DE102006036702A1

DE102006036702A1 - Verfahren zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung, sowie Durchflussmessgerät

Info

Publication number: DE102006036702A1
Application number: DE102006036702A
Authority: DE
Inventors: Rene Dr. rer. nat. Friedrichs; Frank Dr. Kassubek; Kuno Hug; Jörg Dr. rer. nat. Gebhardt; Wolfgang Dipl.-Ing. Waldi; Reinhard Steinberg; Lothar Deppe; Steffen Dr. KELLER; Günter Petri
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 2006-08-05
Filing date: 2006-08-05
Publication date: 2008-02-07
Also published as: US20080028593A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen einem Rohr in einem Einbaugehäuse, insbesondere für die Fixierung eines Messrohres in dem Gehäuse eines Durchflussmessgerätes, gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 4. Um hierbei zu erreichen, dass eine zuverlässige Verbindung der Bauteile untereinander gewährleistet wird, sodass eine zuverlässige Messung mit Hilfe des Coriolisdurchflussmassenmessers möglich ist, ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass auf das Messrohr zunächst an mindestens einer der besagten Verbindungsstellen Ringe- oder Rohrabschnitte aufgebracht und mit dem Messrohr durch eine Hartlotverbindung verbunden werden und hernach im Bereich der aufgelöteten Ring- oder Rohrabschnitte dieselben an dem Gehäuse oder Gehäuseflanschen angeschweißt werden.

Description

Verfahren zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen einem Rohr in einem Einbaugehäuse, insbesondere für die Fixierung eines Messrohres in dem Gehäuse eines Durchflussmessgerätes, gemäß Oberbegriff des Patenanspruches 1.
Durchflussmessgeräte unterscheiden sich in ihren Bauformen, die abhängig sind von demjenigen Messeffekt, der ihnen zugrunde gelegt wird. Häufig werden sogenannte Coriolismessgeräte verwendet, bei denen das Messmedium durch ein gebogenes Messrohr geleitet wird, welches abhängig vom Durchfluss eine Auslenkung erzeugt, die sodann gemessen und daraus der Durchfluss berechnet und angezeigt wird.
Aus dieser Bauform entsteht auch die Maßgabe, dass die Auslenkung des Messrohres auf die gewählte Messstrecke begrenzt bleibt. Da durch die Auslenkung Schwingungen erzeugt werden, soll diese Schwingung ohne Energiedissipation nach außen auf die Länge der Messstrecke schwingungstechnisch bzw. mechanisch isoliert bleiben.
Diese Verbindungen zwischen dem Messrohr und dem Gehäuse unterliegen jedoch auch Wechseltemperatureinflüssen. Aufgrund unterschiedlich gewählter Materialien kommt es hierbei natürlich zu mechanischen Spannungen aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten.
Aus der US 2003/0084559A1 ist eine Verbindung dieser Art bekannt, bei dem ein Aufschrumpfverfahren gewählt wird. D.h. die Materialien werden in relativen Abmessungen zueinander so gefertigt, dass sich eine Schrumpfpassung ergibt, d.h. das Material wird thermisch aufgeweitet, und sodann durch Abkühlung auf das entsprechende Bauteil aufgeschrumpft.
Eine Vorgehensweise dieser Art ist jedoch nicht wirklich brauchbar für eine Anwendung wie im vorliegenden Fall.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige Verbindung der Bauteile untereinander zu gewährleisten, sodass eine zuverlässige Messung mit Hilfe des Coriolisdurchflussmassenmessers möglich ist.
Die gestellte Aufgabe wird bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patenanspruches 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Kern der verfahrengemäßen Erfindung ist, dass auf das Messrohr zunächst an den besagten Verbindungsstellen Ringe- oder Rohrabschnitte aufgebracht und mit dem Messrohr durch eine Hartlotverbindung verbunden werden, und hernach im Bereich der aufgelöteten Ring- oder Rohrabschnitte dieselben an dem Gehäuse oder Gehäuseflanschen oder dem Tragrahmen angeschweißt werden.
Dabei kann das Messrohr mit dieser Verbindungstechnik entweder in einem Gehäuse oder in einem Tragrahmen angeschweißt werden. Das Gehäuse stellt dabei eine mehr oder weniger geschlossene Form dar, während ein Tragrahmen eine gestellförmige offene oder teiloffene Anordnung sein kann, an oder in die das Messrohr anschweißbar ist.
Generell kann diese Verbindungstechnologie auf verwendet werden, um Anbauteile wie exzentrische Massen oder Aktormagnete mit dem Messrohr zu verbinden.
Hierbei sind also die Rohrabschnitte oder Ringe mittels einer Hartlotverbindung auf dem Messrohr und mittels einer Schweißverbindung im Gehäuse fixiert. Diese beiden unterschiedlichen Verbindungstechnologien hierbei einzusetzen, und somit das Messrohr nicht direkt mit dem Gehäuse zu verbinden, hat dabei den Vorteil, dass während den jeweiligen stoffschlüssigen Verbindungstechniken in den Bauteilen weniger Verformungen entstehen, und nach Durchführung der Hartlotung und der nachfolgenden Schweißung somit durch Abkühlung keine mechanischen Spannungen eingefroren werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Verschweißung durch Elektronenstrahlschweißung erfolgen kann. Auf diese Weise ist der Eintrag thermischer Energie minimal, sodass die ansonsten üblich auftretenden Schweißtemperaturen von über 1100°Grad Celsius, die natürlich Messrohr sowie Gehäuse deutlich formverändern, vermieden werden. Bei dieser Verbindungstechnik wird eine hohe Dauerbruchfestigkeit der Messrohrfixierung durch eine bzw die verwendete Hartlotkehlnaht bewirkt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden die Rohrabschnitte oder Ringe in Axialrichtung parallel- oder schrägverlaufend geschlitzt, so dass diese sich bei der Hartverlötung, bei der ein höherer Wärmeeintrag entsteht, ausdehnen können. Dies hat dann den Vorteil, dass der Lötspalt zwischen Rohrabschnitt oder Ring, und dem Messrohr bei der Verlötung entlang der Lötnaht seine Spaltbreite nicht ändert.
In der Wirkung wird erzielt, dass der vorgegebene Lötspalt während der Verlötung immer gleich bleibt, und durch Erwärmung sich nicht verzieht oder verschiebt oder in den Dimensionen entlang der Lötnaht ändert. Dies ist ein erheblich wichtiger Aspekt für die Erstellung einer spannungsfreien und reproduzierbaren Hartlötverbindung.
Hinsichtlich des Coriolismassendurchflussmessers besteht die Erfindung darin, dass zwischen Messrohr und dem Gehäuse an jeder Verbindungsstelle mindestens ein Ring angeordnet ist, welcher auf dem Rohr mittels Hartlotverbindung und am Gehäuse mittels Verschweißung fixiert ist.
Ist diese Verbindung spannungsfrei, dann sind destruktive Einflüsse auf die isolierte Schwingung vermieden, wodurch das gerät insgesamt durch diese wichtige technische Maßnahme im Messergebnis auch verbessert wird.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass der Ring eine von der rotationssymmetrie abweichende Außenform oder Aussenkontur aufweist. Mit dieser kann errreicht werden, dass beispielsweise eine bestimmte Einbaulage vorbestimmt wird, die bei der Montage durch diese konturmäßige Einpassung nur in einer möglichen Einbausolllage vorgegeben ist.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die relative Sollage zwischen Rohr und Ring durch Anformungen gebildet wird, die komplementär zwischen Ring und Anbauteil, und Ring und Messrohr ineinandergreifen. Durch diese Komplementarität wird auf einfache Weise die drehpositionsmäßige Einbausolllage unverwechselbar festgelegt.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
Die Abbildung zeigt in schematischer Darstellung lediglich die betroffenen Bauteile. So ist das Gehäuse 1 mit zwei Deckel- oder Flanschpartien 2 und 3 zu sehen, sowie ein Rohres 4 oder mehrerer Querverbindungen zwischen den Flanschen 2 und 3. Das Messrohr 4 wird nun zwischen den beiden Endpartien eingebracht.
Dabei sind zuvor an dem Messrohr 4 ringförmige Rohrabschnitte 5 und 6 mittels einer Hartlotverbindung angebracht worden. Sodann wird das Messrohr in diesem Bereich dann an den Flansch- oder an den Gehäuseparteien bzw. durch die dort vorgesehenen Öffnungen 2a und 3a hindurch geschoben, und nachfolgend die Ringe 5 und 6 mit den Flanschen 2 und 3 mittels Elektronenstrahlverschweißung verschweißt.
Genau ist die Hartlötung an der Verbindungsfläche zwischen Messrohr 4 und den Ringen 6 und 5 vorgenommen, während die Verbindungsflächen zwischen Ring 5 und 6 und den Flanschen 2 und 3 mittels Verschweißung miteinander verbunden sind. Dabei ist es auch möglich, dass in einer einfachen Bauform, die Ringe direkt an das Gehäuse, d.h. ohne gesonderte Flansche geschweisst wird.
Damit entsteht eine Verbindung, in der keine mechanischen Spannungen eingefroren sind. Außerdem können die ringförmigen Rohrabschnitte 2 und 3 in Axialrichtung geschlitzt sein, um den oben beschriebenen Effekt zu erzielen.
Dabei ist wichtig, dass die Schlitzung also so verläuft, dass mindestens eine von Null verschiedene Axialkomponente vorliegt. D.h. der Schlitz kann vollkommen Axial verlaufen, aber auch schräg, Im letzten Fall soll die Axialkomponenten zumindest nicht Null werden.
So bleibt dieser oben beschriebene günstige Effekt bei der Lötung erhalten.

1: Gehäuse
2: Flanschpartie
3: Flanschpartie
4: Messrohr
5: Rohrabschnitt
6: Rohrabschnitt
2a 3a: Öffnungen

Claims

Verfahren zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen einem Messrohr und den Gehäusepartien oder einem Tragrahmen, und/oder Anbauteilen eines Coriolismassendurchflussmessers, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Messrohr zunächst an mindestens einer der besagten Verbindungsstellen Ringe- oder Rohrabschnitte aufgebracht und mit dem Messrohr durch eine Hartlotverbindung verbunden werden, und hernach im Bereich der aufgelöteten Ring- oder Rohrabschnitte dieselben an dem Gehäuse oder Gehäuseflanschen angeschweißt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschweißung durch Elektronenstrahl- oder Laserschweißung oder eine andere Schweißtechnologie mit minimalem Wärmeeintrag erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrabschnitte oder Ringe in Axialrichtung parallel- oder schrägverlaufend geschlitzt werden, derart dass diese sich bei der Hartverlötung, bei der ein höherer Wärmeeintrag entsteht, ausdehnen können.
Coriolismassendurchflussmesser mit mindestens einem Messrohr und einem Gehäuse, in welchem das Messrohr fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Messrohr (4) und dem Gehäuse (1) an jeder Verbindungsstelle mindestens ein Ring (5) bzw (6) angeordnet ist, welcher auf dem Rohr (4) mittels Hartlotverbindung und am Gehäuse (1) mittels Verschweißung fixiert ist.
Coriolismassendurchflussmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (5) bzw (6) derart geschlitzt ist, dass er zumindest eine von Null verschiedene Axialkomponente hat.
Coriolismassendurchflussmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (5) bzw (6) eine von der Rotationssymmetrie abweichende Außenform oder Aussenkontur aufweist.
Coriolismassendurchflussmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Sollage zwischen Rohr (4) und Ring (5) bzw (6) durch Anformungen gebildet wird, die komplementär zwischen Ring und Anbauteil, und Ring und Messrohr ineinandergreifen.