrohres über eine Isolationsschicht elektrisch isoliert eingesetzt werden.
Das Einsatzgebiet eines solchen magnetisch-induktiven Durchflussmessers erstreckt sich auf die Ermittlung von Volumen- oder Masseströmen eines fließfähigen Mediums, wie Flüssigkeiten, Breie, Pasten und dergleichen. Das fließfähige Medium muss dabei eine bestimmte elektrische Mindestleitfähigkeit aufweisen, damit das Messverfahren funktioniert. Durchflussmesser der hier interessierenden Art zeichnen sich durch recht genaue Messergebnisse aus, wobei im Rohrleitungssystem durch die Messung kein Druckverlust verursacht wird. Außerdem haben magnetisch-induktive Durchflussmesser keine beweglichen oder in das Messrohr hineinragenden Bauteile, welche dadurch besonders verschleißbehaftet wären. Die hier interessierenden Durchflussmesser werden vornehmlich in der chemischen Industrie, der Pharmazie sowie der Kosmetikindustrie und auch in der kommunalen Wasser- und Abwasserwirtschaft sowie der Nahrungsmittelindustrie eingesetzt.
Die Grundlage des Messverfahrens bildet das Faraday'sche Induktionsgesetz. Dieses Naturgesetz besagt, dass in einem sich in einem Magnetfeld bewegten Leiter eine Spannung induziert wird. Bei der messtechnischen Ausnutzung dieses Naturgesetzes durchfließt das elektrisch leitfähige Medium ein Messrohr, in dem senkrecht zur Fließrichtung ein Magnetfeld erzeugt wird. Die im Medium hierdurch induzierte Spannung wird von einer Elektrodenanordnung abgegriffen. Als Elektrodenanordnung werden meist zwei gegenüberliegend im Messrohr eingesetzte Messelektroden verwendet. Da die so gewonnene Messspannung proportional zur mittleren Fließgeschwindigkeit des strömenden Mediums ist, kann hieraus der Volumenstrom des Mediums bestimmt werden. Unter Beachtung der Dichte des strömenden Mediums lässt sich auch dessen Massestrom ermitteln.

Aus der DE 101 28 607 A1 geht ein gattungsgemäßer Durchflussmesser mit messstoffberührenden Messelektroden hervor, welche je einen U-förmigen Längsschnitt aufweisen und durch die Wandung eines Messrohres hindurchgeführt sind, um an der in das Messrohr hineinragenden Seite mit dem vorbeiströmenden Messstoff in Berührung zu kommen. Da das Messrohr hier gemäß Schraffur in der Zeichnung vollständig aus einem Kunststoff besteht ist eine zusätzliche elektrische Isolation der Messelektrode gegenüber dem Messrohr nicht erforderlich.

Allgemein bekannt sind auch Messrohre von magnetisch-induktiven Durchflussmessern, die aus Metall bestehen und dadurch elektrisch leitfähig sind. Da solche Messrohre aus Metall gewöhnlich auch geerdet sind, ist es erforderlich, die Messelektroden elektrisch isoliert vom Messrohr in dessen Wandung einzubringen. Nachteilig hierbei ist, dass bei dem zur Isolierung des Messrohres verwendeten Materialien der Dichtsitz der Messelektroden vor der Montage der Elektroden mechanisch spanend durch Bohren, Fräsen und/oder Schleifen bearbeitet werden muss.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Einsetzen von Messelektroden in ein Messrohr eines magnetisch-induktiven Durchflussmessers zu schaffen, welches in fertigungstechnisch einfacher Weise eine präzise und dichtende Anordnung der Messelektroden im Messrohr sicherstellt.

Die Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff der nebengeordneten Ansprüche 1 oder 4 in Verbindung mit den jeweils kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Im Anspruch 8 ist ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Messrohr als solches beansprucht.

Die Erfindung schließt nach der ersten Alternative die verfahrenstechnische Lehre ein, dass vor der Aufbringung einer inneren Isolationsschicht auf das Messrohr ein mit der Gestalt der Messelektrode korrespondierendes Formteil in den Durchbruch der Wandung des Messrohres zur Formung des Elektrodensitzes eingesetzt wird und nach Aushärten der aufgebrachten Isolationsschicht entfernt wird, um die Messelektrode anschließend in den so geschaffenen Elektrodensitz dichtend einzupressen.

Alternativ hierzu wird die Aufgabe auch dadurch gelöst, dass vor oder kurz nach der Aufbringung der Isolationsschicht auf das Messrohr die Messelektrode selbst in den Durchbruch der Wandung des Messrohres eingesetzt wird, so dass die Messelektrode vor dem Aushärten der Isolationsschicht relativ zum Messrohr positioniert wird, um nach Aushärten der aufgebrachten Isolationsschicht eine feste Verbindung mit dem Messrohr einzugehen.

Somit unterscheiden sich beide Verfahrensvarianten im Prinzip dadurch, das beim erstgenannten Verfahren an Stelle der Messelektrode zunächst ein Formteil zur Herstellung des Elektrodensitzes verwendet wird, wogegen beim zweiten Verfahren die Messelektrode selbst direkt eingesetzt wird. Vorteil beider Verfahren ist es, dass gleich beim Aufbringen der Isolationsschicht in das Messrohr der Elektrodensitz in das noch weiche Auskleidungsmaterial geformt wird. Im Vergleich zum Stand der Technik ist eine spanende Bearbeitung somit entbehrlich und es entsteht eine präzise Anordnung der Messelektrode relativ zum Messrohr.

Gemäß einer die Erfindung verbessernden Maßnahme ist vorgesehen, das jedes Formteil bzw. die Messelektroden selbst während des Aufbringens und Aushärten der Isolationsschicht durch eine Haltevorrichtung in der gewünschten Position relativ zum Messrohr gehalten werden. Eine derartige Haltevorrichtung ist mit einer Aufnahme zur lösbaren Befestigung des Formteiles bzw. der Messelektrode hieran ausgestattet und sichert die ortsfeste Positionierung des Formteils bzw. der Messelektrode relativ zum Messrohr während des Aufbringens der Insolationsschicht.

Im Falle der Verwendung eines Formteils zur Herstellung des Elektrodensitzes wird vorgeschlagen, dass das Formteil zur Formung des Elektrodensitzes nach Entfernung aus dem Durchbruch eine Wiederverwendung zugeführt wird. Ein hierfür geeignetes Formteil korrespondiert mit der Formgebung der Messelektrode selbst und kann beispielsweise aus einem Metall gefertigt werden. Nach Einpressen der Messelektrode in den durch das Formteil geschaffenen Elektrodensitz kann die Messelektrode – beispielsweise durch Verkleben – im Elektrodensitz fixiert werden.

In dem Fall, dass die Messelektrode selbst direkt im Zuge der Aufbringung der Isolationsschicht in den zugeordneten Durchbruch eingesetzt wird, umschließt die Isolationsschicht – welche vorzugsweise aus einem Elastomerwerkstoff besteht – die Messelektrode, so dass nach dem Aushärten des Elastomerwerkstoffs die Isolationsschicht elastische dichtend an der Messelektrode zur Anlage kommt. Durch anschließendes Vulkanisieren des Elastomerwerkstoffs kann dieser mit der Messelektrode verklebt werden, so dass eine unlösbare Verbindung zwischen Messelektrode und Isolationsschicht entsteht.

Die Isolationsschicht dient vornehmlich zur Auskleidung des Inneren des Messrohres, um das durch das Messrohr fließende Medium elektrisch vom metallischen Messrohr zu isolieren. Ansonsten würde das dem Anmeldungsgegenstand zugrunde liegende Messprinzip nicht funktionieren. Diese Isolationsschicht wird in funktionsintegrierter Weise auch für die Befestigung und elektrische Isolierung der Messelektroden in der Wandung des Messrohres eingesetzt. Insoweit kann diese Isolationsschicht aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff bestehen, vorzugsweise jedoch aus einem Elastomer – beispielsweise Gummi – welches zudem hervorragend abdichtet.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich vorzugsweise galvanische Messelektroden, also Messelektroden, welche über eine Stirnfläche im Kontakt mit dem fließfähigen Medium kommen, in das Messrohr einsetzen. Es ist jedoch auch möglich, andere Arten von Messelektroden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren am Messrohr zu befestigen.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
1 ein Messrohr eines magnetisch-induktiven Durchflussmessers mit hierin eingesetztem Formteil zur Formung eines Elektrodensitzes, und
2 ein Messrohr eines magnetisch-induktiven Durchflussmessers mit einer direkt eingesetzten Messelektrode.
Gemäß 1 ist ein – hier im Teilschnitt schematisch dargestelltes – Messrohr 1 eines magnetisch-induktiven Durchflussmessers von einem fließfähigen Medium 2 durchströmt. Zur Erfassung der durch das fließfähige Medium 2 über eine – hier nicht weiter dargestellte – Magnetanordnung induzierten Messspannung sind einander quer gegenüberliegende Messelektroden in das Messrohr 1 einzusetzen, von denen hier exemplarisch lediglich eine Messelektrode 3 gezeigt ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird zunächst an Stelle der Messelektrode 3 ein mit dessen Gestalt korrespondierendes Formteil 4 in einer Durchbruch 5 der Wandung des Messrohres 1 eingesetzt. Anschließend wird eine aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff bestehende Isolationsschicht 6 auf die Innenoberfläche des Messrohres 1 zur Herstellung einer Auskleidung aufgebracht, derart, dass die Isolationsschicht 6 auch in den Bereich zwischen Durchbruch 5 in der Wandung des Messrohres 1 und dem Formteil 4 gelangt. Nach Aushärten der so aufgebrachten Isolationsschicht 6 wird nun das Formteil 4 aus dem Durchbruch 5 durch herausziehen entfernt. Dies wird dadurch ermöglicht, dass die aus Kunststoff bestehende Isolationsschicht 6 nach dem Aushärten geringfügig schrumpft. Abschließend wird die Messelektrode 3 in den so geschaffenen Elektrodensitz dichtend eingepresst. Hierfür weist die Messelektrode 3 gegenüber dem Formteil 4 einen geringfügig größeren Durchmesser auf, der so bemessen ist, dass die Messelektrode 3 nach dem Einpressen fest in der Wandung des Messrohres 1 sitzt. Nach Formung des Elektrodensitzes kann das aus Metall bestehende Formteil 4 wiederverwendet werden.
Gemäß 2 ist im Unterschied zum vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Messelektrode 3 ohne Zuhilfenahme eines Formteils direkt in die Durchbruch 5 der Wandung des Messrohres 1 eingesetzt. Dieses erfolgt vor dem Aufbringen der Isolationsschicht 6 auf die Innenoberfläche des Messrohres 1. Die Messelektrode 3 wird hierbei mittels einer Haltevorrichtung 7 in der gewünschten Position relativ zum Messrohr 1 gehalten. Die Isolationsschicht 6 gelangt somit auf die Innenoberfläche des Messrohres 1 sowie in den Bereich des Durchbruchs 5 zwischen dem Messrohr 1 und der Messelektrode 3, um in diesen Bereichen elektrisch zu isolieren. Die Messelektrode 3 wird also vor dem Aushärten der Isolationsschicht 6 relativ zum Messrohr 1 positioniert, so dass nach Aushärten der aufgebrachten Isolationsschicht 6 eine feste Verbindung mit dem Messrohr 1 entsteht.
Die Isolationsschicht 6 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Elastomerwerkstoff, der nach dem Aushärten elastisch abdichtend an der Messelektrode 3 zur Anlage kommt. Zusätzlich wird der Elastomerwerkstoff durch Vulkanisieren mit der Messelektrode 3 verklebt und somit fest mit dem Messrohr 1 verbunden.
Im montierten Zustand kommen die Messelektroden 3 jeweils über die Stirnfläche 8 in Kontakt mit dem fließfähigen Medium 2, so dass die Messelektroden 3 hier nach Art von galvanischen Elektroden arbeiten.

1: Messrohr
2: Medium
3: Messelektroden
4: Formteil
5: Durchbruch
6: Isolationsschicht
7: Haltevorrichtung
8: Stirnfläche

Claims

Verfahren zum Einsetzen von Messelektroden in ein Messrohr (1) eines magnetisch-induktiven Durchflussmessers, der von einem fließfähigen Medium (2) durchströmt wird, wobei zur Erfassung der durch das fließfähige Medium (2) induzierten Messspannung mindestens zwei Messelektroden (3) in einen je zugeordneten Durchbruch (5) in der Wandung des metallischen Messrohres (1) über eine Isolationsschicht (6) elektrisch isoliert eingesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Aufbringung der Isolationsschicht (6) auf das Messrohr (1) ein mit der Gestalt der Messelektrode (3) korrespondierendes Formteil (4) in den Durchbruch (5) der Wandung des Messrohres (1) zur Formung eines Elektrodensitzes eingesetzt wird und nach Aushärten der aufgebrachten Isolationsschicht (6) entfernt wird, um die Messelektrode (3) anschließend in den so geschaffenen Elektrodensitz dichtend einzupressen (1).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (4) zur Formung des Elektrodensitzes nach Entfernung aus dem Durchbruch (5) einer Wiederverwendung zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (4) während des Aufbringens und Aushärtens der Isolierschicht (6) durch eine Haltevorrichtung in der gewünschten Position relativ zum Messrohr (1) gehalten wird.
Verfahren zum Einsetzen von Messelektroden in ein Messrohr (1) eines magnetisch-induktiven Durchflussmessers, der von einem fließfähigen Medium (2) durchströmt wird, wobei zur Erfassung der durch das fließfähige Medium (2) induzierten Messspannung mindestens zwei Messelektroden (3) in einen je zugeordneten Durchbruch (5) in der Wandung des metallischen Messrohres (1) über eine Isolationsschicht (6) elektrisch isoliert eingesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder kurz nach der Aufbringung der Isolationsschicht (6) auf das Messrohr (1) die Messelektrode (3) in den Durchbruch (5) der Wandung des Messrohres (1) eingesetzt wird, so dass die Messelektrode (3) vor dem Aushärten der Isolationsschicht (6) relativ zum Messrohr (1) positioniert wird, um nach Aushärten der aufgebrachten Isolationsschicht (6) eine feste Verbindung mit dem Messrohr (1) einzugehen (2).
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der Isolationsschicht (6) ein Elastomerwerkstoff eingesetzt wird, der nach dem Aushärten elastisch abdichtend an der Messelektrode (3) zur Anlage kommt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerwerkstoff durch Vulkanisieren mit der Messelektrode (3) verklebt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelektrode (3) während des Aufbringens und Aushärtens der Isolierschicht (6) durch eine Haltevorrichtung (7) in der gewünschten Position relativ zum Messrohr (1) gehalten wird.
Messrohr (1) eines magnetisch-induktiven Durchflussmessers mit mindestens zwei gegenüberliegenden Messelektroden (3), die nach einem Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche in das Messrohr (1) eingesetzt sind.
Messrohr (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (6) aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff ausgebildet ist, wobei der Kunststoff vorzugsweise ein Elastomer ist.
Messrohr (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die die Messelektroden (3) je über zumindest eine Stirnfläche (8) in Kontakt mit dem fließfähigen Medium (2) kommen, um nach Art von galvanischen Elektroden zu arbeiten.