DE102008054432A1

DE102008054432A1 - Measuring device with a measuring tube and method for monitoring the measuring device and device for monitoring a pipeline

Info

Publication number: DE102008054432A1
Application number: DE102008054432A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Drahm; Frank Schmalzried; Stefan Heidenblut; Dirk Dempwolff
Original assignee: Endress and Hauser Flowtec AG; Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date: 2008-12-09
Filing date: 2008-12-09
Publication date: 2010-06-10
Also published as: EP2364434A1; WO2010066518A1

Abstract

Messeinrichtung zur Bestimmung eines Volumen- oder Massedurchflusses eines durch ein Messrohr strömenden Messstoffs, wobei das Messrohr ein Trägerrohr umfasst und inwendig eine Auskleidung aufweist, welche ein Lumen zur Aufnahme des Messstoffs bildet, wobei mindestens eine Überwachungselektrode zwischen eine erste und eine zweite Schicht der Auskleidung eingebettet ist.Measuring device for determining a volume or mass flow rate of a flowing through a measuring tube medium, the measuring tube comprises a support tube and internally has a lining which forms a lumen for receiving the medium, wherein at least one monitoring electrode between a first and a second layer of the liner embedded is.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Messeinrichtung zur Bestimmung eines Volumen- oder Massedurchflusses eines durch ein Messrohr strömenden Messstoffs, wobei das Messrohr ein Trägerrohr umfasst und inwendig eine Auskleidung aufweist, welche ein Lumen zur Aufnahme des Messstoffs bildet.The The invention relates to a measuring device for determining a Volume or mass flow of a flowing through a measuring tube Medium, wherein the measuring tube comprises a support tube and having a lining internally, which has a lumen for receiving of the medium.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Überwachung einer Messeinrichtung, wobei die Messeinrichtung zur Bestimmung des Volumen- oder Massedurchflusses eines durch ein Messrohr strömenden Messstoffs dient, wobei das Messrohr ein Trägerrohr umfasst, wobei das Messrohr inwendig mit einer Auskleidung versehen ist, die an dem Trägerrohr befestigt ist.Farther The invention relates to a method for monitoring a measuring device, wherein the measuring device for determining the volume or mass flow of a flowing through a measuring tube Medium is used, wherein the measuring tube comprises a support tube, wherein the measuring tube is internally provided with a lining, which is attached to the support tube.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Überwachung einer Rohrleitung, wobei die Rohrleitung inwendig wenigstens teilweise mit einer Auskleidung versehen ist, welche ein Lumen bildet, das zur Aufnahme eines strömenden Stoffs dient, wobei die Rohrleitung ein Trägerrohr umfasst, an welchem die Auskleidung befestigt ist.Farther The invention relates to a device for monitoring a pipeline, wherein the pipeline inwardly at least partially is provided with a lining which forms a lumen, the serves to receive a flowing substance, wherein the pipeline a support tube to which the liner is attached is.

Mittels Messeinrichtungen mit einem magnetisch-induktiven Messaufnehmer lassen sich bekanntlich die Strömungsgeschwindigkeit und der Volumendurchfluss eines elektrisch leitfähigen Messstoffs messen, welcher ein Messrohr des Messaufnehmers in einer Strömungsrichtung durchströmt. Hierzu wird im magnetisch-induktiven Messaufnehmer mittels zumeist einander diametral gegenüberliegender Feldspulen einer an eine Erreger-Elektronik der Messeinrichtung elektrisch angeschlossenen Magnetkreisanordnung ein Magnetfeld erzeugt, welches den Messstoff innerhalb eines vorgegebenen Messvolumens zumindest abschnittsweise senkrecht zur Strömungsrichtung durchsetzt. Das Messrohr besteht daher üblicherweise aus einem nicht-ferromagnetischem Material, damit das Magnetfeld beim Messen nicht ungünstig beeinflusst wird. Infolge der Bewegung der freien Ladungsträger des Messstoffs im Magnetfeld wird nach dem magneto-hydrodynamischen Prinzip im Messvolumen ein elektrisches Feld erzeugt, das senkrecht zum Magnetfeld und senkrecht zur Strömungsrichtung des Messstoffs verläuft. Mittels wenigstens zweier in Richtung des elektrischen Feldes voneinander beabstandet angeordneter Messelektroden und mittels einer an diese angeschlossenen Auswerte-Elektronik der Messeinrichtung ist somit eine im Messstoff induzierte elektrische Spannung messbar, die wiederum ein Maß für den Volumendurchfluss ist. Zum Abgreifen der induzierten Spannung können beispielsweise den Messstoff berührende, galvanische oder den Messstoff nicht berührende, kapazitive Messelektroden dienen. Zum Führen und Einkoppeln des Magnetfeldes in das Messvolumen umfasst die Magnetkreisanordnung üblicherweise von den Feldspulen umhüllte Spulenkerne, die entlang eines Umfanges des Messrohrs insb. diametral, voneinander beabstandet und mit jeweils einer freien endseitigen Stirnfläche, insb. spiegelbildlich, zueinander angeordnet sind. Im Betrieb wird somit das mittels der an die Erreger-Elektronik angeschlossenen Feldspulen erzeugte Magnetfeld über die Spulenkerne so in das Messrohr eingekoppelt, dass es den zwischen beiden Stirnflächen hindurchströmenden Messstoff wenigstens abschnittsweise senkrecht zur Strömungsrichtung durchsetzt.through Measuring equipment with a magnetic-inductive sensor can be known, the flow velocity and the volume flow rate of an electrically conductive medium measure which is a measuring tube of the sensor in a flow direction flows through. This is done in the magnetic-inductive sensor by means of mostly diametrically opposite field coils one to an excitation electronics of the measuring device electrically connected magnetic circuit assembly generates a magnetic field, which the medium within a given measurement volume at least partially penetrated perpendicular to the flow direction. The measuring tube is therefore usually made of a non-ferromagnetic Material, so that the magnetic field when measuring not unfavorable being affected. As a result of the movement of the free charge carriers the medium in the magnetic field is based on the magneto-hydrodynamic principle generates an electric field in the measuring volume perpendicular to the Magnetic field and perpendicular to the flow direction of the medium runs. By means of at least two in the direction of the electric Field spaced from each other arranged measuring electrodes and means a connected to this evaluation electronics of the measuring device Thus, an induced voltage in the medium is measurable, which in turn is a measure of the volume flow is. For tapping the induced voltage, for example the medium in contact with the medium, galvanic or the medium to be measured non-contacting, capacitive measuring electrodes serve. To the Guiding and coupling the magnetic field into the measuring volume For example, the magnetic circuit arrangement usually includes the Field coils encased coil cores along a perimeter the measuring tube in particular diametrically, spaced from each other and with each a free end face, esp. Mirror image, are arranged to each other. In operation, thus, by means of Magnetic field generated by field coils connected to the exciter electronics the coil cores are coupled into the measuring tube so that it is between the two End surfaces flowing through medium at least partially penetrated perpendicular to the flow direction.

Als Alternative zu Messeineinrichtungen mit magnetisch-induktiven Messaufnehmern werden oftmals auch mittels Ultraschall akustisch messende Messeinrichtungen zur Messung von Strömungsgeschwindigkeiten und/oder Volumendurchflüssen strömender Messstoffe verwendet.When Alternative to measuring equipment with magnetic-inductive sensors are often also by means of ultrasound acoustic measuring equipment for measuring flow velocities and / or volume flow rates flowing media used.

Aufgrund der geforderten hohen mechanischen Stabilität für solche Messrohre, bestehen diese – sowohl bei magnetisch-induktiv als auch für akustisch messenden Messaufnehmern – zumeist aus einem äußeren, insb. metallischen, Trägerrohr von vorgebbarer Festigkeit und Weite, das innen mit einem elektrisch isolierenden Material von vorgebbarer Dicke, dem so genannten Liner, ausgekleidet ist. Beispielsweise sind in der DE 10 2005 044 972 A1 und in der DE 10 2004 062 680 A1 jeweils magnetisch-induktive Messaufnehmer beschrieben, die ein in eine Rohrleitung einfügbares, ein einlassseitiges erstes Ende und ein auslassseitiges zweites Ende aufweisendes Messrohr mit einem nicht-ferromagnetischen Trägerrohr als eine äußere Umhüllung des Messrohrs, und einer in einem Lumen des Trägerrohrs untergebrachten, aus einem elektrisch isolierenden Material bestehenden rohrförmigen Auskleidung zum Führen eines strömenden und vom Trägerrohr elektrisch isolierten Messstoffs umfassen.Due to the required high mechanical stability for such measuring tubes, these consist - in magnetic-inductive as well as for acoustically measuring sensors - usually from an outer, esp. Metallic, support tube of specifiable strength and width, the inside of an electrically insulating material of specifiable Thick, the so-called liner, lined. For example, in the DE 10 2005 044 972 A1 and in the DE 10 2004 062 680 A1 each magnetic-inductive sensor, which includes an insertable into a pipe, an inlet side first end and a outlet side having second measuring tube having a non-ferromagnetic support tube as an outer sheath of the measuring tube, and one accommodated in a lumen of the support tube, from an electrically insulating material existing tubular lining for guiding a flowing and electrically isolated from the support tube medium.

Die üblicherweise aus einem thermoplastischen, duroplastischen oder elastomeren Kunststoff bestehende Auskleidung dient u. a. der chemischen Isolation des Trägerrohrs vom Messstoff. Bei magnetisch-induktiven Messaufnehmern, bei denen das Trägerrohr eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist, beispielsweise bei Verwendung metallischer Trägerrohre, dient die Auskleidung außerdem als elektrische Isolation zwischen dem Trägerrohr und dem Messstoff, die ein Kurzschließen des elektrischen Feldes über das Trägerrohr verhindert. Durch eine entsprechende Auslegung des Trägerrohrs ist insoweit also eine Anpassung der Festigkeit des Messrohrs an die im jeweiligen Einsatzfall vorliegenden mechanischen Beanspruchungen realisierbar, während mittels der Auskleidung eine Anpassung des Messrohrs an die für den jeweiligen Einsatzfall geltenden elektrischen, chemischen und/oder biologischen Anforderungen realisierbar ist.The usually consisting of a thermoplastic, thermosetting or elastomeric plastic lining serves inter alia, the chemical isolation of the support tube from the medium. In magnetic-inductive sensors in which the support tube has a high electrical conductivity, for example, when using metallic support tubes, the liner also serves as electrical insulation between the support tube and the medium, which prevents shorting of the electric field via the support tube. By an appropriate design of the support tube so far as an adjustment of the strength of the measuring tube to the mechanical stresses present in the respective application, while by means of the lining, an adaptation of the measuring tube to the applicable electrical, chemical and / or biological requirements for each application is feasible.

Nicht nur für Messrohre einer Messeinrichtung zur Bestimmung eines Volumen- und/oder Massedurchflusses ist eine Auskleidung erwünscht und notwendig. Eine solche Auskleidung kann auch bei einer Rohrleitung bspw. bei Trink- oder Abwasserleitungen erforderlich sein, um gesetzliche Auflagen und hygienischen Anforderungen zu entsprechen.Not only for measuring tubes of a measuring device for determination a volume and / or mass flow, a lining is desired and necessary. Such a lining can also be used in a pipeline For example, be required for drinking or sewer pipes to legal Requirements and hygienic requirements.

Häufig wird zur Befestigung der Auskleidung auch ein sog. Stützkörper verwendet, der in die Auskleidung eingebettet ist. In der Patentschrift EP 0766069 B1 bspw. dient ein mit dem Trägerrohr verschweißtes Lochblechrohr als Stützkörper. Der Stützkörper wird mit dem Trägerrohr verbunden und in die Auskleidung eingebettet, indem das Material, aus welchem die Auskleidung besteht inwendig in das Trägerrohr aufgetragen wird. Weiterhin ist zur mechanischen Stabilisierung und zur elektrischen Abschirmung aus der Patentschrift US 4,513,624 A ein Messrohr mit einem Metallgehäuse bekannt geworden. Eigens zu diesem Zweck umgibt das Metallgehäuse dabei eine das Medium führende Rohrleitung.Frequently, a so-called. Support body is used to attach the liner, which is embedded in the lining. In the patent EP 0766069 B1 For example, a perforated metal tube welded to the carrier tube serves as a supporting body. The support body is connected to the support tube and embedded in the lining by applying the material from which the lining is made internally into the support tube. Furthermore, for mechanical stabilization and electrical shielding from the patent US 4,513,624 A a measuring tube with a metal housing has become known. Especially for this purpose, the metal housing surrounds a pipeline carrying the medium.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Auskleidung trotz der Verwendung von strapazierfähigen Materialien einer Erosion unterliegt. Insbesondere Stoffe bzw. Messstoffe die feste Partikel mit sich führen, verursachen eine Abrasion der Auskleidung der Rohrleitung bzw. des Messrohrs. Infolge der Abrasion bzw. Deformation der Auskleidung verändert sich das Durchflussprofil des Messaufnehmers. Aufgrund dessen liefert die Messeinrichtung fehlerhafte Messwerte des Volumen- oder Massedurchflusses. Zudem geht die chemische bzw. elektrische Isolation zwischen Messstoff und Trägerrohr verloren.It However, it has been shown that the lining despite the use of hard-wearing materials is subject to erosion. In particular, substances or media containing the solid particles cause abrasion of the lining of the pipeline or the measuring tube. As a result of the abrasion or deformation of the lining the flow profile of the sensor changes. Due to this, the measuring device delivers erroneous measured values the volume or mass flow. In addition, the chemical or electrical insulation between medium and carrier pipe lost.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Beschädigung der Auskleidung eines Messrohrs oder einer Rohrleitung festzustellen.Of the Invention is therefore the object of a damage the lining of a measuring tube or a pipeline.

Die Aufgabe wird durch eine Messeinrichtung, ein Verfahren zur Überwachung der Messeinrichtung und eine Vorrichtung zur Überwachung einer Rohrleitung gelöst.The Task is performed by a measuring device, a method of monitoring the measuring device and a device for monitoring solved a pipe.

Hinsichtlich der Messeinrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens eine Überwachungselektrode zwischen eine erste und eine zweite Schicht der Auskleidung eingebettet ist. Mittels der Überwachungselektrode kann folglich eine Beschädigung der Auskleidung festgestellt werden, welche die erste Schicht der Auskleidung betrifft. Insbesondere wenn die erste Schicht erodiert ist, wird die Überwachungselektrode wenigstens teilweise von dem Messstoff benetzt. Ebenso kann auch eine Diffusion des Messstoffs durch die erste Schicht der Auskleidung hindurch festgestellt werden. Die Überwachungselektrode wird von dem Messstoff benetzt, falls die erste Schicht der Auskleidung im Bereich der Überwachungselektrode abgetragen ist oder falls der Messstoff im Bereich der Überwachungselektrode durch die erste Schicht der Auskleidung hindurch diffundiert ist. Zudem kann durch die Detektion einer Beschädigung an der Auskleidung eine Vorhersage über die Lebensdauer der Messeinrichtung getroffen werden. Eine Beschädigung der Auskleidung lässt sich bspw. durch eine Änderung der physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften, bspw. des elektrischen, chemischen oder elektrochemischen Potentials, der Überwachungselektrode nachweisen, welche durch die Benetzung der Überwachungselektrode durch den, insbesondere zu einem gewissen Grad elektrisch leitfähigen, Messstoff erfolgt. Als Überwachungselektrode kann bspw. ein elektrischer Leiter oder ein anderweitiges entsprechend sensitives Element verwendet werden.Regarding the measuring device according to the invention is characterized solved that at least one monitoring electrode embedded between a first and a second layer of the liner is. By means of the monitoring electrode can thus a Damage to the lining can be detected, which the first layer of the lining concerns. Especially if the first Layer is eroded, the monitoring electrode is at least partially wetted by the medium. Likewise, also a diffusion of the medium through the first layer of the lining be determined. The monitoring electrode is from If the first layer of the lining in the Area of the monitoring electrode is removed or if the medium in the area of the monitoring electrode the first layer of the lining has diffused through. moreover can be detected by detecting damage to the lining a prediction of the lifetime of the measuring device to be hit. Damage to the lining leaves For example, by a change in the physical and / or chemical properties, for example of the electrical, chemical or electrochemical potential, the monitoring electrode detect which by wetting the monitoring electrode by the, in particular to a certain extent electrically conductive, Medium takes place. As a monitoring electrode can, for example. an electrical conductor or otherwise sensitive Element to be used.

Während des Betriebs der Messeinrichtung ist die Überwachungselektrode im Fall einer unbeschädigten ersten Schicht von dem im Lumen des Messrohrs befindlichen Messstoff durch die erste Schicht der Auskleidung zumindest örtlich getrennt. Durch die zweite Schicht ist die Überwachungselektrode örtlich von dem Trägerrohr getrennt. In einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Auskleidung zwischen dem den Messstoff führenden Lumen und der Überwachungselektrode aus mehreren Schichten bestehen. Ebenso können zwischen der Überwachungselektrode und dem Trägerrohr mehrere Schichten eines die Auskleidung bildenden Materials eingebracht sein. Diese Schichten können bspw. bedingt durch die Fertigung der Auskleidung entstehen, sowie aus unterschiedlichen Materialien bestehen.While the operation of the measuring device is the monitoring electrode in the case of an undamaged first layer of the im Lumen of the measuring tube through the first layer the lining at least locally separated. By the second Layer, the monitoring electrode is local separated from the carrier tube. In one embodiment of Invention, the lining between the leading the medium Lumen and the monitoring electrode of several layers consist. Likewise, between the monitoring electrode and the carrier tube has multiple layers of the liner be introduced forming material. These layers can For example, caused by the production of the lining, as well made of different materials.

In einer Weiterentwicklung besteht die erste Schicht der Auskleidung, welche an das Lumen der Rohrleitung angrenzt, aus einem ersten elektrisch isolierenden Material. Im Fall einer Beschädigung, bei der die erste Schicht der Auskleidung wenigstens teilweise abgetragen ist und der Messstoff die in die Auskleidung eingebrachte Überwachungselektrode wenigstens zum Teil benetzt, kann dies mittels der Überwachungselektrode, bspw. aufgrund einer Änderung der elektrischen und/oder chemischen Eigenschaften insbesondere der Oberfläche der Überwachungselektrode, detektiert werden.In a further development, the first layer of the lining, which adjoins the lumen of the pipeline, consists of a first electrically insulating material. In the case of damage in which the first layer of the lining is at least partially removed and the medium at least partially wets the monitoring electrode introduced into the lining, this can be done by means of the monitoring electrode, for example due to a change in the electrical and / or chemical properties, in particular Surface of the monitoring electrode to be detected.

In einer Weiterentwicklung besteht die zweite Schicht, welche an das Trägerrohr angrenzt, aus einem zweiten elektrisch isolierenden Material. Durch die zweite Schicht kann die Messeinrichtung insbesondere das Messrohr bspw. trotz einer Beschädigung der Auskleidung dennoch zumindest zeitweise im Messbetrieb verbleiben oder wenigstens als Rohrleitungselement dienen und den an die Auskleidung gestellten Anforderungen hinsichtlich chemischer und/oder elektrischer Isolation gegenüber dem Trägerrohr genügen.In a further development is the second layer, which to the Carrier tube adjacent, from a second electrically insulating Material. By the second layer, the measuring device in particular the measuring tube, for example, despite damage to the lining nevertheless at least temporarily remain in measuring mode or at least serve as a pipe element and put the lining Requirements with regard to chemical and / or electrical insulation satisfy the carrier tube.

Das erste und/oder das zweite elektrisch isolierende Material aus dem die erste bzw. zweite Schicht gebildet wird, kann bspw. wenigstens teilweise aus einem Polyurethan oder einem Polyamid bestehen.The first and / or the second electrically insulating material from the the first or second layer is formed, for example, at least partially made of a polyurethane or a polyamide.

In einer Ausgestaltung ist die Überwachungselektrode durch die zweite Schicht und das Trägerrohr hindurch elektrisch kontaktierbar. Vorzugsweise ist die Überwachungselektrode dabei gegenüber dem Trägerrohr und der zweiten Schicht der Auskleidung isoliert. Zur Verbindung der Überwachungselektrode kann bspw. eine Bohrung durch eine Wandung des Trägerrohrs hindurch vorgesehen sein, durch welche die Überwachungselektrode elektrisch kontaktierbar ist.In In one embodiment, the monitoring electrode is through the second layer and the support tube through electrically contactable. Preferably, the monitoring electrode doing with respect to the support tube and the second Layer of lining isolated. To connect the monitoring electrode can, for example, a hole through a wall of the support tube be provided through which the monitoring electrode is electrically contactable.

In einer weiteren Ausgestaltung ist eine Auswerteeinrichtung vorgesehen, die zur Messung der Impedanz oder einer mit der Impedanz in einem Zusammenhang stehenden Größe zwischen der Überwachungselektrode und einer Bezugselektrode dient. Insbesondere kann mittels der Auswerteeinheit eine aus der Impedanz abgeleitete Größe gemessen werden. Die Auswerteeinheit kann dafür bspw. elektrisch mit der Überwachungselektrode verbunden sein. Die Impedanz oder eine mit der Impedanz in einem Zusammenhang stehende Größe, wie bspw. elektrischer Wirkwiderstand, elektrischer Blindwiderstand, elektrischer Blindleitwert, elektrischer Wirkleitwert oder elektrischer Leitwert zwischen der Überwachungselektrode und einer Bezugselektrode kann als Indikator für eine Beschädigung der Auskleidung dienen. Dafür wird bspw. eine Wechselspannung zwischen Überwachungs- und Bezugselektrode angelegt. Dadurch kann das elektrische und/oder chemische Potential der Überwachungselektrode und der Bezugselektrode angeregt und die entsprechende Stromantwort ausgewertet werden. Ist die erste Schicht der Auskleidung in dem Bereich in dem die Überwachungselektrode angeordnet ist intakt, so weist die Impedanz oder eine mit der Impedanz in einem Zusammenhang stehende Größe einen anderen, zumeist höheren, Wert auf, als in dem Fall, in dem die erste Schicht der Auskleidung eine Beschädigung aufweist, aufgrund welcher die Überwachungselektrode wenigstens teilweise mit dem Messstoff benetzt wird.In In another embodiment, an evaluation device is provided, those used to measure impedance or impedance related in one context standing size between the monitoring electrode and a reference electrode. In particular, by means of the evaluation unit measured a magnitude derived from the impedance become. The evaluation unit can, for example, electrically be connected to the monitoring electrode. The impedance or a quantity related to the impedance, such as electrical resistance, electrical reactance, electrical susceptibility, electrical conductivity or electrical Conductance between the monitoring electrode and a reference electrode Can be used as an indicator of damage to the lining serve. For example, an alternating voltage between monitoring and reference electrode applied. As a result, the electrical and / or chemical potential of the monitoring electrode and the reference electrode stimulated and evaluated the corresponding current response. Is the first layer of the lining in the area in which the monitoring electrode is arranged intact, so has the impedance or one with the impedance related size another, mostly higher, more important than in the case in which the first layer of lining has damage, due to which the monitoring electrode is at least partially is wetted with the medium.

In einer Fortbildung dient die Bezugselektrode zur Messung eines Bezugspotentials, insbesondere zur Messung des elektrischen und/oder chemischen Potentials des strömenden Messstoffs. Mittels der Bezugselektrode kann zu Vergleichszwecken ein elektrisches und/oder chemisches Bezugspotential bestimmt werden, welches als Referenz zu dem mittels der Überwachungselektrode ermittelten Potential dient. Das elektrische Potential des während des Betriebs der Messeinrichtung das Messrohr durchströmenden Messstoffs kann mittels der aus dem Stand der Technik bekannten Bezugselektroden wie etwa einer zusätzlichen in den Verlauf des Messrohrs eingebrachten und mit dem Messstoff in Kontakt stehenden Elektrode in Form einer Erdungselektrode oder durch Erdungsscheiben, welche zwischen einen Endbereich des Messrohrs und einer sich anschließenden Rohrleitung eingebracht sind, ermittelt werden. Als Bezugselektrode zur Bestimmung des elektrischen Potentials des strömenden Messstoffs kann auch eine Messstoffüberwachungselektrode zur Erkennung teilgefüllter oder leerer Messrohre dienen, die mit dem Messstoff in Kontakt steht. Zudem kann eine an das Messrohr angrenzende aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehende Rohrleitung, welche von dem Messstoff durchströmt wird und welche nicht mit einem elektrisch isolierenden Material ausgekleidet, jedoch elektrisch kontaktierbar ist, als Bezugselektrode zu Ermittlung des elektrischen und/oder chemischen Potentials des Messstoffs dienen. Bei einer Messeinrichtung mit einem magnetisch-induktiven Messaufnehmer mit messstoffberührenden Elektroden kann wenigstens eine der zur Bestimmung der in dem Messstoff induzierten elektrischen Spannung verwendeten Elektroden zudem als Bezugselektrode zur Bestimmung des elektrischen Potentials des Messstoffs verwendet werden. Die zwischen der Überwachungselektrode und der Bezugselektrode gemessene Impedanz bzw. mit der Impedanz in einem Zusammenhang stehende Größe kann bspw. mit der Impedanz oder mit der entsprechenden mit der Impedanz in einem Zusammenhang stehenden Größe des Messstoffs verglichen werden. Aus dem Vergleich kann der Zustand der Auskleidung bestimmt werden.In a training, the reference electrode is used to measure a reference potential, in particular for measuring the electrical and / or chemical potential of the flowing medium. By means of the reference electrode may for comparison purposes an electrical and / or chemical reference potential which is to be determined as a reference to that by means of the monitoring electrode determined potential serves. The electrical potential of during the operation of the measuring device flowing through the measuring tube Messstoffs can by means known from the prior art Reference electrodes such as an additional in the course of Measuring tube introduced and in contact with the medium in contact Electrode in the form of a grounding electrode or grounding disks, which between an end portion of the measuring tube and a subsequent Piping are introduced to be determined. As a reference electrode for determining the electrical potential of the flowing Medium can also be a medium monitoring electrode to detect partially filled or empty measuring tubes, which is in contact with the medium. In addition, one to the measuring tube adjacent consisting of an electrically conductive material Pipe, which is flowed through by the medium and which are not lined with an electrically insulating material, however, is electrically contactable, as a reference electrode for determination serve the electrical and / or chemical potential of the medium. In a measuring device with a magnetic-inductive sensor with wetted electrodes, at least one for determining the induced in the medium electrical Voltage also used electrodes as reference electrode for determination the electrical potential of the medium to be used. The between the monitor electrode and the reference electrode measured impedance or associated with the impedance Size can, for example, with the impedance or with the corresponding with the impedance related Size of the medium to be compared. From the Comparing the condition of the lining can be determined.

In einer weiteren Fortbildung umgibt die Überwachungselektrode das Lumen wenigstens in einem Teilbereich entlang der Längsachse des Messrohrs wenigstens abschnittsweise radial. Durch die Dimensionierung und das Platzieren der Überwachungselektrode kann eine Beschädigung der Auskleidung in einem definierten Teilbereich der Auskleidung bzw. in einem radialen Abschnitt, bspw. in dem Bereich des Messrohrs eines magnetisch-induktiven Messaufnehmers, der von einem von der Magnetkreisanordnung erzeugten Magnetfeld durchdrungen wird oder in dem Bereich eines Messrohrs eines akustischen Messaufnehmers der von Ultraschallwellen durchdrungen wird, detektiert werden. Einige Anwendungen erfordern jedoch nur die Überwachung eines begrenzten axialen oder radialen Teilbereichs des Messrohrs. Bspw. sorgen feste Bestandteile eines mehrphasigen Messstoffs bedingt durch die Schwerkraft bzw. aufgrund der Einbaulage des Messrohrs oder des Strömungsprofils stets in einem bestimmten Segment des Messrohrs für Abrasion und Erosion, so dass (nur) der strapazierte Teilbereich überwacht werden muss. Häufig weisen Messrohre oder Rohrleitungen einen im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt auf, es sind aber auch Messrohre und Rohrleitungen mit elliptischem oder annähernd quadratischem Querschnitt bekannt. Durch die Überwachungselektrode wird vorzugsweise mindestens 1/4, 1/3 oder die Hälfte des Umfangs des Lumens des Messrohrs überwacht. Wünschenswerterweise umgibt die Überwachungselektrode das Lumen in vollem Umfang, so dass die Auskleidung wenigstens in einem Teilbereich entlang der Längsachse radial vollständig überwacht werden kann und eine Beschädigung in jedwedem Segment der Auskleidung detektierbar ist.In a further development, the monitoring electrode at least partially radially surrounds the lumen at least in a partial region along the longitudinal axis of the measuring tube. By dimensioning and placing the monitoring electrode damage to the lining in a defined portion of the lining or in a radial portion, for example. In the region of the measuring tube of a magnetic-inductive sensor, the Mag generated by a magnetic circuit Mag is penetrated or in the region of a measuring tube of an acoustic sensor which is penetrated by ultrasonic waves detected. However, some applications only require the monitoring of a limited axial or radial portion of the measuring tube. For example. due to gravity or due to the installation position of the measuring tube or the flow profile, solid components of a multiphase medium always cause abrasion and erosion in a certain segment of the measuring tube, so that (only) the stressed portion must be monitored. Frequently measuring tubes or pipes have a substantially circular cross-section, but there are also known measuring tubes and pipes with elliptical or approximately square cross-section. By the monitoring electrode is preferably at least 1/4, 1/3 or half of the circumference of the lumen of the measuring tube monitored. Desirably, the monitoring electrode fully surrounds the lumen so that the lining can be fully radially monitored, at least in a portion along the longitudinal axis, and damage is detectable in any segment of the liner.

In einer Ausführungsform bildet die Überwachungselektrode eine dritte Schicht der Auskleidung, welche zwischen der ersten und der zweiten Schicht eingebettet ist, wobei die dritte Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht. Dazu kann die dritte Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Anstrichmittel insbesondere einer Farbe bestehen, die bspw. auf die zweite Schicht aufgetragen ist. Weiterhin kann die dritte Schicht dazu dienen, die erste und die zweite Schicht zu verbinden und insbesondere aus einem elektrisch leitfähigen Klebstoff bestehen.In In one embodiment, the monitoring electrode forms a third layer of lining, which is between the first and the second layer is embedded, wherein the third layer consists of an electrically conductive material. To may be the third layer of an electrically conductive Paint in particular a color exist, the example. On the second layer is applied. Furthermore, the third layer serve to connect the first and the second layer and in particular consist of an electrically conductive adhesive.

In einer weiteren Ausführungsform besteht die Überwachungselektrode aus einem elektrisch leitfähigen, insbesondere metallischen, Netz oder Gitter. Zudem kann das Netz oder das Gitter zur mechanischen Stabilisierung der Auskleidung dienen. Heutzutage werden oftmals Spritzgussverfahren zur Herstellung der Auskleidung verwendet und das Material aus dem die Auskleidung besteht kann in die Zwischenräume des Netzes oder Gitters einfließen und erhärten. Dadurch werden die erste und die zweite Schicht miteinander fixiert und die Auskleidung erhält eine zusätzliche Stabilisierung. Die Überwachungselektrode ist vorzugsweise nicht unmittelbar mit dem Trägerrohr verbunden oder befestigt und in dem Fall, dass die Überwachungselektrode an dem Trägerrohr befestigt ist, elektrisch von dem Trägerrohr isoliert.In In another embodiment, the monitoring electrode from an electrically conductive, in particular metallic, Net or grid. In addition, the mesh or grid can be used for mechanical stabilization serve the lining. Nowadays, injection molding is often used used for the production of the lining and the material from the The lining may consist in the interstices of the net or lattice and harden. Thereby the first and the second layer are fixed together and the lining receives additional stabilization. The monitoring electrode is preferably not immediate connected to the support tube or attached and in the Case that the monitoring electrode on the support tube is fixed, electrically isolated from the support tube.

In einer Variante ist mindestens eine erste und eine zweite mediumsberührende Messelektrode vorgesehen, und die erste und zweite Messelektrode dienen zur Bestimmung der Impedanz oder einer mit der Impedanz in einem Zusammenhang stehenden Größe des Messstoffs. Durch die erste und zweite Messelektrode kann ein Referenzwert ermittelt werden, der mit dem Wert der Impedanz oder dem Wert der mit der Impedanz in einem Zusammenhang stehenden Größe zwischen der Überwachungselektrode und der Bezugselektrode verglichen wird. Dadurch kann bei wechselnden Messstoffen oder sich ändernden Prozessbedingungen wie bspw. Temperatur oder Druck usw., die einen Einfluss auf die physikalischen Eigenschaften, wie z. B. das elektrische, chemische oder elektrochemische Potential, des Messstoffs haben, die Auskleidung weiterhin zuverlässig überwacht werden, da der Referenzwert adaptiv ermittelt werden kann. Die erste oder zweite Messelektrode kann auch als Bezugselektrode zur Bestimmung der Impedanz oder der mit der Impedanz in einem Zusammenhang stehenden Größe gegenüber der Überwachungselektrode verwendet werden. Bei einer Messeinrichtung mit einem magnetisch-induktiven Messaufnehmer mit messstoffberührenden Elektroden zur Bestimmung der in dem Messstoff induzierten Spannung kann mindestens eine der Elektroden auch als Bezugselektrode für die Überwachungselektrode und/oder zur Messung der Impedanz oder einer mit der Impedanz in einem Zusammenhang stehenden Größe des Messstoffs zu Vergleichszwecken eingesetzt werden.In a variant is at least a first and a second mediumsuchührende Measuring electrode provided, and the first and second measuring electrode are used to determine the impedance or one with the impedance in a related size of the medium. By the first and second measuring electrode, a reference value can be determined be with the value of the impedance or the value of the with the Impedance related quantity between the monitor electrode and the reference electrode becomes. This can be changing media or changing Process conditions such as. Temperature or pressure, etc., the one Influence on the physical properties, such. B. the electrical, chemical or electrochemical potential of the medium, the lining continues to be reliably monitored since the reference value can be determined adaptively. The first or second measuring electrode can also be used as a reference electrode for the determination impedance or impedance related Size opposite to the monitoring electrode be used. In a measuring device with a magnetic-inductive Sensor with wetted electrodes for determination The voltage induced in the medium can be at least one of Electrodes also as a reference electrode for the monitoring electrode and / or to measure the impedance or one with the impedance in one Associated size of the medium to Be used for comparison purposes.

Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens eine Überwachungselektrode zwischen eine erste und eine zweite Schicht der Auskleidung eingebettet ist. Durch eine in die Auskleidung eingebettete Überwachungselektrode kann eine messbare physikalische und/oder chemische Größe der Überwachungselektrode, insbesondere eine Änderung dieser Größe, als Indikator für eine Beschädigung der Auskleidung, insbesondere einer Abrasion oder Erosion der ersten Schicht der Auskleidung, dienen.Regarding The device is the task according to the invention thereby solved that at least one monitoring electrode embedded between a first and a second layer of the liner is. Through a monitoring electrode embedded in the lining can be a measurable physical and / or chemical size the monitoring electrode, in particular a change this size, as an indicator of damage the lining, in particular an abrasion or erosion of the first Layer of lining, serve.

In einer Ausgestaltung der Vorrichtung besteht die erste Schicht der Auskleidung, welche an das Lumen der Rohrleitung angrenzt, aus einem ersten elektrisch isolierenden Material und die zweite Schicht der Auskleidung, welche an das Trägerrohr angrenzt, besteht aus einem zweiten elektrisch isolierenden Material. Dadurch ist die Überwachungselektrode von dem Trägerrohr bzw. dem Messstoff elektrisch isoliert. Eine Beschädigung der ersten Schicht der Rohrleitung kann dann bspw. durch eine Änderung der Impedanz oder einer mit der Impedanz in einem Zusammenhang stehenden Größe ermittelt werden.In In one embodiment of the device, the first layer of the Lining, which adjoins the lumen of the pipeline, from a first electrically insulating material and the second layer of the lining, which adjoins the carrier tube, consists of a second electrically insulating material. This is the monitoring electrode electrically isolated from the carrier tube or the medium. Damage to the first layer of the pipeline can then, for example, by a change in impedance or with a impedance related quantity be determined.

In einer Ausgestaltung der Vorrichtung umgibt die Überwachungselektrode das Lumen wenigstens in einem Teilbereich entlang der Längsachse der Rohrleitung wenigstens abschnittsweise radial. Vorzugsweise umgibt die Überwachungselektrode das Lumen der Rohrleitung in vollem Umfang. Rohrleitungen haben bspw. oftmals einen waagrechten Verlauf oder sind nur teilweise gefüllt. Daher kann es ausreichen, nur einen Teilbereich der Auskleidung auf eine Beschädigung hin zu überwachen.In one embodiment of the device, the monitoring electrode surrounds the lumen at least in a portion along the longitudinal axis of the pipe at least partially radially. Preferably, the monitoring electrode completely surrounds the lumen of the pipeline. For example, pipelines often have a horizontal course or are only partially filled. Therefore, it may be sufficient to monitor only a portion of the lining for damage.

In einer Ausgestaltung der Vorrichtung ist mindestens eine Bezugselektrode vorgesehen, die mit dem strömenden Stoff wechselwirkt. Durch die Bezugselektrode kann ein Referenzpotential, insbesondere das Potential des die Rohrleitung durchströmenden Stoffs ermittelt werden und somit die Potentialdifferenz zwischen der Überwachungselektrode und der Bezugselektrode bestimmt werden.In An embodiment of the device is at least one reference electrode provided, which interacts with the flowing material. By the reference electrode, a reference potential, in particular the potential of the material flowing through the pipeline be determined and thus the potential difference between the monitoring electrode and the reference electrode.

In einer Ausgestaltung der Vorrichtung ist eine Auswerteeinrichtung vorgesehen, die zur Messung der Impedanz oder einer mit der Impedanz in einem Zusammenhang stehenden Größe zwischen der Überwachungselektrode und der Bezugselektrode dient. Die Auswerteeinheit enthält bspw. Mittel, um eine Wechselspannung zwischen der Überwachungselektrode und der Bezugselektrode anzulegen und die entsprechende Stromantwort auszuwerten.In An embodiment of the device is an evaluation device designed to measure the impedance or one with the impedance interrelated size between the monitoring electrode and the reference electrode is used. The evaluation unit contains, for example, means to an AC voltage between the monitor electrode and the reference electrode create and evaluate the corresponding power response.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mittels mindestens einer in der Auskleidung eingebetteten Überwachungselektrode die Impedanz oder eine mit der Impedanz in einem Zusammenhang stehende Größe zwischen der Überwachungselektrode und einer Bezugselektrode gemessen wird. Ändert sich die Impedanz oder die mit der Impedanz in einem Zusammenhang stehende Größe zwischen der Überwachungselektrode und der Bezugselektrode in einem bestimmten Maße, kann die Änderung der Impedanz oder der mit der Impedanz in einem Zusammenhang stehenden Größe auf eine Beschädigung der Auskleidung zurückgeführt werden. Die Änderung der Impedanz oder der mit der Impedanz in einem Zusammenhang stehenden Größe erfolgt aufgrund der wenigstens teilweisen Benetzung der Überwachungselektrode mit dem Messstoff.Regarding of the method, the object according to the invention solved that by means of at least one in the lining embedded monitor electrode the impedance or a magnitude related to the impedance measured between the monitor electrode and a reference electrode becomes. The impedance or impedance changes interrelated size between the monitoring electrode and the reference electrode in one certain dimensions, can change the impedance or the quantity related to the impedance attributed to damage to the lining become. The change of the impedance or the impedance related variable occurs due to the at least partial wetting of the monitoring electrode with the medium.

In einer Variante des Verfahrens wird als Bezugselektrode eine mit dem Messstoff wechselwirkende, insbesondere messstoffberührende, Elektrode verwendet. Durch die Bezugselektrode kann eine Veränderung der physikalischen Eigenschaften, insbesondere der elektrischen und/oder chemischen Potentialdifferenz, zwischen der Überwachungselektrode und der Bezugselektrode ermittelt werden. Bei einem im Wesentlichen konstanten Bezugspotential kann bei einer Veränderung des elektrischen und/oder chemischen Potentials zwischen der Überwachungselektrode und der Bezugselektrode auf eine Beschädigung der Auskleidung geschlossen werden.In A variant of the method is a reference electrode with a the medium interacting, in particular wetted, Electrode used. Through the reference electrode, a change in the physical properties, in particular the electrical and / or chemical potential difference, between the monitoring electrode and the reference electrode are determined. At a substantially constant Reference potential can be at a change of the electrical and / or chemical potential between the monitoring electrode and the reference electrode for damage to the lining getting closed.

In einer Variante des Verfahrens wird mittels einer ersten und einer zweiten den Messstoff berührenden Messelektrode die Impedanz oder eine mit der Impedanz in einem Zusammenhang stehende Größe des Messstoffs bestimmt. Die Impedanz oder die mit der Impedanz in einem Zusammenhang stehende Größe kann als Vergleichsgröße dienen, da sich der Wert des durch die Bezugselektrode ermittelten Potentials in Abhängigkeit von dem, insbesondere zu einem gewissen Grad elektrisch leitfähigen, Messstoff und den Prozessbedingungen ändern kann.In A variant of the method is by means of a first and a second measuring electrode touching the measuring electrode, the impedance or a quantity related to the impedance of the medium. The impedance or the impedance related size can be considered Comparative serve, as the value of by the reference electrode determined potential in dependence of which, in particular to some extent electrically conductive, Can change medium and process conditions.

In einer Variante des Verfahrens wird in dem Fall, dass die Impedanz oder die mit der Impedanz in einem Zusammenhang stehende Größe zwischen der Überwachungselektrode und der Bezugselektrode einen vorgegebenen Wert über- oder unterschreitet, eine entsprechende Meldung von der Messeinrichtung ausgegeben. Messeinrichtungen weisen oftmals Kommunikationsmittel auf, um mit einem Benutzer vor Ort oder in einer entfernten Warte zu kommunizieren. Dafür kann bspw. eine Anzeigeeinheit vor Ort an der Messeinrichtung vorgesehen sein oder die Messeinrichtung mit einem Bussystem verbunden sein, um einem Benutzer eine Beschädigung der Auskleidung anzuzeigen.In a variant of the method is in the case that the impedance or the impedance related quantity between the monitor electrode and the reference electrode exceeds or falls below a predetermined value, one corresponding message issued by the measuring device. measuring equipment often have communication tools to interact with a user Place or in a distant waiting room to communicate. Therefore can, for example, a display unit provided on site at the measuring device be or the measuring device connected to a bus system, to indicate damage to the liner to a user.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert.The Invention will become apparent from the following drawings explained.

Es zeigt:It shows:

1: einen Querschnitt senkrecht zur Längsachse eines Messrohrs einer Messeinrichtung zur Bestimmung des Volumen- oder Massedurchflusses, 1 : a cross section perpendicular to the longitudinal axis of a measuring tube of a measuring device for determining the volume or mass flow,

2: Impedanzspektren zwischen einer Überwachungselektrode und einer mit dem Messstoff in Kontakt stehenden Bezugselektrode bei unversehrter bzw. beschädigter Auskleidung, 2 : Impedance spectra between a monitoring electrode and a reference electrode in contact with the medium when the lining is intact or damaged,

3: Impedanzspektren zwischen einer ersten Messelektrode und einer zweiten Messelektrode bei unversehrter bzw. beschädigter Auskleidung. 3 : Impedanzspektren between a first measuring electrode and a second measuring electrode at undamaged or damaged lining.

1 zeigt einen Querschnitt senkrecht zur Längsachse eines Messrohrs 13 eines Messaufnehmers 1 einer Messeinrichtung zur Bestimmung des Volumen- oder Massedurchflusses. Eine erste Messelektrode 6 und eine zweite Messelektrode bzw. die Bezugselektrode 8 sind in der Querschnittsebene im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse 9 des Messrohrs 13 in das Messrohr 13 eingebracht. 1 shows a cross section perpendicular to the longitudinal axis of a measuring tube 13 a sensor 1 a measuring device for determining the volume or mass flow. A first measuring electrode 6 and a second measuring electrode and the reference electrode, respectively 8th are substantially perpendicular to the longitudinal axis in the cross-sectional plane 9 of the measuring tube 13 into the measuring tube 13 brought in.

Die in 1 gezeigte schematische Darstellung des Messrohrs 13 eines Messaufnehmers 1 einer Messeinrichtung zur Bestimmung des Volumen- oder Massedurchflusses kann mit den notwendigen Änderungen auf eine Rohrleitung 13 mit einer Auskleidung 12, wobei die Auskleidung 12 aus einer ersten und einer zweiten elektrisch isolierenden Schicht 3, 4 besteht, wobei die Rohrleitung 13 mit einer Vorrichtung zur Überwachung der Rohrleitung 13 ausgestattet ist, übertragen werden.In the 1 shown schematic representation of the measuring tube 13 a sensor 1 a measuring device to determine the volume or mass flow can with the necessary changes to a pipeline 13 with a lining 12 , where the lining 12 from a first and a second electrically insulating layer 3 . 4 exists, with the pipeline 13 with a device for monitoring the pipeline 13 is equipped to be transmitted.

Das Messrohr 13 weist ein Trägerrohr 2 auf und ist innen mit einer Auskleidung 12, einem sog. Liner, versehen. Die Auskleidung 12 ist an dem Trägerrohr 2 befestigt. Zusätzlich kann ein Stützkörper, nicht gezeigt, zur mechanischen Stabilisierung der Auskleidung 12 und zur Befestigung der Auskleidung 12 an dem Trägerrohr 2 eingesetzt werden. Als Haftvermittler, nicht gezeigt, kann ferner ein sog. Primer zwischen Trägerrohr 2 und Auskleidung 12 aufgebracht sein, der ebenfalls der Befestigung der Auskleidung 12 an dem Trägerrohr 2 dient.The measuring tube 13 has a support tube 2 on and inside with a lining 12 , a so-called liner. The lining 12 is on the support tube 2 attached. In addition, a support body, not shown, for mechanical stabilization of the lining 12 and for fixing the lining 12 on the support tube 2 be used. As a primer, not shown, can also be a so-called. Primer between the carrier tube 2 and lining 12 be applied, which is also the attachment of the lining 12 on the support tube 2 serves.

Das Trägerrohr 2 ist im Wesentlichen kreiszylindrisch. Die Auskleidung 12 ist im Wesentlichen an die Form des Trägerrohrs 2 angepasst und weist eine im Wesentlichen konstante Dicke auf. Die Auskleidung 12 umfasst ein Lumen 11, das zur Aufnahme des Messstoffs, nicht gezeigt, dient. Die erste Schicht 3 der Auskleidung 12 grenzt an das Lumen 11 des Messrohrs 13 an, während die zweite Schicht 4 an das Trägerrohr 2 angrenzt. Zwischen die erste und die zweite Schicht 3, 4 ist eine Überwachungselektrode 7 eingebracht, die eine elektrisch leitende dritte Schicht 5 der Auskleidung 12 bildet. Die Überwachungselektrode 7 ist dabei an die Form des Trägerrohrs 2 bzw. die Form der Auskleidung 12 angepasst und weist einen zu der Längsachse 9 des Messrohrs 13 konzentrischen kreisförmigen Querschnitt auf. Die Überwachungselektrode 7 ist gegenüber dem Lumen 11 und dem Trägerrohr 2 des Messrohrs 13 durch die erste und zweite Schicht 3, 4 der Auskleidung 12 elektrisch isoliert. Vor und hinter der Schnittebene setzt sich die Überwachungselektrode 7 mit dem Messrohr parallel zur Längsachse 9 des Messrohrs 13 fort und weist insgesamt eine röhrenförmige Gestalt auf. Durch eine von außen eingebrachte Bohrung durch das Trägerrohr 2 und die zweite Schicht 4 der Auskleidung 12 hindurch ist die Überwachungselektrode 7 elektrisch kontaktiert.The carrier tube 2 is essentially circular cylindrical. The lining 12 is essentially the shape of the support tube 2 adapted and has a substantially constant thickness. The lining 12 includes a lumen 11 , which serves to receive the medium, not shown. The first shift 3 the lining 12 adjoins the lumen 11 of the measuring tube 13 while the second layer 4 to the support tube 2 borders. Between the first and the second layer 3 . 4 is a monitoring electrode 7 introduced, which is an electrically conductive third layer 5 the lining 12 forms. The monitoring electrode 7 is the shape of the support tube 2 or the shape of the lining 12 adapted and has one to the longitudinal axis 9 of the measuring tube 13 concentric circular cross section. The monitoring electrode 7 is opposite the lumen 11 and the carrier tube 2 of the measuring tube 13 through the first and second layers 3 . 4 the lining 12 electrically isolated. The monitoring electrode sits in front of and behind the cutting plane 7 with the measuring tube parallel to the longitudinal axis 9 of the measuring tube 13 and overall has a tubular shape. Through an introduced from outside hole through the support tube 2 and the second layer 4 the lining 12 through is the monitoring electrode 7 electrically contacted.

Durch das Trägerrohr 2 und die Auskleidung 12 hindurch ist eine erste Messelektrode 6 in Form einer Stiftelektrode in das Messrohr 13 eingebracht, die in das Lumen 11 des Messrohrs 13 mündet.Through the carrier tube 2 and the lining 12 through is a first measuring electrode 6 in the form of a pin electrode in the measuring tube 13 introduced into the lumen 11 of the measuring tube 13 empties.

Eine in das Lumen 11 eingebrachte und von dem Messstoff wenigstens teilweise benetzte Elektrode oder mit dem Messstoff kommunizierende Elektrode, die zur Messung der Impedanz Z oder einer mit der Impedanz Z in einem Zusammenhang stehenden Größe gegenüber der Überwachungselektrode 7 verwendet wird, wird als Bezugselektrode 8 bezeichnet.One in the lumen 11 introduced and at least partially wetted by the medium electrode or with the medium communicating electrode for measuring the impedance Z or related to the impedance Z size with respect to the monitoring electrode 7 is used as a reference electrode 8th designated.

Eine von dem Messstoff benetzte Elektrode oder mit dem Messstoff kommunizierende Elektrode, die zur Messung der Impedanz Z oder einer mit der Impedanz Z in einem Zusammenhang stehenden Größe gegenüber einer ersten von dem Messstoff benetzten oder mit dem Messstoff kommunizierenden Messelektrode 6 verwendet wird, wird als zweite Messelektrode 8 bezeichnet.An electrode wetted by the medium or an electrode communicating with the medium which is used to measure the impedance Z or a quantity related to the impedance Z in relation to a first measuring electrode wetted by the medium or communicating with the medium 6 is used as a second measuring electrode 8th designated.

In der in 1 gezeigten schematischen Darstellung ist in einem Winkel von annähernd 90° zur ersten Messelektrode 6 eine Elektrode in das Messrohr 13 eingebracht, die gegenüber der Überwachungselektrode 7 als Bezugselektrode 8 und gegenüber der ersten Messelektrode 6 als zweite Messelektrode 8 dient. Diese zweite Messelektrode 8 bzw. Bezugselektrode 8 mündet ebenfalls in das Lumen 11 des Messrohrs 13 und wird im Betriebsfall von dem strömenden Messstoff benetzt.In the in 1 shown schematic view is at an angle of approximately 90 ° to the first measuring electrode 6 an electrode in the measuring tube 13 introduced, the opposite the monitoring electrode 7 as a reference electrode 8th and opposite to the first measuring electrode 6 as a second measuring electrode 8th serves. This second measuring electrode 8th or reference electrode 8th also flows into the lumen 11 of the measuring tube 13 and is wetted during operation of the flowing medium.

Im Fall einer Messeinrichtung mit einem magnetisch-induktiven Messaufnehmer 1 ist zur Bestimmung einer in dem Messstoff induzierten Spannung eine zusätzliche Messelektrode, nicht gezeigt, diametral gegenüber der ersten Messelektrode 6 in das Messrohr 13 eingebracht. Diese zusätzliche Messelektrode kann ebenso wie die erste Messelektrode 6 und zweite Messelektrode 8 auch als Bezugselektrode 8 verwendet werden.In the case of a measuring device with a magnetic-inductive sensor 1 For determining a voltage induced in the medium, an additional measuring electrode, not shown, is diametrically opposite the first measuring electrode 6 into the measuring tube 13 brought in. This additional measuring electrode can be just like the first measuring electrode 6 and second measuring electrode 8th also as a reference electrode 8th be used.

Das Lumen 11 des Messrohrs 13 ist in radialer Richtung annähernd in vollem Umfang von der Überwachungselektrode 7 umgeben. Lediglich in dem Bereich in dem die erste Messelektrode 6 und die Bezugselektrode 8 bzw. die zweite Messelektrode 8 in das Messrohr 13 eingebracht sind, weist die Überwachungselektrode 7 Ausnehmungen auf und ist gegenüber der ersten Messelektrode 6 und der Bezugselektrode 8 bzw. der zweiten Messelektrode 8 elektrisch isoliert.The lumen 11 of the measuring tube 13 is in the radial direction approximately fully from the monitoring electrode 7 surround. Only in the area in which the first measuring electrode 6 and the reference lektrode 8th or the second measuring electrode 8th into the measuring tube 13 are introduced, the monitoring electrode 7 Recesses on and is opposite to the first measuring electrode 6 and the reference electrode 8th or the second measuring electrode 8th electrically isolated.

Die Überwachungselektrode 7 besteht dabei aus einem metallischen Netz oder Gitter, welches während der Fertigung der Auskleidung 12 zwischen die zweite und die erste Schicht 4, 3 der Auskleidung 12 eingebettet wird. Die Überwachungselektrode 7 ist über ein elektrisches Anschlusselement in Form einer Stiftelektrode durch die zweite Schicht 4 und das Trägerrohr 2 hindurch elektrisch mit der Auswerteeinrichtung, nicht gezeigt, verbunden.The monitoring electrode 7 consists of a metallic mesh or grid, which during the manufacture of the lining 12 between the second and the first layer 4 . 3 the lining 12 is embedded. The monitoring electrode 7 is via an electrical connection element in the form of a pin electrode through the second layer 4 and the carrier tube 2 through electrically connected to the evaluation device, not shown.

Die in 1 gezeigte Auskleidung 12 weist eine Beschädigung 10 der ersten Schicht 3 der Auskleidung 12 auf. Die Beschädigung 10 besteht aus einer Erosion der ersten Schicht 3 der Auskleidung 12 bis auf die durch die Überwachungselektrode 7 gebildete dritte Schicht 5.In the 1 shown lining 12 indicates damage 10 the first layer 3 the lining 12 on. The damage 10 consists of an erosion of the first layer 3 the lining 12 except for through the monitoring electrode 7 formed third layer 5 ,

Mittels einer Auswerteeinrichtung, nicht gezeigt, wird zwischen der ersten und der zweiten Messelektrode 6, 8 eine Wechselspannung angelegt, und die Impedanz Z_F des das Messrohr 13 durchströmenden Messstoffs bestimmt. In gleicher Weise wird zwischen der Überwachungselektrode 7 und der Bezugselektrode 8 eine Wechselspannung angelegt. Dafür ist die Auswerteeinrichtung mit der Überwachungselektrode 7, der ersten Messelektrode 6 und der zweiten Messelektrode 8 bzw. der Bezugselektrode 8 verbunden. Zur Aufnahme eines Impedanzspektrums wird dabei die Frequenz f der Wechselspannung variiert. In 2 und in 3 sind entsprechende Impedanzspektren zwischen der Überwachungselektrode 7 und der Bezugselektrode 8 bzw. der ersten und der zweiten Messelektrode 6, 8 gezeigt.By means of an evaluation device, not shown, is between the first and the second measuring electrode 6 . 8th an alternating voltage is applied, and the impedance Z _F of the measuring tube 13 determined by flowing medium. In the same way, between the monitoring electrode 7 and the reference electrode 8th an alternating voltage applied. This is the evaluation device with the monitoring electrode 7 , the first measuring electrode 6 and the second measuring electrode 8th or the reference electrode 8th connected. To record an impedance spectrum while the frequency f of the alternating voltage is varied. In 2 and in 3 are corresponding impedance spectra between the monitoring electrode 7 and the reference electrode 8th or the first and the second measuring electrode 6 . 8th shown.

Zur Veranschaulichung ist der Messpfad zwischen der ersten und der zweiten Messelektrode 6, 8 zur Bestimmung der Impedanz des Messstoffs Z_F und der zweite Messpfad zur Bestimmung der Impedanz Z_U zwischen der Überwachungselektrode 7 und der Bezugselektrode 8 in 1 dargestellt.By way of illustration, the measuring path is between the first and second measuring electrodes 6 . 8th for determining the impedance of the medium Z _F and the second measuring path for determining the impedance Z _U between the monitoring electrode 7 and the reference electrode 8th in 1 shown.

In 2 und in 3 ist für vier unterschiedlich große Beschädigungen der ersten Schicht 3 der Auskleidung 12 der Verlauf des Impedanzspektrums dargestellt. Der Index 0 bezieht sich hierbei auf eine unbeschädigte Auskleidung 12 und die Indizes 1 bis 4 auf zunehmend größere Beschädigungen an der Auskleidung 12. Die Beschädigung 10 der Auskleidung 12 wurde durch Abtragen eines zusammenhängenden Bereichs der ersten Schicht 3 der Auskleidung 12 simuliert. Dabei wurde das Ausmaß der Beschädigung 10 für eine der ersten Messung des Impedanzspektrums a₁ nachfolgende Messung jeweils annähernd verdoppelt.In 2 and in 3 is for four different sized damages of the first layer 3 the lining 12 the course of the impedance spectrum shown. The index 0 refers to an undamaged lining 12 and the indices 1 to 4 to increasingly major damage to the lining 12 , The damage 10 the lining 12 was made by ablating a contiguous area of the first layer 3 the lining 12 simulated. It was the extent of damage 10 for each of the first measurement of the impedance spectrum a ₁ subsequent measurement each approximately doubled.

2 zeigt in doppeltlogarithmischer Auftragung fünf verschiedene Impedanzspektren a₀, a₁, a₂, a₃, a₄ zwischen der Überwachungs- 7 und der Bezugselektrode 8. Die Kurve a₀ zeigt den Verlauf des Impedanzspektrums bei einer unbeschädigten Auskleidung 12 des Messrohrs 13, also bei einer unbeschädigten ersten Schicht 3 der Auskleidung 12. Die Impedanz zwischen Überwachungselektrode 7 und Bezugselektrode 8 weist bei unbeschädigter Auskleidung 12 im Vergleich zu den Impedanzspektren, die bei einer Beschädigung 10 der Auskleidung 12 aufgenommen wurden, einen wesentlich höheren Wert auf. Die Kurven a₁ bis a₄ zeigen das Impedanzspektrum mit zunehmender Beschädigung 10 der Auskleidung 12. Mit zunehmender Größe der Beschädigung 10 nimmt die Impedanz Z zwischen Überwachungs- 7 und Bezugselektrode 8 ab. 2 shows in logarithmic plot five different impedance spectra a ₀ , a ₁ , a ₂ , a ₃ , a ₄ between the monitoring 7 and the reference electrode 8th , The curve a ₀ shows the course of the impedance spectrum with an undamaged lining 12 of the measuring tube 13 that is an undamaged first layer 3 the lining 12 , The impedance between the monitoring electrode 7 and reference electrode 8th points at undamaged lining 12 compared to the impedance spectra, which in case of damage 10 the lining 12 a much higher value. The curves a ₁ to a ₄ show the impedance spectrum with increasing damage 10 the lining 12 , With increasing size of damage 10 takes the impedance Z between monitoring 7 and reference electrode 8th from.

3 zeigt in doppeltlogarithmischer Auftragung fünf Impedanzspektren d₀, d₁, d₂, d₃, d₄ zwischen der ersten Messelektrode 6 und der zweiten Messelektrode 8 bei unversehrter Auskleidung 12 und bei vier unterschiedlichen Beschädigungen der Auskleidung 12. Das Impedanzspektrum d₀ wurde bei einer unbeschädigten Auskleidung 12 bzw. unbeschädigten ersten Schicht 3 der Auskleidung 12 aufgenommen und die Impedanzspektren d₁, d₂, d₃, d₄ bei zunehmender Beschädigung der Auskleidung 12. Der Verlauf der Impedanzspektren zeigt nur eine leichte Abhängigkeit von der Größe der Beschädigung 10 der Auskleidung 12 und entspricht im Wesentlichen der Impedanz des das Messrohr 13 durchströmenden Messstoffs. In Tabelle 1 sind die Werte der Impedanz Z_U zwischen Überwachungselektrode 7 und Bezugselektrode 8 bzw. die Werte der Impedanz Z_F zwischen der ersten und der zweiten Messelektrode 6, 8 bei einer Frequenz von 1 kHz bei verschiedenen Zuständen der Auskleidung 12 gegeneinander aufgetragen. Tabelle 1: Impedanzwerte bei einer Frequenz f von 1 kHz: Messung Impedanz Z_U/Ohm Impedanz Z_F/Ohm 1 185249 2116 2 9675 2099 3 3501 2060 4 2585 2052 5 1970 2050 3 shows in a log-log plot five impedance spectra d ₀ , d ₁ , d ₂ , d ₃ , d ₄ between the first measuring electrode 6 and the second measuring electrode 8th with undamaged lining 12 and four different damage to the liner 12 , The impedance spectrum d ₀ was at an undamaged lining 12 or undamaged first layer 3 the lining 12 and the impedance spectra d ₁ , d ₂ , d ₃ , d ₄ with increasing damage to the lining 12 , The course of the impedance spectra shows only a slight dependence on the size of the damage 10 the lining 12 and essentially corresponds to the impedance of the measuring tube 13 flowing medium. In Table 1, the values of the impedance Z _U between the monitor electrode 7 and reference electrode 8th or the values of the impedance Z _F between the first and the second measuring electrode 6 . 8th at a frequency of 1 kHz at different states of the lining 12 applied against each other. Table 1: Impedance values at a frequency f of 1 kHz: Measurement Impedance Z _U / ohms Impedance Z _F / Ohm 1 185249 2116 2 9675 2099 3 3501 2060 4 2585 2052 5 1970 2050

Anhand der Messung 1 bei intakter Auskleidung 12 wird der Unterschied der Impedanzwerte zwischen der ersten und der zweiten Messelektrode 6, 8 und zwischen der Überwachungselektrode 7 und der Bezugselektrode 8 deutlich.Based on the measurement 1 with an intact lining 12 becomes the difference of the impedance values between the first and second measuring electrodes 6 . 8th and between the monitoring electrode 7 and the reference electrode 8th clear.

Die Impedanz Z_U beträgt annähernd das Neunzigfache der Impedanz Z_F. Bei zunehmender Beschädigung 10 der Auskleidung 12 verringert sich die Impedanz zwischen Überwachungs- 7 und Bezugselektrode 8. Dies kann als Nachweis für eine Beschädigung 10 dienen. Bei der Messung 2 ist eine Beschädigung 10 der Auskleidung 12 vorhanden und die Impedanz Z_U beträgt nur noch das Fünffache der Impedanz Z_F bei Messung 2. Die gegenüber der Impedanz Z_F geringere Impedanz Z_U in Messung 5 lässt sich auf die Größere von der Beschädigung 10 freigelegte und von dem Messstoff benetzte Fläche der Überwachungselektrode 7 zurückführen, welche größer ist als die benetzte Fläche der Messelektroden 6, 8.The impedance Z _U is approximately ninety times the impedance Z _F. With increasing damage 10 the lining 12 reduces the impedance between monitoring 7 and reference electrode 8th , This can be proof of damage 10 serve. In the measurement 2 is a damage 10 the lining 12 present and the impedance Z _U is only five times the impedance Z _F during measurement 2 , The lower impedance Z _U compared to the impedance Z _F in measurement 5 settles on the bigger of the damage 10 exposed and wetted by the medium surface of the monitoring electrode 7 which is larger than the wetted area of the measuring electrodes 6 . 8th ,

11: Messaufnehmersensor
22: Trägerrohrsupport tube
33: Erste SchichtFirst layer
44: Zweite SchichtSecond layer
55: Dritte Schichtthird layer
66: Erste MesselektrodeFirst measuring electrode
77: Überwachungselektrodemonitoring electrode
88th: Bezugselektrode/zweite MesselektrodeReference electrode / second measuring electrode
99: Längsachselongitudinal axis
1010: Beschädigungdamage
1111: Lumenlumen
1212: Auskleidunglining
1313: Messrohr/RohrleitungMeasuring tube / pipe
ff: Frequenzfrequency
ZZ: Impedanzimpedance
Z_F Z _F: Impedanz zwischen der ersten und der zweiten Messelektrodeimpedance between the first and second measuring electrodes
Z_U Z _U: Impedanz zwischen Überwachungs- und Bezugselektrodeimpedance between monitoring and reference electrode

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102005044972 A1 [0006]
- DE 102004062680 A1 [0006]
EP 0766069 B1 [0009]
- US 4513624 A [0009]

Claims

Measuring device for determining a volume or mass flow rate through a measuring tube ( 13 ), wherein the measuring tube ( 13 ) a carrier tube ( 2 ) and inside a lining ( 12 ) having a lumen ( 11 ) forms for receiving the medium, characterized in that at least one monitoring electrode ( 7 ) between a first and a second layer ( 3 . 4 ) of the lining ( 12 ) is embedded.

Measuring device according to claim 1, characterized in that the first layer ( 3 ) attached to the lumen ( 11 ) of the measuring tube ( 13 ) is adjacent, consists of a first electrically insulating material.

Measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that the second layer ( 4 ), which to the support tube ( 2 ) adjoins, consists of a second electrically insulating material.

Measuring device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the monitoring electrode ( 7 ) through the second layer ( 4 ) and the carrier tube ( 2 ) is electrically contacted by.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that an evaluation device is provided, which for measuring the impedance (Z) or a related to the impedance (Z) size, in particular a derived from the impedance (Z) size between the monitoring electrode ( 7 ) and a reference electrode ( 8th ) serves.

Measuring device according to claim 5, characterized in that the reference electrode ( 8th ) for measuring a reference potential, in particular for measuring the electrical and / or chemical potential of the flowing medium, is used.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the monitoring electrode ( 7 ) the lumen ( 11 ) at least in a partial region along the longitudinal axis ( 9 ) of the measuring tube ( 13 ) at least partially radially surrounds.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the monitoring electrode ( 7 ) a third layer ( 5 ) formed between the first and second layers ( 3 . 4 ), the third layer ( 5 ) consists of an electrically conductive material.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that at least a first and a second medium-contacting measuring electrode ( 6 . 8th ), and that the first and second measuring electrodes ( 6 . 8th ) are used to determine the impedance (Z) or a size of the medium to be related to the impedance (Z).

Device for monitoring a pipeline ( 13 ), whereby the pipeline ( 13 ) internally at least partially with a lining ( 12 ), which is a lumen ( 11 ), which serves to receive a flowing substance, wherein the pipeline ( 13 ) a carrier tube ( 2 ), on which the lining ( 12 ), characterized in that at least one monitoring electrode ( 7 ) between a first and a second layer ( 3 . 4 ) of the lining ( 12 ) is embedded.

Apparatus according to claim 10, characterized in that at least one reference electrode ( 8th ) is provided, which interacts with the flowing substance.

Device according to claim 11, characterized in that an evaluation device is provided, which is provided for measuring the impedance (Z) or a value associated with the impedance (Z) between the monitoring electrode (Z). 7 ) and the reference electrode ( 8th ) serves.

Method for monitoring a measuring device, the measuring device for determining the volume or mass flow rate through a measuring tube ( 13 ) flowing medium, the measuring tube ( 13 ) a carrier tube ( 2 ), wherein the measuring tube ( 13 ) internally with a lining ( 2 ) provided on the support tube ( 2 ), characterized in that by means of at least one in the lining ( 12 ) embedded monitoring electrode ( 7 ) the impedance (Z) or a value related to the impedance (Z) between the monitoring electrode (Z) 7 ) and a reference electrode ( 8th ) is measured.

A method according to claim 13, characterized in that by means of a first and a second measuring electrode contacting the measuring electrode ( 6 . 8th ) the impedance (Z) or a related to the impedance (Z) size of the medium is determined.

Method according to claim 13 or 14, characterized in that, in the case where the impedance (Z) or the quantity related to the impedance (Z) lies between the monitoring electrode (Z) and 7 ) and the reference electrode ( 8th ) exceeds or falls below a predetermined value, a corresponding message is output by the measuring device.