DE102019126705A1 - Sensor, measuring tube and electromagnetic flow measuring point - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine magnetisch-induktive Durchflussmessstelle, ein Messrohr (2) und einen Messaufnehmer (1) zum Erfassen einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen, in einem fließenden Medium induzierten Messspannung, umfassend:- ein Gehäuse (3);- einen Frontkörper (4), welcher das Gehäuse (3) stirnseitig abschließt;- ein zumindest teilweise im Gehäuse (3) angeordnetes Feldsystem zur Erzeugung eines Magnetfeldes,wobei das Feldsystem einen Spulenkern (5) und eine Spule (6) aufweist,wobei die Spule (6) um den Spulenkern (5) angeordnet ist;- eine Messschaltung (24) zum Erfassen der an Messelektroden induzierten Messspannung,wobei die Messschaltung (24) im Gehäuse (9) angeordnet ist;dadurch gekennzeichnet,dass der Frontkörper (4) eine durchgehende Öffnung (7) aufweist unddass der Spulenkern (5) sich durch die Öffnung (7) des Frontkörpers (4) erstreckt und aus einer stirnseitigen Frontfläche (8) des Frontkörpers (4) hervorsteht.The invention relates to a magnetic-inductive flow measuring point, a measuring tube (2) and a measuring sensor (1) for detecting a flow rate-dependent measuring voltage induced in a flowing medium, comprising: - a housing (3); - a front body (4), which the Housing (3) closes at the end; - A field system, at least partially arranged in the housing (3), for generating a magnetic field, the field system having a coil core (5) and a coil (6), the coil (6) around the coil core (5) - a measuring circuit (24) for detecting the measuring voltage induced on measuring electrodes, the measuring circuit (24) being arranged in the housing (9); characterized in that the front body (4) has a through opening (7) and that the Coil core (5) extends through the opening (7) of the front body (4) and protrudes from an end face (8) of the front body (4).
Description
Magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte werden zur Bestimmung der Durchflussgeschwindigkeit und des Volumendurchflusses eines fließenden Mediums in einer Rohrleitung eingesetzt. Ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät weist ein Magnetsystem auf, das ein Magnetfeld senkrecht zur Flussrichtung des fließenden Mediums erzeugt. Dafür werden üblicherweise einzelne Spulen verwendet. Um ein überwiegend homogenes Magnetfeld zu realisieren, werden zusätzlich Polschuhe so geformt und angebracht, dass die Magnetfeldlinien über den gesamten Rohrquerschnitt im Wesentlichen senkrecht zur Querachse bzw. parallel zur Vertikalachse des Messrohres verlaufen. Ein an die Mantelfläche des Messrohres angebrachtes Messelektrodenpaar greift eine senkrecht zur Flussrichtung und zum Magnetfeld anliegende elektrische Messspannung bzw. Potentialdifferenz ab, die entsteht, wenn ein leitfähiges Medium bei angelegtem Magnetfeld in Flussrichtung fließt. Da die abgegriffene Messspannung laut Faraday'schem Induktionsgesetz von der Geschwindigkeit des fließenden Mediums abhängt, kann aus der induzierten Messspannung U die Durchflussgeschwindigkeit u und, mit Hinzunahme eines bekannten Rohrquerschnitts, der Volumendurchfluss V ermittelt werden.Electromagnetic flowmeters are used to determine the flow rate and volume flow of a flowing medium in a pipeline. An electromagnetic flowmeter has a magnet system that generates a magnetic field perpendicular to the direction of flow of the flowing medium. Individual coils are usually used for this. In order to achieve a predominantly homogeneous magnetic field, pole pieces are additionally shaped and attached in such a way that the magnetic field lines run essentially perpendicular to the transverse axis or parallel to the vertical axis of the measuring tube over the entire pipe cross-section. A pair of measuring electrodes attached to the outer surface of the measuring tube picks up an electrical measuring voltage or potential difference that is perpendicular to the direction of flow and to the magnetic field, which occurs when a conductive medium flows in the direction of flow when a magnetic field is applied. Since the measured voltage, according to Faraday's law of induction, depends on the speed of the flowing medium, the flow rate u and, with the addition of a known pipe cross-section, the volume flow V can be determined from the induced measurement voltage U.
Im Gegensatz zu einem magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät werden magnetisch-induktive Durchflussmesssonden mit ihrem üblicherweise kreiszylindrischen Gehäuse in eine seitliche Öffnung einer Rohrleitung eingeführt und fluiddicht fixiert. Ein spezielles Messrohr ist nicht mehr notwendig. Die erwähnte Spulenanordnung auf der Mantelfläche des Messrohrs entfällt, da das Magnetfeld lediglich im Bereich des in das Fluid ragenden Frontendes der Durchflussmesssonde existiert bzw. von einem deren Spulenanordnung durchfließenden Strom in diesem Bereich erzeugt wird. Dafür wird üblicherweise das Magnetsystem im Inneren des Gehäuses und in unmittelbarer Nähe zu den Messelektroden angeordnet, so dass eine Symmetrieachse der erzeugten Magnetfeldlinien die Fläche zwischen den Messelektroden senkrecht schneidet. Die Messelektroden sind entweder an der Frontfläche oder an den Seitenflächen des Gehäuses angeordnet.In contrast to a magneto-inductive flow measuring device, magneto-inductive flow measuring probes with their usually circular cylindrical housing are inserted into a lateral opening of a pipeline and fixed in a fluid-tight manner. A special measuring tube is no longer necessary. The mentioned coil arrangement on the outer surface of the measuring tube is omitted because the magnetic field only exists in the area of the front end of the flow measuring probe protruding into the fluid or is generated in this area by a current flowing through its coil arrangement. For this purpose, the magnet system is usually arranged inside the housing and in the immediate vicinity of the measuring electrodes, so that an axis of symmetry of the generated magnetic field lines perpendicularly intersects the area between the measuring electrodes. The measuring electrodes are arranged either on the front surface or on the side surfaces of the housing.
Bisher gibt es nur wenige Durchflussmessgeräte, die sich das Faraday'sche Gesetz der magnetischen Induktion zu Nutze machen und gleichzeitig für sogenannte Single-Use Anwendungen geeignet sind, bei denen eine Auswechselbarkeit der mediumsberührenden Bauteile vorausgesetzt werden.So far there are only a few flowmeters that make use of Faraday's law of magnetic induction and at the same time are suitable for so-called single-use applications in which the interchangeability of the components in contact with the medium is required.
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine alternative Lösung für Single-Use Anwendung bereitzustellen.The invention is based on the object of providing an alternative solution for single-use applications.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Messaufnehmer nach Anspruch 1, dem Messrohr nach Anspruch 5 und der magnetisch-induktiven Durchflussmessstelle nach Anspruch 13.The object is achieved by the measuring sensor according to
Der erfindungsgemäße Messaufnehmer zum Erfassen einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen, in einem fließenden Medium induzierten Messspannung umfasst:
- - ein Gehäuse;
- - einen Frontkörper, welcher das Gehäuse stirnseitig abschließt;
- - ein zumindest teilweise im Gehäuse angeordnetes Feldsystem zur Erzeugung eines Magnetfeldes, wobei das Feldsystem einen Spulenkern und eine Spule aufweist, wobei die Spule um den Spulenkern angeordnet ist;
- - eine Messschaltung zum Erfassen der an Messelektroden induzierten Messspannung,
wobei die Messschaltung im Gehäuse angeordnet ist;
und ist dadurch gekennzeichnet,
dass der Frontkörper eine durchgehende Öffnung aufweist und
dass der Spulenkern sich durch die Öffnung des Frontkörpers erstreckt und aus einer stirnseitigen Frontfläche des Frontkörpers hervorsteht.The sensor according to the invention for detecting a flow velocity-dependent measurement voltage induced in a flowing medium comprises:
- - a housing;
- - A front body which closes the housing at the front;
- - A field system arranged at least partially in the housing for generating a magnetic field, the field system having a coil core and a coil, the coil being arranged around the coil core;
- - a measuring circuit for recording the measuring voltage induced on measuring electrodes,
wherein the measuring circuit is arranged in the housing;
and is characterized by
that the front body has a through opening and
that the coil core extends through the opening of the front body and protrudes from an end face of the front body.
In herkömmlichen magnetisch-induktiven Durchflussmesssonden ist das Feldsystem im Gehäuse angeordnet und durch die Ummantelung des Gehäuses und den Frontkörper vor dem fließenden Medium in der Rohrleitung geschützt. Damit die magnetische Flussdichte im Medium maximal wird, ist der Spulenkern des Feldsystems möglichst nah an der Mantelfläche der Ummantelung oder der Frontfläche des Frontkörpers angeordnet.In conventional magnetic-inductive flow measuring probes, the field system is arranged in the housing and protected from the flowing medium in the pipeline by the casing of the housing and the front body. So that the magnetic flux density in the medium is maximized, the coil core of the field system is arranged as close as possible to the outer surface of the casing or the front surface of the front body.
Für Single-Use Anwendungen soll der Messaufnehmer montagefreundlich an ein austauschbares Messrohr bzw. Einweg-Messrohr angebracht werden können. Dabei soll der Messaufnehmer jedoch nicht in Kontakt mit dem fließenden Medium gelangen. Daher weist der Messaufnehmer vorzugsweise auch keine Messelektroden auf, die mediumsberührend sind. Die im Gehäuse angeordnete Messschaltung des Messaufnehmers ist jedoch dazu eingerichtet eine Messspannung abzugreifen, die an Messelektroden anliegt, welche im Kontakt mit dem fließenden Medium stehen. Dafür ist eine trennbare Verbindung zwischen der Messschaltung und den Messelektroden vorgesehen.For single-use applications, the sensor should be easy to install on an exchangeable measuring tube or disposable measuring tube. However, the sensor should not come into contact with the flowing medium. Therefore, the measuring transducer preferably also does not have any measuring electrodes that are in contact with the medium. However, the measuring circuit of the measuring transducer arranged in the housing is set up to tap a measuring voltage that is applied to measuring electrodes that are in contact with the flowing medium. A separable connection between the measuring circuit and the measuring electrodes is provided for this.
Der Frontkörper, der üblicherweise dazu eingerichtet ist eine Trennung zwischen Feldsystem und Medium zu bilden, weist vorteilhafterweise eine Öffnung auf, durch die sich der Spulenkern erstreckt. Bringt man den Messaufnehmer an das austauschbare Messrohr an, so kommt der Spulenkern in direkten Kontakt mit der Außenwandung des Messrohres bzw. mit einer speziell für den Messaufnehmer vorgesehene Trennwand. Demnach ist der Spulenkern vorzugsweise ausschließlich durch die Wandung des Messrohres bzw. durch die Trennwand vom Kanal des Messrohres getrennt. Gemäß der erfinderischen Ausgestaltung lässt sich der Abstand zwischen Spulenkern und Medium reduzieren und die resultierende magnetische Flussdichte im Medium maximieren.The front body, which is usually set up to form a separation between the field system and the medium, advantageously has an opening through which the coil core extends. If the measuring sensor is attached to the exchangeable measuring tube, the coil core comes into direct contact with the outer wall of the measuring tube or with a partition specially provided for the measuring sensor. Accordingly, the coil core is preferably separated from the channel of the measuring tube exclusively by the wall of the measuring tube or by the partition. According to the inventive embodiment, the distance between the coil core and the medium can be reduced and the resulting magnetic flux density in the medium can be maximized.
Das Gehäuse und der Frontkörper können einstückig ausgebildet sein.The housing and the front body can be formed in one piece.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous refinements of the invention are the subject matter of the subclaims.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Gehäuse und der Frontkörper zweiteilig ausgebildet sind,
wobei das Gehäuse über einen Verbindungskörper mit dem Frontkörper verbunden ist,
wobei der Frontkörper durch den Verbindungskörper zumindest teilweise umschlossen ist und/oder in dem Verbindungskörper fixiert, insbesondere eingepresst angeordnet ist.One embodiment provides that the housing and the front body are designed in two parts,
wherein the housing is connected to the front body via a connecting body,
wherein the front body is at least partially enclosed by the connecting body and / or fixed in the connecting body, in particular being arranged pressed in.
Für die Herstellung des Messaufnehmers ist es vorteilhaft, wenn der Frontkörper und das Gehäuse zweiteilig ausgebildet sind. Dadurch kann der Frontkörper für sich ändernde Messbedingungen angepasst werden, ohne dass das gesamte Gehäusekonzept grundlegend geändert werden muss.For the production of the measuring transducer, it is advantageous if the front body and the housing are designed in two parts. As a result, the front body can be adapted to changing measurement conditions without having to fundamentally change the entire housing concept.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuse über einen Verbindungskörper mit dem Frontkörper verbunden ist und der Frontkörper in dem Verbindungskörper fixiert ist. Die Fixierung erfolgt durch das Verformen, insbesondere das Zusammenpressen des Verbindungskörpers. Der Verbindungskörper ist dabei vorzugsweise rohrförmig ausgebildet und umgreift den Spulenkern zumindest teilweise. In einer vorteilhaften Ausgestaltung umschließt das Gehäuse den Verbindungskörper, wodurch ein weitere Stabilisierung des Messaufnehmers realisiert wird.Furthermore, it is advantageous if the housing is connected to the front body via a connecting body and the front body is fixed in the connecting body. The fixation takes place through the deformation, in particular the pressing together of the connecting body. The connecting body is preferably tubular and at least partially engages around the coil core. In an advantageous embodiment, the housing encloses the connecting body, as a result of which a further stabilization of the measuring transducer is realized.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Messaufnehmer einen Rückführungskörper zum Rückführen des Magnetfeldes aufweist,
wobei der Rückführungskörper durch den Verbindungskörper gebildet ist.One embodiment provides that the measuring sensor has a return body for returning the magnetic field,
wherein the return body is formed by the connecting body.
Vorzugsweise weist der Messaufnehmer einen Rückführungskörper auf, der die Magnetfeldlinien, die aus dem Frontbereich des Spulenkerns austreten, zurück zum Spulenkern führt und somit magnetische Streufelder minimiert. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Rückführungskörper durch den Verbindungskörper gebildet. In dem Fall ist der Verbindungskörper zumindest anteilig aus einem weichmagnetischen Material gebildet.The measuring transducer preferably has a feedback body which guides the magnetic field lines that emerge from the front area of the coil core back to the coil core and thus minimizes stray magnetic fields. In an advantageous embodiment, the return body is formed by the connecting body. In this case, the connecting body is at least partially formed from a soft magnetic material.
Der Verbindungskörper dient somit der Befestigung des Frontkörpers an das Gehäuse und dem Führen des Magnetfeldes.The connecting body thus serves to attach the front body to the housing and to guide the magnetic field.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Gehäuse eine Verschlussvorrichtung, insbesondere einen Bajonettverschluss aufweist,
wobei die Verschlussvorrichtung koaxial zum Verbindungskörper angeordnet ist und diesen umgreift.
wobei die Verschlussvorrichtung linear über ein elastisches Formelement verspannt wird.One embodiment provides that the housing has a locking device, in particular a bayonet lock,
wherein the closure device is arranged coaxially to the connecting body and engages around it.
wherein the closure device is tensioned linearly via an elastic form element.
Vorzugsweise weist das Gehäuse einen Bajonettverschluss auf, mit dem der Messaufnehmer am Messrohr, insbesondere an eine Aufnahmevorrichtung des Messrohres fixiert werden kann. Für die Fixierung wird der Messaufnehmer in die Aufnahmevorrichtung eingeführt und durch Drehen des Bajonettverschlusses befestigt. Das Prinzip eines Bajonettverschlusses ist allgemein bekannt. Das elastische Formelement kann beispielsweise ein O-Ring sein.The housing preferably has a bayonet lock with which the measuring sensor can be fixed to the measuring tube, in particular to a receiving device of the measuring tube. To fix it, the sensor is inserted into the mounting device and fastened by turning the bayonet catch. The principle of a bayonet lock is well known. The elastic molded element can be an O-ring, for example.
Das erfindungsgemäße Messrohr umfasst:
- - einen Messrohrkörper, welcher aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist;
- - einen Kanal zum Führen eines fließfähigen Mediums;
- - mindestens zwei Messelektroden zum Bilden eines galvanischen Kontaktes mit dem Medium und zum Abgreifen einer im fließenden Medium induzierten Messspannung;
und ist dadurch gekennzeichnet,
dass der Messrohrkörper eine Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme eines Messaufnehmers, insbesondere des Messaufnehmers nach einem der vorherigen Ansprüche aufweist und
dass die Aufnahmevorrichtung ein Sackloch aufweist, zur Aufnahme eines Spulenkerns.The measuring tube according to the invention comprises:
- - A measuring tube body, which is formed from an electrically insulating material;
- - A channel for guiding a flowable medium;
- - At least two measuring electrodes for forming a galvanic contact with the medium and for tapping a measuring voltage induced in the flowing medium;
and is characterized by
that the measuring tube body has a receiving device for receiving a measuring transducer, in particular the measuring transducer according to one of the preceding claims, and
that the receiving device has a blind hole for receiving a coil core.
Vorzugsweise weist das Messrohr eine Aufnahmevorrichtung auf, die dazu ausgebildet ist den Messaufnehmer montagefreundlich an das Messrohr anzubringen und beide zumindest formschlüssig zu verbinden. Dafür weist die Aufnahmevorrichtung ein Sackloch auf, in das der Spulenkern des Messaufnehmers eingeführt wird.The measuring tube preferably has a receiving device which is designed to attach the measuring sensor to the measuring tube in an installation-friendly manner and to connect the two at least in a form-fitting manner. For this purpose, the receiving device has a blind hole into which the coil core of the measuring transducer is inserted.
Die erfindungsgemäßen Messrohre dienen als Einwegprodukt in biopharmazeutischen Anwendungen, d.h. dass das Messrohr nach jeder abgeschlossenen Anwendung ausgetauscht wird. Mit dem kontaminierten Messrohr werden erfindungsgemäß auch die Messelektroden ausgetauscht.The measuring tubes according to the invention serve as a single-use product in biopharmaceutical applications, ie the measuring tube is exchanged after each completed application. According to the invention, the measuring electrodes are also exchanged with the contaminated measuring tube.
Vorzugsweise weisen die Messelektroden jeweils eine Längsachse auf, die in einem gemeinsamen Rohrquerschnitt, senkrecht zur Fließrichtung verlaufen. Die Messelektroden weisen Kontaktflächen auf, die mediumsberührend sind. Eine die beiden Messelektroden, insbesondere die jeweiligen Kontaktflächen verbindende Bezugsgerade verläuft senkrecht zur Fließrichtung.The measuring electrodes preferably each have a longitudinal axis which runs in a common pipe cross section, perpendicular to the direction of flow. The measuring electrodes have contact surfaces that are in contact with the medium. A reference straight line connecting the two measuring electrodes, in particular the respective contact surfaces, runs perpendicular to the direction of flow.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Aufnahmevorrichtung eine Vertiefung umfasst, die insbesondere einen kreisringförmigen Querschnitt aufweist.One embodiment provides that the receiving device comprises a recess which, in particular, has a circular cross-section.
Damit der Messaufnehmer fest in der Aufnahmevorrichtung stecken bleibt, ist eine Ausformung in der Aufnahmevorrichtung vorgesehen, die dafür sorgt, dass die Kontaktfläche zwischen Messrohrkörper und Messaufnehmer zunimmt. Die Ausformung ist als Vertiefung ausgebildet und komplementär zur Gehäuseform des Messaufnehmers geformt.So that the measuring sensor remains firmly stuck in the receiving device, a recess is provided in the receiving device, which ensures that the contact area between the measuring tube body and the measuring sensor increases. The recess is designed as a recess and is shaped complementary to the shape of the housing of the measuring transducer.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Aufnahmevorrichtung eine Trennwand aufweist, die einen Teil der Aufnahmevorrichtung vom Kanal trennt.One embodiment provides that the receiving device has a partition which separates part of the receiving device from the channel.
Aufnahmevorrichtung zum Befestigen von magnetisch-induktiven Durchflussmesssonden an einer Rohrleitung sind bekannt. Diese sind üblicherweise an einer Öffnung in der Mantelfläche des Rohres befestigt. Die Durchflussmesssonde erstreckt sich durch die Öffnung in das Innere des Rohres und wird vom Medium umströmt.Receiving devices for attaching magnetic-inductive flow measuring probes to a pipeline are known. These are usually attached to an opening in the outer surface of the pipe. The flow measuring probe extends through the opening into the interior of the pipe and the medium flows around it.
Vorteilhafterweise weist die Aufnahmevorrichtung eine Trennwand auf, die den Messaufnehmer, insbesondere den Spulenkern des Messaufnehmers von dem fließenden Medium im Kanal trennt. Dadurch wird ein aufwendiges Reinigen des Messaufnehmers nach jeder Anwendung vermieden.The receiving device advantageously has a partition which separates the measuring transducer, in particular the coil core of the measuring transducer, from the flowing medium in the channel. This avoids time-consuming cleaning of the sensor after each use.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Messelektroden in der Aufnahmevorrichtung angebracht sind.One embodiment provides that the measuring electrodes are attached in the receiving device.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Messelektroden in der Aufnahmevorrichtung angebracht sind und nicht wie sonst im Messaufnehmer selbst. Ein Einführen des Messaufnehmers in die Aufnahmevorrichtung führt gleichzeitig zur einer elektrischen Verbindung der Messelektroden mit der Messschaltung des Messaufnehmers. Wird das Messrohr nach Gebrauch ausgetauscht, so werden auch die in der Aufnahmevorrichtung angebrachten Messelektroden ausgetauscht.It is particularly advantageous if the measuring electrodes are attached in the receiving device and not, as usual, in the measuring transducer itself. Inserting the measuring transducer into the receiving device simultaneously leads to an electrical connection of the measuring electrodes to the measuring circuit of the measuring transducer. If the measuring tube is exchanged after use, the measuring electrodes attached to the receiving device are also exchanged.
Eine zwei Messelektroden, insbesondere die jeweiligen Kontaktflächen verbindende Bezugsgerade verläuft vorzugsweise senkrecht zur Fließrichtung des Mediums.A reference straight line connecting two measuring electrodes, in particular the respective contact surfaces, preferably runs perpendicular to the direction of flow of the medium.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Kanal einen einlaufseitigen Bereich, einen auslaufseitigen Bereich und einen zwischen einlaufseitigen und auslaufseitigen Bereich liegenden Messbereich aufweist,
wobei die Aufnahmevorrichtung im Messbereich angeordnet ist,
wobei der Kanal im einlaufseitigen Bereich einen ersten Querschnitt mit einer ersten Querschnittsfläche aufweist,
wobei der Kanal im Messbereich einen zweiten Querschnitt mit einer zweiten Querschnittsfläche aufweist,
wobei die zweite Querschnittsfläche kleiner ist als die erste Querschnittsfläche.One embodiment provides that the channel has an inlet-side area, an outlet-side area and a measuring area located between the inlet-side and outlet-side area,
wherein the recording device is arranged in the measuring area,
wherein the channel has a first cross-section with a first cross-sectional area in the inlet-side area,
wherein the channel has a second cross-section with a second cross-sectional area in the measuring area,
wherein the second cross-sectional area is smaller than the first cross-sectional area.
Vorzugsweise befinden sich die Frontbereiche der Messelektroden nicht in unmittelbarer Nähe zu der Innenwandung des Messrohrkörpers, sondern ragen in den Kanal des Messrohres hinein, wie es üblicherweise von magnetisch-induktiven Durchflussmesssonden bekannt ist. Dafür ist der Messrohrkörper so ausgeformt, dass der Messbereich des Messrohres eine verringerten Querschnittsfläche auf. Die Reduzierung des Durchflussquerschnittes sorgt zusätzlich für eine Strömungskonditionierung.The front areas of the measuring electrodes are preferably not located in the immediate vicinity of the inner wall of the measuring tube body, but rather protrude into the channel of the measuring tube, as is usually known from magnetic-inductive flow measuring probes. For this purpose, the measuring tube body is shaped in such a way that the measuring area of the measuring tube has a reduced cross-sectional area. The reduction of the flow cross-section also ensures flow conditioning.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Kanal eine Längsachse aufweist,
wobei der Kanal im Messbereich in mindestens einem Querschnitt senkrecht zur Längsachse als Kreissegment ausgebildet ist,
wobei der Kanal eine Längsebene aufweist, die durch eine Längsachse der Aufnahmevorrichtung senkrecht geschnitten wird,
wobei die Längsebene den Kanal in einen ersten und einen zweiten Abschnitt einteilt,
wobei der erste Abschnitt entlang des einlaufseitigen Bereiches und entlang des Messbereiches als Halbzylinder ausgebildet ist.One embodiment provides that the channel has a longitudinal axis,
wherein the channel in the measuring area is designed as a circular segment in at least one cross section perpendicular to the longitudinal axis,
wherein the channel has a longitudinal plane which is cut perpendicularly by a longitudinal axis of the receiving device,
wherein the longitudinal plane divides the channel into a first and a second section,
wherein the first section along the inlet-side area and along the measuring area is designed as a half cylinder.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Messrohrkörper aus einem isolierenden Werkstoff, insbesondere einem Kunststoff und bevorzugt Polyetheretherketone, Polyaryletherketone, Polyphenylsulfone, Polyethersulfone, Polysulfone, Polyarylamide, Glas und/oder Keramik gefertigt ist.One embodiment provides that the measuring tube body is made of an insulating material, in particular a plastic and preferably polyetheretherketones, polyaryletherketones, polyphenylsulfones, polyethersulfones, polysulfones, polyarylamides, glass and / or ceramics.
Es existiert eine Nachfrage an Durchflussmessgeräten mit Einweg-Messrohren für biopharmazeutische Anwendungen. Dafür müssen die Materialien, die in Kontakt mit dem Medium kommen biokompatibel und gammasterilisierbar sein. Es ist daher besonders vorteilhaft, wenn das Messrohr aus einem der oben genannten Materialien hergestellt ist, da diese die biopharmazeutischen Anforderungen erfüllen.There is a demand for flowmeters with disposable measuring tubes for biopharmaceutical applications. For this, the materials that come into contact with the medium must be biocompatible and gamma-sterilizable. It is therefore particularly advantageous if the measuring tube is off one of the above materials is made, as these meet the biopharmaceutical requirements.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Aufnahmevorrichtung und der Messrohrkörper einstückig ausgebildet sind.One embodiment provides that the receiving device and the measuring tube body are formed in one piece.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Aufnahmevorrichtung und der Messrohrkörper einstückig geformt sind, wodurch sich die Messrohre einfach und kostengünstig herstellen lassen. Dies kann beispielsweise mittels eines Spritzgießverfahrens realisiert werden.It is particularly advantageous if the receiving device and the measuring tube body are formed in one piece, as a result of which the measuring tubes can be manufactured easily and inexpensively. This can be realized, for example, by means of an injection molding process.
Die erfindungsgemäße magnetisch-induktive Durchflussmessstelle umfasst:
- - einen Messaufnehmer, insbesondere den erfindungsgemäßen Messaufnehmer, wobei der Messaufnehmer ein Gehäuse, eine Messschaltung, mindestens zwei Anschlusskontakte, eine Spule, einen Spulenkern und eine Frontfläche aufweist;
- - ein Messrohr, insbesondere das erfindungsgemäße Messrohr,
wobei das Messrohr einen Kanal, einen Messrohrkörper, mindestens zwei Messelektroden und eine Aufnahmevorrichtung aufweist;
und ist dadurch gekennzeichnet,
dass der Messaufnehmer derart ausgebildet, um mit dem Messrohr trennbar verbunden zu werden, und
dass der Messaufnehmer in die Aufnahmevorrichtung des Messrohres eingeführt ist,
wobei ein Endabschnitt des Spulenkerns durch eine Trennwand vom Kanal des Messrohres getrennt ist,
wobei die Trennwand und der Messrohrkörper des Messrohres einstückig ausgebildet sind.The magnetic-inductive flow measuring point according to the invention comprises:
- a measuring sensor, in particular the measuring sensor according to the invention, the measuring sensor having a housing, a measuring circuit, at least two connection contacts, a coil, a coil core and a front surface;
- - a measuring tube, in particular the measuring tube according to the invention,
wherein the measuring tube has a channel, a measuring tube body, at least two measuring electrodes and a receiving device;
and is characterized by
that the measuring transducer is designed in such a way that it can be detachably connected to the measuring tube, and
that the sensor is inserted into the receiving device of the measuring tube,
an end section of the coil core being separated from the duct of the measuring tube by a partition wall,
wherein the partition and the measuring tube body of the measuring tube are formed in one piece.
Magnetisch-induktive Durchflussmesssonden werden durch eine Öffnung in einer Rohrleitung geführt und fluiddicht befestigt. Das Feldsystem ist in dem Gehäuse angeordnet und wird durch den Frontkörper und die Gehäusewandung vor dem Medium geschützt. Das erzeugte Magnetfeld erstreckt sich durch Wandung des Gehäuses und des Frontkörpers hindurch und in das Medium hinein. Das Gehäuse der Durchflussmesssonde und die Messelektroden sind jedoch mediumsberührend. Somit müssten die mediumsberührenden Bereiche und Bauteile nach jeder Anwendung ersetzt oder aufwendig gereinigt werden. Aus dem Grund sind Durchflussmesssonden in der bekannten Form nicht für Single-Use Anwendungen geeignet.Magnetic-inductive flow measuring probes are passed through an opening in a pipeline and fastened in a fluid-tight manner. The field system is arranged in the housing and is protected from the medium by the front body and the housing wall. The generated magnetic field extends through the wall of the housing and the front body and into the medium. However, the housing of the flow measuring probe and the measuring electrodes are in contact with the medium. The areas and components in contact with the medium would therefore have to be replaced or laboriously cleaned after each use. For this reason, flow measuring probes in the known form are not suitable for single-use applications.
Für Single-Use Anwendungen ist es besonders vorteilhaft, wenn das Gehäuse des Messaufnehmers und die Messelektroden nicht in Kontakt mit dem Medium kommen. Dies wird durch eine Trennwand realisiert, die das Feldsystem vom fließenden Medium trennt. Anschlusskontakte, welche nicht mediumsberührend sind, sind dazu eingerichtet, trennbar mit den mediumsberührenden Messelektroden verbunden zu werden.For single-use applications it is particularly advantageous if the housing of the measuring sensor and the measuring electrodes do not come into contact with the medium. This is achieved by a partition that separates the field system from the flowing medium. Connection contacts that are not in contact with the medium are designed to be connected to the measuring electrodes that are in contact with the medium in a separable manner.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der Messaufnehmer einfach an das Messrohr angebracht und gelöst werden kann. Dazu ist die erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtung vorgesehen.Furthermore, it is advantageous if the sensor can easily be attached to and detached from the measuring tube. The receiving device according to the invention is provided for this purpose.
Bei herkömmlichen magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräten, die für Single-Use Anwendungen geeignet sind, wird das Messrohr in eine im Gehäuse angeordnete Aufnahme eingeführt. Erfindungsgemäß weißt das Messrohr eine Aufnahevorrichtung auf, in die der Messaufnehmer einführbar bzw. anbringbar ist. Daraus ergeben sich zwei Montagemöglichkeiten. Im ersten Fall ist das Messrohr befestigt und der Messaufnehmer wird durch eine geradlinige Bewegung in die Aufnahmevorrichtung geführt. Im zweiten Fall ist der Messaufnehmer fixiert und das Messrohr wird mittels einer geradlinigen Bewegung an dem Messaufnehmer angebracht.In conventional magnetic-inductive flowmeters, which are suitable for single-use applications, the measuring tube is inserted into a receptacle arranged in the housing. According to the invention, the measuring tube has a receiving device into which the measuring sensor can be inserted or attached. This results in two mounting options. In the first case, the measuring tube is attached and the sensor is guided into the receiving device by a straight movement. In the second case, the sensor is fixed and the measuring tube is attached to the sensor by means of a straight movement.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Aufnahmevorrichtung komplementär zum Messaufnehmer ausgebildet ist, so dass der Messaufnehmer formschlüssig in die Aufnahmevorrichtung einsetzbar ist.One embodiment provides that the receiving device is designed to be complementary to the measuring transducer, so that the measuring transducer can be inserted into the receiving device in a form-fitting manner.
Dies kann beispielsweise durch eine Ausformung oder eine Vertiefung im Bereich der Aufnahmevorrichtung realisiert werden.This can be implemented, for example, by a molding or a recess in the area of the receiving device.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Messelektroden durch die Anschlusskontakte mit der Messschaltung elektrisch verbunden sind.One embodiment provides that the measuring electrodes are electrically connected to the measuring circuit through the connection contacts.
Um eine elektrische Verbindung zwischen den Messelektroden und der Messschaltung zu realisieren, weist der Messaufnehmer Anschlusskontakte auf, die mit der Messchaltung elektrisch verbunden sind und die beim Einführen des Messaufnehmers in die Aufnahmevorrichtung einen trennbaren elektrischen Kontakt mit den Messelektroden bilden. Da die Anschlusskontakte nicht mit dem Medium in Kontakt kommen, müssen diese auch nicht nach jeder Anwendung ausgetauscht werden.In order to establish an electrical connection between the measuring electrodes and the measuring circuit, the measuring sensor has connection contacts which are electrically connected to the measuring circuit and which form a separable electrical contact with the measuring electrodes when the measuring sensor is inserted into the receiving device. Since the connection contacts do not come into contact with the medium, they do not have to be replaced after each use.
Es ist vorteilhaft, wenn der Spulenkern und der Verbindungskörper koaxial angeordnet sind.It is advantageous if the coil core and the connecting body are arranged coaxially.
Es ist vorteilhaft, wenn die Aufnahmevorrichtung derart ausgebildet ist, dass das Messrohr über eine Verschlussvorrichtung mit dem Messaufnehmer form- und/oder kraftschlüssig verbindbar ist.It is advantageous if the receiving device is designed in such a way that the measuring tube can be connected to the measuring transducer in a form-fitting and / or force-fitting manner via a closure device.
Es ist vorteilhaft, wenn die Aufnahmevorrichtung eine Vertiefung zum Aufnehmen des Gehäuses umfasst, die einen kreisringförmigen Querschnitt aufweist.It is advantageous if the receiving device has a recess for receiving the housing comprises, which has an annular cross-section.
Es ist vorteilhaft, wenn in der Einsteckvorrichtung, insbesondere in der Vertiefung ein O-Ring eingesetzt ist, der dazu ausgebildet ist sich im Falle eines kraftschlüssigen Verbindens des Messaufnehmers an das Messrohr zu verformen.It is advantageous if an O-ring is inserted in the plug-in device, in particular in the recess, which O-ring is designed to be deformed in the event of a non-positive connection of the measuring transducer to the measuring tube.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
-
1 : eine magnetisch-induktive Durchflussmesssonde nach dem Stand der Technik; -
2 : eine magnetisch-induktive Durchflussmesssonde in einer Rohrleitung nach dem Stand der Technik; -
3 : eine perspektivische Darstellung einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messaufnehmers; -
4 : ein Längsschnitt der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messaufnehmers; -
5 : eine Frontansicht der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messaufnehmers; -
6 : ein Längsschnitt einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messrohres; -
7 : eine Draufsicht der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messrohres; -
8 : ein Querschnitt der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messrohres; -
9 : eine perspektivische Darstellung der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messrohres; und -
10 : ein Längsschnitt einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessstelle.
-
1 : a magneto-inductive flow measuring probe according to the prior art; -
2 : a magneto-inductive flow measuring probe in a pipeline according to the prior art; -
3 : a perspective view of an embodiment of the measuring transducer according to the invention; -
4th : a longitudinal section of the configuration of the measuring sensor according to the invention; -
5 : a front view of the configuration of the measuring sensor according to the invention; -
6th : a longitudinal section of an embodiment of the measuring tube according to the invention; -
7th : a plan view of the configuration of the measuring tube according to the invention; -
8th : a cross section of the configuration of the measuring tube according to the invention; -
9 : a perspective view of the configuration of the measuring tube according to the invention; and -
10 : a longitudinal section of an embodiment of the magnetic-inductive flow measuring point according to the invention.
Anhand der perspektivischen und teilweise geschnittenen Darstellung der
Die
Die
Die
Die
Die
Der Kanal
Die
Die
Die
Die
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1.011.01
- DurchflussmesssondeFlow measuring probe
- 1.021.02
- FrontendeFront end
- 1.031.03
- Gehäusecasing
- 1.041.04
- erste Messelektrodefirst measuring electrode
- 1.051.05
- zweite Messelektrodesecond measuring electrode
- 1.061.06
- FrontkörperFront body
- 1.071.07
- SpulenkernCoil core
- 1.081.08
- MagnetfeldlinienMagnetic field lines
- 1.091.09
- SpulenanordnungCoil arrangement
- 1.101.10
- Rückführungreturn
- 1.111.11
- Mess-, Betriebs- und/oder AuswerteeinheitMeasuring, operating and / or evaluation unit
- 1.121.12
- StrömungsrichtungDirection of flow
- 1.131.13
- RohrleitungPipeline
- 1.141.14
- EinschraubverbindungScrew-in connection
- 1.151.15
- Dichtungpoetry
- 1.161.16
- MesselektrodeMeasuring electrode
- 1.171.17
- BezugsgeradeReference line
- 11
- MessaufnehmerSensor
- 22
- MessrohrMeasuring tube
- 33
- Gehäusecasing
- 44th
- FrontkörperFront body
- 55
- SpulenkernCoil core
- 66th
- SpuleKitchen sink
- 77th
- Öffnungopening
- 88th
- FrontflächeFront surface
- 99
- VerbindungskörperConnecting body
- 1010
- RückführungskörperFeedback body
- 1111
- VerschlussvorrichtungLocking device
- 1212th
- MessrohrkörperMeasuring tube body
- 1313th
- Kanalchannel
- 1414th
- MesselektrodeMeasuring electrode
- 1515th
- AufnahmevorrichtungCradle
- 1616
- SacklochBlind hole
- 1717th
- Vertiefungdeepening
- 1818th
- Trennwandpartition wall
- 1919th
- einlaufseitiger Bereichupstream area
- 2020th
- auslaufseitiger Bereichdownstream area
- 2121
- MessbereichMeasuring range
- 2222nd
- Längsachse des KanalsLongitudinal axis of the channel
- 2323
- Längsachse der AufnahmevorrichtungLongitudinal axis of the receiving device
- 2424
- MessschaltungMeasuring circuit
- 2525th
- AbdichtungsmittelSealant
- 2626th
- AnschlusskontakteConnection contacts
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102016118064 A1 [0004]DE 102016118064 A1 [0004]
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