DE102006036910A1 - Magnetic-inductive flow measuring meter for medium in pipeline, has grid or netting or fabric mat that is provided as support body for liner made polyurethane, where body is arranged adjacent to inner surface of tube and liner coats tube - Google Patents

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    • G01F1/58—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters

Abstract

The meter (1) has measuring electrodes (4, 5) that are connected with a medium flowing through a measuring tube (2). The electrodes are arranged in an area of the tube lying perpendicular to a magnetic field generated by magnetic systems (6, 7). A control and/or evaluation unit (8) sends information via the volume or mass flow rate of the medium based on a measuring voltage induced in the electrodes. A grid or netting or fabric mat is provided as a support body for a liner made polyurethane. The body is arranged adjacent to an inner surface of the tube, and the liner coats the tube.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des Volumen- oder Massestroms eines Mediums in einer Rohrleitung, mit einem Messrohr, das von dem Medium in Richtung der Messrohrachse durchströmt wird, mit einem Magnetsystem, das ein das Messrohr durchsetzendes, im wesentlichen quer zur Messrohrachse verlaufendes Magnetfeld erzeugt, mit zumindest einer mit dem Medium gekoppelten Messelektrode, die in einem im wesentlichen senkrecht zum Magnetfeld liegenden Bereich des Messrohres angeordnet ist, und mit einer Regel-/Auswerteeinheit, die anhand der in die zumindest eine Messelektrode induzierten Messspannung Information über den Volumen- oder Massestrom des Mediums in dem Messrohr liefert.The The invention relates to a device for measuring the volume or Mass flow of a medium in a pipeline, with a measuring tube, which flows through the medium in the direction of the measuring tube axis, with a magnetic system, the one passing through the measuring tube, in produces a substantial transverse magnetic field across the measuring tube axis, with at least one measuring electrode coupled to the medium, the in a region substantially perpendicular to the magnetic field the measuring tube is arranged, and with a control / evaluation unit, the information obtained via the in the at least one measuring electrode induced measuring voltage information about the Volume or mass flow of the medium in the measuring tube supplies.

Magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte nutzen für die volumetrische Strömungsmessung das Prinzip der elektrodynamischen Induktion aus: Senkrecht zu einem Magnetfeld bewegte Ladungsträger des Mediums induzieren in gleichfalls im wesentlichen senkrecht zur Durchflussrichtung des Mediums angeordnete Messelektroden eine Messspannung. Die in die Messelektroden induzierte Messspannung ist proportional zu der über den Querschnitt des Messrohres gemittelten Strömungsgeschwindigkeit des Mediums; sie ist also proportional zum Volumenstrom. Ist die Dichte des Mediums bekannt, lässt sich der Massestrom in der Rohrleitung bzw. in dem Messrohr bestimmen. Die Messspannung wird üblicherweise über ein Messelektrodenpaar abgegriffen, das in dem Bereich maximaler Magnetfeldstärke angeordnet ist und wo folglich die maximale Messspannung zu erwarten ist. Die Messelektroden selbst sind mit dem Medium entweder galvanisch oder kapazitiv gekoppelt.Electromagnetic Use flowmeters for the volumetric flow measurement the principle of electrodynamic induction from: perpendicular to one Magnetic field moving charge carriers of the In addition, mediums induce substantially perpendicular to Flow direction of the medium arranged measuring electrodes a measuring voltage. The measuring voltage induced in the measuring electrodes is proportional to the over the average cross-section of the measuring tube flow velocity of the medium; it is therefore proportional to the volume flow. Is the density of the medium known, lets determine the mass flow in the pipe or in the measuring tube. The measuring voltage is usually over Taken off pair of measuring electrodes arranged in the region of maximum magnetic field strength and where consequently the maximum measuring voltage is to be expected. The Measuring electrodes themselves are either galvanic or with the medium capacitively coupled.

Um das Messrohr, das z.B. aus Edelstahl gefertigt ist, chemisch und elektrisch zu isolieren, ist die Innenfläche des Messrohrs üblicherweise mit einem elektrisch isolierenden Liner ausgekleidet. Der Liner besteht z.B. aus einem thermoplastischen, einem duroplastischen oder einem elastomeren Kunststoff.Around the measuring tube, e.g. is made of stainless steel, chemical and electrically isolate, the inner surface of the measuring tube is usually lined with an electrically insulating liner. The liner exists e.g. from a thermoplastic, a thermoset or a elastomeric plastic.

Wegen ihrer guten Verarbeitbarkeit und ihrer ausgezeichneten chemischen und mechanischen Beständigkeit haben sich neben Hartgummi oder fluorhaltigen Kunststoffen, wie z.B. PTFE, PFA, in besonderem Maße auch Polyurethane (im folgenden PU) als Linermaterial für magnetisch-induktive Messgeräte bewährt. PU hat gegenüber den fluorhaltigen Kunststoffen den Vorteil, dass es bei relativ niedrigen Temperaturen verarbeitet werden kann.Because of their good processability and their excellent chemical and mechanical resistance In addition to hard rubber or fluorine-containing plastics, such as e.g. PTFE, PFA, in particular also polyurethanes (in the following PU) as liner material for Magnetic-inductive measuring devices proven. PU has opposite the fluorine-containing plastics have the advantage that it is at relative low temperatures can be processed.

Aus der US-PS 5,664,315 ist ein Verfahren zur Fertigung eines Messrohres für ein magnetisch-induktives Messrohr bekannt geworden, bei dem ein Metallgitter in den Liner eingearbeitet ist. Dieses Metallgitter wird an mehreren Punkten vorab an der Innenfläche des Messrohres fixiert; anschließend wird der Liner über ein Spritzgussverfahren auf die mit dem Metallgitter bedeckte Innenfläche des Messrohres appliziert.From the U.S. Patent 5,664,315 has become known a method for manufacturing a measuring tube for a magneto-inductive measuring tube, in which a metal mesh is incorporated in the liner. This metal grid is fixed at several points in advance on the inner surface of the measuring tube; Subsequently, the liner is applied by injection molding on the covered with the metal mesh inner surface of the measuring tube.

Nachteilig ist bei dieser Lösung die Fixierung des Metallgitters an der Innenfläche des Messrohres, da diese Fixierung einen zusätzlichen Fertigungsschritt darstellt. Zu erwähnen ist weiterhin, dass die Applikation eines thermoplastischen Kunststoff-Liners bei Temperaturen erfolgen muss, die wesentlich höher sind, als die Temperaturen, bei denen ein PU-Liner appliziert werden kann.adversely is at this solution the fixation of the metal grid on the inner surface of the measuring tube, since this Fixation an additional Represents manufacturing step. It should also be mentioned that the application a thermoplastic plastic liner at temperatures that has to be much higher are, as the temperatures at which a PU liner are applied can.

Zur Fertigung von Messrohren, die mit Polyurethan-Liner ausgekleidet sind, wird bevorzugt ein sogenanntes Ribbon-Flow-Verfahren angewendet. Hierbei wird ein aus mehreren Komponenten gebildetes PU mittels eines Gieß- oder Sprühkopfes auf die Innenfläche des Messrohrs gleichmäßig appliziert. Von der Anmelderin wird in der DE 10 2004 062 680 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines für den Trinkwasserbereich bestens geeigneten PU-Liners vorgestellt. Dieses bekannte PU ist somit speziell für Anwendungen mit hohen hygienischen Anforderungen nutzbar. Hierbei ist anzumerken, dass im Trinkwasserbereich das Augenmerk auf folgende Größen gerichtet ist:

  • – die Einhaltung der maximal tolerierbaren Migrationsrate hinsichtlich eines gesamtorganischen Kohlenstoffgehaltes und/oder
  • – die Einhaltung von für toxikologisch kritische Substanzen definierten spezifischen Migrationsgrenzwerten;
  • – die Wirkung des Liners im Hinblick auf die äußere Beschaffenheit des Trinkwassers. Hier handelt es sich insbesondere um die Geschmacks-, Färbungs-, Trübungs- und/oder Geruchsneutralität des Liners bei Anwesenheit von Wasser. Ebenfalls zu nennen sind in diesem Zusammenhang die maximal tolerierbaren Chlorzehrungsraten.
For the manufacture of measuring tubes, which are lined with polyurethane liners, preferably a so-called ribbon-flow method is used. Here, a PU formed from a plurality of components is uniformly applied to the inner surface of the measuring tube by means of a casting or spraying head. The applicant is in the DE 10 2004 062 680 A1 a method for producing a well-suited for the drinking water area PU liner presented. This known PU is therefore available especially for applications with high hygienic requirements. It should be noted that in the drinking water sector the focus is on the following parameters:
  • The observance of the maximum tolerable migration rate with regard to a total organic carbon content and / or
  • - compliance with specific migration limits defined for toxicologically critical substances;
  • - the effect of the liner on the external nature of the drinking water. This is in particular the taste, color, turbidity and / or odor neutrality of the liner in the presence of water. Also to be mentioned in this connection are the maximum tolerable chlorine consumption rates.

Damit der PU-Liner an der Innenfläche des Messrohres haftet, ist es notwendig, einen Haftvermittler bzw. einen Primer vorab auf die Innenfläche des Messrohrs zu applizieren. Das Aufbringen und Aushärten des Primers erfordert zwei zusätzliche Arbeitsschritte bei der Fertigung, die relativ zeitintensiv sind.In order to the PU liner on the inner surface the measuring tube adheres, it is necessary to use a bonding agent or apply a primer in advance to the inner surface of the measuring tube. The application and curing of the primer requires two additional Work steps in the production, which are relatively time consuming.

Werden die mit einem Polyurethan-Liner ausgekleideten Messrohre Härtetests unterzogen, bei denen die Messrohre relativ großen Temperaturschwankungen ausgesetzt sind, so hat es sich gezeigt, dass das Linermaterial zur Blasenbildung neigt. Im Extremfall führt dies zu einer höchst unerwünschten Ablösung des Liners von der Innenfläche des Messrohrs.Become the measuring tubes lined with a polyurethane liner hardness tests subjected in which the measuring tubes relatively large temperature fluctuations exposed, it has been shown that the liner material tends to blister. In extreme cases, this leads to a highly undesirable replacement of the liner from the inside surface of the Measuring tube.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät für den Trinkwasserbereich vorzuschlagen.Of the Invention is based on the object, a magnetic-inductive Flowmeter for the To propose drinking water area.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Gitter oder eine Gewebematte als Stützkörper für einen Liner aus einem trinkwassertauglichen Elastomer vorgesehen ist, dass der Stützkörper in unmittelbarer Nähe zur Innenfläche des Messrohres angeordnet ist und dass der trinkwassertaugliche, auf PU basierende Liner das Messrohr auskleidet. Der Einsatz eines Gitters aus Kunststoff oder eines Gewebes, beispielsweise einer Gewebematte aus Polyester oder einem textilen Gewebe, stellt eine sehr kostengünstige Lösung dar. Diese Lösung ist aufgrund der relativ niedrigen Verarbeitungstemperaturen des PU-Liners möglich. Besonders vorteilhaft ist die vorliegende Erfindung auch dadurch, dass durch den Einsatz eines Gitters oder einer Matte auf den Primer und das relativ zeitaufwändige Applizierrn des Primers verzichtet werden.The Task is solved by that a grid or a fabric mat as a support body for a liner from a drinking water suitable Elastomer is provided that the support body in close proximity to the inner surface of the Measuring tube is arranged and that the drinking water suitable, on PU based liners lining the measuring tube. The use of a grid made of plastic or a fabric, for example a fabric mat made of polyester or a textile fabric, represents a very cost effective solution. This solution is due to the relatively low processing temperatures of the PU liner possible. The present invention is also particularly advantageous in that that by using a grid or a mat on the primer and the relatively time consuming Applizierrn the primer be waived.

Es versteht sich von selbst, dass das Gitter bzw. das Geflecht auch aus Metall, beispielsweise aus Edelstahl, gefertigt sein kann.It It goes without saying that the grid or the braid too made of metal, for example stainless steel, can be made.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:The The invention will be explained in more detail with reference to the following figures. It shows:

1: eine schematische Darstellung eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts und 1 : A schematic representation of a magnetic-inductive flowmeter and

2: einen Längsschnitt gemäß der Kennzeichnung A-A in 1. 2 : a longitudinal section according to the marking AA in 1 ,

1: eine schematische Darstellung eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts und 1 : A schematic representation of a magnetic-inductive flowmeter and

2: einen Längsschnitt gemäß der Kennzeichnung A-A in 1. 2 : a longitudinal section according to the marking AA in 1 ,

1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Das Messrohr 2 wird von dem Medium 11 in Richtung der Messrohrachse 3 durchflossen. Das Medium 11 ist zumindest in geringem Umfang elektrisch leitfähig. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of the device according to the invention 1 , The measuring tube 2 is from the medium 11 in the direction of the measuring tube axis 3 traversed. The medium 11 is at least slightly electrically conductive.

Das Messrohr 2 selbst ist aus einem nicht-leitfähigen Material gefertigt, oder es ist zumindest an seiner Innenfläche mit einem nicht-leitfähigen Material, einem sog. Liner, ausgekleidet.The measuring tube 2 itself is made of a non-conductive material, or it is at least on its inner surface with a non-conductive material, a so-called. Liner, lined.

Das senkrecht zur Strömungsrichtung des Mediums 11 ausgerichtete Magnetfeld B wird über ein Magnetsystem, so z.B. über zwei diametral angeordnete Spulenanordnungen 6, 7 bzw. über zwei Elektromagnete erzeugt. Unter dem Einfluss der Magnetfeldes B wandern in dem Medium 11 befindliche Ladungsträger je nach Polarität zu den beiden entgegengesetzt gepolten Messelektroden 4, 5 ab. Die sich an den Messelektroden 4, 5 aufbauende Messspannung ist proportional zu der über den Querschnitt des Messrohres 2 gemittelten Strömungsgeschwindigkeit des Mediums 11, d. h. sie ist ein Maß für den Volumenstrom des Mediums 11 in dem Messrohr 2. Das Messrohr 2 ist übrigens über Verbindungselemente, z. B. Flansche, die in der Zeichnung nicht gesondert dargestellt sind, mit einem Rohrsystem, durch das das Medium 11 hindurchströmt, verbunden.The perpendicular to the flow direction of the medium 11 aligned magnetic field B is a magnet system, such as two diametrically arranged coil arrangements 6 . 7 or generated via two electromagnets. Under the influence of the magnetic field B migrate in the medium 11 depending on the polarity to the two opposite polarity measuring electrodes 4 . 5 from. The attached to the measuring electrodes 4 . 5 constructive measuring voltage is proportional to that over the cross section of the measuring tube 2 averaged flow velocity of the medium 11 ie it is a measure of the volume flow of the medium 11 in the measuring tube 2 , The measuring tube 2 is the way about fasteners, z. B. flanges, which are not shown separately in the drawing, with a pipe system through which the medium 11 flows through, connected.

In den beiden gezeigten Fällen befinden sich die Messelektroden 4, 5 in direktem Kontakt mit dem Medium 11; die Ankopplung kann jedoch, wie bereits an vorhergehender Stelle erwähnt, auch kapazitiver Natur sein.In the two cases shown are the measuring electrodes 4 . 5 in direct contact with the medium 11 ; However, the coupling can, as already mentioned above, also be capacitive in nature.

Über Verbindungsleitungen 12, 13 sind die Messelektroden 4, 5 mit der Rege-/Auswerteeinheit 8 verbunden. Die Verbindung zwischen den Spulenanordnungen 6, 7 und der Regel-/Auswerteeinheit 8 erfolgt über die Verbindungsleitungen 14, 15. Die Regel-/Auswerteeinheit 8 ist über die Verbindungsleitung 16 mit einer Eingabe-/Ausgabeeinheit 9 verbunden. Der Auswerte-/Regeleinheit 8 ist die Speichereinheit 10 zugeordnet.Via connecting lines 12 . 13 are the measuring electrodes 4 . 5 with the control / evaluation unit 8th connected. The connection between the coil arrangements 6 . 7 and the control / evaluation unit 8th takes place via the connecting lines 14 . 15 , The control / evaluation unit 8th is over the connection line 16 with an input / output unit 9 connected. The evaluation / control unit 8th is the storage unit 10 assigned.

Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem Liner, der die Innenfläche des Messrohres 2 auskleidet, um ein trinkwassertaugliches Elastomer 18, das durch einen in das Elastomer eingebetteten Stützkörper 17 stabilisiert ist. Zu sehen ist eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in dem in 2 gezeigten Längsschnitt. Bevorzugt kommt als Liner 18 ein trinkwassertaugliches Polyurethan zum Einsatz. Bei dem Stützkörper 17 handelt es sich um ein Gitter oder ein Geflecht aus Metall oder aus Kunststoff. Bevorzugt kommt allerdings ein Gewebe zum Einsatz. Das Gewebe besteht beispielsweise aus Polyester oder aus einem Fasermaterial. Eine derartige Lösung ist äußerst kostengünstig und einfach umzusetzen.According to the invention, the liner is the inner surface of the measuring tube 2 lining to a drinking water suitable elastomer 18 by a embedded in the elastomer support body 17 is stabilized. To see is an embodiment of the device according to the invention in the in 2 shown longitudinal section. Preferably comes as a liner 18 a drinking water suitable polyurethane for use. In the support body 17 it is a grid or a mesh of metal or plastic. Preferably, however, a tissue is used. The fabric consists for example of polyester or of a fiber material. Such a solution is extremely inexpensive and easy to implement.

Durch den Stützkörper 17 lässt sich das Blasenbilden und die Gefahr des Ablösens des Liners 18 von der Innenfläche des Messrohrs 2 selbst bei wiederholten und relativ hohen Temperaturschwankungen effektiv vermeiden.Through the support body 17 Bubble formation and the risk of peeling off the liner can be achieved 18 from the inner surface of the measuring tube 2 effectively avoid even with repeated and relatively high temperature fluctuations.

Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform ist das Gewebe bzw. das Gitter oder Geflecht 17 in den PU-Liner 18 bzw. in den trinkwassertauglichen Liner 18 eingebetttet. Selbstverständlich kann der Stützkörper 17, bestehend aus einem formstabilen oder flexiblen Material, auch direkt in Kontakt mit der Innenfläche des Messrohres 2 sein. Möglich ist es auch, den Stützkörper 17 mit dem Liner 18 oder nur den Liner 18 an den Endbereichen des Messrohres 2 zu bördeln. In diesem Fall kann der Liner 18 neben seiner Funktion als Isoliermaterial an den Kontaktstellen zur Rohrleitung auch die Funktion einer Dichtung zwischen dem Messrohr und der Rohrleitung übernehmen.At the in 2 illustrated embodiment, the fabric or the grid or braid 17 in the PU liner 18 or in the drinking water suitable liner 18 eingebetttet. Of course, the support body 17 consisting of a dimensionally stable or flexible material, also directly in contact with the inner surface of the measuring tube 2 be. It is also possible, the support body 17 with the liner 18 or just the liner 18 at the end areas of the measuring tube 2 to bead. In this case, the liner can 18 Next its function as an insulating material at the contact points to the pipeline also take over the function of a seal between the measuring tube and the pipeline.

11
Magnetisch-induktives DurchflussmessgerätElectromagnetic Flowmeter
22
Messrohrmeasuring tube
33
MessrohrachseMeasuring tube axis
44
Messelektrodemeasuring electrode
55
Messelektrodemeasuring electrode
66
Spulenanordnung/ElektromagnetCoil assembly / solenoid
77
Spulenanordnung/ElektromagnetCoil assembly / solenoid
88th
Regel-/AuswerteeinheitControl / evaluation unit
99
Eingabe-/AusgabeeinheitInput / output unit
1010
Speichereinheitstorage unit
1111
Mediummedium
1212
Verbindungsleitungconnecting line
1313
Verbindungsleitungconnecting line
1414
Verbindungsleitungconnecting line
1515
Verbindungsleitungconnecting line
1616
Verbindungsleitungconnecting line
1717
Stützkörper/Gitter bzw. Geflecht/GewebematteSupport body / grid or braid / fabric mat
1818
Trinkwassertauglicher LinerRuggedized drinking water liner

Claims (4)

Vorrichtung zum Messen des Volumen- oder Massestroms eines Mediums (11) in einer Rohrleitung, mit einem Messrohr, das von dem Medium (11) in Richtung der Messrohrachse (3) durchströmt wird, mit einem Magnetsystem (6, 7), das ein das Messrohr (2) durchsetzendes, im wesentlichen quer zur Messrohrachse verlaufendes Magnetfeld (B) erzeugt, mit zumindest einer mit dem Medium (11) gekoppelten Messelektrode (4, 5), die in einem im wesentlichen senkrecht zum Magnetfeld (B) liegenden Bereich des Messrohres (2) angeordnet ist, und mit einer Regel-/Auswerteeinheit (8), die anhand der in die zumindest eine Messelektrode (4, 5) induzierten Messspannung (Ui) Information über den Volumen- oder Massestrom des Mediums (11) in dem Messrohr (2) liefert, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gitter bzw. Geflecht oder eine Gewebematte als Stützkörper (17) für einen Liner (18) aus einem trinkwassertauglichen Elastomer vorgesehen ist, das der Stützkörper (17) in unmittelbarer Nähe zur Innenfläche des Messrohres (2) angeordnet ist und dass der trinkwassertaugliche Liner (18) das Messrohr (2) auskleidet.Device for measuring the volume or mass flow of a medium ( 11 ) in a pipeline, with a measuring tube separated from the medium ( 11 ) in the direction of the measuring tube axis ( 3 ) is flowed through, with a magnet system ( 6 . 7 ), which is a measuring tube ( 2 ) passing through, extending substantially transversely to the measuring tube axis magnetic field (B), with at least one with the medium ( 11 ) coupled measuring electrode ( 4 . 5 ), which lie in a region of the measuring tube which is essentially perpendicular to the magnetic field (B) ( 2 ), and with a control / evaluation unit ( 8th ), which are based on the in the at least one measuring electrode ( 4 . 5 ) induced measurement voltage (U i ) information about the volume or mass flow of the medium ( 11 ) in the measuring tube ( 2 ), characterized in that a grid or a mesh mat as a supporting body ( 17 ) for a liner ( 18 ) is provided from a drinking water suitable elastomer, the support body ( 17 ) in the immediate vicinity of the inner surface of the measuring tube ( 2 ) and that the drinking water suitable liner ( 18 ) the measuring tube ( 2 ). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem trinkwassertauglichen Elastomer (18) um Polyurethan handelt.Apparatus according to claim 1, characterized in that it is in the drinking water suitable elastomer ( 18 ) is polyurethane. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitter bzw. das Geflecht (17) aus Edelstahl gefertigt ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the grid or the braid ( 17 ) is made of stainless steel. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebematte (17) aus Polyester gefertigt ist.Device according to claim 1, characterized in that the fabric mat ( 17 ) is made of polyester.
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