-
Die
Erfindung betrifft einen magnetisch-induktiven Durchflußaufnehmer
mit einem von einem zu messenden, elektrisch leitfähigen Fluid
durchströmten
Meßrohr.
-
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. 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.
-
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 WO-A 04/072590, US-A
2005/0000300, 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
jeweils ein in eine Rohrleitung druckdicht einfügbares, ein einlaßseitiges
erstes Ende und ein auslaßseitiges
zweites Ende aufweisendes Meßrohr
mit einem zumeist 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. 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
52 80 727 oder der US-A 43 29 879 gezeigt, üblicherweise offenporigen,
insb. metallischen, Stützkörper eingebettet.
Die Stützkörper sind jeweils
im Lumen des Meßrohrs
und mit diesem fluchtend untergebracht und vom Isoliermaterial zumindest
auf der Fluid berührenden
Innenseite vollständig
umschlossen.
-
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.
-
Zum
Führen
und Einkoppeln des Magnetfeldes in das Meßvolumen umfaßt die Magnetkreisanordnung üblicherweise
zwei Spulenkerne aus magnetisch leitfähigem Material, die entlang
eines Umfangs 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. An
seinem von der Stirnfläche
distalen Ende ist jeder der Spulenkerne üblicherweise zusätzlich mit
wenigstens einem, ein- oder mehrstückigen, separaten Rückschluß-Element
aus magnetisch leitfähigem
Material verbunden, das peripher zum Meßrohr verläuft und das das Magnetfeld um
das Meßrohr
außen
herum führt.
Im Falle eines einstückigen
umlaufenden Rückschluß-Elements kann
dieses dabei beispielsweise jeweils mittels Schraub- und/oder, wie
in der WO-A 04/072590 vorgeschlagen, mittels Klemmverbindungen mit
dem jeweiligen Spulenkern-Ende verbunden sein.
-
Untersuchungen
haben nunmehr gezeigt, daß aufgrund
von Fertigungstoleranzen im Bereich der Verbindungsstellen zwischen
den Spulenkernen und dem wenigstens einen Rückschluß-Element Mikroluftspalte praktisch
unvermeidbar sind. Infolgedessen sind bei dem mittels den Spulenkernen
und dem wenigstens einen Rückschluß-Element
gebildeten Feldleit-Element einerseits Streufelder im Bereich der
mechanischen Verbindungen praktisch unvermeidlich. Darüberhinaus
können
die mit solchen Streufeldern einhergehenden magnetischen Verluste aufgrund
von thermischen und/oder mechanischen Belastungen der mechanischen
Verbindungen erheblichen Schwankungen unterliegen. Dies wiederum
kann in erheblichem Maße
die Meßgenauigkeit von
Durchflußmeßgeräten der
beschriebenen Art beeinträchtigen.
-
Ein
Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, den Aufbau von magnetisch-induktiven Durchflußmeßaufnehmern
dahingehend zu verbessern, daß die
Ausbildung von Streufeldern und die damit einhergehenden magnetischen
Verluste des Magnetfeld-Systems verringert werden können. Darüberhinaus
soll das Magnetfeld-System auch möglichst einfach zu montieren
sein.
-
Zur
Lösung
der Aufgabe besteht die Erfindung in einem magnetisch-induktiver
Durchflußaufnehmer
für ein
in einer Rohrleitung strömendes
Fluid, der umfaßt:
- – ein
Meßrohr
zum Führen
des Fluids,
- – eine
Meßelektroden-Anordnung
zum Erfassen von im strömenden
Fluid erzeugten elektrischen Spannungen, sowie
- – ein
außen
am Meßrohr
angebrachtes Magnetfeld-System zum Erzeugen eines das Meßrohr sowie
das darin geführte
Fluid im Betrieb zumindest teilweise durchdringenden Magnetfelds,
das im strömenden
Fluid ein elektrisches Feld induziert,
- – wobei
das Magnetfeld-System wenigstens eine im Betrieb zumindest zeitweise
von einem elektrischen Erregerstrom durchflossene Feldspule sowie
wenigstens ein in sich geschlossenes, einstückig aus magnetisch leitfähigem Material
bestehendes Feldleit-Element zum Führen des Magnetfelds außerhalb
des Meßrohrs
aufweist, und
- – wobei
ein zumindest abschnittsweise peripher zum Meßrohr verlaufendes Rückschluß-Segment sowie
ein im wesentlichen radial zum Meßrohr verlaufendes Spulenkern-Segment
für die
wenigstens eine Feldspule als integrale Bestandteile des Feldleit-Elements
ausgebildet sind.
-
Nach
einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Feldleit-Element
in toto oder zumindest das Rückschluß-Segment
im wesentlichen ringförmig
ausgebildet ist.
-
Nach
einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Feldleit-Element
in toto oder zumindest das Rückschluß-Segment
als in sich geschlossenes Band ausgebildet ist.
-
Nach
einer dritten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß es sich
bei dem Feldleit-Element um ein Stanz- oder ein Stanz-/Biegeteil handelt.
-
Nach
einer vierten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zumindest
das wenigstens eine Rückschluß-Segment
dauerhaft solchen mechanischen Spannungen ausgesetzt ist, daß es permanent
bezüglich
eines Initialzustands elastisch verformt gehalten ist.
-
Nach
einer fünften
Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das wenigstens eine Rückschluß-Segment
zumindest partiell permanent elastisch gedehnt ist.
-
Nach
einer sechsten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das wenigstens
eine Rückschluß-Segment
zumindest partiell permanent elastisch verbogen ist.
-
Nach
einer siebenten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die wenigstens
eine Feldspule mittels des Feldleit-Elements gegen das Meßrohr gedrückt gehalten
ist.
-
Nach
einer achten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die wenigstens
eine Feldspule mittels wenigstens eines auf einen im wesentlichen
hülsenartigen
Wicklungskörper
aufgewickelten Spulendraht gebildet ist. Nach einer Weiterbildung dieser
Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß dem Wicklungskörper eine,
insb. auch seitlichen Halt gebende, Auflagefläche für das wenigstens eine Feldleit-Element
eingeformt ist. Nach einer anderen Weiterbildung dieser Ausgestaltung
der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das wenigstens eine Feldleit-Element
so ausgebildet ist, daß es
im eingebauten Zustand auf der Auflagefläche des Wicklungskörpers aufliegend,
zumindest abschnittsweise elastisch gespannt ist und so die Feldspule
mittels der Feldleit-Elements
gegen das Meßrohr
gedrückt
gehalten ist. Das wenigstens ein Feldleit-Element kann dabei z.B.
mittels eines Befestigungs-Elements mit dem Wicklungskörper kraft-
und/oder formschlüssig
verbunden ist.
-
Nach
einer neunten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Magnetfeld-System wenigstens
eine weitere im Betrieb ebenfalls zumindest zeitweise von einem
elektrischen Erregerstrom durchflossene Feldspule aufweist, und
wobei in das wenigstens eine Feldleit-Element sowohl für eines erste
der wenigstens zwei Feldspulen als auch für eine zweite der wenigstens
zwei Feldspulen jeweils ein Spulenkern-Segment integriert ist. Nach
einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung ist ferner
vorgesehen, daß jede
der wenigstens zwei Feldspulen jeweils mittels wenigstens eines
im wesentlichen hülsenartigen
Wicklungskörpers,
auf den ein Spulendraht aufgewickelt ist, gebildet ist. Nach einer
anderen Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung ist ferner
vorgesehen, daß das
Magnetfeld-System ferner eine Spann- und/oder Haltevorrichtung zum
Fixieren des Wicklungskörpers
am Meßrohr
aufweist, und wobei ein erstes Rastelement der Spann- und/oder Haltevorrichtung
als integraler Bestandteil des Wicklungskörpers der ersten Feldspule
und ein zum ersten Rastelement komplementäres zweites Rastelement der
Spann- und/oder Haltevorrichtung als integraler Bestandteil des
Wicklungskörpers
der zweiten Feldspule ausgebildet sind.
-
Ein
Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Magnetfeldsystem verglichen
mit denen herkömmlicher
Durchflußaufnehmer
der beschriebenen Art einerseits auf einfache Weise verlustärmer gestaltet
werden kann und anderseits, insb. aufgrund der Verringerung der
Anzahl der Einzelkomponenten, einfacher zu montieren ist.
-
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.
-
1 zeigt
schematisch einen magnetisch-induktiven Durchflußaufnehmer mit einem in einem
Trägerrahmen
gehalterten Meßrohr
in einer perspektivischen Seitenansicht,
-
2 zeigt
schematisch den magnetisch-induktiven Durchflußaufnehmer gemäß 1 ohne Trägerrahmen
in einer perspektivischen Seitenansicht,
-
3a, 3b zeigen
den Durchflußaufnehmer
von 1 geschnitten in einer ersten und einer zweiten
Seitenansicht teilweise montiert,
-
4 zeigt
u.a. ein für
einen magnetisch-induktiven Durchflußaufnehmer gemäß 1 bzw. 2 geeignetes
Meßrohr
und
-
5a,
b zeigen Einzelheiten einer ersten Variante eines für einen
magnetisch-induktiven Durchflußaufnehmer
gemäß 1 bzw. 2 geeigneten
Magnetfeld-systems, und
-
6a,
b, c zeigen Einzelheiten und verschieden Zustände einer zweiten Variante
eines für einen
magnetisch-induktiven Durchflußaufnehmer gemäß 1 bzw. 2 geeigneten
Magnetfeld-Systems.
-
1, 2 zeigen
perspektivisch in einer Seitenansicht einen dem Messen eines in
einer Rohrleitung strömenden
Fluids dienenden magnetisch-induktiven Durchflußaufnehmer. Der Durchflußaufnehmer
umfaßt
ein Meßrohr 1 von
vorgebbarer Form und Größe zum Führen des
zu messenden Fluids, eine am Meßrohr 1 angeordnetes
Magnetfeldsystem 2 zum Erzeugen und Führen eines für die Messung
erforderlichen, das im Meßrohr
geführte
Fluid abschnittsweise durchsetzenden Magnetfeldes sowie eine ebenfalls
am Meßrohr 1 angeordnete
Meßelektrodenanordnung 3 zum
Messen einer im Fluid induzierten Spannung. Das Magnetfeldsystem
ist in vorteilhafter Weise so ausgebildet, daß das damit erzeugte Magnetfeld
das innerhalb des Meßrohrs
befindliche Fluid zumindest abschnittsweise senkrecht zu dessen
Strömungsrichtung
durchsetzt. Weiters umfaßt
der Durchflußaufnehmer
im hier gezeigten Ausführungsbeispiel
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 verbunden sind. Zum druckdichten
Einfügen
in die vom Fluid durchströmbare
Rohrleitung weist das Meßrohr 1 ferner
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.
-
Im
hier gezeigten Ausführungsbeispiel
ist das Meßrohr 1 mittels
eines, insb. metallisches, Trägerrohrs 11,
einem rohrförmigen,
aus einem Isoliermaterial bestehenden Liner 12 sowie einen
in den Liner 12 eingebetteten, offenporiger Stützkörper 13 gebildet.
Der ebenfalls rohrförmig
ausgeführte
Stützkörper 13 dient
der mechanischen Stabilisierung des Liners 12. Das Trägerrohr 11 besteht
aus einem magnetisch leitfähigem,
insb. nicht-ferromagnetischen, Material, wie z.B. Edelstahl oder
einem anderen rostfreien Metall. Das Trägenohr 11 umschließt den Liner 12 mit
eingebettetem Stützkörper 13 koaxial
und dient somit als eine äußere formgebende
sowie formstabilisierende Umhüllung
Meßrohrs 1.
Liner und der Stützkörper 13 sind
dabei so ausgebildet, daß das Meßrohr auf
einer das hinduchströmende
Fluid berührenden
Innenseite vollständig
vom Liner 12 bedeckt ist und somit praktisch allein der
Liner 12 vom durch das Meßrohr 1 hindurchströmende Fluid
benetzt wird, vgl. hierzu auch die US-A 32 13 685. Gegebenenfalls
kann auch das Trägerrohr 11 selbst
innen vom Material des Liners, beispielsweise einem Duroplast oder
Thermoplast, kontaktiert sein.
-
Zum
Abgreifen von im strömenden
Fluid induzierten Spannungen umfaßt die Elektrodenanordnung 3 im
hier gezeigten Ausführungsbeispiel
zwei galvanische Meßelektroden 31, 32.
Diese sind, wie in 3a angedeutet, im wesentlichen
stabförmig
ausgebildet und weisen jeweils einen das Fluid kontaktierenden Meßelektroden-Kopf 311, 321 für das Abgreifen
der eingangs erwähnten
induzierte Spannung sowie jeweils einen Meßelektroden-Schaft 312, 322 auf,
der dem Anschließen
der Sensoranordnung an eine Auswerte-Elektronik dient. Jede der
Meßelektroden
ist in eine entsprechende, im Trägerrohr 11 vorgesehene
seitliche Mantel-Öffnungen 115, 116 eingesetzt.
Die Mantel-Öffnungen 115, 116 haben
dementsprechend eine Weite, die größer als ein größter Durchmesser
des jeweiligen Meßelektroden-Schaftes 312 bzw. 322 ist,
und liegen einander diametral gegenüber. Selbstverständlich können die
Meßelektroden 31, 32,
falls erforderlich, insb. bei Verwendung von mehr als zwei Meßelektroden,
am Meßrohr 1 so voneinander
beabstandet angeordnet werden, daß sie sich nicht diametral
gegenüberliegen.
Dies kann z.B. dann der Fall sein, wenn zusätzliche Meßelektroden für Referenzpotentiale
oder bei waagerechter Einbaulage des Meßrohrs 1 Meßelektroden
zur Überwachung
eines Mindestfüllstandes
des Fluids im Meßrohr 1 vorgesehen
sind. Anstelle der hier gezeigten galvanischen Meßelektroden 31, 32 können im übrigen aber
auch kapazitive Meßelektroden
verwendet werden.
-
Zum
Erzeugen des erforderlichen Magnetfelds weist der Durchflußaufnehmer
ein außen
am Meßrohr 1 angebrachtes
Magnetfeld-System 2 mit wenigstens einer Feldspule 21 auf,
von dem in den 5a, b eine erste Variante und
in den 6a, b, c eine zweite Variante
gezeigt sind. Zumindest im Meßbetrieb
ist die wenigstens eine Feldspule 21 mit einer – hier nicht
gezeigten – Erreger-Elektronik verbunden und
zumindest zeitweise von einem von davon gespeisten Erregerstrom
durchflossen. Als Erreger-Elektronik können im übrigen die dem Fachmann bekannten
oder im Stand der Technik beschriebenen Schaltungsanordnungen verwendet
werden. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel
ist, wie sich aus der Zusammenschau von 2 und 4 ohne
weiteres ergibt, die wenigstens eine im wesentlichen zylindrische
Feldspule mittels wenigstens eines auf einen im wesentlichen hülsenartigen,
insb. rohrförmigen, Wicklungskörper 211 aufgewickelten
Spulendrahts gebildet. Falls erforderlich, kann dieser in den entsprechenden
Wicklungskörper
auch zumindest teilweise eingebetteten.
-
Das
Magneffeldsystem 2 umfaßt des weiteren wenigstens
ein aus magnetisch leitfähigem
Material bestehendes, mit der wenigstens eine Feldspule 21 möglichst
verlustarm gekoppeltes Feldleit-Element 25 zum Führen des
Magnetfelds außerhalb
des Meßrohrs.
Das beispielsweise aus ferromagnetischem Metall bestehende wenigstens
eine Feldleit-Element 25 weist ein zumindest abschnittsweise peripher
zum Meßrohr
verlaufendes Rückschluß-Segment 251 sowie
ein im wesentlichen radial zum Meßrohr verlaufendes Spulenkern-Segment 252 für die Ankopplung
der wenigstens einen Feldspule 21 auf, wobei Rückschluß-Segment 251 und Spulenkern-Segment 252 jeweils
als integrale Bestandteile des einstückigen, insb. auch frei von
Verbindungsnähten
gehaltenen, Feldleit-Elements 25 ausgebildet sind. Dabei
kann das Feldleit-Element 25 in toto, zumindest aber, wie
auch aus den 5b oder 6b, c
ersichtlich, das Rückschluß-Segment 251 als
solches als in sich geschlossenes Band und/oder im wesentlichen
ringförmig
ausgebildet sein. Das wenigstens eine Feldleit-Element 25 des Magnetfeld-Systems 2 kann
beispielsweise als ein einziges einstückiges Stanz- oder Stanz-/Biegeteil aus
Trafo- oder Dynamoblech hergestellt sein. Wie aus der Zusammenschau
der 5a und b oder 6a, b
und c ersichtlich, wird die Feldspule vor dem Zusammenführen von
Magnetfeld-System und Meßrohr
auf das Spulenkern-Segment
entsprechend aufgeschoben oder aufgesteckt, so daß letzteres
im Betrieb von den innerhalb der Feldspule im wesentlichen parallel
verlaufenden Feldlinien des Magnetfelds durchflutet ist. Das Magnetfeld
tritt über
die dem Meßrohr
und insoweit auch dem darin geführten
Fluid zugewandten freie Stirnflächen
des wenigstens einen Spulenkern-Segment aus dem Feldleit-Element heraus und
wird somit in das vorbeiströmende
Fluid entsprechend eingekoppelt. Zur Optimierung des Magnetfelds
kann die freie Stirnfläche
des wenigstens einen Spulenkern-Segments in geeigneter Weise als
Polschuhe ausgeformt sein. Es sei an dieser Stelle vermerkt, daß das Magnetfeld-System
zusätzlich
zu dem wenigstens einen Feldleit-Element, wie auch in den Fig. dargestellt,
wenigstens ein im wesentlichen baugleiches weiters Feldleit-Elementumfassen kann.
Ferner kann es von Vorteil sein, daß wenigstens eine Feldleit-Element
nicht als ein einziges Blechformteil, sondern zum Zwecke der Unterdrückung von
Wirbelströmen
als ein Paket von mehreren, elektrisch voneinander isoliert geschichteten Blechformteilen
auszubilden, vgl. hierzu auch die JP-Y 2-28 406, die US-A 46 41
537 oder die WO-A 04/072590.
-
Zum
Erzeugen eines im wesentlichen rotationssymmetrischen Magnetfelds
umfaßt
das Magnetfeldsystem im hier gezeigten Ausführungsbeispiel allerdings zwei
im wesentlichen baugleiche, zumindest zeitweise vom elektrischen
Erregerstrom durchflossene Feldspulen 21, 22.
Dementsprechend ist jede der hier zylindrischen zwei Feldspulen 21, 22,
wie auch in 4 angedeutet, jeweils mittels
wenigstens eines im wesentlichen hülsenartigen Wicklungskörpers 211, 221 gebildet,
auf den, wie aus der Zusammenschau mit 2 ersichtlich,
jeweils ein entsprechender Spulendraht aufgewickelt ist. Zur einfachen Positionierung
und Fixierung der Wicklungskörper 211, 221 auf
dem Meßrohr 1 kann
bei jedem der beiden Wicklungskörper 211, 221,
wie in 4 dargestellt, als integraler Bestandteil jeweils
ein entsprechend geformter Sattel 211a, 221a vorgesehen
sein. Ferner ist in entsprechender Weise in das wenigstens eine
Feldleit-Element 25 sowohl für eine erste der Feldspulen 21 als
auch für
eine zweite der Feldspulen 22 jeweils ein entsprechendes
Spulenkern-Segment 252, 254 integriert. Außerhalb
des Meßrohrs 1 sind
die beiden Spulenkern-Segmente 252, 254 somit über das
wenigstens eine Rückschluß-Segment 251 sowohl
magnetisch als auch mechanische miteinander verbunden, vgl. 5a oder 6a.
Für den
in den 2, 5a und 6a jeweils
dargestellten Fall, daß zwei
Feldleit-Elemente 25, 26 im Magnetfeld-System 2 vorgesehen
sind, können
die entsprechenden Rückschluß-Segmente 251, 261 in
vorteilhafter Weise beiderseits von außen um das Meßrohr 1 geführt sein. Zum
Fixieren der Wicklungskörper 211, 221 und
insoweit der davon jeweils getragenen Feldspulen 21, 22 am
Meßrohr 1 kann
das Magnetfeld-System 2 ferner eine entsprechende Spann-
und/oder Haltevorrichtung für
das wenigstens eine Feldleit-Element 25 die aufweisen.
-
Zur
Aufnahme der hier zwei Spulenkern-Segmente 252, 254 umfaßt das Meßrohr 1,
wie in 3b und 4 schematisch
dargestellt, einen ersten Spulenkernsitz 14 für das stirnseitige
Einsetzen des Spulenkern-Segments 252 und einen zweiten
Spulenkernsitz 15 für
das stirnseitige Einsetzen des Spulenkern-Segments 254.
Die Spulenkern-Sitz 14, 15 weisen eine die jeweilige
Stirnflächen
der Spulenkern-Segmente 252, 254 formschlüssig berührende erste
bzw. zweite Fläche
auf, an der das jeweils zugehörige
Spulenkern-Segment 252, 254 flächig anliegt. Für das Einsetzen
der Spulenkern-Segmente 252, 254 in die Spulenkern-Sitze 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 Spulenkern-Segmente 252, 254 sind so durch
die jeweilige Mantelöffnung 113 bzw. 114 hindurch
in das Meßrohr 1 eingesetzt
und so zueinander ausgerichtet, daß sich ihre beiden Stirnflächen entlang
des Umfangkreises voneinander beabstandet, insb. diametral beabstandet
und spiegelbildlich, gegenüberliegen.
Die Mantel-Öffnungen 113, 114 bzw.
die Stirnflächen
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
Spulenkern-Segmente 252, 254 ohne weiteres hindurchpassen.
Wie aus einer Zusammenschau der 3a, 3b ersichtlich, verläuft im hier
gezeigten Ausführungsbeispiel
ein die Mantel-Öffnungen 115, 116 für die Meßelektroden verbindender
Durchmesser Q2 des Trägerrohrs 11 zu
einem die Mantel-Öffnungen 113, 114 verbindenden
Durchmesser Q1 des Trägerrohrs 11 im
wesentlichen senkrecht.
-
Gemäß einer
ersten Variante des Magnetfeld-Systems 2 ist vorgesehen,
daß die
wenigstens eine Feldspule 21 zumindest anteilig mittels
des Feldleit-Elements
gegen das Meßrohr
gedrückt
gehalten ist. Im besonderen ist das wenigstens eine Feldleit-Element 23 dabei
so ausgebildet, daß es
im eingebauten Zustand des Magnetfeld-Systems auf einer entsprechenden
ggf. auch Seitenhalt gebenden Auflagefläche 211b, 221b, 211c, 221c des
Wicklungskörpers 21 aufliegend
und diesen gegen das Meßrohr 10 gedrückt haltend,
zumindest abschnittsweise elastisch gespannt ist. Insoweit ist zumindest bei
dieser Variante das wenigstens eine Rückschluß-Segment 251 zumindest
partiell permanent elastisch gedehnt und somit dauerhaft solchen
mechanischen Spannungen ausgesetzt, daß es permanent bezüglich eines
Initialzustands elastisch verformt gehalten ist.
-
In
einer zweiten Variante der vorbeschriebenen Ausgestaltung des Magnetfeld-Systems 2 mit den
wenigstens zwei Feldspulen ist ferner vorgesehen, daß das wenigstens
eine Rückschluß-Segment 251 insoweit
das Feldleit-Element 25 als solches derart zumindest partiell
permanent elastisch verformt ist, daß das Feldleit-Element 25,
wie ein vergleich der 6b und 6c ohne
weiteres ergibt, bezüglich eines
Initialzustands (6b) in Richtung des vorgenannten
Durchmessers Q1 gestaucht und somit das Rückschluß-Segment ferner seitlich ausgebogen
ist (6c). Dafür
ist das wenigstens eine Feldleit-Element 25, wie auch in 6a exemplarisch
gezeigt, mittels eines Befestigungs-Elements 61 mit dem Wicklungskörper kraft-
und/oder formschlüssig
verbunden ist.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung, insb. auch zur vereinfachten
Realisierung der zweiten Variante des Magnetfeld-Systems, sind ferner
ein erstes Rastelement der Spann- und/oder Haltevorrichtung als
integraler Bestandteil des Wicklungskörpers der ersten Feldspule
und ein zum ersten Rastelement 61a komplementäres zweites
Rastelement 61b der Spann- und/oder Haltevorrichtung als integraler
Bestandteil des Wicklungskörpers
der zweiten Feldspule ausgebildet. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung
ist das wenigstens eine Feldleit-Elemente dabei ferner mit dem Wicklungskörper kraft-
und/oder formschlüssig
so verbunden, beispielsweise mittels eines zusätzlichen Befestigungs-Elements 62,
daß auch
vom Meßrohr
weggerichtete Spannkräfte
innerhalb des Feldleit-Elements von den miteinander verbundenen
Wicklungskörpern aufgenommen
werden können.