DE102007004826A1

DE102007004826A1 - Messvorrichtung für ein magnetisch induktives Durchflussmessgerät, Verfahren zur Herstellung einer Messvorrichtung für ein magnetisch induktives Durchflussmessgerät und Durchflussmessgerät

Info

Publication number: DE102007004826A1
Application number: DE200710004826
Authority: DE
Inventors: Nikola Natterer; Volker Schellhorn; Walter Reichart
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2008-08-14
Anticipated expiration: 2027-02-01
Also published as: DE102007004826B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung für oder in einem Durchflussmessgerät, mit einem Messrohr, welches einen Messquerschnitt zum Durchflussmessen eines den Messquerschnitt durchströmenden Mediums aufweist und welches darüber hinaus angeformte Führungsmittel zum Halten und Positionieren einer Magnetfelderzeugungseinrichtung im Bereich des Messquerschnittes aufweist. Ferner sind im Bereich des Messquerschnittes Messelektroden dergestalt angeordnet, dass ein von der Durchflussmenge abhängiges elektrisches Signal abgreifbar ist, wenn ein Magnetfeld den Messquerschnitt durchdringt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein magnetisch induktives Messgerät mit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Messvorrichtung für oder in einem magnetisch induktiven Durchflussmessgerät.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung für oder in einem magnetisch induktiven Durchflussmessgerät, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Messvorrichtung sowie ein magnetisch induktives Durchflussmessgerät.
Die Erfindung betrifft den Bereich der Messtechnik für Rohrleitungen. Rohrleitungen werden insbesondere genutzt, um flüssige oder gasförmige Medien zu transportieren. Bei deren Transport, besteht oftmals die Notwendigkeit, die genaue Durchflussmenge des Mediums zu bestimmen. Dies ist unter Verwendung des Prinzips der magnetischen Induktion möglich. Dabei kann die Durchflussmenge unter Zuhilfenahme eines Magnetfeldes sowie zweier Messelektroden bestimmt werden. Das erzeugte Magnetfeld durchdringt dazu das Messrohr und das darin fließende Medium. Dieses Magnetfeld sollte senkrecht zur Durchflussrichtung des zu messenden Mediums und damit zur Rohrlängsachse ausgerichtet sein. Wird ein Ladungsträger enthaltendes Medium von dem Magnetfeld durchdrungen, werden die Ladungsträger von dem Magnetfeld quer zur Durchflussrichtung und quer zum Magnetfeld abgelenkt. Befinden sich an den Rohrwänden Messelektroden, so fällt zwischen diesen eine Spannung ab. Man spricht von einer induzierten Spannung, die über die Messelektroden abgegriffen und gemessen werden kann. Bevorzugt werden die Messelektroden an den Rohrwänden sowohl senkrecht zu dem Magnetfeld als auch senkrecht zu der Rohrlängsachse ausgerichtet. Vereinfacht gilt dann der Zusammenhang: Ui = k·B →·D·ν →mit

U_i: = induzierte Spannung
k: = mediumabhängige Konstante
B →: = Magnetfeldstärke
D: = Messelektrodenabstand
ν →: = mittlere Geschwindigkeit des Mediums.

Aus diesem Zusammenhang geht hervor, dass bei einem konstanten Magnetfeld B → und einem konstanten Messrohrinnendurchmesser (Messelektrodenabstand) D die induzierte Spannung U_i proportional mit zunehmender Fließgeschwindigkeit ν → des Mediums ansteigt. Dadurch kann die Fließgeschwindigkeit und damit auch die Menge des Mediums einfach und zuverlässig bestimmt werden.
Wesentlich für dieses Messprinzip ist die orthogonale Ausrichtung des Magnetfeldes bezüglich der Längsachse des Messrohres und der Messelektroden. Ferner soll vermieden werden, dass sich das Magnetfeld im Betrieb der Messvorrichtung bezüglich des Messrohres und der Messelektroden verlagert. Des Weiteren soll bei unterschiedlichen Messvorrichtungen einer Serie die Ausrichtung des Magnetfeldes bezüglich des Messrohres reproduzierbar gleich bleibend sein.
Häufig werden zur Gewährleistung dieser Aspekte aufwändige Apparaturen oder Konstruktionen zur Positionierung und zum Halten einer Magnetfeld erzeugenden Einrichtung am Messrohr verwendet. Diese aufwändigen Apparaturen bedingen verhältnismäßig hohe Kosten des Gesamtaufbaus. Zusätzlich sind bei der Montage der Magnetfeld erzeugenden Einrichtung zeitintensive Justagearbeiten nötig, um eine exakte Anordnung dieser Einrichtung am Messrohr sicherzustellen, um so eine reproduzierbare Durchflussmessung zu gewährleisten. Verschiebt sich diese im Betrieb, zum Beispiel durch Vibrationen, müssen diese Justagearbeiten erneut vorgenommen werden.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfach und dennoch effektive Möglichkeit zum Halten und Positionieren einer Magnetfelderzeugungseinrichtung an einem Messrohr bereitzustellen und zusätzlich eine hohe Effektivität der Magnetfelderzeugungseinrichtung zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Messvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und/oder mit einer Messeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 44 und/oder durch ein Durchflussmessgerät mit den Merkmalen des Pa tentanspruches 54 gelöst. Ferner wird in Patentanspruch 59 ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung beschrieben.
Demgemäß eine Messvorrichtung für oder in einem Durchflussmessgerät vorgesehen, mit einem Messrohr, welches einen Messquerschnitt zum Durchflussmessen eines den Messquerschnitt durchströmenden Mediums aufweist und welches darüber hinaus angeformte Führungsmittel zum Halten und Positionieren einer Magnetfelderzeugungseinrichtung im Bereich des Messquerschnittes aufweist. Ferner sind im Bereich des Messquerschnittes Messelektroden dergestalt angeordnet, dass ein von der Durchflussmenge abhängiges elektrisches Signal abgreifbar ist, wenn ein Magnetfeld den Messquerschnitt durchdringt.
Des Weiteren bevorzugt wird eine mit einer Magnetfelderzeugungseinrichtung bestückte Messvorrichtung vorgeschlagen. Die Messvorrichtung weist das bereits erläuterte Messrohr und die Messelektroden auf. Ferner beinhaltet die bestückte Messvorrichtung eine Magnetfelderzeugungseinrichtung, die derart zwischen den Führungsmitteln angeordnet ist, dass sich die Magnetfelderzeugungseinrichtung in unmittelbarer Nähe zum Messquerschnitt befindet und ein Magnetfeld senkrecht zur Längsachse des Messrohres erzeugt. Durch die unmittelbare Nähe der Magnetfelderzeugungseinrichtung zum Messquerschnitt ist eine nur geringe Feldstärke zur Durchdringung des Messrohres und des durchfließenden Mediums notwendig.
Ferner ist ein magnetisch induktives Durchflussmessgerät vorgesehen, welches die erfindungsgemäße Messvorrichtung aufweist.
Des Weiteren ist ein Verfahren zum Herstellen einer Messvorrichtung für oder in einem magnetisch induktiven Durchflussmessgerät vorgesehen. Bei diesem Verfahren werden zu Beginn die Messelektroden in eine Spritzgussform eingelegt, wobei die Kavität der Spritzgussform als ein Negativ zu einem Messrohr ausgebildet ist. In einem zweiten Verfahrensschritt wird eine Kunststoffschmelze in die Kavität der Spritzgussform eingespritzt bis diese vollständig gefüllt ist, wobei die Messelektroden von der Schmelze umflossen werden.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, eine Messvorrichtung mit einem Messrohr bereitzustellen, an welcher eine Magnetfelderzeugungseinrichtung zuverlässig und exakt positionierbar ist. Um dies zu bewerkstelligen, werden an dem Messrohr angeformte Füh rungsmittel bereitgestellt. Durch eine geeignete Ausführung der Führungsmittel können Magnetfelderzeugungseinrichtungen mit unterschiedlichen Geometrien und Ausprägungen an dem Messrohr montiert werden. Die Magnetfelderzeugungseinrichtung kann somit an den jeweiligen Einsatzfall angepasst sein. Darüber hinaus ist es möglich, verhältnismäßig lange Führungswege zum Führen der Magnetfelderzeugungseinrichtung zu realisieren. Durch das exakte Positionieren, ist eine genaue Ausrichtung des von der Magnetfelderzeugungseinrichtung erzeugbaren Magnetfeldes bezüglich der Messelektroden möglich und somit eine sehr genaue und reproduzierbare induzierte Spannung abgreifbar.
Darüber hinaus weisen die Führungsmittel nicht nur eine Positionierfunktion auf, sondern zusätzlich ein Halten der Magnetfelderzeugungseinrichtung am Messrohr. Ein Halten der Magnetfelderzeugungseinrichtung in zumindestens fünf Freiheitsgraden (zwei translatorische + drei rotatorische) ist durch solche Führungsmittel einfach realisierbar. Dadurch wird insbesondere die Handhabung der Messvorrichtung bei der Montage vereinfacht.
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung.
Bevorzugt sind die Führungsmittel einstückig mit dem Messrohr hergestellt. Unter einstückig ist dahingehend zu verstehen, dass zwischen dem Messrohr und den Führungsmitteln keine Verbindungsnaht oder dergleichen vorhanden ist. Durch einen integralen Aufbau der Messvorrichtung kann die notwendige Anzahl an Arbeitsschritten bei deren Herstellung verringert werden. Eine Herstellung ist somit ausgesprochen wirtschaftlich möglich. Alternativ können die Führungsmittel auch nachträglich an das Messrohr angeformt sein. Wird ein polymerer Werkstoff verwendet ist, dies zum Beispiel durch ein Anspritzen der Führungsmittel an das Messrohr möglich. Die Führungsmittel können jedoch ebenfalls durch andere Fügeverfahren, wie zum Beispiel durch Kleben und/oder Schrauben, an dem Messrohr befestigt sein. Vorteilhafterweise ist es dadurch möglich unterschiedlich Werkstoffe für die Messvorrichtung zu verwenden.
Bevorzugt weist das Messrohr einen inneren Durchflusskanal auf, wobei die Ausrichtung des Durchflusskanals die Durchflussrichtung definiert und der Messquerschnitt als Bestandteil des Durchflusskanals in diesem senkrecht zur Durchflussrichtung des Mediums ausgerichtet ist. Insbesondere bevorzugt ist die Ausrichtung des Messquerschnittes senkrecht zur Durchflussrichtung gewählt, da bei dieser Ausrichtung die maximal mögliche induzierte Spannung abgegriffen werden kann. Dies geht insbesondere aus der bereits eingeführten mathematischen, vektoriellen Abhängigkeit der induzierten Spannung von der Durchflussgeschwindigkeit hervor. Da im Allgemeinen, z. B. aufgrund von Vibrationen, Störspannungen induziert werden, ist es bei der Dimensionierung sinnvoll, dass die relevante induzierte Spannung, welche die Durchflussmenge repräsentiert, deutlich größer als eine eventuelle Störspannung ist.
Ferner bevorzugt weist das Messrohr in axialer Richtung drei geometrisch unterschiedlich ausgebildete Abschnitte auf. Der erste Abschnitt befindet sich im Bereich des Messquerschnittes, die zweiten Abschnitte jeweils an den Rohrenden und die dritten Abschnitte zwischen den zweiten Abschnitten an den Rohrenden und dem ersten Abschnitt im Bereich des Messquerschnittes.
Der erste Abschnitt im Bereich des Messquerschnittes ist bevorzugt im Durchflusskanal und/oder an der Messrohraußenseite prismatisch, insbesondere mit einer rechteckigen Querschnittsfläche ausgeführt. Die zweiten Abschnitte an den Rohrenden sind bezogen auf deren Querschnitte in dem Durchflusskanal und/oder an der Messrohraußenseite konstant ausgebildet. Bevorzugt ist in diesen Abschnitten der Durchflusskanal als Hohlzylinder und die Messrohraußenseite als Zylinder ausgebildet. In den dritten Abschnitten, die zwischen den Abschnitten an den Rohrenden und dem Abschnitt im Durchflusskanal liegen, verjüngt sich die Querschnittsfläche des Durchflusskanals zu dem Messquerschnitt hin. Das maximale Querschnittsabmaß an der Messrohraußenfläche bleibt in diesen dritten Abschnitten jedoch konstant. Diese Konstanz des maximalen Querschnittsabmaßes an der Messrohraußenfläche, ist bedingt durch die Rippenverstärkungen, durch welche Querschnittsveränderungen an der Messrohraußenseite ausgeglichen werden.
Wird im Bereich des Messquerschnittes sowohl im Durchflusskanal als auch an der Messrohraußenseite eine rechteckige Querschnittsfläche gewählt, wird eine Parallelität der Durchflusskanalflächen und der Messrohraußenflächen gewährleistet, wodurch eine konstante Wandstärke zwischen diesen Flächen bedingt ist.
Ferner bevorzugt weist der Durchflusskanal im Messquerschnitt eine geringere Querschnittsfläche als außerhalb des Messquerschnittes auf. Insbesondere bevorzugt entspricht die Fläche des Messquerschnittes etwa der halben Querschnittsfläche des Durchflusskanals außerhalb des Messquerschnitts. Durch diese Verringerung der Querschnittsfläche, wird die Geschwindigkeit des den Durchflusskanal durchströmenden Mediums erhöht und dadurch kann eine verhältnismäßig große Spannung abgegriffen werden. Das Verhältnis der Induzierten Spannung bezüglich eventueller Störspannungen ist somit relativ hoch und die Durchflussmenge kann exakt bestimmt werden, da deutlich zwischen induzierter Spannung und Störspannung differenziert werden kann. Durch die Erhöhung der Fließgeschwindigkeit, wird darüber hinaus die Wahrscheinlichkeit vermindert, dass sich im Messquerschnitt Ablagerungen bilden. Ferner wird das Strömungsprofil geglättet und somit das Auftreten eventueller turbulenter Strömungen, die einen Einfluss auf das Messergebnishaben könnten, reduziert. Zusätzlich wird die notwendige Einlaufstrecke verringert. Dadurch ist es möglich, dass die Messvorrichtung direkt hinter Unregelmäßigkeiten im Rohrsystem, zum Beispiel hinter einem Krümmer, installiert werden kann.
Des Weiteren bevorzugt sind die Führungsmittel parallel zueinander sowie tangential bezüglich eines zu der Längsachse des Messrohres koaxial ausgerichteten Bezugsmessers D₁ angeordnet, wobei für den Bezugsdurchmesser D₁ gilt: 0 < D₁ < D₀ mit D₀ als größtes Querschnitts-Außenabmaß des Messrohres. Insbesondere bevorzugt sind die Führungsmittel als Führungsschienen ausgebildet. Die Magnetfelderzeugungseinrichtung ist zwischen diesen Führungsschienen zum dem Messrohr hin und von diesem weg verschiebbar angeordnet. Durch diese Art der Ausgestaltung der Führungsmittel, ist eine besonders einfache Montage der Magnetfelderzeugungseinrichtung möglich. Auch kann die Positionierung einfach bewerkstelligt werden, da die Magnetfelderzeugungseinrichtung bezüglich des Messrohres nur in einem Freiheitsgrad, nämlich der Verschieberichtung, beweglich ist. Dadurch wird die Magnetfelderzeugungseinrichtung in fünf Freiheitsgraden gehalten und die Montage vereinfacht, da die Wahrscheinlichkeit, dass sich die Magnetfelderzeugungseinrichtung aus ihrer Montageposition bewegt, geringst möglich gehalten wird.
Des Weiteren weisen die Führungsschienen bevorzugt Nuten zum Führen der Magnetfelderzeugseinrichtung bei der Montage auf. Diese Führungsnuten befinden sich sowohl an der Messrohr zugewandten als auch der Messrohr abgewandten Seite der Führungsschienen und können individuell an unterschiedliche Magnetfelderzeugungseinrichtungen angepasst werden. Die Nuten dienen somit dem zuverlässigen Führen, Positionieren und Halten unterschiedlicher Varianten von Magnetfelderzeugungseinrichtungen.
Ferner bevorzugt sind an dem Messrohr vier oder acht Führungsschienen angeformt.
Werden die Längsenden nebeneinander angeordneter Führungsschienen mit fiktiven Geraden verbunden, so begrenzen diese Geraden und die Führungsmittel in einer Projektion sowohl in axialer als auch in radialer Richtung rechteckige Flächen. Diese Flächen be grenzen wiederum einen prismatischen Körper, insbesondere eine Quader. Dieser Körper dient der Aufnahme der Magnetfelderzeugungseinrichtung.
Des Weiteren bevorzugt sind die Führungsmittel als zumindest zwei wannenförmige Gehäuseteile ausgebildet. Jeweils zwei Gehäuseteile sind einander gegenüberliegend am Messrohr angeordnet und dienen der Aufnahme der Komponenten der Magnetfelderzeugungseinrichtung. In diese Gehäuseteile ist jeweils ein Oberteil und ein Unterteil einer Magnetfelderzeugungseinrichtung einlegbar. Diese Art der Ausbildung der Führungsmittel, gewährleistet eine exakte Führung und Positionierung der Komponenten der Magnetfelderzeugungseinrichtung. Durch die exakte Positionierung, wird eine genaue Ausrichtung der Magnetfelderzeugungseinrichtung bezüglich des Messrohres gewährleistet. Ferner ist durch die Führung der wannenförmig ausgebildeten Führungsmittel eine einfache Montage der Magnetfelderzeugungseinrichtung möglich.
Ferner bevorzugt weisen die Führungsmittel an ihren Längsenden erste Positionierelemente auf, die insbesondere als Positionierzapfen ausgeführt sind und der Positionierung und/oder der Befestigung des Messrohres an einer Platine und/oder einem Platinensegment dienen. Ferner bevorzugt weist das Messrohr und/oder die daran angeformten Führungsmittel zweite Positionierelemente auf, die orthogonal bezüglich der ersten Positionierelemente ausgerichtet und ebenfalls bevorzugt als Positionierzapfen ausgeführt sind. Durch diese ersten und zweiten Positionierelemente ist es einfach möglich, das Messrohr an umliegenden Einrichtungen zu befestigen und zu positionieren. Dazu werden die Positionierzapfen in korrespondierende Vertiefungen, z. B. in einer anzubindenden Platine, gesteckt. Durch ein solches Stecksystem können diese Verbindungen, abhängig von den gewählten Abmaßen der Positionierzapfen und der korrespondierenden Vertiefungen, lösbar ausgeführt sein. Dadurch, dass die zweiten Positionierelemente orthogonal bezüglich der ersten Positionierelemente ausgerichtet sind, ist es möglich, Komponenten, die seitlich des Messrohres liegen, anzubinden. Durch die ersten und zweiten Positionierelemente ist somit eine einfache Positionierung und Fixierung des Messrohres bezüglich umliegender Komponenten möglich.
Bevorzugt weist das Messrohr des Weiteren Längs- und/oder Querrippen zur Erhöhung der Festigkeit auf. Durch diese Rippen wird erreicht, dass für die Fertigung des Messrohres ein verhältnismäßig geringer Materialaufwand nötig ist und das Messrohr dennoch eine hohe Festigkeit und/oder Stabilität aufweist. Entsprechend weist ein Messrohr mit Verstärkungsrippen ein geringeres Gewicht als ein Messrohr mit einer gleichen Festigkeit aber mit großen Wandstärken auf. Ferner werden, insbesondere wenn das Messrohr in einem Gussverfahren hergestellt ist, Materialanhäufungen und daraus resultierende Gussfehler, wie zum Beispiel ein Einfallen des Materials an diesen Stellen, vermieden. Bevorzugt sind die Rippen zudem im zweiten und/oder im dritten Abschnitt des Messrohres angeordnet.
Ferner bevorzugt weist das Messrohr ein elektrisch isolierendes Material, insbesondere einen spritzgegossenen Kunststoff, ein Glas und/oder eine Keramik auf. Da das Magnetfeld den Messstoff durch die Messrohrwand durchsetzen muss, darf das Messrohr nicht ferromagnetisch sein, da ein solches Messrohr das Magnetfeld umlenken würde.
Aufgrund der komplexen Geometrie des Messrohres, ist es sinnvoll, ein Kunststoffmaterial zu verwenden. Komplizierte Geometrien können verhältnismäßig einfach im Spritzgussverfahren hergestellt werden. Bevorzugt wird hier für das Messrohr ein polymeres Material wie PEEK (PEEK = Polyetheretherketon) verwendet. PEEK ist ein hochtemperaturbeständiger thermoplastischer Kunststoff, der seine Schmelztemperatur bei etwa 335° Celsius hat. Statt der Verwendung von PEEK können auch andere Ketone wie zum Beispiel PEK, PEEEK, PEEKEK oder PEKK, verwendet werden. Solche Polyetherketonmaterialien sind gegen fast alle organischen und anorganischen Materialien beständig. Ferner sind diese Materialien auch deshalb vorteilhaft, da sie bis zu einer Temperatur von ca. 280° Celsius beständig gegen Hydrolyse sind. Allerdings sind solche Materialien typischerweise gegen UV-Strahlung und ätzende Materialien oder bei oxydierenden Bedingungen nicht beständig, wodurch solche Polyetherketone durch ein eigens dafür vorgesehenes Gehäuse geschützt werden müssen. Zusammenfassend kann also festgestellt werden, dass PEEK gegenüber anderen Kunststoffen eine ausgesprochen gute chemische und thermische Beständigkeit aufweist. Dadurch ist ein Einsatz eines mit einem solchen Material ausgestatteten Messrohres auch bei aggressiven Durchflussmedien mit einer hohen Temperatur möglich. Weiter bevorzugt wird PEEK aufgrund seiner hohen Festigkeit und Steifigkeit vorzugsweise verwendet.
Weitere bevorzugte Materialien zum Herstellen des Messrohres sind PPS (= Polypheylensulfid) sowie IXEF (= Polyarylamid). Beide Materialien weisen eine hohe Chemikalienbeständigkeit, Temperaturbeständigkeit und Festigkeit auf.
Des Weiteren bevorzugt werden die Enden des Messrohres als Stutzen ausgeführt und/oder verjüngen sich in axialer Richtung zu den Rohrenden hin. Dadurch ist eine ein fache Anbindung des Messrohres an umliegende Komponenten, insbesondere Rohrabschnitte vor und hinter dem Messrohr, möglich. Verjüngt sich das Messrohr an den Rohrenden, so kann die Verbindung als ein Pressverbund mit umliegenden Rohrabschnitten realisiert werden. Alternativ können durch die Verwendung von Flanschen an den Rohrenden Klebe-, Bolzen- und/oder Schraubverbindung für die Anbindung genutzt werden.
Ferner bevorzugt weisen die Messrohrenden dritte Positionierelemente zum Positionieren des Messrohres an den umliegenden Rohrabschnitten auf. Durch diese Positionierelemente wird die Montage vereinfacht und ein mögliches Verdrehen und/oder eine Versatz des Messrohres bezüglich der umliegenden Rohrabschnitte vermieden. Diese dritten Positionierelemente können dabei insbesondere auch als Positionierzapfen ausgeführt sein, die in korrespondierende Vertiefungen der umliegenden Rohrabschnitte gesteckt werden.
Darüber hinaus bevorzugt, weist das Messrohr an seiner Außenfläche im Bereich des Messquerschnittes zumindest eine ebene Ausnehmung quer zur Längsachse des Messrohres auf, an welcher zumindest der Kern der Magnetfelderzeugungseinrichtung anlegbar ist. Durch diese Ausnehmung, wird die Wandstärke lokal reduziert und die für das Magnetfeld notwendige Energie verringert. Die Magnetfelderzeugungseinrichtung kann somit ausgesprochen kompakt ausgeführt sein, da keine großen umwickelten Kerne notwendig sind.
Vorteilhafterweise ist der Messquerschnitt im Bereich der Ausnehmung zusätzlich rechteckig ausgeführt. Eine Parallelität zumindest einer der Messquerschnittswände zu der ebenen Ausnehmung bedingt eine konstante Wandstärke. Abschwächungseffekte des Magnetfeldes, aufgrund unterschiedlicher Wandstärken im Messquerschnitt, werden somit vermieden.
Darüber hinaus bevorzugt weist die Ausnehmung eine zusätzliche Ausprägung zur Fixierung der Magnetfelderzeugungseinrichtung in Längs- und/oder Querrichtung des Messrohres auf. Durch eine solche Ausprägung, wird die exakte Positionierung der Kerne der Magnetfelderzeugungseinrichtung bezüglich des Messquerschnittes gewährleistet. Zwar wird bereits durch die Führungsmittel eine genaue Positionierung erreicht, durch eine zusätzliche Positionierausprägung nahe des Messquerschnittes, kann die Genauigkeit der Positionierung der Magnetfelderzeugungseinrichtung jedoch weiter erhöht werden.
Vorteilhafterweise sind die beiden Messelektroden am Messrohr einander gegenüberliegend und senkrecht zur Durchflussrichtung und dem Magnetfeld im ersten Abschnitt angeordnet sind. Aufgrund der bereits eingeführten Gesetzmäßigkeit bezüglich des Zusammenhangs von Magnetfeld und Elektrodenausrichtung kann durch diese Anordnung die größtmögliche Spannung abgegriffen werden.
Ferner bevorzugt werden die Messelektroden als Metallstifte ausgeführt. Bevorzugt weisen die Messelektroden zumindest teilweise einen kreisförmigen Querschnitt auf. Werden Messelektroden mit einer solchen Grundfläche verwendet, so können als Elektrodenausgangsmaterialien kostengünstige Drähte und/oder Stäbe verwendet werden. Weisen die Messelektroden auf der Außenseite des Messrohres ein Gewinde auf, so kann die Messelektrode sehr einfach, z. B. über einen Gewindeanschluss, kontaktiert werden. Eine Lötverbindung der Messelektroden mit einem Draht wird somit umgangen und eine übermäßige Erhitzung und/oder eine eventuelle Beschädigung des Messrohres tritt nicht auf. Auch ist eine solche Schraubverbindung problemlos lösbar. Dies ist insbesondere für Wartungsarbeiten vorteilhaft.
Ferner bevorzugt ragen die Messelektroden im Bereich des Messquerschnittes in den Durchflusskanal. Stehen die Messelektroden mit dem Medium in Kontakt, so erfolgt der Abgriff der Spannung galvanisch und eine Reinigung der Messelektroden erfolgt durch das Medium.
Des Weiteren bevorzugt sind die Messelektroden durchflusskanalseitig galvanisch von dem Medium getrennt. Dadurch wird verhindert, dass die Messelektroden von dem Medium angegriffen werden und/oder korrodieren sowie ferner das Medium verschmutzt wird.
Ferner bevorzugt sind die Messelektroden in Längsrichtung zweiteilig ausgeführt. Durch diese Zweiteiligkeit ist es möglich, für das eine Teil der Messelektrode ein erstes Material und für das zweite Messelektrodenteil ein zweites Material zu verwenden, wobei das Material durchflusskanalseitig eine gute Kontaktierung mit dem Medium und das außenseitige Messelektrodenteil eine andere Eigenschaft, wie z. B. eine gute Lötbarkeit, aufweist. Weist das äußere Messelektrodenteil eine gute Lötbarkeit auf, so kann eine Kontaktierung der Messelektroden bei einer geringen Temperaturentwicklung erreicht werden und das Messrohr wird nicht übermäßig erhitzt und eventuell beschädigt.
Ferner bevorzugt ist das erste Messelektrodenteil fest mit der Messrohrwand verbunden und weist eine Bohrung auf, wobei die Bohrung derart ausgeführt ist, dass das zweite Messelektrodenteil in diese Bohrung einpressbar ist. Auf diese Art und Weise, lässt sich die Messelektrode zweiteilig ausführen und dennoch zwischen ersten und zweiten Messelektrodenteil sehr einfach ein guter elektrischer Kontakt herstellen. Um während des Einpressens des zweiten Messelektrodenteiles ein Ablösen des ersten Messelektrodenteiles von der Messrohrwand zu vermeiden, weist dieses ferner bevorzugt im Bereich der Messrohrwand umfangs zusätzliche Sicherungsausprägungen, wie zum Beispiel eine Rändelung, auf.
Ferner bevorzugt ist das erste Messelektrodenteil fest mit der Messrohrwand verbunden und weist ein Gewinde auf, wobei das zweite Messelektrodenteil an diesem Gewinde festgeschraubt ist. Das Gewinde am ersten Messelektrodenteil kann entweder als ein Außengewinde an dessen Außendurchmesser oder in Form einer Gewindebohrung realisiert sein. Darüber hinaus bevorzugt weist das erste Messelektrodenteil umfangs eine Verdrehsicherungsausprägung, wie zum Beispiel eine Rändelung auf sodass sich das erste Messelektrodenteil beim Festschrauben des zweiten Messelektrodenteil nicht von der Messrohrwand löst. Des weiteren bevorzugt ist auf der Durchflusskanal abgewandten Seite der Messrohrwand um das erste Messelektrodenteil eine umlaufende Vertiefung vorgesehen, in der ein O-Ring angeordnet ist. Dieser O-Ring ist dergestalt dimensioniert, dass sich zwischen diesem und der Messrohrwand und/oder dem ersten Messelektrodenteil, ein radialer dichtender Bereich ausbildet. Dazu weist der O-Ring einen größeren Außendurchmesser auf als der Umfangsdurchmesser der umlaufenden Vertiefung und hat ferner einem Schnurdurchmesser, der größer ist, als der Abstand von dem ersten Messelektrodenteil zu dem Umfangsdurchmesser der Vertiefung.
Des Weiteren bevorzugt weist die Messvorrichtung eine Speichereinrichtung auf, in der Messrohrkenndaten, insbesondere bezüglich der Ausprägung und der Ausmaße des Messquerschnittes und/oder der Führungsmittel, hinterlegt sind. Ferner können Informationen bezüglich der Messelektroden, z. B. deren Materialien und/oder deren Abmale, abgespeichert sein. Diese Daten können, z. B. von einer Anzeigeeinrichtung, angezeigt werden. Die spezifischen Daten des jeweiligen Messrohres stehen somit, zum Beispiel für Wartungsarbeiten, zur Verfügung. Darüber hinaus ist es möglich, dass eine standardisierte Auswerteelektronik, die mit einer Vielzahl unterschiedlicher Messvorrichtungen verwendbar ist, die gespeicherten Daten ausliest und daraus Auswerteparameter ableitet.
Ferner bevorzugt weist das Messrohr zumindest einen Temperaturfühler auf. Die Signale dieses Temperaturfühlers können ebenfalls ausgewertet und angezeigt werden. Dadurch ist eine einfache Kontrolle der Temperatur des Messrohres möglich und falls eine Grenztemperatur überschritten wird, ab welcher Beschädigungen der Messvorrichtung auftreten können, ist es möglich, unverzüglich Maßnahmen zu ergreifen. Insbesondere bevorzugt ist die Messelektrode selbst als Temperaturfühler ausgeführt oder von einem Temperaturfühler kontaktiert, da metallene Messelektroden eine hohe Temperaturleitfähigkeit aufweisen und somit die Temperatur sehr genau, mit einer nur geringen Verzögerung bestimmt werden kann.
Des Weiteren bevorzugt ist eine Einrichtung zur Veränderung der Abmaße und/oder der Ausprägung des Messquerschnittes vorgesehen. Durch eine solche Vorrichtung ist es vorteilhafterweise möglich, auf unterschiedliche Durchflussmengen zu reagieren. So wird bei hohen Durchflussmengen die Fläche des Messquerschnittes erhöht wodurch keine zu hohen Drücke und/oder Fließgeschwindigkeiten im Messrohr auftreten. Verringert sich die Durchflussmenge des Mediums, so wird die Fläche des Messquerschnittes verringert und dadurch gewährleistet, dass der gesamte Messquerschnitt von dem Medium durchflossen wird.
Ferner bevorzugt weist der Durchflusskanal eine Beschichtung, insbesondere zur Erhöhung der Abrasionsfestigung und/oder der chemischen Beständigkeit auf. Auch können Beschichtungen zur Erhöhung der Form- und Vakuumstabilität eingesetzt werden. Durch eine solche Beschichtung wird eine hohe Lebensdauer des Messrohres sichergestellt.
Die Magnetfelderzeugungseinrichtung weist bevorzugt ein jeweils E-förmiges Ober- und Unterteil auf, wobei der jeweils umwickelte Kern des Ober- und Unterteils zum Messquerschnitt hin radial ausgerichtet ist und die Polschuhe des Oberteils bezüglich des Unterteils und die Polschuhe des Unterteils bezüglich des Oberteils, beidseitig des Messrohres geringfügig beabstandet angeordnet sind. Durch diese Art der Anordnung des Oberteils und des Unterteils, wird eine Führung der Feldlinien des Magnetfeldes erreicht. Ein geringer Luftspalt zwischen den Polschuhen und dem Oberteil beziehungsweise dem Unterteil, verringert die Führung der Feldlinien nur unmerklich. Aufgrund der Führung ist ein Magnetfeld mit einer nur geringen Magnetfeldstärke notwendig und das Ober- und das Unterteil der Magnetfelderzeugungseinrichtung kann verhältnismäßig kompakt ausgeführt werden. Ein zusätzliches Element, um den Kontakt zwischen Ober- und Unterteil herzustellen, ist somit nicht notwendig.
Ferner bevorzugt weist die Magnetfelderzeugungseinrichtung einen oberen und einen unteren, radial zum Messrohr ausgerichteten prismatischen Kern auf. Der obere und der untere Kern wird von einem insbesondere spangenförmig ausgebildeten elektrisch leitenden Verbindungsmittel am Messrohr fixiert. Durch dieses Verbindungsmittel wird beidseitig des Messrohres ein elektrischer Kontakt zwischen oberen und unteren Kern hergestellt. Die bereits ausgeführte vorteilhafte Führung der Feldlinien des Magnetfeldes, wird beidseitig des Messrohres durch das Verbindungsmittel gewährleistet. Das Verbindungsmittel kann bevorzugt als eine Spange ausgeführt sein. Durch diese Art der Ausführung der Magnetfelderzeugungseinrichtung, sind der obere und untere Kern ausgesprochen einfach und kostengünstig zu fertigende Bauteile.
Zusätzlich bevorzugt wird eine bestückte Messvorrichtung vorgeschlagen, welche ein Messrohr, Messelektroden, eine Magnetfelderzeugungseinrichtung und ferner eine Auswerteelektronik aufweist. Die Auswerteelektronik ist an dem Messrohr angeordnet und mit der Messelektrode und der Magnetfelderzeugungseinrichtung elektrisch verbunden.
Diese Auswerteelektronik weist bevorzugt ein einzelnes Platinensegment auf, welches an Positionierelementen an dem Messrohr positioniert und befestigt ist. Ein solches Platinensegment wird häufig dazu verwendet, verschiedene elektronische Bauteile und deren Verbindungen miteinander zu verknüpfen damit diese zusammen in einem Gehäuse eines elektronischen Gerätes montiert werden können. Durch diese elektronischen Bauteile können elektrischen und elektronischen Funktionen, welche für den Betrieb des Durchflussmessgerätes erforderlich sind, ausgeführt werden. Solche Funktionen betreffen die Messung und Auswertung der Messergebnisse und daraus gegebenenfalls abgeleitete Steuerungen.
Ebenfalls bevorzugt weist die Auswerteelektronik zumindest ein erstes und ein zweites starres Platinensegment auf, wobei die Platinensegmente über flexible Leiterfilmabschnitte sowohl mechanisch als auch elektronisch miteinander verbunden sind. Die Auswerteelektronik ist ferner derart an Positionierelementen an dem Messrohr positioniert und befestigt, dass die Auswerteelektronik das Messrohr in radialer Richtung zumindest teilweise umschließt. Insbesondere bevorzugt weißt die Auswerteelektronik drei starre Platinensegmente auf. Durch diesen Aufbau der Platine der Auswerteelektronik, können elektronische Komponenten auf mehreren starren Platinensegmenten angeordnet sein, und dennoch bleibt der Gesamtaufbau kompakt, da die Auswerteelektronik an den flexiblen Leiterfilmabschnitten faltbar ist. Diese Faltbarkeit wird genutzt, um die Auswerteelektronik derart an dem Messrohr anzuordnen, dass diese das Messrohr in radialer Richtung zumindest teilweise umschließt. Dadurch kann die bestückte Messvorrichtung sehr kompakt ausgeführt sein.
Alternativ kann die Auswerteelektronik bevorzugt eine einteilige Platine aufweisen, wobei die Platine nutenförmige Ausnehmungen aufweist, um welche die Platine zumindest teilweise faltbar ist. Die Platine ist ebenfalls derart an Positionierelementen an dem Messrohr positionier- und befestigbar, dass diese das Messrohr in radialer Richtung zumindest teilweise umschließt. Auch durch diese Art der Ausführung kann ein ausgesprochen kompakter Gesamtaufbau erreicht werden.
Ferner bevorzugt kann die Auswerteelektronik komplett auf einen flexiblen Leiterfilm aufgebracht sein. Auch in dieser Form kann die Auswerteelektronik das Messrohr zumindest teilweise umschließend an diesem angeordnet sein. Eine kompakte Ausführung des Aufbaus ist somit ebenfalls möglich.
Des Weiteren bevorzugt wird ein magnetisch induktives Durchflussmessgerät bereitgestellt, welches eine erfindungsgemäße Messvorrichtung, einen Gehäusemantel und darüber hinaus einen Gewindestutzen-Deckel aufweist. Bevorzugt weist der Gehäusemantel eine kreisförmige Grundfläche auf und ist aus einem Metall, insbesondere einem Edelstahl gefertigt. Darüber hinaus bevorzugt ist innerhalb des Gehäusemantels eine Anzeigeeinrichtung angeordnet, die zumindest die Durchflussmenge des Mediums anzeigt.
Vorteilhafterweise weist der Gewindestutzen-Deckel Befestigungsmittel auf, mit welchen dieser dergestalt mit der Messvorrichtung und dem Gehäusemantel verbunden ist, dass die Längsachse des Gewindestutzen-Deckels mit der Längsachse des Messrohres zusammenfällt.
Ferner bevorzugt vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Herstellen einer Messvorrichtung für oder in einem Durchflussmessgerät. Zunächst wird eine Spritzgussform bereitgestellt, deren Kavität als Negativ zu einem Messrohr ausgebildet ist, wobei Schrumpfmaße bei deren Fertigung berücksichtigt sind. Anschließend werden die Messelektroden in die Spritzgussform eingelegt. Nach dem Schließen der Spritzgussform wird die Extruderschnecke mit dem Einspritzkanal verbunden und die Kunststoffschmelze in die Kavität der Spritzgussform eingespritzt. Während des Füllvorganges werden die Messelektroden von der Schmelze umflossen.
Des Weiteren bevorzugt wird anschließend die Kunststoffschmelze ausgehärtet, wobei dies in einer Temperaturkammer, bei einer niedrigen Temperatur geschehen kann. Ist das komplette Messrohr ausgehärtet, wird es entformt und eventuelle Angösse und dergleichen entfernt. Anschließend können weitere Wertschöpfungsschritte, wie z. B. der Einbau eines solches Messrohres in ein Durchflussmessgerät, erfolgen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung näher erläutert. Davon zeigt:
1a, 1b die erfindungsgemäße Messvorrichtung in einer Seitenansicht und in einer Schnittansicht;
2a–2c die der erfindungsgemäßen Messvorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in verschiedenen Ansichten;
3a, 3b die erfindungsgemäße Messvorrichtung mit einer Magnetfelderzeugungseinrichtung gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel im demontierten und im montierten Zustand;
4a–4c die erfindungsgemäße Messvorrichtung mit einer Magnetfelderzeugungseinrichtung gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel im demontierten und im montierten Zustand;
4d–4f ein Ober-/Unterteil einer Magnetfelderzeugungseinrichtung in einer Vorderansicht gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen;
5A, 5B eine Messelektrode gemäß zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen;
6A, 6B die erfindungsgemäße Messvorrichtung und ein Schaltungsträger im demontierten und im montierten Zustand;
7A–7D eine bestückte Messvorrichtung und zwei Deckel im demontierten und im montierten Zustand in verschiedenen Ansichten;
8A–8C ein Durchflussmessgerät mit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung gemäß einem ersten und einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel;
9 ein Flussdiagramm, in dem die wesentlichen Verfahrensschritte und Materialflüsse dargestellt sind.
In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente und Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
Die erfindungsgemäße Messvorrichtung ist in 1a in einer Seitenansicht und in 1b in einer Schnittansicht dargestellt. Basiskomponente der Messvorrichtung 1 ist das Messrohr 2 mit einem Messquerschnitt 5, in welchem das Messrohr 2 eine definierte Messquerschnittsfläche aufweist. Im Bereich des Messquerschnittes 5 sind Messelektroden 3 angeordnet. Angeformt an die Messrohraußenfläche sind darüber hinaus Führungsmittel 4 zum Halten und Positionieren einer Magnetfelderzeugungseinrichtung, wobei die Führungsmittel einstückig mit dem Messrohr 2 ausgeführt sind. In der erfindungsgemäßen Messvorrichtung 1, ist die Magnetfelderzeugungseinrichtung dergestalt zwischen den Führungsmitteln 4 positionierbar, dass das Magnetfeld senkrecht zur Flussrichtung des Mediums durch das Messrohr 2 erzeugt wird. Wiederum senkrecht, sowohl zur Flussrichtung als auch zu dem erzeugbaren Magnetfeld, sind die Messelektroden 3 angeordnet, über welche eine Signalspannung abgegriffen werden kann, die abhängig ist von der Durchflussmenge und der Magnetfeldstärke. Aufgrund der Führungsmittel 4 kann die Magnetfelderzeugungseinrichtung weder längs noch quer bezüglich des Messrohres 2 bewegt werden. Dadurch wird eine exakte Positionierung der Magnetfelderzeugungseinrichtung, sowohl bezüglich der Messelektroden 3 als auch des Messquerschnittes 5 gewährleistet.
Die erfindungsgemäße Messvorrichtung ist gemäß in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist in 2a in einer Seitenansicht, in 2b in einer Schnittansicht und in 2c in einer isometrischen Ansicht dargestellt. Die Messvorrichtung 1 weist ein Messrohr 2 sowie Messelektroden 3 auf. In Längsrichtung weist das Messrohr 2 einen Messkanal 6 mit einem Messquerschnitt 5 auf, wobei der Messquerschnitt 5 senkrecht zur Durchflussrichtung des Mediums ausgerichtet ist. Zusätzlich verringert sich der Querschnitt des Messkanals 6 von den Messrohrenden 11 in Richtung des Messquerschnittes 5. Durch diese Verringerung der Querschnittsfläche, wird eine Beschleunigung des Mediums zum Messquerschnitt 5 hin erreicht und eine höhere Signalspannung ist abgreifbar. Um eine größt mögliche Signalspannung abgreifen zu können, sind die Messelektroden 3 einander gegenüberliegend und senkrecht zur Durchflussrichtung des Mediums angeordnet. Des Weiteren sind die Messelektroden 3 im Messkanal 6 mit dem durchfließenden Medium in Kontakt. Um einen Übergang der Ladungsträger von den Messelektroden 3 auf das Medium oder von dem Medium auf die Messelektroden 3 zu vermeiden, sind die Messelektroden 3 galvanisch von dem den Messkanal 6 durchströmenden Medium getrennt. Die Messelektroden 3 durchdringend die Messrohrwand und werden messrohraußenseitig elektrisch kontaktiert, um die von der Durchflussmenge abhängige Signalspannung abzugreifen. Eine elektrische Kontaktierung ist z. B. durch ein Verlöten mit einem Draht möglich. Alternativ kann die Messelektrode 3 zumindest teilweise ein Gewinde aufweisen und die elektrische Kontaktierung erfolgt über einen Schraubanschluss. Ferner weist das Messrohr 2 an seiner Außenseite angeformte Führungsmittel 4 auf. In dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind diese als Führungsschienen ausgebildet. Diese Führungsschienen sind parallel zueinander angeordnet und tangential an dem Messrohr 2 angeformt. Durch diese Art der Anordnung der Führungsmittel 4 ist eine Magnetfelderzeugungseinrichtung senkrecht bezüglich des Messrohres 2 bewegbar. Um diese Bewegung der Magnetfelderzeugungseinrichtung zu führen, weisen die Führungsmittel 4 innere Längsnuten 7a und/oder äußere Längsnuten 7b auf. Je nach Ausführung der Magnetfelderzeugungseinrichtung, wird eine Führung durch die inneren Längsnuten 7a und/oder die äußeren Längsnuten 7b übernommen, wobei sich die Magnetfelderzeugungseinrichtung in ihrer Endlage in nächster Nähe zum Messquerschnitt 5 befindet. Es ist offensichtlich, dass die Führungsmittel 4 nicht zwingend als Führungsschienen ausgebildet sein müssen. Die Führungsmittel 4 können ebenfalls wandförmig ausgebildet sein, wobei die dargestellten Führungsschienen quasi die Eckpfeiler der wandförmigen Führungsmittel 4 bilden würden. Durch wandförmige Führungsmittel 4 entsteht ein Behältnis, mit einer Öffnung auf der messrohrabgewandten Seite, durch welche eine Magnetfelderzeugungseinrichtung einsetzbar ist.
Die Führungsmittel 4 weisen ferner erste Positionierelemente 8 auf. Diese erste Positionierelemente 8 sind in dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel als Positionierzapfen ausgeführt und an den Längsenden der Führungsmittel 4 angeordnet. Durch die Positionierzapfen 8 ist eine Positionierung der Messvorrichtung 1 bezüglich umgebender Komponenten, wie z. B. eines Schaltungsträgers und/oder eines Gehäuses, möglich. Je nach Ausführung der Positionierzapfen sowie der jeweiligen Bohrung um der umgebenden Komponente in welche diese eingeführt werden (nicht dargestellt), kann entweder eine Positionierung (Spielpassung) und/oder eine Fixierung (Presspassung) bezüglich der umliegenden Komponenten erfolgen. Entsprechendes gilt für die zweiten Positionierelemente 9. In dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind diese ebenfalls als Positionierzapfen ausgeführt, die an den Führungsmitteln dergestalt angeordnet sind, dass diese zweiten Positionierelemente senkrecht bezüglich der ersten Positionierelemente 8 ausgerichtet sind. Eine Positionierung und/oder eine Fixierung bezüglich umliegender Komponenten ist durch diese zweiten Positionierzapfen 9 ebenfalls möglich.
Ferner weist das Messrohr 2 zwischen den Führungsmitteln 4 eine ebene Ausnehmung 12 auf. Diese Ausnehmung 12 ist im Bereich des Messquerschnittes 5 angeordnet. Weist die Magnetfelderzeugungseinrichtung einen ebenen Kern auf, so liegt dieser an der ebenen Ausnehmung 12 an. Um eine zusätzliche Positioniersicherheit zu erreichen, weist die Ausnehmung 12 eine Ausprägung 14 zur Positionierung der Magnetfelderzeugungseinrichtung auf. Durch diese Ausprägung wird zusätzlich zu den Führungsmitteln 4 eine exakte Positionierung des Kerns der Magnetfelderzeugungseinrichtung erreicht. Ein Verschieben der Magnetfelderzeugungseinrichtung in Axial- und/oder Querrichtung bezüglich des Messrohres 2 wird verhindert. Die Ausprägung 14 zur Fixierung der Magnetfelderzeugungseinrichtung kann angepasst an den Kern der Magnetfelderzeugungseinrichtung erhöht und/oder vertieft ausgebildet sein.
Darüber hinaus weist das Messrohr 2 in dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel in axialer Richtung verlaufende Rippen 10, zur Erhöhung der Festigkeit des Messrohres 2 auf. Es ist jedoch offensichtlich, dass diese Rippen 10 nicht zwangsläufig als Längsrippen sondern ebenfalls als umlaufende Rippen oder als eine Kombinationsform aus Längsrippen und umlaufenden Rippen ausgebildet sein können.
Ferner sind die Rohrenden 11 dergestalt ausgebildet, dass an diesen umliegende Komponenten, wie z. B. weitere Rohrelemente, angebracht werden können. In dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Messrohrenden 11 stutzenförmig ausgeprägt. Durch diese Stutzenform, ist eine einfache Anbindung an weitere Rohrelemente sowohl vor als auch nach der Messvorrichtung möglich. Es ist ersichtlich, dass die Messrohrenden 11 nicht stutzenförmig ausgebildet sein müssen, sondern ebenfalls andere Verbindungsarten, wie z. B. Flanschverbindungen, Schraubenverbindungen oder dergleichen, möglich sind. Zusätzlich sind an den Messrohrenden dritte Positionierelemente 13 angeordnet, mit denen eine Positionierung bezüglich umliegender Rohrelemente möglich ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind diese Positionierelemente 13 als Positionierzapfen ausgebildet, andere Ausprägungen sind jedoch ebenfalls möglich.
Zusätzlich weist die Messvorrichtung 1 eine Bohrung auf, in der ein Temperaturfühler 15 angebracht ist. Mit dem Temperaturfühler 15 ist über die Erfassung der Durchflussmenge hinaus eine Erfassung der Temperatur der Messvorrichtung 1 möglich.
Alternativ dazu kann auch ein temperaturunempfindlicher Sensor, wie zum Beispiel ein PTC-Sensor, verwendet werden, der bei der Herstellung des Messrohres direkt von dem Kunststoff, aus welchen das Messrohr besteht, umspritzt wird.
Die 3a und 3b zeigen eine Messvorrichtung mit einer Magnetfelderzeugungseinrichtung gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel. 3a zeigt das Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht im demontierten Zustand, 3b dieselbe Messvorrichtung mit Magnetfelderzeugungseinrichtung im montierten Zustand in einer isometrischen Ansicht. An dem Messrohr 2 sind angeformte Führungsmittel 4 angeordnet, die wandförmig ausgebildet sind. Zusammen bilden die wandförmigen Führungsmittel 4 auf zwei Seiten des Messrohres 2 ein Behältnis, mit einer Öffnung jeweils auf der messrohrabgewandten Seite. Die Magnetfelderzeugungseinrichtung besteht aus einem Oberteil 17a einem Unterteil 17b sowie einer Spange 17c. In dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind sowohl Oberteil 17a als auch Unterteil 17b prismatisch mit einer rechteckigen Grundfläche ausgebildet. Um die Mantelfläche der Prismen sind jeweils die Spulenwicklungen angeordnet. Das Oberteil 17a und das Unterteil 17b ist jeweils in das von den Führungsmitteln 4 gebildeten obere bzw. untere Behältnisse derart einlegbar, dass die Grundfläche des Oberteils 17a und des Unterteils 17b in Richtung des Messrohres 2 ausgerichtet ist. Die wandförmigen Führungsmittel 4 sind dergestalt ausgeprägt, dass diese eine exakte Führung und Positionierung des Oberteils 17a und Unterteils 17b gewährleisten. Die Führungsmittel 4 derart an dem Messrohr 2 angeformt, dass das von der Magnetfelderzeugungseinrichtung erzeugbare Magnetfeld sowohl senkrecht zu den Messelektroden 3 als auch senkrecht zu der Durchflussrichtung des Mediums liegt. Um eine Bewegung des Oberteils 17a und des Unterteils 17b radial bezüglich des Messrohres 2 zu beschränken, ist ferner eine Spange 17c vorgesehen, mit dem eine endgültige Fixierung des Oberteils 17a und Unterteils 17b erfolgt. Diese Spange 17c weist Ausnehmungen 17d für die Messelektroden 3 auf. Besteht die Spange 17c aus einem ferromagnetischen Werkstoff, so erfolgt eine Führung der Feldlinien des von der Magnetfelderzeugungseinrichtung erzeugten Magnetfeldes beidseitig des Messrohres. Durch diese Feldli nienführung, ist trotz einer geringen Magnetfeldstärke, eine ausreichend hohen Signalspannung abgreifbar. Die Magnetfelderzeugungseinrichtung kann daher ausgesprochen kompakt realisiert werden. Es ist offensichtlich, die Spange nicht zwangsläufig als ein Element ausgeführt sein muss, sondern dass ebenfalls z. B. zwei beidseitig des Messrohres 2 angeordnete Spangen die gleiche Funktion erfüllen. Ferner muss das Oberteil 17a und das Unterteil 17b nicht als ein Prisma mit einer rechteckigen Grundfläche ausgeführt sein. Eine runde Ausführung der Grundfläche oder eine vieleckige Ausführung ist ebenfalls möglich.
Die 4a, 4b und 4c zeigen ebenfalls eine Messvorrichtung mit einer Magnetfelderzeugungseinrichtung gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel. 4a zeigt eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels in einem demontierten Zustand und die 4b und 4c die Messvorrichtung und die Magnetfelderzeugungseinrichtung in einem montierten Zustand in einer Seitenansicht bzw. in einer isometrischen Ansicht. Die Messvorrichtung 1 weist die gleichen Merkmale auf wie das bevorzugte Ausführungsbeispiel, welches in den 2a–2c dargestellt ist und bereits diskutiert wurde. An dem Messrohr 2 sind Führungsmittel 4 angeformt, die als Führungsschienen ausgeprägt sind. Die vier Führungsschienen 4 sind parallel zueinander und tangential am Messrohr angeordnet. Die Magnetfelderzeugungseinrichtung besteht aus einem Oberteil 18a sowie einem Unterteil 18b. Wie in 4d in einer Vorderansicht dargestellt, weißt das Oberteil 18a und das Unterteil 18b zwei Polschuhe 18c sowie einen umwickelten Kern 18d auf. Wie aus den 4a–4c ersichtlich, sind die Polschuhe 18c stiftförmig ausgeprägt. Sowohl das Oberteil 18a als auch das Unterteil 18b ist in Richtung des Messrohres 2 in die Führungsschienen 4 einschiebbar. Die Führung des Oberteils 18a und des Unterteils 18b erfolgt jeweils durch die an den Führungsmitteln 4 angebrachten äußeren Längsnuten 7b. Wie in den 4b und 4c dargestellt, berührt der Polschuh 18c des Oberteils 18a das Unterteil 18b und der Polschuh 18c des Unterteils 18b das Oberteil 18a seitlich des Messrohres 2. Durch diese Berührung des Oberteils 18a und des Unterteils 18b, wird eine seitliche, elektrisch leitende Kontaktierung und eine gute Feldlinienführung des Magnetfeldes erreicht. Entsprechend ist auch in diesem Ausführungsbeispiel eine geringe Magnetfeldstärke und somit nur eine kompakte Magnetfelderzeugungseinrichtung notwendig. Um eine Bewegung des Oberteils 18a bzw. des Unterteils 18b entgegen der Einschubrichtung zu vermeiden, kann ebenfalls eine Spange verwendet werden. Ebenso ist es jedoch möglich, dass eine Fixierung durch in einem weiteren Wertschöpfungsschritt montierte umliegenden Komponenten erfolgt. Dies ist möglich, da durch die bereits vorhandene Kontaktierung der Polschuhe 18c eine Kontaktierung nicht durch ein zusätzliches elektrisch leiten des Element hergestellt werden muss. Es ist ersichtlich, dass die hier gewählte Ausführung des Oberteils 18a und des Unterteils 18b lediglich exemplarisch ist und andere Ausprägungen möglich sind. Eine Führung eines Oberteils bzw. eines Unterteils könnte bei einer anderen Ausführung auch an den inneren Längsnuten 7a erfolgen.
Die 4e und 4f zeigen die Ausbildung des Oberteils beziehungsweise Unterteils der Magnetfelderzeugunseinrichtung, gemäß zwei weiteren bevorzugten Ausführungsformen. In 4e ist der umwickelte Kern 18d nicht prismatisch ausgeführt sondern T-förmig. Dadurch werden die Spulenwicklungen 18e zwischen der Basis 18f des Oberteils beziehungsweise Unterteils und dem T-förmigen Kern 18d eingeklemmt. Ein Verrutschen der Spulenwicklung 18e ist somit ausgeschlossen. Gemäß einem weiteren, in 4f dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel, ist der Kern 18d des Oberteils beziehungsweise Unterteil pyramidenförmig ausgebildet. Ein Verrutschen der Spulenwicklung 18e kann dadurch ebenfalls vorteilhafterweise vermieden werden, da die Spulenwicklungen 18e zwischen der Basis 18f und dem pyramidenförmigen Kern 18d eingeklemmt sind.
Die 5a zeigt eine zweiteilige Messelektrode gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel. Diese Messelektrode besteht aus einem ersten Messelektrodenteil 26 sowie einem zweiten Messelektrodenteil 27. Das erste Messelektrodenteil 26 ist durchflusskanalseitig angeordnet und steht mit dem darin fließenden Medium in Kontakt. Um dies zu bewerkstelligen, kann das erste Messelektrodenteil 26 direkt in die Wand des Messrohres 2 eingebettet sein. Diese erste Messelektrodenteil 26 besteht aus einem Edelmetall, welches nicht von dem Medium angegriffen wird. Ferner hat das erste Messelektrodenteil 26 auf der durchflusskanalabgewandten Seite eine Bohrung. In diese Bohrung kann ein zweites Messelektrodenteil 27 eingepresst werden. Dazu weist diese Bohrung einen etwas geringeren Durchmesser als der Außendurchmesser des zweiten Messelektrodenteils 27 auf. Um ein Verschieben des ersten Messelektrodenteils 26 während des Einpressens des zweiten Messelektrodenteils 27 zu vermeiden, hat das zweite Messelektrodenteil 26 umfangs eine Ausprägung, die zum Beispiel aus Rändel ausgebildet und mit der Messrohrwand formschlüssig verbunden ist. Auf das zweite Messelektrodenteil 27 wird eine Auswerteelektronik 19, welche eine Aufnahmebohrung 32 für das zweite Messelektrodenteil 27 aufweist, aufgesteckt. Eine elektrische Kontaktierung des zweiten Messelektrodenteils 27 mit der Auswerteelektronik 19 erfolgt über eine Lötstelle 31. Um eine gute Lötbarkeit des zweiten Messelektrodenteils 27 zu gewährleisten, ist dieses aus einem gut lötbaren Material, wie zum Beispiel Messing, hergestellt.
Die 5b zeigt eine Messelektrode, die aus einem ersten Messelektrodenteil 26 und einem zweiten Messelektrodenteil 27 besteht, gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel. Das erste Messelektrodenteil 26 steht ebenfalls im Durchflusskanal mit dem Medium in Kontakt und ist dazu innerhalb der Wand des Messrohres 2 eingebettet. Die Messrohrwand hat auf deren durchflusskanalabgewandten Seite eine Vertiefung 33. In dieser Vertiefung 33, ist ein O-Ring 29 dergestalt eingelegt, dass sich zwischen der Umfangswand der Vertiefung 33 sowie dem Umfang ersten Messelektrodenteil 26, Dichtstellen ausbilden. Der O-Ring 29 hat dazu einen größeren Außendurchmesser als der Umfangsdurchmesser der Vertiefung 33. Ferner hat der O-Ring 29 einen größeren Schnurduchmesser, als der Abstand von dem zweiten Messelektrodenteil 27 zu der Umfangswand der Vertiefung 33 beträgt. Dadurch ist eine radiale Abdichtung möglich. Der O-Ring 29 muss also nicht im montierten Zustand in axialer Richtung gestaucht werden um die Dichtstellen auszubilden, sondern deformiert sich bereits bei der Montage. Das zweite Messelektrodenteil 27 wird auf das Außengewinde 30 des ersten Messelektrodenteils 26 aufgeschraubt. Dabei ist das zweite Messelektrodenteil 27 derart ausgebildet, dass dieses zumindest teilweise in die Vertiefung 33 hinein ragt. Ein Verrutschen des O-Ringes 29 wird dadurch verhindert. Eine Kontaktierung erfolgt ebenfalls dadurch, dass eine Auswerteelektronik 19, welche eine Aufnahmebohrung 32 aufweist, mit dieser auf das zweite Messelektrodenteil 27 aufgesteckt und anschließend über eine Lötstelle 31 kontaktiert wird.
Die 6A und 68 zeigen eine 1 mit einer Magnetfelderzeugungseinrichtung 17 bestückte Messvorrichtung sowie einen Schaltungsträger 19. 6A zeigt dies in einer Draufsicht in einem demontierten Zustand 1, 6B zeigt die Messvorrichtung mit einem montierten Schaltungsträger in einer isometrischen Ansicht. Die Messvorrichtung 1 weist die bereits erläuterten Positionierzapfen 8 auf. Diese Positionierzapfen 8 korrespondieren zu den in den Schaltungsträger 19 eingebrachten Bohrungen 19c. Schaltungsträger 19 weist starre Leitersegmente 19a sowie flexible Leitersegmente 19b auf. Zwischen jeweils zwei starren Leitersegmenten 19a ist ein flexibles Leitersegment 19b angeordnet. Dies ermöglicht eine Biegung des Schaltungsträgers 19 an den flexiblen Leitersegmenten 19b ohne eine Beschädigung der Elektronik. Nach dem Einsetzen der Positionierelemente 8 in die korrespondierenden Bohrungen 19c des Schaltungsträgers 19 kann der Schaltungsträger 19 um die Messvorrichtung 1 an den flexiblen Leitersegmenten 19b gefaltet werden. Dadurch ist eine sehr kompakte Ausführung des Gesamtaufbaus möglich.
Die 7A–7D zeigen eine bestückte Messvorrichtung 20 sowie zwei Deckel 21. Die 7A zeigt die bestückte Messvorrichtung 20 sowie die Deckel 21 im demontierten Zustand. Die 7B zeigt die bestückte Messvorrichtung und die Deckel im montierten Zustand in einer Seitenansicht, die 7C die montierte Baugruppe in einer Schnittansicht und die 7D diese in einer isometrischen Ansicht. Die bestückte Messvorrichtung 20 besteht aus einem Messrohr 2 mit Messelektroden 3, einer Magnetfelderzeugungseinrichtung 17 sowie einem Schaltungsträger 19. Die Deckel 21 werden jeweils an einem Messrohrenden 11 des Messrohres 2 montiert. Um zwischen den Deckeln 21 und dem Messrohr 2 eine gute Verbindung zu gewährleisten, weist das Messrohrende 11 ein Gewinde auf, welches zu einem korrespondierenden Gewinde an der Innenfläche 21a des Deckels 21 passt. Andere Verbindungsarten, wie z. B. eine Kegelverbindung zwischen Deckel 21 und Messrohr 2, sind ebenfalls möglich.
Die 8A–8C zeigen ein Durchflussmessgerät 16, welches die erfindungsgemäße Messvorrichtung 1 aufweist. Das Durchflussmessgerät 16 weist zwei Deckel 21 sowie einen Gehäusemantel 22 auf, wobei diese die Messvorrichtung 1, die Magnetfelderzeugungseinrichtung 17 sowie den Schaltungsträger umschließen. Ferner weist das Durchflussmessgerät 16 eine Buchse 23 auf. 8A zeigt das erfindungsgemäße Durchflussmessgerät, wobei das Anzeige- und Bedienpaneel 24 in den Gehäusemantel 22 in Richtung der Längsachse des Durchflussmessgerätes 16 eingerückt ist. 8B zeigt das erfindungsgemäße Durchflussmessgerät 16 gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei das Anzeige- und Bedienpaneel 24 von dem Gehäusemantel 22 nach Außen erhaben angeordnet ist. Beide Durchflussmessgeräte 16 weisen einen Anschluss 23 auf, mit welchem Daten des Durchflussmessgerätes 16 auslesbar sind. Dies können z. B. Daten bezüglich der Betriebsparameter des Durchflussmessgerätes und/oder der Durchflussmenge und/oder der Temperatur des Mediums sein.
9 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemäßen Messvorrichtung. In dem ersten Verfahrensschritt S1 werden die Messelektroden 3 in eine Spritzgussform eingelegt. Anschließend wird die Spritzgussform geschlossen, ein Extruder mit dem Anguss verbunden und im Schritt S2 die Kunststoffschmelze 25 in die Spritzgussform eingespritzt bis die Kavität vollständig gefüllt ist. Eine Gratfreiheit des Innenkanals kann dabei durch die Verwendung eines querverriegelbaren Schiebers erreicht werden. Im Schritt S3 wird die Kunststoffschmelze ausgehärtet. Anschließend wird im Schritt S4 das ausgehärtete Messrohr entformt und im Schritt S5 Angösse, Steiger und Hilfs strukturen entfernt. In weiteren Wertschöpfungsschritten kann die so hergestellte Messvorrichtung 1 in ein Durchflussmessgerät eingebaut werden.
Obgleich die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. So ist es zum Beispiel möglich, dass eine Kontaktierung der Messelektroden direkt mit dem Schaltungsträger bei dessen Montage hergestellt wird. Dies ist zum Beispiel über entsprechend ausgeführte Bohrungen in dem Schaltungsträger möglich, welche ein elektrisch leitfähiges Material aufweisen und direkt mit der Elektronik des Schaltungsträgers verbunden sind. Werden die Messelektroden bei der Montage in diese Bohrungen gesteckt erfolgt die Kontaktierung. Auch müssen die Messelektroden nicht zwangsläufig einen runden Querschnitt aufweisen. Rechteckige oder vieleckige Querschnitte der Messelektroden sind ebenfalls möglich.

1: Messvorrichtung
2: Messrohr
3: Messelektrode
4: Führungsmittel
5: Messquerschnitt
6: Durchflusskanal
7: Nuten
7a: innere Längsnuten
7b: äußere Längsnuten
8: erste Positionierelemente
9: zweite Positionierelemente
10: Rippen
11: Messrohrende
12: Ausnehmung
13: Dritte Positionierelemente
14: Ausprägung zur Fixierung der Magnetfelderzeugungseinrichtung
15: Temperatursensor
16: Durchflussmessgerät
17: Magnetfelderzeugungseinrichtung
17a: Magnetfelderzeugungseinrichtung – oberer prismatischer Kern
17b: Magnetfelderzeugungseinrichtung – unterer prismatischer Kern
17c: Magnetfelderzeugungseinrichtung-Verbindungsmittel-spangenförmig
17d: Magnetfelderzeugungseinrichtung-Ausnehmung
18a: Magnetfelderzeugungseinrichtung-E-Form-Oberteil
18b: Magnetfelderzeugungseinrichtung-E-Form-Unterteil
18c: Magnetfelderzeugungseinrichtung-E-Form-Polschuhe
18d: Magnetfelderzeugungseinrichtung-E-Form-Kern
18e: Magnetfelderzeugungseinrichtung-Spulenwicklungen
18f: Magnetfelderzeugungseinrichtung-Basis
19: Auswerteelektronik
19a: Starres Leitersegment
19b: Flexibles Leitersegment
19c: Bohrung
20: Bestückte Messeinrichtung: Messrohr mit Messelektroden + Magnetfelderzeugungseinrichtung + Schaltungsträger
21: Gewindestutzen-deckel
21a: Deckel-Innenfläche
22: Gehäusemantel
23: Anschlussbuchse
24: Anzeige- und Bedienpanel
25: Kunststoffschmelze
26: Erstes Messelektrodenteil
27: Zweites Messelektrodenteil
28: Rändel
29: Dichtring
30: Gewinde
31: Lötstelle
32: Aufnahmebohrung
33: Vertiefung
S0: Bereitstellen einer Spritzgussform
S1: Einlegen der Messelektrode
S2: Einspritzen der Kunststoffschmelze
S3: Aushärten
S4: Entformen

Claims

Messvorrichtung (1) für oder in einem magnetisch induktiven Durchflussmessgerät (16), mit einem Messrohr (2), welches einen Messquerschnitt (5) zum Durchflussmessen eines den Messquerschnitt (5) durchströmenden Mediums aufweist und welches ferner Führungsmittel (4) zum Halten und Positionieren einer Magnetfelderzeugungseinrichtung im Bereich des Messquerschnittes (5) aufweist; mit zumindest zwei Messelektroden (3), welche im Bereich des Messquerschnittes (5) dergestalt angeordnet ist, dass ein vom von der Durchflussmenge abhängiges elektrisches Signal abgreifbar ist, wenn ein Magnetfeld den Messquerschnitt (5) durchdringt.
Messvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (4) nachträglich an dem Messrohr (2) angeformt und/oder angespritzt sind.
Messvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (4) in einem Arbeitsgang einstückig mit dem Messrohr (2) hergestellt sind.
Messvorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (2) einen inneren Durchflusskanal (6) aufweist, wobei die Ausrichtung des Durchflusskanals (6) die Durchflussrichtung des Mediums definiert und der Messquerschnitt (5) als Bestandteil des Durchflusskanals (6) in diesem Durchflusskanal (6) senkrecht zur Durchflussrichtung ausgerichtet ist.
Messvorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (2) in axialer Richtung geometrisch unterschiedlich ausgebildete Abschnitte aufweist, welche zueinander unterschiedliche Querschnittsflächen besitzen.
Messvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Abschnitt im Bereich des Messquerschnittes (5) angeordnet ist und dass zweite Abschnitte an den Rohrenden und dritte Abschnitte zwischen den ersten und zweiten Abschnitten angeordnet sind.
Messvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass, der erste Abschnitt im Durchflusskanal (6) und/oder auch an der Messrohraußenseite prismatisch, insbesondere mit einer rechteckigen Querschnittsfläche, ausgeführt ist.
Messvorrichtung (1) nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den ersten und/oder zweiten Abschnitten die Querschnittsfläche im Durchflusskanal (6) und/oder an der Messrohraußenseite konstant ist.
Messvorrichtung (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Abschnitte im Durchflusskanal (6) als Hohlzylinder und/oder an der Messrohraußenseite als Zylinder ausgebildet ist.
Messvorrichtung (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich in den dritten Abschnitten die Querschnittsfläche des Durchflusskanals (6) vor den zweiten Abschnitten zu dem ersten Abschnitt hin verjüngt.
Messvorrichtung (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in den dritten Abschnitten das maximale Querschnitts-Abmaß an der Messrohraußenseite zum ersten Abschnitt hin konstant ist.
Messvorrichtung (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche im ersten Abschnitt etwa der halben Querschnittsflache im zweiten Abschnitt entspricht.
Messvorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (4) parallel zueinander sowie tangential bezüglich eines zu der Längsachse des Messrohres (2) koaxial ausgerichteten Bezugsdurchmessers d1 angeordnet sind, wobei für den Bezugsdurchmesser d1 gilt 0 < d1 < d0 mit d0 als größtes Querschnitts-Außenabmaß des Messrohres (2).
Messvorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (4) als Führungsschienen ausgebildet sind, in denen die Magnetfelderzeugungseinrichtung relativ zu dem Messrohr (2) hin und weg verschiebbar angeordnet ist.
Messvorrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsschienen erste Längsnuten (7a) auf der den Messrohr-Längsachsen zugewandten Seite und/oder zweite Längsnuten (7b) auf der den Messrohr-Längsachsen abgewandten Seite zur Führung der Magnetfelderzeugungseinrichtung aufweisen.
Messvorrichtung (1) nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Messrohr (2) vier oder acht Führungsschienen angeformt sind.
Messvorrichtung (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsschienen sowie die Längsenden zweier sich nebeneinander befindender Führungsschienen verbindende Geraden, jeweils rechteckige Flächen und diese Fläche wiederum einen prismatisch ausgebildeten Körper begrenzen.
Messvorrichtung (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (4) zumindest zwei wannenförmig ausgebildete Gehäuseteile bilden, die am Messrohr (2) gegenüberliegend angeordnet sind und die der Aufnahme von Komponenten der Magnetfelderzeugungseinrichtung dienen.
Messvorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (4) an ihren Längsenden erste Positionierelemente (8), insbesondere Positionierzapfen, aufweisen, die der Positionierung und/oder Befestigung des Messrohres (2) an einer Platine und/oder einem Platinensegment einer Auswerteelektronik (19) dienen.
Messvorrichtung (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (2) und/oder die daran angeformten Führungsmittel (4) zweite Positionierelemente (9), insbesondere Positionierzapfen, aufweisen, die orthogonal bezüglich der ersten Positionierelemente (8) ausgerichtet sind und die der Positionierung und/oder Befestigung des Messrohres (2) an einer Platine und/oder einem Platinensegment einer Auswerteelektronik (19) dienen.
Messvorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (2) zur Erhöhung der Festigkeit und/oder Stabilität Längs- und/oder Querrippen (10) aufweist.
Messvorrichtung (1) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Längs- und oder Querrippen (10) im zweiten und/oder dritten Abschnitt des Messrohres (2) angeordnet sind.
Messvorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (2) ein elektrisch isolierendes Material, insbesondere einen spritzgegossenen Kunststoff, ein Glas und/oder eine Keramik, aufweist.
Messvorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (2) PEEK aufweist und insbesondere vollständig aus PEEK ist.
Messvorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messrohrenden (11) als Stutzen ausgeführt sind und/oder sich in axialer Richtung des Messrohres (2) zu den Messrohrenden (11) hin verjüngen, um das Messrohr (2) an umliegenden Komponenten des Durchflussmessgeräts (16) anzubinden.
Messvorrichtung (1) nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Messrohrende (11) ein drittes Positionierelement (13) zum Positionieren des Messrohres (2) an eine an diesem Messrohrende (11) ankoppelbaren Komponente aufweist.
Messvorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (2) an seiner Außenfläche im Bereich des Messquerschnittes (5) zumindest eine durchgehende Ausnehmung (12) quer zur Längsachse des Messrohres (2) aufweist, an welcher zumindest ein umwickelter Abschnitt eines Kerns der Magnetfelderzeugungseinrichtung anlegbar ist.
Messvorrichtung (1) nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (12) eine ebene Oberfläche aufweist.
Messvorrichtung (1) nach den Ansprüche 27 und 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (12) eine zusätzliche Ausprägung (14) zur Fixierung der Magnetfelderzeugungseinrichtung in Längs- und/oder Querrichtung des Messrohres (2) aufweist.
Messvorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Messelektroden (3) vorgesehen sind und diese am Messrohr (2) einander gegenüberliegend und senkrecht zur Durchflussrichtung und dem Magnetfeld im ersten Abschnitt angeordnet sind.
Messvorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelektroden (3) als Metallstifte, insbesondere mit einer, den jeweiligen Stift an der Außenfläche zumindest teilweise umgebenden Gewindeausprägung, ausgeführt ist.
Messvorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelektroden (3) zumindest teilweise eine kreisförmigen Grundfläche aufweist.
Messvorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Messelektroden (3) im Bereich des Messquerschnittes (5) in den Durchflusskanal (6) hinein ragen.
Messvorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Messelektroden (3) galvanisch von dem Durchflusskanal (6) getrennt sind.
Messvorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelektroden (3) zweiteilig ausgeführt sind.
Messvorrichtung (1) nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Teil der Messelektrode (3) am Durchflusskanal (6) und ein zweiter Teil der Messelektrode (3) außerhalb des Messrohres (2) angeordnet ist.
Messvorrichtung (1) nach den Ansprüchen 35 und 36, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil ein nicht korrodierendes Material aufweist und/oder der zweite Teil ein Material aufweist, welches gut lötbar ist.
Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 35 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil (26) fest mit der Messrohrwand verbunden ist und eine Bohrung aufweist, wobei die Bohrung derart ausgeführt ist, dass das zweite Teil (27) in diese Bohrung einpressbar ist.
Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 35 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass das dass das erste Teil (26) fest mit der Messrohrwand verbunden ist und ein Gewinde aufweist, wobei das zweite Teil (27) an diesem Gewinde (30) festgeschraubt ist.
Messvorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (2) eine Speichereinrichtung aufweist, in der Messrohrkenndaten, insbesondere bezüglich der Ausprägung und der Abmaße des Messquerschnittes (5) und/oder der Führungsmittel (4) und/oder Informationen bezüglich der Messelektroden (3), hinterlegt sind.
Messvorrichtung (1) nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (2) zumindest einen Temperatursensor (15), zur Messung der Temperatur des Mediums aufweist.
Messvorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Veränderung der Abmaße und/oder der Ausprägung des Messquerschnittes (5) vorgesehen ist.
Messvorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenfläche des Durchflusskanals (6) eine Beschichtung, insbesondere zur Erhöhung der Abrasionsfestigkeit und/oder der chemischen Beständigkeit, aufweist.
Bestückte Messeinrichtung (20) mit einer Messvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einer Magnetfelderzeugungseinrichtung, die zwischen den Führungsmitteln (4) angeordnet ist, um ein Magnetfeld senkrecht zur Längsachse des Messrohres (2) im Bereich des Messquerschnittes (5), zu erzeugen.
Bestückte Messeinrichtung (20) nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfelderzeugungseinrichtung ein jeweils E-förmiges Ober- und Unterteil aufweist, wobei der jeweils umwickelte Kern (18d) des Ober- und Unterteils (18a, 18b) zum Messquerschnitt (5) hin radial ausgerichtet ist und die Polschuhe des Oberteils (18a) bezüglich des Unterteils (18b) und die Polschuhe des Unterteils bezüglich des Oberteils, beidseitig des Messrohres (2) geringfügig beabstandet angeordnet sind.
Bestückte Messeinrichtung (20) nach Anspruch 44 und 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfelderzeugungseinrichtung einen oberen und einen unteren radial zum Messrohr (2) ausgerichteten prismatischen Kern (17a, 17b) aufweist.
Bestückte Messeinrichtung (20) nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass der obere und der untere Kern von einem insbesondere spangenförmig ausgebildeten, elektrisch leitenden Verbindungsmittel (17c) am Messrohr (2) fixiert wird und das Verbindungsmittel (17c) beidseitig des Messrohres (2) einen elektrischen Kontakt zwischen oberen und unteren Kern (17a, 17b) herstellt.
Bestückte Messeinrichtung (20) nach wenigstens einem der Ansprüche 46 und 47, dadurch gekennzeichnet, dass der obere und/oder der untere Kern (17a, 17b) im ersten Abschnitt an der ebenen Messrohraußenfläche anliegt.
Bestückte Messeinrichung (20) nach wenigstens einem der Patentansprüche 44 bis 48, mit einer Auswerteelektronik (19), welche an dem Messrohr (2) angeordnet und mit der Messelektrode (3) und der Magnetfelderzeugungseinrichtung elektrisch verbunden ist.
Bestückte Messeinrichtung (20) nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteelektronik (19) ein einzelnes Platinensegment aufweist, welches an Positionierelementen (8, 9) an dem Messrohr (2) positioniert und befestigt ist.
Bestückte Messeinrichtung (20) nach Anspruch 49 und 50, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteelektronik (19) zumindest zwei starre Platinensegmente (19a) aufweist, wobei zwischen zwei benachbarten Platinensegmenten (19a) ein flexibler Leiterfilmabschnitt (19b) vorgesehen ist.
Bestückte Messeinrichtung (20) nach Anspruch 49 und 50, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteelektronik (19) eine einteiligen Platine aufweist, wobei die Platine zumindest eine nutenförmige Ausnehmungen aufweist, welche die Platine in zumindestens zwei Platinensegmente aufteilt.
Bestückte Messeinrichtung (20) nach Anspruch 51 und 52, dadurch gekennzeichnet, dass die Platinensegmente an den ersten und/oder den zweiten Positionierelementen (8, 9) an dem Messrohr (2) positioniert und befestigt ist und dass die Platinensegmente derart zueinander faltbar sind, dass diese das Messrohr (2) in radialer Richtung zumindest teilweise umschließen.
Magnetisches induktives Durchflussmessgerät (16), welches eine Messvorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, mit einem Gehäusemantel (22), welches rohrförmig ausgebildet ist; mit einer von dem Gehäusemantel (22) umschlossenen Messvorrichtung (1) nach einem der Patentansprüche 1 bis 51; mit zumindest einem Gewindestutzen-Deckel (21), der Befestigungsmittel aufweist, mit welchen dieser an dem Gehäusemantel (22) und/oder der Messvorrichtung (1) befestigbar ist.
Magnetisches induktives Durchflussmessgerät (16) nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusemantel (22) eine kreisförmige Grundfläche aufweist.
Magnetisches induktives Durchflussmessgerät (16) nach wenigstens einem der Ansprüche 54 und 55, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusemantel (22) ein Metall, insbesondere einen Edelstahl, aufweist.
Magnetisches induktives Durchflussmessgerät (16) nach wenigstens einem der Ansprüche 54 bis 56, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäusemantels (22) eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen zumindest der Durchflussmenge des Mediums, angeordnet ist.
Magnetisches induktives Durchflussmessgerät (16) nach wenigstens einem der Ansprüche 54 bis 57, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindestutzen-Deckel (21) dergestalt mit der Messvorrichtung (1) verbunden ist, dass die Längsachse des Gewindestutzen-Deckels (21) und die Längsachse der Messvorrichtung (1) zusammenfallen.
Verfahren zum Herstellen einer Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 44, mit den Verfahrensschritten: – Bereitstellen (S0) einer Spritzgussform, die eine Kavität aufweist, welche als ein Negativ zu einem Messrohr (2) der Messvorrichtung (1) ausgebildet ist; – Einlegen (S1) von zumindest zwei Messelektroden (3) in die Spritzgussform; – Einspritzen (S2) einer Kunststoffschmelze (25) in die Kavität, wobei die Messelektroden (3) von der Kunststoffschmelze umflossen wird.
Verfahren nach Anspruch 59, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einspritzen der Kunststoffschmelze (25) diese ausgehärtet (S3) und anschließend das ausgehärtete Messrohr (2) entformt (S4) wird.