DE102011083549A1

DE102011083549A1 - Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät

Info

Publication number: DE102011083549A1
Application number: DE102011083549A
Authority: DE
Inventors: Oliver Graf
Original assignee: Endress and Hauser Flowtec AG; Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date: 2011-09-27
Filing date: 2011-09-27
Publication date: 2013-03-28
Also published as: CN103827639A; CN103827639B; US9360356B2; WO2013045171A1; US20140230565A1; EP2761257A1

Abstract

Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät mit einem Messrohr (1) und darauf angeordneten Spulensystemen (2), wobei jedes Spulensystem (2) eine Spule (3) und einen so durch die Spule (3) geführten Spulenkern (4) aufweist, dass dieser aus der Spule (3) herausragt, wobei zwei Spulensysteme (2) so auf einer Linie parallel zu einer Längsachse des Messrohrs (1) auf dem Messrohr (1) angeordnet sind, dass ein Polschuh (5) zwischen den aus den Spulensystemen (2) herausragenden Spulenkernen (4) und dem Messrohr (5) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft magnetisch-induktives Durchflussmessgerät mit einem Messrohr und darauf angeordneten Spulensystemen, wobei jedes Spulensystem eine Spule und einen so durch die Spule geführten Spulenkern aufweist, dass dieser aus der Spule herausragt.
Magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte nutzen für die volumetrische Strömungsmessung das Prinzip der elektrodynamischen Induktion aus und sind aus einer Vielzahl von Veröffentlichungen bekannt. Senkrecht zu einem Magnetfeld bewegte Ladungsträger des Mediums induzieren eine Messspannung in im Wesentlichen senkrecht zur Durchflussrichtung des Mediums und senkrecht zur Richtung des Magnetfeldes angeordneten Messelektroden. Die in die Messelektroden induzierte Messspannung ist proportional zu der über den Querschnitt des Messrohres gemittelten Strömungsgeschwindigkeit des Mediums, also proportional zum Volumenstrom. Ist die Dichte des Mediums bekannt, lässt sich der Massestrom in der Rohrleitung bzw. in dem Messrohr bestimmen. Die Messspannung wird üblicherweise über ein Messelektrodenpaar abgegriffen, das bezüglich der Koordinate entlang der Messrohrachse in dem Bereich maximaler Magnetfeldstärke angeordnet ist und wo folglich die maximale Messspannung zu erwarten ist. Die Elektroden sind üblicherweise galvanisch mit dem Medium gekoppelt; es sind jedoch auch magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte mit berührungslos kapazitiv koppelnden Elektroden bekannt.
Das Messrohr kann dabei entweder aus einem elektrisch leitfähigen, nichtmagnetischen Material, z. B. Edelstahl, gefertigt sein, oder aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen. Ist das Messrohr aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt, so muss es in dem mit dem Medium in Kontakt kommenden Bereich mit einem Liner aus einem elektrisch isolierenden Material ausgekleidet sein. Der Liner besteht je nach Temperatur und Medium beispielsweise aus einem thermoplastischen, einem duroplastischen oder einem elastomeren Kunststoff. Es sind jedoch auch magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte mit einer keramischen Auskleidung bekannt.
Eine Elektrode lässt sich im Wesentlichen in einen Elektrodenkopf, der zumindest teilweise mit einem Medium, welches das Messrohr durchströmt, in Kontakt kommt, und einen Elektrodenschaft, der fast vollständig in der Wandung des Messrohres eingebracht ist, unterteilen.
Die Elektroden sind neben dem Magnetsystem die zentralen Komponenten eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes. Bei der Ausgestaltung und Anordnung der Elektroden ist darauf zu achten, dass sie sich möglichst einfach in dem Messrohr montieren lassen und dass nachfolgend im Messbetrieb keine Dichtigkeitsprobleme auftreten; darüber hinaus sollen sich die Elektroden durch eine empfindliche und gleichzeitig störungsarme Messsignalerfassung auszeichnen.
Neben den Messelektroden, die zum Abgriff eines Messsignals dienen, werden oftmals zusätzliche Elektroden in Form von Bezugs- oder Erdungselektroden in das Messrohr eingebaut, die dazu dienen, ein elektrisches Referenzpotential zu messen oder teilgefüllte Messrohre zu erkennen oder die Mediumstemperatur mittels eingebautem Temperaturfühler zu erfassen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein einfach und kostengünstig herzustellendes magnetisch-induktives Durchflussmessgerät vorzuschlagen.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Merkmalen der jeweils abhängigen Ansprüche wieder.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Einige davon sollen hier kurz anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert werden. Gleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes magnetisch-induktives Durchflussmessgerät in der Draufsicht,
2 zeigt dasselbe erfindungsgemäße magnetisch-induktive Durchflussmessgerät im Längs-Teilschnitt und im Querschnitt,
3 zeigt dasselbe erfindungsgemäße magnetisch-induktive Durchflussmessgerät perspektivisch,
4 zeigt perspektivisch ein erfindungsgemäßes Spulensystem eines erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts,
5 zeigt das Spulensystem aus 4 im Querschnitt,
6 zeigt einen Polschuh eines ein erfindungsgemäßen Spulensystems in der Draufsicht,
7 zeigt ein perspektivisch ein erfindungsgemäßes Kernblech,
8 zeigt perspektivisch einen erfindungsgemäßen Haltebügel in Vorder- und Rückansicht,
9 zeigt schematisch die Anordnung von vier Spulen am Messrohr,
10 zeigt modellhaft die Verschaltung der vier Spulen.
In 1 ist ein erfindungsgemäßes magnetisch-induktives Durchflussmessgerät mit einem Messrohr 1 und darauf angeordneten Spulensystemen 2 in der Draufsicht dargestellt. Jedes Spulensystem 2 weist eine Spule 3 und einen durch die Spule 3 geführten Spulenkern 4 auf. Erfindungsgemäß ragt der Spulenkern 4 aus zumindest einer Stirnseite 11 der Spule 3 heraus. In diesem Ausführungsbeispiel ragt der Spulenkern 4, welcher hier mehrere Kernbleche umfasst, aus beiden Stirnseiten 11 und 12 der Spule 3 symmetrisch heraus. Die Kernbleche sind L-förmig geformt und so zueinander ausgerichtet, dass in einem Längsschnitt durch das Spulensystem ein U-förmiger Spulenkern ausgebildet wird.
Zwei Spulensysteme 2 sind dabei so in einer Linie 29 parallel zu einer Längsachse des Messrohrs auf dem Messrohr 1 angeordnet, dass ein Polschuh 5 zwischen den aus den Spulensystemen 2 herausragenden Spulenkernen 4 und dem Messrohr 1 angeordnet ist.
Die Spulen 3 umfassen beispielsweise einen helixförmig auf einen hohlzylindrischen Spulenkörper aus einem Polymer gewickelten Kupferdraht. Die zwei Spulensysteme weisen dieselbe Längsachse 29 auf, welche insbesondere parallel zu einer Längsachse des Messrohrs verläuft.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung berühren die Spulenkerne 4 den Polschuh 5. Wie aus 4 in Kombination mit 5 zu schließen ist, ist er Spulenkern 4 ist U-förmig ausgestaltet, und so auf dem Messrohr 1 angeordnet und zum Messrohr 1 ausgerichtet, dass die Öffnung des U zum Messrohr 1 und damit zum Polschuh 5 zeigt.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Spulenkerne 4 der Spulensysteme 2 jeweils zumindest zwei, insbesondere zumindest drei Kernbleche 6, 7 und 8, insbesondere zumindest zwei, insbesondere drei Stapel zu jeweils mehreren Kernblechen 6, 7 und 8 umfassen, welche durch die Spule 3 geführt sind. Sämtliche Kernbleche 6, 7 und 8 sind dann identisch ausgestaltet und weisen somit insbesondere gleiche Form und Größe auf.
Wie bereits erwähnt, und aus 7 anhand eines ersten Kernblechs 6 herauszulesen ist, sind die Kernbleche 6 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung L-förmig geformt. Jedes Kernblech 6 weist dann einen ersten Schenkel 9 und einen zweiten Schenkel 10 auf, welche L-förmig miteinander verbundenen sind. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind sämtliche Kernbleche 6, 7 und 8 identisch ausgestaltet und weisen somit jeweils gleiche Form und Größe auf. Der erste und zweite Schenkel 9 und 10 schließen beispielsweise einen Winkel von 90° ein. Analoges gilt natürlich dann für das zweite Kernblech 7, das dritte Kernblech 8 oder jedes weitere Kernblech.
Weitergebildet weist jedes Kernblech 6 Bohrungen 13 auf, durch welche sie miteinander verschraubt werden. Die Bohrungen 13 sind weiterbildungsgemäß symmetrisch bezogen auf die Länge des ersten Schenkels 9 des Kernblechs 6 angeordnet, so dass bei einem entgegengesetzt orientierten Kernblech, dessen erster Schenkel bündig mit dem ersten Schenkel 9 des Kernblechs 6 abschließt, die beiden ersten Schenkel somit deckungsgleich sind, die Bohrungen deckungsgleich sind, so dass beide Kernbleche miteinander verschraubbar sind. Beim vorliegenden Kernblech 6 sind die Ecken abgerundet, beispielsweise durch Radien der Größe R0,5 bis R10, je nach Größe des Kernblechs. Nicht abgerundet sind jedoch die Beiden Ecken des freien Endes des zweiten Schenkels 10, welches Ende im montierten Zustand des Spulensystems einen Polschuh berührt.
Werden Spannbänder zur Fixierung des Spulensystems am Messrohr verwendet, kann jedes Kernblech, wie hier, weitere Bohrungen, hier mit rechteckigem Querschnitt aufweisen, durch welche die Spannbänder durchgeführt werden, das Spulensystem fest mit dem Messrohr zu verbinden.
Ein erfindungsgemäßes Kernblech umfasst insbesondere ein Metall mit einer magnetischen Permeabilitätszahl μ_r von zumindest 50, insbesondere mindestens 1000 bis 50000. Es besteht beispielsweise aus M165 oder M330.
Bei einer Variante, um die oben genannte U-Form des Spulenkerns 4 zu verwirklichen, sind zumindest ein erstes Kernblech 6 und ein zweites Kernblech 7 so durch die Spule geführt, dass der erste Schenkel 9 des ersten Kernblechs 6 und der erste Schenkel 9 des zweiten Kernblechs 7 parallel zueinander verlaufen und, dass der zweite Schenkel 10 des ersten Kernblechs 6 und der zweite Schenkel 10 des zweiten Kernblechs 7 parallel zueinander verlaufen, wobei der zweite Schenkel 10 des ersten Kernblechs 6 und der zweite Schenkel 10 des zweiten Kernblechs 7 auf unterschiedlichen Seiten der Spule 3 angeordnet sind.
4 und 5 machen den Aufbau eines erfindungsgemäßen Spulensystems deutlich. Zwischen Spule 3 und den zweiten Schenkeln 10 der Kernbleche 6, 7 und 8 können elektrisch isolierende Distanzstücke 16 angeordnet sein. Dabei handelt es sich insbesondere um Kunststoffringe, beispielsweise aus einem glasfaserverstärktem Thermoplast wie z. B. Polyamid PA66. Distanzstücke 16 werden eingesetzt, um den Abstand der Spule 3 zu den zweiten Schenkeln 10 der Kernbleche 6, 7 und 8 festzulegen und gegebenenfalls, um die Spule 3 mittig zwischen den zweiten Schenkeln 10 der Kernbleche 6, 7 und 8 zu positionieren und festzustellen. So ist es möglich, unterschiedliche Kernbleche mit insbesondere unterschiedlichen Längen ihrer ersten Schenkel mit jeweils der baugleichen Spule einzusetzen. Damit lassen sich mit vielen Gleichteilen wiederum verschieden Große Spulensysteme für verschieden große magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte, insbesondere für verschieden große Nennweiten der Messrohre der magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräte bauen. Das Messrohr eines erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts weist insbesondere eine Größe zwischen DN700 und DN2400, insbesondere zwischen DN1350 und DN2400 auf. Mit identischen Bauteilen lassen sich so Spulensysteme beispielsweise für die Nennweiten DN700 bis DN1200 und DN1350 bis DN2400 herstellen.
Als magnetisch isolierend gilt ein Material mit einer magnetischen Permeabilitätszahl μ_r kleiner 1, insbesondere nahe 0. Elektrisch isolierend ist ein Werkstoff mit einem spezifischen Widerstand größer 1·10^–10 Ωmm²/m, insbesondere größer 1·10^–15 Ωmm²/m. Beide Angaben gelten selbstverständlich für Normbedingungen.
Alternativ dazu, dass nicht nur die Bohrungen, sondern auch die ersten Schenkel 9 der Kernbleche 6, 7 und 8 deckungsgleich nebeneinander liegen, sind der erste Schenkel 9 des ersten Kernblechs 6 und der erste Schenkel 9 des zweiten Kernblechs 7 axial zueinander versetzt angeordnet. Dadurch ist eine Länge des Spulensystems parallel zu den ersten Schenkeln 9 der Kernbleche 6 und 7 größer als eine Länge der ersten Schenkeln 9 der Kernbleche 6 und 7. Ihre Enden schließen nicht bündig miteinander ab. Die ersten Schenkel 9 sind nicht deckungsgleich. Bohrungen, insbesondere zumindest zwei, in den Kernblechen jedoch schon, da diese entsprechend dem axialen Versatz der Kernbleche zueinander in den Kernblechen angeordnet sind. Auf ein solches Spulensystem wird in den Figuren nicht weiter eingegangen. Analog sind bei in Stapeln durch die Spule geführten Kernblechen die ersten Schenkel 9 der ersten Kernbleche 6 und die ersten Schenkel 9 der zweiten Kernbleche 7 axial zueinander versetzt angeordnet. Auch damit lassen sich verschieden große Spulensysteme realisieren.
Durch die bereits eingeführten Bohrungen 13 in den Kernblechen 6, 7 und 8 sind die Kernbleche 6, 7 und 8 mittels Schrauben 14 miteinander verschraubt. Die Bohrungen 13 sind in den Kernblechen 6, 7 und 8 so angeordnet, dass im montierten Zustand des Spulensystems 2 die Bohrungen 13 des ersten Kernblechs 6 deckungsgleich sind mit den Bohrungen 13 des zweiten Kernblechs 7, so dass sich das erste und das zweite Kernblech 6 und 7 miteinander durch die Bohrungen 13 verschrauben lassen. Analog ist dann auch das dritte Kernblech 8 verschraubbar, da es deckungsgleich mit dem ersten Kernblech angeordnet ist. Erreicht wird dies durch die Symmetrie der Bohrungen 13 bezogen auf die Länge des ersten Schenkels 9 jedes Kernblechs 6, 7 und 8.
In der skizzierten Variante weist jedes Kernblech 6, 7 und 8 einen ersten und einen zweiten Schenkel 9 und 10 auf, welche L-förmig miteinander verbundenen sind, wobei zumindest ein erstes Kernblech 6 und ein zweites Kernblech 7 und ein drittes Kernblech 8 so durch die Spule 3 geführt sind, dass der erste Schenkel 9 des ersten Kernblechs 6 und der erste Schenkel 9 des zweiten Kernblechs 7 und der erste Schenkel 9 des dritten Kernblechs 8 parallel zueinander durch die Spule 3 verlaufen und, dass der zweite Schenkel 10 des ersten Kernblechs 6 und der zweite Schenkel 10 des zweiten Kernblechs 7 und der zweite Schenkel 10 des dritten Kernblechs 8 parallel zueinander verlaufen, wobei der zweite Schenkel 10 des ersten Kernblechs 6 und der zweite Schenkel 10 des dritten Kernblechs 8 auf einer ersten Seite 11 der Spule 3 angeordnet sind und der zweite Schenkel 10 des zweiten Kernblechs 7 auf einer der ersten Seite 11 abgewandten, zweiten Seite 12 der Spule 3 angeordnet ist, wobei die ersten Schenkel 9 der Kernbleche 6, 7 und 8 und der zweite Schenkel 10 des ersten und eines dritten Kernblechs 6 und 8 und der zweite Schenkel 10 des zweiten Kernblechs 7 einen U-förmigen Spulenkern bilden, wobei das zweite Kernblech 7 zwischen dem ersten und dem dritten Kernblech 6 und 8 angeordnet und insbesondere mittig durch die Spule 3 geführt ist und wobei der Polschuh 5 zwischen zumindest den zweiten Schenkeln 10 des ersten und dritten Kernblechs 6 und 8 und dem Messrohr 1 angeordnet ist.
Der Spulenkern 4 ist quasi dreigeteilt. Schließen die Kernbleche 6, 7 und 8 jeweils parallel zur Längsachse 29 des Spulensystems 2 bzw. hier auch parallel zur Längsachse 22 des Messrohrs 1 bündig ab, so liegt der Polschuh 5 auch zwischen den ersten Schenkeln 9 der zweiten Kernbleche 7 und dem Messrohr 1. Berührt wird der Polschuh 5 jedoch lediglich von den zweiten Schenkeln 10 der ersten und dritten Kernbleche 6 und 8.
Durch die Öffnung der Spule 3, sind die Kernbleche 6, 7 und 8 in einer solchen Anzahl aneinander anliegend geführt, dass sie zumindest die Breite der Öffnung, insbesondere die Öffnung insgesamt ausfüllen. Die konstruktive Ausgestaltung, insbesondere des ersten Schenkels 9, der Kernbleche 6, 7 und 8 hängt daher von der konstruktiven Gestalt der Spule 3 ab und umgekehrt. Die Anzahl der durch die Spule 3 geführten Kernbleche 6, 7 und 8 ist ebenfalls davon abhängig.
Die Schrauben 14 sind dabei gemäß einer Ausführungsform mittels Schraubhülsen 15 von den Kernblechen 6, 7 und 8 elektrisch und/oder magnetisch isoliert.
Im veranschaulichten Beispiel, sind zwei sich gegenüberstehende Schraubhülsen 15 mittels der Schraubverbindung, hier aus Schraube 14 und Mutter 17, so gegeneinander vorgespannt, dass sich zumindest eine Schraubhülse 15 um ein vorgegebenes Maß axial verkürzt, wobei sie zumindest teilweise die Form eines Faltenbalgs annimmt. Zur Isolierung verhindern die Schraubhülsen 15 den Kontakt der Kernbleche 6, 7 und 8 mit den Schrauben 14. Um Toleranzen beispielsweise der Dicke des Kernblechstapels auszugleichen, sind die Schraubhülsen 15 dabei so ausgestaltet, dass die Summe ihrer Längen im nichtmontierten Zustand, welche im montierten Zustand im Kernblechstapel liegen, die Dicke des Kernblechstapels um ein vorgegebenes Maß überschreitet. Das vorgegebene Maß ist dabei kleiner als die größtmögliche axiale Stauchung der Schraubhülsen 15, ohne dass diese außerhalb der erfindungsgemäßen Parameter verformt werden.
Bei der Montage werden die Schraubhülsen 15 von beiden Seiten in den Kernblechstapel eingeführt. Ihre ringförmigen Spitzen berühren sich dabei. Wird nun eine Schraube 14 durch die Schraubhülsen 15 gesteckt und verschraubt, wird über den Schraubenkopf eine axial wirkende Kraft in die Schraubhülsen 15 geleitet, die dazu führt, dass sich zumindest eine der Schraubhülsen 15 erfindungsgemäß verformt, bis der Schraubenkopf anliegt und die Summe der Längen der Schraubhülsen 15 im Kernblechstapel der Dicke des Kernblechstapels entspricht.
1 ist zu entnehmen, dass der Polschuh 5 eine erste Breite 30 parallel zur Längsachse des Messrohrs 1 aufweist, welche kleiner oder gleich groß ist einem Abstand der zwei Spulen 3 zueinander. Der Polschuh 5 ist dabei so auf dem Messrohr 1 angeordnet und zu den Spulen 3 ausgerichtet, dass sich die erste Breite 30 im Bereich der Spulen 3 der zwei Spulensysteme 2 befindet. Die zwei Spulen 3 stehen sich so gegenüber, dass der Polschuh 5 zwischen ihnen, insbesondere zwischen ihren beiden sich gegenüberstehenden Stirnflächen 11, liegt. Der Abstand der zwei Spulen 3 bemisst sich somit zwischen den zwei sich gegenüberliegenden Stirnflächen 11 der Spulen. Ansonsten weist der Polschuh 5 eine zweite Breite 31 parallel zur Längsachse des Messrohrs 1 auf, welche größer ist als der Abstand der zwei sich gegenüberliegenden Stirnflächen 11 der Spulen 3. Allgemein umschließt der Polschuh 5 das Messrohr 1 zumindest teilweise.
Der Bereich der verringerten ersten Breite 30 des Polschuhs 5 erstreckt sich dabei über die Breite des Spulenkerns 4, insbesondere über die gesamte Breite der Spulen 3, senkrecht zur Längsachse 29 der Spulensysteme 2, welche auf der Linie ihrer Längsachsen 29 liegen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Bereich der verringerten ersten Breite 30 des Polschuhs 5 breiter als die Breite der Spulensysteme 2.
Der erfindungsgemäße Polschuh 5 gemäß 6 weist somit eine Länge und eine zweite Breite 31 auf. Der Polschuh 5 weist die Form einer einfach gekrümmten Schale auf. In der Draufsicht, projiziert auf die Zeichenebene also, weist der Polschuh 5, abgesehen von den abgerundeten Ecken und von den Aussparungen 32, quasi rechteckigen Querschnitt auf. Die Aussparungen 32 sind symmetrisch und führen zur ersten Breite 30 im Bereich der Aussparungen 32. Alternative Ausgestaltungen sind denkbar, beispielsweise als Doppelkeule in der Draufsicht. Des Weiteren weist der Polschuh 5 eine Bohrung 33 auf, zur Durchführung einer Elektrode, insbesondere einer Messstoffüberwachungselektrode oder einer Bezugselektrode.
Wird, wie in 1 zu sehen ist, das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät in eine Ebene projiziert, welche parallel zur Messrohrachse verläuft und senkrecht zu einer weiteren Ebene, in welcher die Messrohrachse und die Längsachsen 29 der Spulen 3 liegen, überdecken, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, ausschließlich die Spulenkerne 4 der Spulen 3 den Polschuh 5. Wie oben bereits erwähnt, wird der Polschuh von einem oder mehreren Spulensystemen 2 jedoch nur von den zweiten Schenkeln der ersten und dritten Kernbleche bzw. von den zweiten Schenkeln der Kernbleche des ersten und dritten Kernblechstapels berührt.
Zur Positionierung eines Spulensystems 2 am Messrohr oder mehrerer Spulensysteme 2 oder gar aller Spulensysteme 2 weist ein erfindungsgemäßes magnetisch-induktives Durchflussmessgerät beispielsweise einen oder mehrere Haltebügel 34 auf. Mit dem Haltebügel 34 wird ein Spulensystem 2 auf dem Messrohr positioniert. Wird ein zusätzliches Spannband 35 verwendet, welches die Spulensystems 2 am Messrohr 1 feststellt, fungieren die Haltebügel 34 lediglich in der Montagephase zusätzlich als Halterung für die Spulensysteme 2. Hier werden zwei Haltebügel 34 pro Spulensystem verwendet. In 8 ist ein Haltebügel 34 perspektivisch in zwei Ansichten gezeichnet. Um vier Spulensysteme am Messrohr zu positionieren, werden z. B. acht Haltebügel 34 genutzt, zwei für jedes Spulensystem. Dennoch handelt es sich um acht Gleichteile.
Das Messrohr 1 eines erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts weist insbesondere eine Größe zwischen DN700 und DN2400, insbesondere zwischen DN1350 und DN2400 auf.
Dabei sind die auf einer Linie angeordneten, sich gegenüberstehenden Spulen 3 insbesondere so verschaltet, dass ihre Polung bei gleichzeitiger Anregung gleich ist an den zwei sich gegenüberliegenden Stirnflächen 11 der Spulen 3 der zwei Spulensysteme 2.
Sind vier Spulensysteme am Messrohr so angeordnet, dass sie in einer Ebene liegen, in welcher die Längsachse des Messrohrs liegt, wobei jeweils zwei Spulensysteme auf einer Linie parallel zur Längsachse des Messrohrs auf dem Messrohr auf unterschiedlichen Hälften des Messrohrs angeordnet sind, sind die Spulen so verschaltet, dass die jeweils auf einer Seite des Messrohrs in einer Linie angeordneten Spulen gleiche Polung bei gleichzeitiger Anregung an den zwei sich gegenüberliegenden Stirnflächen der Spulen aufweisen, und dass die Polung bei gleichzeitiger Anregung an den zwei sich gegenüberliegenden Stirnflächen der Spulen auf der einen Hälfte des Messrohrs umgekehrt ist der Polung bei gleichzeitiger Anregung an den zwei sich gegenüberliegenden Stirnflächen der Spulen auf der anderen Hälfte des Messrohrs, so dass sich im Messrohr 1 ein Magnetfeld senkrecht zur Längsachse 22 des Messrohrs 1 ausbildet. Die Spulensysteme sind dabei gleich ausgestaltet. Durch die Verwendung von Gleichteilen ist ein erfindungsgemäßes magnetisch-induktives Durchflussgerät kostengünstig in seiner Herstellung.
9 und 10 zeigen ein magnetisch-induktives Durchflussgerät mit der beschriebenen Lage der Spulensysteme und der Verschaltung ihrer Spulen. Da die Spulen identisch sind, lässt sich ihre Lage und Verschaltung auch an den schematisch skizzierten Anschlussfahnen zu ihrem elektrischen Anschluss erkennen. A steht dabei für den Anfang der Wicklung einer Spule und E für das Ende. Mit SP1, SP2, SP3 und SP4 sind die vier Spulensysteme gekennzeichnet. Neben den zwei Messelektroden sind zwei weitere Elektroden in der Messrohrwand vorgesehen. Die Messelektroden liegen in einer Linie senkrecht zur Messrohrachse in einer Ebenen mit dieser und senkrecht zur Ebene, welche von den Längsachsen der Spulensysteme aufgespannt wird. Bei den weiteren Elektroden handelt es sich beispielsweise um eine Messstoffüberwachungselektrode und eine Bezugselektrode. Beide sind jeweils durch eine Bohrung der zwei hier nicht dargestellten Polschuhe zwischen den Spulensystemen geführt. Sie liegen damit in einer Linie senkrecht zur Messrohrachse, in der Ebene der Längsachsen der Spulensysteme. Der schwarze Pfeil deutet die Strömungsrichtung des Durchflusses durch das Messrohr an.
2 zeigt das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät aus 1, welches ein Messrohr 1 und zumindest ein erfindungemäßes Spulensystem 2 umfasst, von der Seite in einem Teilschnitt und in einem Querschnitt. Die Spulensysteme 2 sind dabei von einem sie umschließenden Gehäuse 23 gekapselt. Dennoch weist das Gehäuse 23 eine geringe Bauhöhe auf – ein weiterer Vorteil der Erfindung. Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung weisen die Spulensysteme 2 eine geringere Höhe in radialer Richtung des Messrohrs 1 auf, als Flansche 24 des Messrohrs 1. Lediglich eine Vorrichtung zum Anschluss eines Messumformers 26 kann darüber hinausragen. Die Vorrichtung 26 umfasst dabei auch Durchführungen zur Kontaktierung der Spulensysteme und der Elektroden.
Die Spulensysteme 2 sind insbesondere so auf dem Messrohr 1 angeordnet, dass die zweiten Schenkel der Kernbleche zum Messrohr 1 zeigen. Messelektroden 26, eine so genannte Messstoffüberwachungselektrode 27 und eine Referenzelektrode 28 ragen in das Messrohr 1 dieses Beispiels hinein.
Abschließend zeigt 3 das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät mit gekapselten Spulensystemen aus 1 und 2 perspektivisch.
Bezugszeichenliste

1: Messrohr
2: Spulensystem
3: Spule
4: Spulenkern
5: Polschuh
6: Erstes Kernblech
7: Zweites Kernblech
8: Drittes Kernblech
9: Erster Schenkel
10: Zweiter Schenkel
11: Erste Stirnfläche
12: Zweite Stirnfläche
13: Bohrung in den Kernblechen
14: Schraube
15: Schraubenhülse
16: Distanzstück
17: Mutter
18: Faltenbalg
19: Bohrung in der Schraubhülse
20: Ring der Schraubhülse
21: Bereich der Schraubhülse zur Führung einer Schraube
22: Messrohrlängsachse
23: Gehäuse
24: Flansch
25: Vorrichtung zum Anschluss eines Messumformers
26: Messelektrode
27: Messstoffüberwachungselektrode
28: Referenzelektrode
29: Längsachse der Spule bzw. des Spulensystems
30: Erste Breite des Polschuhs
31: Zweite Breite des Polschuhs
32: Aussparungen im Polschuh
33: Bohrung im Polschuh
34: Haltebügel
35: Spannband
36: Anschlussfahnen

Claims

Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät mit einem Messrohr (1) und darauf angeordneten Spulensystemen (2), wobei jedes Spulensystem (2) eine Spule (3) und einen so durch die Spule (3) geführten Spulenkern (4) aufweist, dass dieser aus der Spule (3) herausragt, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Spulensysteme (2) so auf einer Linie parallel zu einer Längsachse des Messrohrs (22) auf dem Messrohr (1) angeordnet sind, dass ein Polschuh (5) zwischen den aus den Spulensystemen (2) herausragenden Spulenkernen (4) und dem Messrohr (1) angeordnet ist.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenkerne (4) der Spulensysteme (2) den Polschuh (5) berühren.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenkerne (4) der Spulensysteme (2) jeweils auf beiden Seiten der Spule (3) aus der Spule (3) herausragen, wobei sie U-förmig ausgestaltet sind, und so auf dem Messrohr (1) angeordnet sind, dass die Öffnung des U zum Messrohr (1) zeigt.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenkerne (4) der Spulensysteme (2) jeweils zumindest zwei, insbesondere zumindest drei Kernbleche (6, 7, 8) umfassen.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenkerne (4) der Spulensysteme (2) jeweils Stapel mehrerer Kernbleche (6, 7, 8) umfassen.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernbleche (6, 7, 8) gleiche Form und Größe aufweisen.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kernblech (6, 7, 8) einen ersten und einen zweiten Schenkel (9, 10) aufweist, welche L-förmig miteinander verbundenen sind, wobei zumindest ein erstes Kernblech (6) und ein zweites Kernblech (7) und ein drittes Kernblech (8) so durch die Spule (3) geführt sind, dass der erste Schenkel (9) des ersten Kernblechs (6) und der erste Schenkel (9) des zweiten Kernblechs (7) und der erste Schenkel (9) des dritten Kernblechs (8) parallel zueinander durch die Spule (3) verlaufen und, dass der zweite Schenkel (10) des ersten Kernblechs (6) und der zweite Schenkel (10) des zweiten Kernblechs (7) und der zweite Schenkel (10) des dritten Kernblechs (8) parallel zueinander verlaufen, wobei der zweite Schenkel (10) des ersten Kernblechs (6) und der zweite Schenkel (10) des dritten Kernblechs (8) auf einer ersten Seite der Spule (3) angeordnet sind und der zweite Schenkel (10) des zweiten Kernblechs (7) auf einer der ersten Seite abgewandten, zweiten Seite der Spule (3) angeordnet ist, wobei das zweite Kernblech (7) zwischen dem ersten und dem dritten Kernblech (6, 8) angeordnet ist und wobei der Polschuh (5) zwischen den zweiten Schenkeln (10) des ersten und dritten Kernblechs (6, 8) und dem Messrohr (1) angeordnet ist.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Polschuh (5) eine erste Breite (30) parallel zur Längsachse des Messrohrs (1) kleiner oder gleich einem Abstand zweier sich gegenüberliegender Stirnflächen (11) der Spulen (3) der zwei Spulensysteme (2) aufweist.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Polschuh (5) eine zweite Breite (32) parallel zur Längsachse des Messrohrs (1) aufweist, welche größer ist als der Abstand zweier sich gegenüberliegender Stirnflächen (11) der Spulen (3) der zwei Spulensysteme (2).
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Polschuh (5) das Messrohr (1) teilweise umschließt, wobei er die im Bereich des Spulensystems (2) verringerte erste Breite (30) bei der ansonsten größeren zweiten Breite (31) parallel zu einer Längsachse des Messrohrs (1) aufweist.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (3) der zwei Spulensysteme (2) so auf einer Linie angeordnet und verschaltet sind, dass ihre Polung bei gleichzeitiger Anregung gleich ist an zwei sich gegenüberliegenden Stirnflächen (11) der Spulen (3) der zwei Spulensysteme (2).
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass vier Spulensysteme (2) am Messrohr (1) so angeordnet sind, dass sie in einer Ebene liegen, in welcher die Längsachse des Messrohrs (1) liegt, wobei jeweils zwei Spulensysteme (2) auf unterschiedlichen Hälften des Messrohrs (1) angeordnet sind.