DE102018114180A1 - Durchflussmessgerät, insbesondere magnetisch-induktives Durchflussmessgerät - Google Patents

Durchflussmessgerät, insbesondere magnetisch-induktives Durchflussmessgerät Download PDF

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    • G01F1/56Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/58Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
    • G01F1/584Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters constructions of electrodes, accessories therefor

Abstract

Ein Durchflussmessgerät, insbesondere magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1), umfassend ein Messrohr (2) und zumindest eine im Messrohr (2) angeordnete Elektrode (9), wobei die Elektrode (9) in der Messrohrwandung angeordnet ist und wobei das Lumen des Messrohres (2) durch eine elektrisch-isolierende Oberfläche begrenzt wird, wobei zumindest eine erste ortsselektiv-angeordnete elektrisch-leitfähige Schicht (10) auf der elektrisch-isolierenden Oberfläche angeordnet ist und wobei die Elektrode (9), mit dieser ersten Schicht (10) elektrisch kontaktiert.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Durchflussmessgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zu dessen Fertigung.
  • Typischerweise weisen die Messrohre von magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräten mit innenbeschichteten Linern eine gewisse Linerdicke von beispielsweise 3 bis 5 Millimetern auf. Dies liegt darin begründet, dass die Elektrode tief in das Linermaterial eingezogen werden, um nicht übermäßig Verwirbelungen im Bereich des Elektrodenkopfes zu erzeugen. Weiterhin kann es bei geringeren Linerdicken auch zur Schädigung der Beschichtung beim Anziehen der Elektroden mit hoher Kraft kommen.
  • Ausgehend von dieser Vorbetrachtung ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine andersartige Elektrodenkonstruktion für ein Durchflussmessgerät bereitzustellen.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Durchflussmessgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11.
  • Ein erfindungsgemäßes Durchflussmessgerät, insbesondere ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät, umfasst ein Messrohr und zumindest eine im Messrohr angeordnete Elektrode. Die Elektrode kann eine Messelektrode zum Abgriff eines Signals zur Ermittlung eines Durchflusses sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Elektrode auch eine Leitfähigkeitselektrode oder eine andere Elektrode sein.
  • Die Elektrode steht vorzugsweise nicht unmittelbar in Kontakt mit dem Messmedium, sondern der Kontakt wird über eine erste im Messrohr ortsselektiv-angeordnete elektrisch-leitfähige Schicht erreicht.
  • Die Elektrode ist dabei in der Messrohrwandung angeordnet. Das Lumen des Messrohres, also der Aufnahmeraum des Messrohres, wird durch eine elektrisch-isolierende Oberfläche begrenzt. Dabei kann es sich im Fall eines Kunststoffrohres um das Rohr selbst handeln. Verbreiteter jedoch ist die konstruktive Ausgestaltung des Messrohres mit einem metallischen Stützrohr, z.B. ein Stahlrohr, welches innenseitig mit einer Kunststoffauskleidung, dem sogenannten Liner, versehen ist. Im Liner selbst kann noch ein zusätzliches Blech oder Gitter oder dergleichen zur Erhöhung der mechanischen Stabilität eingebettet sein.
  • Erfindungsgemäß ist die erste ortsselektiv-angeordnete elektrisch-leitfähige Schicht auf der elektrisch-isolierenden Oberfläche im Innenraum bzw. Lumen des Messrohres angeordnet. Dabei ist Elektrode mit dieser ersten Schicht elektrisch kontaktiert. Diese erste Schicht oder ggf. auch eine weitere darüber angeordnete Schicht steht in Kontakt mit dem Messmedium und kann als ein flacher bzw. schichtförmiger Elektrodenkopf verstanden werden.
  • Durch diese flache Ausgestaltung kommt es zu keinen oder lediglich geringen Verwirbelungen des Messmediums an dessen Oberfläche. Darüber hinaus kann bei der Ausgestaltung mit einem metallischen Stützrohr die Linerdicke sehr gering gewählt werden.
  • Die Breite der Schicht kann variiert werden, so dass je nach Größe und Bauform des Messrohres eine optimale Signalerfassung erfolgen kann. Die Rohrgeometrie z.B. mit Kreisquerschnitt, Rechteckquerschnitt, usw., kann aufgrund der Formunabhängigkeit des Beschichtungsverfahrens zum Auftrag der elektrisch-leitfähigen Schicht frei gewählt werden.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Das Durchflussmessgerät kann, wie bereits zuvor beschrieben, als magnetisch-induktives Durchflussmessgerät, kurz MID, ausgebildet sein. Typischerweise umfasst ein MID ein Magnetsystem und zumindest zwei am Messrohr angeordnete Messelektroden zum Abgriff einer Messspannung, wobei die Messelektroden jeweils die Elektrode und die erste Schicht umfasst, wobei jede der beiden Elektroden mit jeweils einer ersten Schicht elektrisch kontaktiert ist.
  • Oftmals sind die Messelektroden diametral zueinander am Messrohr angeordnet. Es handelt sich somit in der vorgenannten Ausgestaltung um zwei gegenüberstehende Elektroden und um zwei elektrisch-leitfähige mit jeweils einer der Messelektroden kontaktierte Schichten, welche vorzugsweise jeweils die gleiche Fläche bedecken.
  • Die Schichtdicke der ersten Schicht kann vorteilhaft zwischen 40 µm und 1 mm, vorzugsweise zwischen 50 µm und 800 µm, betragen. Die erste Schicht kann mit einer zweiten elektrisch-leitfähigen Schicht oder mehreren weiteren Schichten überdeckt sein. Diese können vorzugsweise ebenfalls die vorgenannten bevorzugten Schichtdicken aufweisen.
  • Die erste Schicht, aber auch die zweite oder die weiteren Schichten, können vorteilhaft aus einem Metall, vorzugsweise aus einem Stahl, insbesondere aus einem Edelstahl bestehen.
  • Die Elektrode kann in Richtung der ersten Schicht spitz zulaufend ausgebildet sein. Dies verbessert die Einführbarkeit der Elektrode in das Messrohr bzw. in eine dafür vorgesehene mit Linermaterial ausgefüllte Bohrung oder im Fall eines Kunststoffrohres in eine Bohrung ohne Linermaterial. Zur Kontaktierung mit der ersten Schicht reicht zudem eine geringe Oberfläche aus.
  • Die erste Schicht und/oder die zweite oder weitere Schichten können vorzugsweise auf eine Fläche von weniger als 10 cm2, besonders bevorzugt weniger als 4cm2, insbesondere weniger als 1,5 cm2 begrenzt sein.
  • Das Messrohr kann eine Längsachse aufweisen. Das Messrohr kann zudem zwei entlang der Längsachse hintereinander angeordnete Elektroden aufweisen, zur Ermittlung und/oder Überwachung eines Belags auf der Oberfläche der ersten Schicht und/oder eines Abtrags der ersten Schicht durch Vergleichsmessung der an den Elektroden abgegriffenen Messsignale z.B. durch eine Mess- und/oder Auswerteeinrichtung. Typischerweise wird ein Messrohr in Längsrichtung durchströmt. Dies bedeutet dass eine erste Elektrode im Strömungsschatten der zweiten Elektrode liegt. Bei beginnender Belagsbildung kann diese verschieden stark entlang der elektrisch-leitfähigen Schicht ausgebildet sein, so dass die Elektroden unterhalb der Schicht verschiedene Signale abgreifen. Es können auch zwei getrennt voneinander hintereinander-angeordnete erste Schichten mit jeweils einer Elektrode vorgesehen sein.
  • Wird durch Abrasion der stärker angeströmte der ersten Schicht oder, im Fall von getrennten ersten Schichten, die stärker angeströmte erste Schicht abgetragen, so wird dadurch die Elektrode freigelegt. Diese kontaktiert sodann direkt mit dem Messmedium, was mit einem Messsignalsprung einhergeht. Während die Elektrode im Strömungsschatten noch mit der ersten Schicht kontaktiert deutet die Änderung des Messsignals der zuvorderst-angeströmten Elektrode auf einen baldigen Austausch des Messrohres bzw. auf einen notwenigen Neuauftrag der ersten Schicht hin. Dabei muss nicht, wie bisher, die gesamte Elektrode ausgetauscht werden sondern lediglich die erste Schicht und/oder ggf. eine weitere Schicht neu aufgetragen, insbesondere beschichtet, werden.
  • Die erste Schicht kann zum Messmedium hin, wie bereits zuvor erwähnt, mit einer zweiten ortsselektiv-angeordnete elektrisch-leitfähige Schicht bedeckt sein, wobei sich die Leitfähigkeit der ersten und der zweiten Schicht voneinander unterscheiden zur Ermittlung und/oder Überwachung eines Abtrags der zweiten Schicht. Auch hier kann eine Messsignaländerung nach Abtrag der zweiten Schicht erfolgen, was auf die Notwendigkeit einer anstehenden Neubeschichtung hinweist. Trotzdem ist der Signalabgriff aufgrund der zweiten Schicht noch gut gewährleistet, so dass der Messbetrieb noch bis zu einem Zeitpunkt geringerer Auslastung, z.B. bei einer turnusmäßigen Wartungsarbeit, weiter erfolgen kann und erst dann der Austausch erfolgen kann.
  • Wie bereits zuvor erwähnt kann das Messrohr als ein metallisches Stützrohr und ein Liner ausgebildet sein. Dies kann vorzugsweise ein durch Pulver- und/oder Lackbeschichtung-aufgebrachter Liner. Da der Elektrodenkopf nicht mehr im Linermaterial versenkt werden muss kann die Linerdicke gering gewählt werden und weniger als 2,5 mm, vorzugsweise weniger als 1,5 mm, betragen.
  • Die Elektrode kann durch ein außenseitig am Messrohr angeordnetes Verankerungssystem festgelegt sein, wobei das Verankerungssystem zumindest eine Plattform umfasst, welche radial beabstandet zum Messrohres angeordnet ist. Die Beabstandung der Plattform gegenüber dem Messrohr schafft eine vorteilhafte Krafteinwirkung auf die Elektrode, so dass diese besonders druckdicht im Messrohr verankert ist.
  • Die erste und/oder die zweite Schicht kann insbesondere durch Plasmabeschichtung aufgebracht sein. Diese Beschichtungsvariante gewährleistet eine hohe Genauigkeit bei der Ausbildung der ersten Schicht, so dass bei gegenüberliegenden Elektroden beide erste Schichten oder auch alle weiteren Schichten mit gleicher Dimension und unter sehr geringen Toleranzen fertigbar sind.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt:
    • 1 schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts.
  • Magnetisch induktive Durchflussmessgeräte finden vielfach Anwendung in der Prozess- und Automatisierungstechnik für Fluide ab einer elektrischen Leitfähigkeit von etwa 5 µS/cm. Entsprechende Durchflussmessgeräte werden beispielsweise von der Anmelderin in unterschiedlichsten Ausführungsformen für verschiedene Anwendungsbereiche unter der Bezeichnung PROMAG vertrieben.
  • Das Messprinzip eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes 1, wie es in 1 abgebildet ist, ist grundsätzlich bekannt. Gemäß dem Faraday'schen Induktionsgesetz wird in einem Leiter, der sich in einem Magnetfeld bewegt, eine Spannung induziert. Beim magnetisch-induktiven Messprinzip entspricht der fließende Messstoff bzw. das Messmedium dem bewegten Leiter. Ein Magnetsystem 3 zur Ausbildung eines Magnetfeldes kann beispielsweise durch zwei Feldspulen, welche diametral an einem Messrohr 2 angeordnet sind, gebildet werden. Senkrecht dazu befinden sich an der Rohrinnenwand des Messrohres 2 zwei Messelektroden 4 welche die beim Durchfließen des Messstoffs erzeugte Spannung abgreifen. Die induzierte Spannung verhält sich proportional zur Durchflussgeschwindigkeit und damit zum Volumendurchfluss. Das durch das Magnetsystem 3 aufgebaute Magnetfeld kann durch einen getakteten Gleichstrom wechselnder Polarität erzeugt werden. Dies gewährleistet einen stabilen Nullpunkt und macht die Messung unempfindlicher gegenüber Einflüssen durch Mehrphasenstoffe, Inhomogenität in der Flüssigkeit oder geringer Leitfähigkeit. Es sind magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte mit Spulenanordnungen mit mehr als zwei Magnetspulen und anderer geometrischer Anordnung bekannt.
  • 1 zeigt ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät 1 mit dem Messrohr 2, welches in 1 ein metallisches Stützrohr 2' aufweist, und eine im Stützrohr 2' angeordnete elektrisch-isolierende Kunststoffauskleidung 6, den sogenannten Liner.
  • Alternativ zur Anordnung aus metallischem Stützrohr 2' und Kunststoffauskleidung 6 kann auch ein Messrohr 2 aus Kunststoff, z.B. aus Polyethylen, vorgesehen sein. Dies ist beispielsweise in den Varianten der 3 bis 7 realisiert.
  • Das Messrohr 2 weist zwei Flansche 5 auf, welche eine Verbindung mit einem Prozessanschluss ermöglichen. Die Außenwandung des Messrohres 2 weist oberhalb und unterhalb der Messrohrachse das Magnetsystem 3 auf, welches in 1 in Form von zwei Magnetspulen dargestellt ist.
  • Das erfindungsgemäße Durchflussmessgerät kann u.a. im Trinkwasser- und Lebensmittelbereich eingesetzt werden.
  • Das Magnetsystem erzeugt im Betrieb des magnetisch induktiven Durchflussmessgerätes ein Magnetfeld. Bei horizontalem Einbau auf gleicher Höhe wie die Messrohrachse sind die zwei Messelektroden 4 angeordnet, welche sich diametral gegenüberstehen und im Betrieb eine im Messmedium erzeugte Spannung abgreifen. Sofern der Volumendurchfluss gemessen werden soll, ist es besonders von Bedeutung, dass die Befüllung des Messrohres 2 möglichst vollständig ist. Daher kann an der Messrohrachse bei horizontalem Einbau am höchsten Punkt des Innendurchmessers des Messrohres 2 eine Elektrode 7 eines Füllstandsüberwachungssystems 7 angeordnet sein, welche im vorliegenden Fall als Messstoffüberwachungselektrode, kurz MSÜ-Elektrode, ausgebildet ist. Diese erstreckt sich durch den Liner 6, sowie die metallische Messrohrwandung des Messrohres 2 und ist an der mediumsabgewandten Seite der Außenwandung des Messrohres 2 befestigt.
  • Innerhalb der MSÜ-Elektrode kann ein Temperatursensor in Form eines Widerstandsthermometers angeordnet sein.
  • Die Mess- und Auswerteeinrichtung 8 ermöglicht die Steuerung des Betriebs des magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts 1 und insbesondere der Energieversorgung des Magnetsystems 3 durch ein Energieversorgungssystem.
  • Die erfindungsgemäße Elektrode und deren Verankerung am Messrohr 2 sind im Detail in 2 näher erläutert.
  • Der Liner 6 kann in dieser Variante eine Größe von weniger als 2,5 mm, vorzugsweise weniger als 1,5 mm aufweisen. So kann z.B. auch einen Liner als beschichtetes vergleichsweise dünnes Material in das Stützrohr 2' eingebracht werden. Alternativ kann der Liner auch eine Lackschicht oder als eine Plasmabeschichtung ausgebildet sein.
  • Besonders vorteilhaft kann die Linerdicke des Liners 6 von 50 µm bis 1,5 mm, insbesondere zwischen 200 µm bis 1,3 mm betragen.
  • Auf der mediumszugewandten Seite weist das Messrohr 2 eine elektrisch leitfähige Schicht 10 auf. Vorzugsweise kann es sich um eine metallische Beschichtung handeln.
  • Die elektrisch leitfähige Schicht 10 kann vorzugsweise als elektrisch-leitfähiger Lack, als elektrisch-leitfähige Pulverbeschichtung und/oder als elektrisch leitfähige Plasmabeschichtung aufgetragen sein.
  • Bevorzugte Schichtdicken für die elektrisch leitfähige Schicht liegen zwischen 40 µm und 1 mm, vorzugsweise zwischen 50 µm und 800 µm. Diese Schichtdicken gewährleisten einerseits dass auch bei mech. Einwirkung die Schicht hinreichend stabil ist und zugleich eine Elektrode 9 der Messrohrseite her kontaktierbar ist.
  • Die Elektrode 9 ist in 9 als spitz-zulaufende Stiftelektrode dargestellt. Selbstverständlich sind auch andere Elektrodenformen im Rahmen der vorliegenden Erfindung realisierbar, wobei diese Elektrodenform sich zur Kontaktierung mit der metallischen Beschichtung als besonders geeignet erwiesen hat. Bei Kunststoff-Messrohren kann man alternativ auch eine Elektrodenform wie in der WO 2009/071615 A1 verwenden, welche keine zusätzliche Verankerungsvorrichtung benötigt.
  • Fertigungstechnisch kann die Elektrode 9 durch eine Bohrung im Messrohr 2 oder auch lediglich nur im Stützrohr 2' bis zur Kontaktierung mit der elektrisch leitfähigen Schicht 10 von außen, also jenseits des Lumens des Messrohres 2, eingeschoben werden. Es ist auch möglich und einfach realisierbar die Elektrode 9 zunächst zu positionieren und anschließend die elektrisch-leitfähige Schicht 10 aufzubringen.
  • In der Bohrung des Messrohres 2 oder des Stützrohres 2' des Messrohres 2 ist eine elektrisch-isolierende Innenauskleidung 14 vorgesehen, welche eine Kontaktierung zwischen dem metallischen Stützrohr 2' und der Elektrode 9 vorteilhaft verhindert.
  • Die elektrisch-leitfähige Schicht 10 kann in jeder Art von Messrohr eingesetzt werden, ist allerdings besonders vorteilhaft bei Messrohren mit geringem Innendurchmesser (DN100 oder geringer) und in Messrohren mit einem im Bereich des Magnetsystems verringerten und/oder veränderten Querschnitt, wie sie z.B. in der WO 2016/102168 A1 beschrieben wird.
  • Auf der mediumsabgewandten Seite des Messrohres 2 ist ein Verankerungssystem 11 für die Elektrode 9 vorgesehen. Dieses umfasst zwei schräg von der Außenwand des Messrohres 2 hervorstehende und aufeinander zulaufende Arme 12 und eine Plattform 13, welche radial beabstandet zur Außenwand des Messrohres dient und welche eine Bohrung zur Durchführung der Elektrode 9 aufweist.
  • Diese Form des Verankerungssystems kann zudem als Zentrierhilfe und als Anschlag bei der Bereitstellung der Bohrung für die Elektrode im Stützrohr 2' genutzt werden, so dass ein Bohrer geführt wird und in definierter Höhe die Bohrung setzt.
  • Weiterhin dient das Verankerungssystem 11 der Verdrehsicherung der Elektrode 9.
  • Zwischen der elektrisch-leitfähigen Schicht 10 und dem Messrohr 2 können weitere Anbindungsschichten vorgesehen sein. Allerdings und vorteilhaft kann die elektrisch-leitfähige Schicht 10 auch unmittelbar auf die Innenseite des Messrohres 2, insbesondere auf die Oberfläche des Liners 6, aufgebracht sein.
  • Die elektrisch-leitfähige Schicht 10 ist ortsselektiv und vorzugsweise auf eine Fläche von weniger als 10 cm2, besonders bevorzugt weniger als 4cm2, insbesondere weniger als 1,5 cm2 begrenzt.
  • Das Material der elektrisch leitfähigen Schicht 10 kann vorzugsweise Stahl, aber auch anderes korrosionsresistentes Metall sein. Besonders bevorzugt kann Edelstahl der Klasse 1.4435 genutzt werden, welches für Trinkwasseranwendungen zugelassen ist.
  • Die Arme 12 des Verankerungssystems 11 können mit dem Messrohr verschweißt sein.
  • 3-7 zeigen Abwandlungen der Elektrode 9, 10 und deren Verankerung des in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels.
  • 3 stellt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel für ein Kunststoff-Messrohr 2 dar. Dieses benötigt daher keinen Liner 6 und keine elektrisch-isolierende Bohrungs-Auskleidung 14.
  • Die elektrisch-leitfähige Schicht 10, die Elektrode 9 und das Verankerungssystem 11 können analog zu 2 ausgebildet sein.
  • 4 stellt gegenüber 3 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel für ein Kunststoff-Messrohr 2 dar. Die elektrisch-leitfähige Schicht 10 unterteilt sich in zwei Anströmflächen 15 und 16, welche schräg in Anströmrichtung A anströmbar sind. Diese Anströmflächen können vorzugsweise in einem Winkel a gegenüber der Innenwandung des Messrohres von 5 bis 35 Grad schräg verlaufen.
  • Insgesamt kann die Form der elektrisch-leitfähigen Schicht somit dachförmig oder spitz-zulaufend ausgebildet sein. Diese Variante hat dem Vorteil, dass die Anströmfläche 15 besser angeströmt wird, was zu besseren Ansprechzeiten führt. Zugleich liegt die zweite Anströmfläche 16 geschützt im Strömungsschatten und ist dadurch in geringerem Umfang abrasiven und/oder materialschädigenden Tendenzen bei aggressiven Medien ausgesetzt.
  • Es ist auch möglich diese Schicht analog zu 7 mit zwei Elektroden zu versehen, wobei eine erste Elektrode bis in einen Bereich unterhalb der ersten Anströmfläche 15 und eine zweite Elektrode bis in einen Bereich unterhalb der zweiten Anströmfläche hineinragt. Kontaktiert das Medium mit der ersten Elektrode direkt, so führt dies zu einer Messwert-Differenz, z.B. bei einer Spannungsdifferenz oder auch zu einem veränderten Widerstand gegenüber zweiten Elektrode. Dies kann als Anzeige für einen baldigen Ausfall des Messsystems im Rahmen einer „predictive maintainence“ - Überwachung genutzt werden.
  • Gleiches gilt für die Ausführungsvariante der 7 in welcher zwei Elektroden 9 und 20 in Strömungsrichtung A hintereinander in der elektrisch-leitfähigen Schicht 10 und im Messrohr 2 angeordnet sind. Wird der vordere bzw. anströmseitige Bereich der Schicht 10 abgetragen, so kann dies durch Vergleichsmessung der Spannungen und/oder Widerstände der beiden Elektroden 9 und 20 erkannt werden und ein baldiger Ausfall signalisiert werden.
  • Dabei kann eine Reparatur relativ unkompliziert erfolgen, indem die Innenseite des Messrohres 2 einfach erneut ortsselektiv beschichtet wird.
  • Eine Abwandlung zu 7 stellt 5 dar, in welcher zudem eine Belagserkennung durch Vergleichsmessung vorgenommen werden kann. In diesem Fall sind zwei ortsselektiv angeordete erste Schichten 10 und 17 mit jeweils einer Elektrode 9 und 18 vorgesehen. Diese können ebenfalls in Strömungsrichtung A hintereinander angeordnet sein. Die angeströmte vordere Schicht 10 kann ggf. eine stärkere Belagsentwicklung auf ihrer Oberfläche aufweisen als die zweite Schicht 17, so dass durch Vergleich der Messwerte eine Belagserkennung ermöglicht wird. Da ein Belag sich langsam aufbaut, empfiehlt sich ein Vergleich der Messwerte über ein Zeitintervall, z.B. über 30 oder 60 min hinweg, vorzunehmen. Anhand von zeitlichen Messprotokollen in Form von hinterlegten Datensätzen kann der Grad der Belagsbildung ermittelt werden.
  • Kommt es hingegen zu einem abrupten Sprung beim Vergleich der Messwerte, so ist davon auszugehen, dass ein Abtrag oder eine Schädigung einer der Schichten vorliegt und die Elektrode 9 oder 18 direkt mit dem Medium kontaktiert. Erneut kann hier ein bevorstehender Ausfall der Elektroden angezeigt werden.
  • 6 zeigt eine Elektrodenvariante mit einer ersten leitfähigen Schichten 10 und einer zweiten leitfähigen Schicht 19, welche die erste leitfähige Schicht 10, vorzugsweise vollständig, zum Medium hin bedeckt. Das Material der ersten leitfähigen Schicht 10 unterscheidet sich hinsichtlich ihrer Leitfähigkeit vom Material der zweiten Schicht. Bevorzugt sind beide Schichten aus Metall. Die zweite Schicht 19 kann z.B. aus einem korrosionsbeständigerem Material als die erste Schicht 10 bestehen. Beispielsweise kann als Material der zweiten Schicht 19 Stahl, insbesondere Edelstahl, beispielsweise die Werkstoffklasse 1.4435 für den Trinkwasserbereich, genutzt werden und als Material der ersten Schicht 10 Kupfer.
  • Auch hier kann der Abtrag der zweiten Schicht 19 überwacht werden, z.B. durch Änderung eines Widerstandswertes, und eine Anzeige auf baldigen Ausfall erfolgen. Trotzdem bleibt auch hier die Messfunktion der Elektrode aufgrund des Vorhandenseins der ersten Schicht 10 intakt.
  • Ortsselektive Direktbeschichtungen können z.B. in einem Plasma-Beschichtungsverfahren aufgebracht werden und sind u.a. bereits durch die Firma ecoCOAT GmbH bekannt. Durch eine derartig aufgebrachte Schicht kann eine Elektrodenoberfläche geschaffen werden, welche nur in vernachlässigbargeringem Maße in das Lumen eines Rohres, insbesondere eines Messrohres, eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes hineinragt. Dadurch werden Verwirbelungen oder ähnliches auf der Elektrodenoberfläche verringert oder sogar gänzlich vermieden.
  • Zudem kann eine geringe Linerdicke kann Messrohren bei metallischen Stützrohren gewählt werden, da die Elektrodenköpfe bislang zur Vermeidung von Verwirbelungen teilweise in Linermaterial eingedrückt wurden, was eine gewisse Linerdicke voraussetzt, welche nunmehr nicht mehr notwendig ist.
  • Zusätzlich oder alternativ kann diese Technologie als bei anderen Durchflussmessgeräten z.B. zur Überwachung der Füllstandshöhe, als sogenannte MSÜ-Elektrode, eingesetzt werden oder allgemein zur Messung der Leitfähigkeit des Messmediums im Durchflussmessgerät genutzt werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Durchflussmessgerät
    2
    Messrohr
    3
    Magnetsystem
    4
    Messelektrode
    5
    Flansch
    6
    Kunststoffauskleidung / Liner
    7
    Füllstandsüberwachungs-Elektrode
    8
    Mess- und/oder Auswerteeinrichtung
    9
    Elektrode
    10
    elektrisch-leitfähige Schicht
    11
    Verankerungssystem
    12
    Arme
    13
    Plattform
    14
    elektrisch-isolierende Innenauskleidung (Bohrungsauskleidung)
    15
    Anströmfläche
    16
    Anströmfläche
    17
    Schicht
    18
    Elektrode
    19
    Schicht
    20
    Elektrode
    A
    Anströmrichtung
    a
    Winkel
    2'
    Stützrohr
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2009/071615 A1 [0040]
    • WO 2016/102168 A1 [0043]

Claims (11)

  1. Durchflussmessgerät, insbesondere magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1), umfassend ein Messrohr (2) und zumindest eine im Messrohr (2) angeordnete Elektrode (9), wobei die Elektrode (9) in der Messrohrwandung angeordnet ist und wobei das Lumen des Messrohres (2) durch eine elektrisch-isolierende Oberfläche begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine erste ortsselektiv-angeordnete elektrisch-leitfähige Schicht (10) auf der elektrisch-isolierenden Oberfläche angeordnet ist und wobei die Elektrode (9), mit dieser ersten Schicht (10) elektrisch kontaktiert.
  2. Durchflussmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchflussmessgerät als magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1) ausgebildet ist umfassend ein Magnetsystem (3) und zumindest zwei am Messrohr (2) angeordnete Messelektroden (4) zum Abgriff einer Messspannung, wobei die Messelektroden jeweils die eine Elektrode (9) und die erste Schicht (10) aufweist, wobei jede der beiden Elektroden (9) mit jeweils der ersten Schicht (10) elektrisch kontaktiert ist.
  3. Durchflussmessgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der ersten Schicht (10) zwischen 40 µm und 1 mm, vorzugsweise zwischen 50 µm und 800 µm, beträgt.
  4. Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (10) aus einem Metall, vorzugsweise aus einem Stahl, insbesondere aus einem Edelstahl besteht.
  5. Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (9) in Richtung der ersten Schicht (10) spitz zulaufend ausgebildet ist.
  6. Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (10) auf eine Fläche von weniger als 10 cm2, besonders bevorzugt weniger als 4 cm2, insbesondere weniger als 1,5 cm2 begrenzt ist.
  7. Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (2) eine Längsachse (A) aufweist und dass das Messrohr (2) zwei entlang der Längsachse (A) hintereinander angeordnete Elektroden (9, 18, 20) aufweist, zur Ermittlung und/oder Überwachung eines Belags auf der Oberfläche der ersten Schicht (10) und/oder eines Abtrags der ersten Schicht (10) durch Vergleichsmessung der an den Elektroden (9, 18, 20) abgegriffenen Messsignale.
  8. Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (10) zum Messmedium hin mit einer zweiten ortsselektiv-angeordnete elektrisch-leitfähige Schicht (19) bedeckt ist, wobei sich die Leitfähigkeit der ersten und der zweiten Schicht (10, 19) voneinander unterscheiden, zur Ermittlung und/oder Überwachung eines Abtrags der zweiten Schicht (19).
  9. Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (2) ein metallisches Stützrohr (2') und einen Liner (6), vorzugsweise einen durch Pulver- und/oder Lackbeschichtung-aufgebrachten Liner (6), mit einer Linerdicke von weniger als 2,5 mm, vorzugsweise weniger als 1,5 mm, aufweist.
  10. Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (9) durch ein außenseitig am Messrohr (2) angeordnetes Verankerungssystem (11) festgelegt ist, wobei das Verankerungssystem (11) zumindest eine Plattform (13) umfasst, welche radial beabstandet zum Messrohres (2) angeordnet ist.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Schicht (10, 19) durch Plasmabeschichtung aufgebracht ist.
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DE102020133612A1 (de) 2020-12-15 2022-06-15 Endress + Hauser Flowtec Ag Messgerät und Verfahren zum Bestimmen einer Abrasion

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