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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen magnetisch-induktiven Durchflussmesser
mit einem Messrohr aus Metall, das über endseitige Losflansche
in eine Rohrleitung einfügbar
ist. Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines
solchen Messrohres.
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Magnetisch-induktive
Durchflussmesser dienen einer Ermittlung des Durchflusswertes für Flüssigkeiten,
Breie und Pasten durch ein Rohrleitungssystem einer meist industriellen
Anlage. Voraussetzung zum Einsatz magnetisch-induktiver Durchflussmesser
ist das Vorhandensein einer bestimmten elektrischen Mindestleitfähigkeit
des Messmediums. Die hier interessierende Art von Durchflussmessgeräten zeichnet
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 ansonsten besonders
verschleißbehaftet
wären.
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Die
hier interessierenden Durchflussmesser werden eingesetzt bei Anwendungen
in der chemischen Industrie, der Pharmazie sowie der Kosmetikindustrie,
der kommunalen Wasser- und Abwasserwirtschaft, der Nahrungsmittelindustrie
und dergleichen. Die Grundlage für
das von einem magnetisch-induktiven Durchflussmesser verwendeten Messverfahren
bildet das Faraday'sche
Induktionsgesetz, welches besagt, dass in einem sich im Magnetfeld
bewegenden Leiter eine Spannung induziert wird.
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Bei
der messtechnischen Ausnutzung dieses Naturgesetzes durchfließt das elektrisch
leitfähige Medium
das Messrohr, in welchem senkrecht zur Fließrichtung ein Magnetfeld erzeugt
wird. Die im Medium induzierte Spannung wird von einer Elektrodenanordnung
abgegriffen. Da die so gewonnene Messspannung proportional zur mittleren
Fließgeschwindigkeit
des strömenden
Messmediums ist, kann hieraus der Volumenstrom des Mediums – oder unter
Beachtung der Dichte – auch
dessen Massenstrom bestimmt werden.
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Insbesondere
bei industriellen Anwendungen müssen
die Messrohre magnetischinduktiver Durchflussmesser eine hohe Stabilität aufweisen; das
Messrohr weist hierbei gewöhnlich
mehrere Zentimeter Innendurchmesser auf, und wird über endseitige
Flansche in die Rohrleitung der industriellen Anlage eingefügt. Die
Befestigung erfolgt hierbei über Verschraubungen,
um den Durchflussmesser im Reparaturfall in einfacher Weise aus
dem Rohrleitungssystem demontieren zu können.
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Aus
der
DE 10 2004
053 065 A1 geht ein gattungsgemäßer magnetisch-induktiver Durchflussmesser
mit einem metallischen Messrohr hervor, welches über endseitige Flanschabschnitte
in ein Rohrleitungssystem einsetzbar ist. Das Messrohr ist mit zwei
einander gegenüberliegend
in die Wandung des Messrohres elektrisch isoliert eingesetzten Messelektroden
zur Erfassung der Messspannung versehen, wobei eine ebenfalls außen am Messrohr
angeordnete Magneteinheit eine am Wesentlichen senkrecht zur Fließrichtung
des zu messenden leitfähigen Strömungsmediums
ausgerichtetes Magnetfeld erzeugt. Das Messrohr ist innen mit einer
isolierenden Auskleidung zur elektrischen Isolation der Messelektroden
vom metallischen Messrohr versehen, um die Wirksamkeit des Messprinzips
zu gewährleisten.
Insoweit dient das metallische Messrohr selbst vornehmlich der Gewährleistung
einer ausreichenden mechanischen Stabilität, wogegen die isolierende Auskleidung
den Nachteil der elektrischen Leitfähigkeit des metallischen Messrohrs
beseitigt. Bei dem hier offenbarten Messrohr sind die endseitigen
Flanschabschnitte einstückig
mit dem Messrohr ausgebildet. Besteht das Messrohr selbst aus Korrosionsschutzgründen aus
Edelstahl, so sind die endseitigen Flanschabschnitte spanend – durch
Drehen – gefertigt.
Nachteilig bei einem so gefertigten Messrohr ist allerdings der
hohe Materialverbrauch durch das Zerspanen.
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Aus
dem allgemeinen Stand der Technik ist es daher auch bekannt, ein
Messrohr eines magnetisch-induktiven Durchflussmessers anstelle
der vorstehend erwähnten
Festflansche mit Losflanschen zu versehen. Losflansche werden nur
lose auf das Rohr – hier
auf das Messrohr – aufgeschoben.
Die eigentliche Befestigung auf dem Messrohr übernimmt der gewöhnlich aufzuschweißende sogenannte
Vorschweißbördel. Diese
Bauart wird angewendet, wenn die Stellung des Lochkreises des Gegenflansches erst
bei der Endmontage definiert werden kann. Der Losflansch bildet
somit eine mit Löchern
versehene bewegliche Scheibe am Ende des Messrohres. Nachteilig
bei der Verwendung von Losflanschen in Verbindung mit Messrohren
eines Messgeräts
der hier interessierenden Art ist allerdings, dass der Fertigungsaufwand
aufgrund der Verschweißung
zwischen Messrohr und Vorschweißbördel recht
hoch ist. Denn die hier anzubringende Schweißnaht ist druckdicht auszuführen und
es sind Nacharbeiten zwecks Verputzen der Schweißnaht erforderlich, um eine
gleichmäßige Innen-
und Außenoberfläche zu erhalten.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Messrohr eines
magnetischinduktiven Durchflussmessers zu schaffen, das für endseitige Losflansche
vorgesehen ist, wobei sich das hiermit zusammenwirkende Messrohrende
einfach fertigen lässt.
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Die
Aufgabe wird ausgehend von einem magnetisch-induktiven Durchflussmesser
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen
gelöst.
Im Hinblick auf das Herstellungsverfahren wird die Aufgabe durch Anspruch
7 gelöst.
Die jeweils rückbezogenen
abhängigen
Ansprüche
geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Die
Erfindung schließt
die technische Lehre ein, dass die vorgesehenen Losflansche mit
je einem endseitig des Messrohres ausgebildeten, umgeformten Bördelabschnitt
zusammenwirken.
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Der
Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung resultiert
daraus, dass der umgeformte Bördelabschnitt
den ansonsten üblichen
Vorschweißbördel ersetzt.
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Der
Umformschritt zur Erzeugung des Bördelabschnitts endseitig des
Messrohres verursacht weit weniger Fertigungsaufwand als die Anbringung eines
Vorschweißbördels durch
Schweißen
und anschließende
Nacharbeitung. Bei der erfindungsgemäßen Lösung sind Nacharbeiten nicht
erforderlich. Der das Gegenlager zum jeweiligen Losflansch bildende
Bördelabschnitt
lässt sich
in einem einzigen Fertigungsschritt effizient herstellen.
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Gemäß einer
die Erfindung verbessernden Maßnahme
ist vorgesehen, die Losflansche im Bereich des Innendurchmessers
mit einer umfänglichen Ausnehmung
zu versehen. Diese Ausnehmung dient der zumindest teilweise Aufnahme
des Bördelabschnitts.
Hierdurch steht der Bördelabschnitt
nicht von der Dichtfläche
des Losflansches hervor, so dass einfache Flachdichtungen in Verbindung
mit der erfindungsgemäßen Lösung verwendbar
sind. Die Tiefe und Breite der vorzugsweise phasenartigen Ausnehmung
richtet sich nach der Gestalt des Bördelabschnitts. Ist dieser
lediglich als außenradiale
Erstreckung des Messrohrendes ausgebildet, so genügt eine
relativ flache Ausnehmung. Ist der Bördelabschnitt andererseits
als eingerollter Randbereich ausgebildet, so ist eine relativ tiefe
Ausnehmung am Innendruchmesser des Losflansches anzubringen. Generell
gilt, dass sich der Querschnitt der umfänglichen Ausnehmung am Querschnitt
des Bördelabschnitts
orientiert.
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In
diesem Zusammenhang ist es auch denkbar, den Bördelabschnitt zumindest einfach
eingerollt auszubilden, so dass sich im Querschnitt gesehen, ein
rohrartiges Profil ergibt. Diese spezielle Gestaltung des Bördelabschnittes
wirkt stabilitätssteigernd auf
die Verbindung Losflansch zu Messrohr. In den meisten Anwendungsfällen wird
es jedoch ausreichend sein, den Bördelabschnitt als zumindest
90° nach
radial außen
sich erstreckenden Randbereich zu formen oder diesen mit einer Rückbiegung
zu versehen, was ebenfalls stabilitätssteigernd ist. Die Möglichkeiten
in der Formgestaltung des Bördelabschnitts
richten sich natürlich
nach der Materialwahl. Tiefziehfähige
Materialien bilden dabei optimale Voraussetzungen für eine Bördelung
in Form einer Einrollung.
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Einen
weiteren Einfluss auf die Materialwahl für das Messrohr hat dessen Stabilität in Längserstreckung,
welche an die Stabilität
des weiterführenden Rohrleitungssystems angepasst
sein sollte. Insbesondere eignen sich korrosionsarme Stahlmaterialien
zur Herstellung des Messrohres.
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Denkbar
und vorteilhaft sind aber auch Messrohre aus Kunststoff, sofern
sie dien genannten Bedingungen erfüllen.
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Die
Herstellung des Messrohrs für
einen magnetisch-induktiven Durchflussmesser erfolgt unter Einbeziehung
folgender erfindungsgemäßer Verfahrensschritte:
- – Ablängen eines
Rohrleitungsstücks
von einem Rohr-Halbzeug unter Berücksichtigung eines Längenmaßaufschlages
zur Länge
des geplanten Fertigmaßes
für das
Messrohr,
- – Aufschieben
von zwei Losflanschen auf das abgelängte Rohrleitungsstück,
- – Umbördeln beider
Enden des Rohrleitungsstücks,
und
- – Positionieren
der Losflansche zu je einem Ende des als Messrohr dienenden Rohrleitungsstücks.
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Die
Abfolge dieser Verfahrensschritte ermöglicht eine effiziente Fertigung
des erfindungsgemäßen Messrohres.
Es ist dabei darauf zu achten, dass das Aufschieben der beiden Losflansche
vor dem Umbördeln
beider Enden des Rohrleitungsstücks
zu erfolgen hat. Lediglich der Verfahrensschritt des Umbördelns erfordert
maschinelle Hilfe. Die übrigen
erfindungsgemäßen Verfahrensschritte sind
manuelle Montageschritte, welche aber auch maschinell durchführbar sind.
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Hierbei
kann der erstgenannte Verfahrensschritt des Ablängens ggf. auch eingespart
werden, falls das Rohrhalbzeug bereits in den gewünschten Längen zur
Verfügung
steht.
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Gemäß einer
das Herstellungsverfahren verbessernden Maßnahme können zusätzlich vor dem endseitigen
Positionieren der Losflansche zu je einem Ende des Messrohres ein
zwischen den beiden Bauteilen wirkendes Dichtmittel eingefügt werden. Ein
solches Dichtmittel dient in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Lösung vornehmlich
dem Korrosionsschutz der zwischen Messrohr und Losflansch bestehenden
Materialspalte und erforderlichenfalls auch der Abdichtung des Rohrleitungssystems
um zu verhindern, das Messmedium über die Flanschverbindung am
Bördelabschnitt
vorbei nach außen
gelangt.
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Weitere,
die Erfindung verbessernde Maßnahmen
werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels
der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
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1 ein
abgelängtes
Rohr-Halbzeug zur Fertigung eines Messrohrs,
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2 das
Rohrleitungsstück
nach 1 mit aufgeschobenen Losflanschen,
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3 das
Rohrleitungsstück
nach 2 mit umgebördelten
Enden, und
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4 das
Messrohr nach 3 mit für die Montage im Rohrleitungssystem
positionierten Losflanschen.
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Gemäß 1 bildet
ein Rohr-Halbzeug die Grundlage zur Fertigung eines Messrohres 1.
Das Rohr-Halbzeug ist unter Berücksichtigung
eines Längenmaßaufschlages
zur Länge
des geplanten Fertigmaßes
des Messrohres 1 abgelängt
worden. Das Messrohr 1 besteht aus einem tiefziehfähigen Stahlblech,
dessen Wandstärke
an die Wandstärke
des – nicht
weiter dargestellten – weiteführenden
Rohrleitungssystems angepasst ist.
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Gemäß 2 werden
auf das abgelängte Rohrleitungsstück zwei
Losflansche 2a und 2b aufgeschoben, um das Werkstück für den nächsten Fertigungsschritt
vorzubereiten.
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Gemäß 3 erfolgt
im nächsten
Fertigungsschritt ein Umbördeln
beider Enden des Rohrleitungsstücks,
so dass die beiden Losflansche 2a und 2b nicht
mehr vom Messrohr 1 entfernbar sind. Der Bördelabschnitt 3 ist
in diesem Ausführungsbeispiel
als ein sich lediglich nach radial außen erstreckender Randbereich
gebildet, der sich hier um 90° ausgehend
von der Längsachse 4 des
Messrohres 1 nach außen
erstreckt.
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Gemäß 4 weist
jeder Losflansch 2a, 2b eine umfänglich verlaufenden
innenradiale Ausnehmung 5a bzw. 5b auf, welche
der Unterbringung der jeweiligen Bördelabschnitte 3 des
Messrohres 1 dient, damit die zu dem – nur teilweise dargestellten – weiterführenden
Flansch der angeschlossenen Rohrleitung 6 zugewandte Dichtfläche eben
ist.
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- 1
- Messrohr
- 2
- Losflansch
- 3
- Bördelabschnitt
- 4
- Längsachse
- 5
- Ausnehmung
- 6
- Rohrleitung