DE102020111126A1 - Measuring tube, method for manufacturing a measuring tube and magnetic-inductive flow meter - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Messrohr (1) zum Führen eines fließfähigen Mediums, insbesondere für ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät, umfassend:- ein Trägerrohr (2);- einen insbesondere rohrförmigen Stützkörper (3) zum Stabilisieren eines insbesondere flüssig applizierten Liners (4), wobei der Stützkörper (3) im Trägerrohr (2) angeordnet ist, wobei der Stützkörper (3) eine Mantelfläche mit mindestens einer Öffnung (5) aufweist, wobei sich der Liner (4) durch die mindestens eine Öffnung (5) erstreckt, wobei das Messrohr (1) einen Mess-, Einlauf- und Auslaufabschnitt (6, 7, 8) aufweist, wobei der Stützkörper (3) in einem Querschnitt eine Querschnittsfläche begrenzt, wobei die Querschnittsfläche im Messabschnitt (6) geringer ist als im Einlauf- und/oder Auslaufabschnitt (7, 8);- einen Füllkörper (9), wobei der Füllkörper (9) zwischen dem Stützkörper (3) und dem Trägerrohr (2) angeordnet ist, wobei der Füllkörper (9) insbesondere ausschließlich im Messabschnitt (6) angeordnet ist, wobei sich der Liner (4) und der Füllkörper (9) berühren, ein Verfahren zur Herstellung eines Messrohres und ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät.The invention relates to a measuring tube (1) for guiding a flowable medium, in particular for a magnetic-inductive flow measuring device, comprising: a carrier tube (2); wherein the support body (3) is arranged in the support tube (2), the support body (3) having a jacket surface with at least one opening (5), the liner (4) extending through the at least one opening (5), the Measuring tube (1) has a measuring, inlet and outlet section (6, 7, 8), the support body (3) delimiting a cross-sectional area in a cross section, the cross-sectional area in the measuring section (6) being smaller than in the inlet and / or outlet section (7, 8); - a filler body (9), the filler body (9) being arranged between the support body (3) and the carrier tube (2), the filler body (9) in particular being arranged exclusively in the measuring section (6) is, wherein the liner (4) and the filler body (9) touch, a method for producing a measuring tube and a magnetic-inductive flow meter.
Description
Die Erfindung betrifft ein Messrohr zum Führen eines fließfähigen Mediums, ein Verfahren zur Herstellung eines Messrohres und ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät zum Ermitteln einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße.The invention relates to a measuring tube for guiding a flowable medium, a method for producing a measuring tube and a magneto-inductive flow measuring device for determining a measured variable that is dependent on the flow rate.
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
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 von der Anmelderin in unterschiedlichsten Ausführungsformen für verschiedene Anwendungsbereiche beispielsweise unter der Bezeichnung PROMAG vertrieben.Magnetic-inductive flowmeters are widely used in process and automation technology for fluids with an electrical conductivity of around 5 µS / cm. Corresponding flow measuring devices are sold by the applicant in a wide variety of embodiments for different areas of application, for example under the name PROMAG.
Magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte sind empfindlich gegenüber dem Strömungsprofil des Mediums. Abhängig vom Rohrsystem und Messgerät können Messfehler von mehreren Prozent auftreten. Üblicherweise wird daher ein Geradrohr, dessen Länge mindestens das Fünf- bis Zehnfache der Nennweite des Messrohres entspricht, an die einlaufseitige Stirnfläche eingebaut. Es sind allerdings Anwendungen bekannt, in welchen dieser Mindestabstand, die sogenannte Einlaufstrecke, nicht eingehalten werden kann. Das ist zum Beispiel dann der Fall, wenn sich ein Rohrsystem auf engstem Raum befindet. Eine Lösung liefert die in
In der
Nachteilig an dieser Variante ist, dass es beim Aufbringen des flüssigen Liners zu Materialschwund im Zwischenraum kommt. Dies führt zu einer rauen und unsauberen Lineroberfläche und schlimmstenfalls zu durch mechanischen Stress bedingte Materialbrüche im Liner.The disadvantage of this variant is that when the liquid liner is applied, material shrinks in the gap. This leads to a rough and unclean liner surface and, in the worst case, to material breaks in the liner caused by mechanical stress.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde dem Problem Abhilfe zu schaffen.The invention is based on the object of remedying the problem.
Die Aufgabe wird gelöst durch das Messrohr nach Anspruch 1, das Verfahren zur Herstellung eines Messrohres nach Anspruch 9 und das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät nach Anspruch 15.The object is achieved by the measuring tube according to
Das erfindungsgemäße Messrohr zum Führen eines fließfähigen Mediums, insbesondere für ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät umfasst:
- - ein Trägerrohr;
- - einen insbesondere rohrförmigen Stützkörper zum Stabilisieren eines insbesondere flüssig applizierten Liners,
- wobei der Stützkörper im Trägerrohr angeordnet ist,
- wobei der Stützkörper eine Mantelfläche mit mindestens einer Öffnung aufweist,
- wobei sich der Liner durch die mindestens eine Öffnung erstreckt,
- wobei das Messrohr einen Mess-, Einlauf- und Auslaufabschnitt aufweist,
- wobei der Stützkörper in einem Querschnitt eine Querschnittsfläche begrenzt,
- wobei die Querschnittsfläche im Messabschnitt geringer ist als im Einlauf- und/oder Auslaufabschnitt;
- - einen Füllkörper,
- wobei der Füllkörper zwischen dem Stützkörper und dem Trägerrohr angeordnet ist,
- wobei der Füllkörper insbesondere ausschließlich im Messabschnitt angeordnet ist,
- wobei sich der Liner und der Füllkörper berühren.
- - a support tube;
- - an in particular tubular support body for stabilizing an in particular liquid applied liner,
- wherein the support body is arranged in the support tube,
- wherein the support body has a lateral surface with at least one opening,
- wherein the liner extends through the at least one opening,
- wherein the measuring tube has a measuring, inlet and outlet section,
- wherein the support body delimits a cross-sectional area in a cross section,
- wherein the cross-sectional area in the measuring section is smaller than in the inlet and / or outlet section;
- - a packing,
- wherein the filling body is arranged between the support body and the carrier tube,
- wherein the filling body is arranged in particular exclusively in the measuring section,
- whereby the liner and the filler body touch.
Unter einem Trägerrohr ist ein länglicher Hohlkörper zu verstehen, der üblicherweise eine Länge aufweist, die größer ist als sein Durchmesser. Das Trägerrohr ist aus einem Material, vorzugsweise aus Stahl oder Gusseisen gefertigt. Trägerrohre weisen in der Regel eine kreisrunde Querschnittsform auf, es sind jedoch auch Trägerrohre mit rechteckigen, ovalen und anderen Querschnittsformen bekannt. Trägerrohre eignen sich zum Einsatz in Rohrleitungen in denen fließfähige Medien, wie Flüssigkeiten, Gase oder rieselfähige Festkörper geleitet werden.A carrier tube is to be understood as an elongated hollow body which usually has a length that is greater than its diameter. The support tube is made of a material, preferably steel or cast iron. Support tubes generally have a circular cross-sectional shape, but support tubes with rectangular, oval and other cross-sectional shapes are also known. Carrier tubes are suitable for use in pipelines in which flowable media such as liquids, gases or free-flowing solids are conveyed.
Für einen Einsatz des Messrohres in einem magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät ist es essenziell, dass der mediumsberührende Teil des Messrohres elektrisch isolierend ist. Dafür werden entweder elektrische isolierende Trägerrohre verwendet oder herkömmliche Trägerrohre aus Stahl oder Gusseisen mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung, dem sogenannten Liner versehen. Als Linermaterial werden üblicherweise Hartgummi oder Kunststoffe eingesetzt, wie Polyurethane (PE), Perfluoralkoxy-Polymere (PFA) oder Polytetrafluorethylen (PTFA). Diese werden entweder in einem flüssigen Zustand auf das Trägerrohr appliziert oder in einem festen Zustand in das Trägerrohr eingezogen.For the use of the measuring tube in a magnetic-inductive flow measuring device, it is essential that the part of the measuring tube that comes into contact with the medium is electrically insulating. Either electrically insulating support pipes are used for this, or conventional support pipes made of steel or cast iron are provided with an electrically insulating coating, the so-called liner. Hard rubber or plastics such as polyurethanes (PE), perfluoroalkoxy polymers (PFA) or polytetrafluoroethylene (PTFA) are usually used as liner material. These are either applied to the carrier tube in a liquid state or drawn into the carrier tube in a solid state.
Der Stützkörper ist in das Trägerrohr eingeführt und dient dazu, einen flüssig applizierten Liner zu stabilisieren. Dafür erstreckt sich der Stützkörper über die gesamte Längsachse des Trägerrohres und ist in das den Liner bildende Material eingebettet. Die aus dem Stand der Technik bekannten Stützkörper sind rohrförmig ausgebildet, d.h., die durch den Stützkörper begrenzte Querschnittsfläche ist über die gesamte Längsachse des Stützkörpers konstant, insbesondere innerhalb der Fertigungstoleranz konstant. Zudem erstreckt sich der Stützkörper in der Regel über die gesamte Innenwandung des Trägerrohres. Erfindungsgemäß weist der Stützkörper im Messbereich eine lichte Querschnittsfläche auf, die geringer ist als die lichte Querschnittsfläche im Einlaufbereich und/oder Auslaufbereich. Eine derartige Reduzierung des effektiven Durchflussquerschnittes sorgt für eine Konditionierung des Strömungsprofils im Messbereich und somit zu einer geringeren Strömungsprofilempfindlichkeit.The support body is inserted into the carrier tube and serves to stabilize a liquid-applied liner. For this purpose, the support body extends over the entire longitudinal axis of the support tube and is embedded in the material forming the liner. The support bodies known from the prior art are tubular, i.e. the cross-sectional area delimited by the support body is constant over the entire longitudinal axis of the support body, in particular constant within the manufacturing tolerance. In addition, the support body generally extends over the entire inner wall of the support tube. According to the invention, the support body has a clear cross-sectional area in the measuring area which is smaller than the clear cross-sectional area in the inlet area and / or outlet area. Such a reduction in the effective flow cross-section ensures a conditioning of the flow profile in the measuring area and thus a lower flow profile sensitivity.
Damit sich das flüssig applizierte Linermaterial zum einen formschlüssig mit dem Stützkörper verbinden und zum anderen sich zwischen Trägerrohr und Stützkörper ausbreiten kann, um somit ein Einbetten des Stützkörpers im Liner zu erreichen, ist eine Öffnung, oder sind auch mehrere Öffnungen im Stützkörper vorgesehen. Die Öffnungen können als Lochung ausgebildet oder durch Strecken des Stützkörpers geformt sein. Der Stützkörper kann ein Lochblech oder Streckmetall sein, welches ausschließlich abschnittsweise Öffnungen aufweist oder durchgehend mit Öffnungen versehen ist.An opening or several openings are provided in the support body so that the liquid applied liner material on the one hand connects positively to the support body and on the other hand can spread between the carrier tube and the support body in order to embed the support body in the liner. The openings can be designed as perforations or formed by stretching the support body. The support body can be a perforated sheet metal or expanded metal which only has openings in sections or is provided with openings throughout.
Um eine Verdrehsicherung des Liners zu gewährleisten, ist gemäß dem einschlägigen Stand der Technik mindestens eine Vertiefung in der Innenwandung des Trägerkörpers vorgesehen, in die sich der Liner erstreckt und somit nach dem Aushärten eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Liner und dem Trägerrohr bilden kann, die ein Verdrehen des Liners unterbindet. Dafür ist es jedoch wesentlich, dass der Stützkörper eine Öffnung aufweist, durch die erst das flüssige Linermaterial fließen kann, um auch in die Vertiefungen zu gelangen. Die Vertiefungen sind üblicherweise als helikale, gewindeartige Einkerbung, als Schwalbenschwanz oder auch als Ringnut ausgebildet.In order to ensure that the liner is secured against rotation, according to the relevant prior art, at least one recess is provided in the inner wall of the carrier body, into which the liner extends and thus can form a positive connection between the liner and the carrier tube after curing Prevents twisting of the liner. For this, however, it is essential that the support body has an opening through which the liquid liner material can first flow in order to also reach the depressions. The depressions are usually designed as a helical, thread-like notch, as a dovetail or as an annular groove.
Das Messrohr weist mindestens drei Abschnitte auf, einen Einlaufabschnitt, einen Auslaufabschnitt und einen zwischen Einlaufabschnitt und Auslaufabschnitt angeordneten Messabschnitt. Es können zusätzliche Übergangsbereiche zwischen Einlaufabschnitt und Messabschnitt und zwischen Auslaufabschnitt und Messabschnitt vorgesehen sein. Im Messabschnitt ist das Durchflussmessgerät zum Ermitteln einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße, insbesondere die Vorrichtung zum Abgreifen einer im fließfähigen Medium induzierten Messspannung angeordnet.The measuring tube has at least three sections, an inlet section, an outlet section and a measuring section arranged between the inlet section and the outlet section. Additional transition areas can be provided between the inlet section and the measuring section and between the outlet section and the measuring section. The flow measuring device for determining a measured variable that is dependent on the flow rate, in particular the device for tapping a measuring voltage induced in the flowable medium, is arranged in the measuring section.
Erfindungsgemäß ist ein Füllkörper im Messbereich so angeordnet, dass er den sich zwischen Stützkörper und Trägerrohr ausbildenden Zwischenraum zumindest teilweise ausfüllt. Er kann massiv oder porös, einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Der Füllkörper ist zumindest teilweise hohlzylindrisch ausgebildet. Er kann jedoch auch die Querschnittsform des Stützkörpers im Messbereich annehmen.According to the invention, a filler body is arranged in the measuring area in such a way that it at least partially fills the space formed between the support body and the carrier tube. It can be solid or porous, one-part or multi-part. The filler body is at least partially formed as a hollow cylinder. However, it can also take on the cross-sectional shape of the support body in the measuring area.
Der erfindungsgemäße Füllkörper dient in erster Linie nicht zum Abstützen des Stützkörpers gegen die Innenwand des Trägerrohres, sondern dazu Materialschwund beim Aufbringen des flüssigen Liners auf den Stützkörper zu vermeiden und somit einen fehlerfreien Liner, insbesondere eine möglichst fehlerfreie Lineroberfläche zu erzeugen.The filling body according to the invention is primarily not used to support the support body against the inner wall of the support tube, but rather to avoid material loss when the liquid liner is applied to the support body and thus to produce a flawless liner, in particular a liner surface that is as flawless as possible.
Beim Applizieren des flüssigen Linermaterials fließt dieser durch die Öffnung bzw. die Öffnungen im Stützkörper und erstreckt sich entlang der Innenfläche des Füllkörpers. Dadurch berührt der Liner den Füllkörper zumindest teilweise beispielsweise an einer Innenfläche des Füllkörpers. Zudem erstreckt sich der Liner zwischen Stützkörper und Füllkörper. Ist der Füllkörper porös ausgebildet, so fließt das flüssige Linermaterial in die porösen Strukturen des Füllkörpers und sorgt darin für eine Verankerung des Liners mit dem Füllkörper.When the liquid liner material is applied, it flows through the opening or openings in the support body and extends along the inner surface of the filling body. As a result, the liner touches the filler body at least partially, for example on an inner surface of the filler body. It also extends the liner is between the support body and filler body. If the filler body is porous, the liquid liner material flows into the porous structures of the filler body and ensures that the liner is anchored to the filler body.
Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous refinements of the invention are the subject of the subclaims.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Füllkörper im Messabschnitt hohlzylindrisch ausgebildet ist,
wobei eine Materialstärke des Füllkörpers in einem ersten Teilabschnitt des Messrohres zwischen Einlaufabschnitt und Messabschnitt in Richtung Einlaufabschnitt abnimmt, und/oder
wobei die Materialstärke des Füllkörpers in einem zweiten Teilabschnitt des Messrohres zwischen Auslaufabschnitt und Messabschnitt in Richtung Auslaufabschnitt abnimmt.One embodiment provides that the filler body is designed as a hollow cylinder in the measuring section,
wherein a material thickness of the filling body in a first section of the measuring tube between the inlet section and the measuring section decreases in the direction of the inlet section, and / or
wherein the material thickness of the filling body in a second section of the measuring tube between the outlet section and the measuring section decreases in the direction of the outlet section.
Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, dass sich weniger Zwischenräume zwischen Trägerrohr und Stützrohr ausbilden, in denen es zu Materialschwund kommen kann. Zudem wird gleichzeitig eine gute Anbindung des Füllkörpers an das Trägerrohr gewährleistet, wodurch auch beim Herstellen des Messrohres weniger mechanischer Stress auf den Stützkörper übertragen wird.Such a configuration has the advantage that fewer spaces are formed between the support tube and the support tube, in which there can be material shrinkage. In addition, a good connection of the filling body to the carrier tube is ensured at the same time, so that less mechanical stress is transferred to the supporting body when the measuring tube is manufactured.
Eine Abnahme der Materialstärke wird erfindungsgemäß durch eine Veränderung, d.h. Reduzierung oder Vergrößerung der Querschnittsfläche des Füllkörpers in Längsrichtung umgesetzt.A decrease in the material thickness is implemented according to the invention by changing, i.e. reducing or increasing the cross-sectional area of the filler body in the longitudinal direction.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Füllkörper in einem Querschnitt kreisringförmig ausgebildet ist und einen Innendurchmesser aufweist,
wobei in einem erstem Teilabschnitt des Messrohres zwischen Messabschnitt und Einlaufabschnitt der Innendurchmesser in Richtung Einlaufabschnitt zunimmt, und/oder
wobei in einem zweiten Teilabschnitt des Messrohres zwischen Messabschnitt und Auslaufabschnitt der Innendurchmesser in Richtung Auslaufabschnitt zunimmt.One embodiment provides that the filler body is circular in cross section and has an inner diameter,
wherein in a first section of the measuring tube between the measuring section and the inlet section, the inside diameter increases in the direction of the inlet section, and / or
wherein in a second section of the measuring tube between the measuring section and the outlet section, the inside diameter increases in the direction of the outlet section.
Die Materialstärke des Füllkörpers muss im ersten Teilabschnitt und im zweiten Teilabschnitt nicht notwendigerweise geringer werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Füllkörper flexibel und bandförmig ausgebildet, welches sich an der Außenfläche des Stützkörpers anschmiegt und bei einem Verformen des Stützkörpers nachgibt, ohne eine Reduzierung der Materialstärke hinzunehmen. Gemäß dieser Ausgestaltung weist das Messrohr Teilabschnitte auf, in denen der Füllkörper die Innenfläche des Trägerrohres nicht berührt.The material thickness of the filling body does not necessarily have to decrease in the first section and in the second section. According to an advantageous embodiment, the filler body is flexible and band-shaped, which clings to the outer surface of the support body and yields when the support body is deformed without accepting a reduction in the material thickness. According to this embodiment, the measuring tube has sections in which the filling body does not touch the inner surface of the support tube.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Stützkörper ein gelochtes Blech, insbesondere ein Lochblech, ein Streckmetall oder ein Gitter umfasst.One embodiment provides that the support body comprises a perforated sheet metal, in particular a perforated sheet metal, an expanded metal or a grid.
Ein Lochblech, auch Lochplatte genannt, ist ein gelochtes Blech aus Edelstahl, Aluminimum, Zink, Messing, Kupfer, Stahl oder Kunststoff. Das Lochblech weist Öffnungen auf, die jeweils als Rundloch, Quadratloch, Langloch und/oder Hexagonallochung ausgebildet sind. Zudem können die Öffnungen jede beliebige weitere Form aufweisen. Die Öffnungen werden beispielsweise mittels einem Stanzverfahren oder einem Laser-/Wasserstrahl-/Brennschneidverfahren erzeugt.A perforated sheet, also known as a perforated plate, is a perforated sheet made of stainless steel, aluminum, zinc, brass, copper, steel or plastic. The perforated plate has openings which are each designed as a round hole, square hole, elongated hole and / or hexagonal hole. In addition, the openings can have any other desired shape. The openings are produced, for example, by means of a punching process or a laser / water jet / flame cutting process.
Ein Streckmetall umfasst ein Streckgitter aus Edelstahl, Aluminimum, Zink, Messing, Kupfer, Stahl oder Kunststoff mit Rhombusmaschen, Rautenmaschen, Langstegmaschen, Sechseckmaschen, Quadratmaschen oder Rundmaschen. Zudem können die Maschen jede beliebige weitere Form aufweisen. Streckmetalle werden beispielsweise durch versetztes Einbringen von Schnitte unter gleichzeitiger Verstreckung eines Bleches erzeugt.An expanded metal comprises an expanded metal mesh made of stainless steel, aluminum, zinc, brass, copper, steel or plastic with rhombus meshes, diamond meshes, long web meshes, hexagonal meshes, square meshes or round meshes. In addition, the meshes can have any other desired shape. Expanded metals are produced, for example, by introducing staggered cuts while stretching a sheet at the same time.
Ein Gitter umfasst eine Anordnung länglicher Teile in üblicherweise gleichmäßigen Abständen oder ein Geflecht aus Drähten. Als Gitter eignen sich Wellengitter, Stanzgitter oder Drahtgitter.A grid comprises an arrangement of elongated pieces, usually evenly spaced, or a mesh of wires. Corrugated grids, stamped grids or wire grids are suitable as grids.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Trägerrohr und der Füllkörper monolithisch ausgebildet sind.One embodiment provides that the carrier tube and the filler body are monolithic.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Füllkörper nicht als ein separates Bauteil zu verstehen, sondern als Teilbereich des Trägerrohres. Dieser kann beispielsweise mittels eines spannenden Fertigungsverfahrens in das Trägerrohr eingearbeitet werden. Somit sind Trägerrohr und Füllkörper monolithisch ausgebildet. Vorteilhaft an der Ausgestaltung ist, dass auf ein weiteres zusätzliches Bauteil verzichtet werden kann, wodurch die Montage des Messrohres erleichtert wird.According to a further advantageous embodiment, the filler body is not to be understood as a separate component, but rather as a part of the support tube. This can be worked into the carrier tube, for example, by means of an exciting manufacturing process. Thus, the carrier tube and filler body are monolithic. The advantage of the design is that a further additional component can be dispensed with, as a result of which the assembly of the measuring tube is facilitated.
Der Stützkörper ist dementsprechend entweder mindestens zweiteilig und vorgeformt ausgebildet oder einteilig und zumindest teilweise zylindrisch ausgebildet. Im letzteren Fall wird der Stützkörper im eingebauten Zustand im Trägerrohr verformt, d.h. der Einlauf- und/oder Auslaufabschnitt wird nach Einführen des Stützkörpers aufgeweitet.The support body is accordingly either formed in at least two parts and is preformed or is formed in one piece and at least partially cylindrical. In the latter case, the support body is deformed in the installed state in the support tube, i.e. the inlet and / or outlet section is widened after the support body has been inserted.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Füllkörper offenporig ausgebildet ist,
wobei sich der Liner in Poren des Füllkörpers erstreckt.One embodiment provides that the filler body is designed to be open-pored,
wherein the liner extends into pores of the filler body.
Es ist vorteilhaft, wenn der Füllkörper Poren aufweist. So kann sich das Material des Liners in den Poren erstrecken und somit für eine Verankerung zwischen Füllkörper und Liner sorgen. Ein derartige Ausgestaltung ist deshalb notwendig, da sich der Liner bei Anwesenheit eines Füllkörpers im Messbereich nicht bis zu den Vertiefungen im Trägerrohr ausbreiten kann, wo üblicherweise für eine ausreichende formschlüssige Verankerung gesorgt wird.It is advantageous if the filler body has pores. So the material of the liner can be in extend the pores and thus ensure an anchoring between the filler body and liner. Such a configuration is necessary because if a filler body is present in the measuring area, the liner cannot spread to the depressions in the support tube, where sufficient form-fitting anchoring is usually provided.
Das poröse Material des Füllkörpers kann grundsätzlich Kunststoff, beispielsweise ein offenzelliger Kunststoffschaum, oder eine Keramik, beispielsweise eine Schaumkeramik, oder eine Sintermetall mit Poren, aus Sinterkugeln, insbesondere Sinterbronze sein.The porous material of the filling body can in principle be plastic, for example an open-cell plastic foam, or a ceramic, for example a foam ceramic, or a sintered metal with pores, made of sintered balls, in particular sintered bronze.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Füllkörper ein Sintermaterial, insbesondere Sinterkugeln umfasst, welche durch ein Sinterverfahren miteinander verbunden sind und Poren bilden,
wobei sich der Liner in den Poren des Füllkörpers erstreckt.One embodiment provides that the filling body comprises a sintered material, in particular sintered balls, which are connected to one another by a sintering process and form pores,
wherein the liner extends in the pores of the filler body.
Das Material des Füllkörpers ist vorteilhafterweise ein sinterfähiges Metall, insbesondere Sinterbronze. Dieses Material verschmilzt nicht im Sintervorgang zu einem kompakten Material, sondern weist noch eine hinreichende Porosität auf. Zugleich ist Metall gegenüber Kunststoff zumeist mechanisch widerstandsfähiger und auch thermisch belastbarer. Schaumkeramiken sind oftmals hart und widerstandfähig, tendieren aber bei Erschütterungen und thermischen Ausdehnungen zum Zerbrechen. Daher wäre eine Anwendung solcher Messrohre begrenzt. Demgegenüber ist insbesondere Sinterbronze sehr gut bearbeitbar. Aufgrund der metallischen Duktilität kommt es zudem nicht zum Materialbruch bei Erschütterungen. Es ist insbesondere von Vorteil, wenn das Material des Füllkörpers Sinterkugeln sind, welche durch einen Sintervorgang miteinander verbunden sind, und welche in den Kugelzwischenräumen Poren aufweisen. Dadurch kann eine weiter-verbesserte Widerstandsfähigkeit gegenüber Druckbelastungen erreicht werden. Genau diese Funktionalität ist sehr wichtig bei der Ausgestaltung einer Dichtleiste eines Messrohres. Besonders bevorzugt bestehen die Sinterkugeln dabei aus Bronze. Für eine optimale Porengröße zur Anbindung des Liners sollten die Sinterkugeln einen Durchmesser von mehr als 0,1 mm aufweisen.The material of the filling body is advantageously a sinterable metal, in particular sintered bronze. This material does not fuse into a compact material in the sintering process, but still has sufficient porosity. At the same time, metal is usually more mechanically resistant than plastic and also more thermally resilient. Foam ceramics are often hard and resistant, but tend to break when exposed to vibrations and thermal expansion. The use of such measuring tubes would therefore be limited. In contrast, sintered bronze in particular can be processed very well. Due to the metallic ductility, there is also no material breakage in the event of vibrations. It is particularly advantageous if the material of the filler body is sintered spheres which are connected to one another by a sintering process and which have pores in the spaces between the spheres. As a result, a further improved resistance to pressure loads can be achieved. It is precisely this functionality that is very important when designing a sealing strip of a measuring tube. The sintered balls are particularly preferably made of bronze. For an optimal pore size for connecting the liner, the sintered spheres should have a diameter of more than 0.1 mm.
Der Füllkörper wird separat hergestellt, durch Einfüllen der Sinterkugeln in ein speziell vorgesehenes Sinterwerkzeug oder Sinterform und anschließendem thermischen Behandeln in einem Sinterprozess, in welchem die Sinterkugeln miteinander verbunden werden und somit den offenporigen Füllkörper bilden.The filler body is produced separately by filling the sintered balls into a specially provided sintering tool or sintering mold and subsequent thermal treatment in a sintering process in which the sintered balls are connected to one another and thus form the open-pored filler body.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Füllkörper eine Vertiefung aufweist,
wobei sich der Liner in der Vertiefung erstreckt,
wobei der Liner zumindest formschlüssig mit dem Füllkörper verbunden ist.One embodiment provides that the filler body has a recess,
wherein the liner extends in the recess,
wherein the liner is at least positively connected to the filler body.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Messrohres, insbesondere eines erfindungsgemäßen Messrohres umfasst die Verfahrensschritte:
- - Bereitstellen eines insbesondere teilweise rohrförmigen Stützkörpers und eines, insbesondere einteiligen hohlzylindrischen Füllkörpers,
- wobei der Stützkörper in einem Querschnitt oder in allen Querschnitten kreisringförmig ausgebildet ist und einen Innendurchmesser aufweist,
- - Anordnen des Füllkörpers um den Stützkörper in eine vorgesehene Position;
- - Einführen des Stützkörpers mit dem angeordneten Füllkörper in einen Trägerrohr;
- - Applizieren und Aushärten lassen eines flüssigen, den Liner bildenden Linermaterials auf den Stützkörper,
- wobei sich das Linermaterial durch eine Öffnung in einer Mantelfläche des Stützkörper erstreckt und den Füllkörper berührt.
- - Provision of an in particular partially tubular support body and an in particular one-piece hollow cylindrical filler body,
- wherein the support body is circular in a cross-section or in all cross-sections and has an inner diameter,
- - Arranging the filling body around the support body in an intended position;
- - Introducing the support body with the arranged filling body into a carrier tube;
- - Application and hardening of a liquid liner material forming the liner on the support body,
- wherein the liner material extends through an opening in a lateral surface of the support body and contacts the filler body.
Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous refinements of the invention are the subject of the subclaims.
Eine Ausgestaltung sieht den Verfahrensschritt vor:
- - Verformen des Stützkörpers, so dass ein Verhältnis zwischen Innendurchmesser des Stützkörpers in einem Messabschnitt und Innendurchmesser des Stützkörpers in einem Einlauf- und/oder einem Auslaufabschnitt von eins abweicht.
- Deforming the support body, so that a ratio between the inner diameter of the support body in a measuring section and the inner diameter of the support body in an inlet and / or an outlet section deviates from one.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Füllkörper vor dem Verformen des Stützkörpers zumindest teilweise hohlzylindrisch ausgebildet ist,
wobei nach dem Verformen des Stützkörpers der Innendurchmesser des Stützkörpers in einem ersten Teilabschnitt zwischen Messabschnitt und Einlaufabschnitt des Messrohres in Richtung Einlaufabschnitt zunimmt, und/oder
wobei nach dem Verformen des Stützkörpers der Innendurchmesser des Stützkörpers in einem zweiten Teilabschnitt zwischen Auslaufabschnitt und Messabschnitt des Messrohres in Richtung Auslaufabschnitt zunimmt.One embodiment provides that the filler body is at least partially hollow-cylindrical before the support body is deformed,
wherein, after the deformation of the support body, the inside diameter of the support body increases in a first subsection between the measuring section and the inlet section of the measuring tube in the direction of the inlet section, and / or
wherein after the deformation of the support body, the inside diameter of the support body increases in a second partial section between the outlet section and the measuring section of the measuring tube in the direction of the outlet section.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Stützkörper zweiteilig ausgebildet ist,
wobei der Füllkörper einen Einlass und einen Auslass aufweist,
wobei beim Anordnen des Füllkörpers ein erster Stützkörper in den Einlass des Füllkörpers eingeführt wird und ein zweiter Stützkörper in den Auslass des Füllkörpers eingeführt wird.One embodiment provides that the support body is designed in two parts,
wherein the packing has an inlet and an outlet,
wherein when the filling body is arranged, a first support body is inserted into the inlet of the filling body and a second support body is inserted into the outlet of the filler body.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der erste Stützkörper in einem ersten Querschnitt eine erste Querschnittsfläche begrenzt und in einem zweiten Querschnitt eine zweite Querschnittsfläche begrenzt,
wobei die erste Querschnittsfläche kleiner als die Querschnittsfläche des Füllkörpers ist und die zweite Querschnittsfläche größer als die Querschnittsfläche des Füllkörpers ist.One embodiment provides that the first support body delimits a first cross-sectional area in a first cross-section and delimits a second cross-sectional area in a second cross-section,
wherein the first cross-sectional area is smaller than the cross-sectional area of the filling body and the second cross-sectional area is larger than the cross-sectional area of the filling body.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Füllkörper auf den Stützkörper aufgeschoben wird.One embodiment provides that the filler body is pushed onto the support body.
Das erfindungsgemäße magnetisch-induktive Durchflussmessgerät zum Ermitteln einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße umfasst:
- - ein erfindungsgemäßes Messrohr oder ein mittels dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Messrohres hergestelltes Messrohr;
- - eine am Messrohr angeordnete Vorrichtung zum Abgreifen einer im fließfähigen Medium induzierten Messspannung; und
- - eine am Messrohre angeordnete Vorrichtung zum Erzeugen eines das Messrohr durchsetzenden Magnetfeldes.
- a measuring tube according to the invention or a measuring tube produced by means of the method according to the invention for producing a measuring tube;
- - A device arranged on the measuring tube for tapping a measuring voltage induced in the flowable medium; and
- - A device arranged on the measuring tube for generating a magnetic field penetrating the measuring tube.
Nicht erfindungswesentlich, aber wichtig für einen kontrolliert definierten Kanaldurchmesser sind Stützbüchsen die Einlauf- und Auslaufseitig im Messrohr angeordnet sind und die dafür sorgen, dass der Stützkörper in Längsrichtung des Trägerrohres fixiert ist und der Liner eine reproduzierbare und klar definierte Kante im Eingang und Ausgang aufweist.Not essential to the invention, but important for a controlled, defined channel diameter, support sleeves are arranged on the inlet and outlet side in the measuring tube and ensure that the support body is fixed in the longitudinal direction of the support tube and the liner has a reproducible and clearly defined edge in the inlet and outlet.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
-
1 : eine perspektivische und teilweise geschnittene Darstellung einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messrohres; -
2 : einen Längsschnitt durch eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messrohres; -
3 : einen Längsschnitt durch eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messrohres; -
4 : einen Längsschnitt durch eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messrohres; -
5 : eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Messrohres; -
6 : eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Messrohres; -
7 : eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Messrohres; und -
8 : eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes.
-
1 : a perspective and partially sectioned illustration of an embodiment of the measuring tube according to the invention; -
2 : a longitudinal section through an embodiment of the measuring tube according to the invention; -
3 : a longitudinal section through a further embodiment of the measuring tube according to the invention; -
4th : a longitudinal section through a further embodiment of the measuring tube according to the invention; -
5 : an embodiment of the method according to the invention for producing a measuring tube; -
6th : a further embodiment of the method according to the invention for producing a measuring tube; -
7th : a further embodiment of the method according to the invention for producing a measuring tube; and -
8th : an embodiment of a magnetic-inductive flow measuring device according to the invention.
Die
Erfindungsgemäß weist das Messrohr
Das flüssig applizierte Linermaterial fließt durch die im Messabschnitt
Das abgebildete Messrohr eignet sich für einen Einsatz in einem magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät. Dafür weist das Trägerrohr
Die
Der Füllkörper
Die
Die
Die
In einem letzten Schritt wird der Stützkörper
Die
In einem letzten Schritt wird der Füllkörper
Gemäß einer Ausgestaltung ist die Querschnittsfläche im ersten Querschnitt
Die
Alternativ kann der in das Trägerrohr eingeführte Stützkörper
In einem letzten Schritt wird ein flüssiges Linermaterial zum Bilden des Liners auf den Stützkörper
Die
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- MessrohrMeasuring tube
- 22
- TrägerrohrSupport tube
- 33
- StützkörperSupport body
- 44th
- LinerLiner
- 55
- Öffnungopening
- 66th
- MessabschnittMeasuring section
- 77th
- EinlaufabschnittInlet section
- 88th
- AuslaufabschnittOutlet section
- 99
- FüllkörperPacking
- 1010
- erster Teilabschnittfirst section
- 1111
- zweiter Teilabschnittsecond section
- 1212th
- Einlassinlet
- 1313th
- AuslassOutlet
- 1414th
- erster Stützkörperfirst support body
- 1515th
- zweiter Stützkörpersecond support body
- 1616
- erster Querschnittfirst cross section
- 1717th
- zweiter Querschnittsecond cross section
- 1818th
- Vorrichtung zum Abgreifen einer induzierten MessspannungDevice for tapping an induced measurement voltage
- 1919th
- Vorrichtung zum Erzeugen eines MagnetfeldesDevice for generating a magnetic field
- 2020th
- Vertiefungdeepening
- 2121
- Öffnung für MesselektrodeOpening for measuring electrode
- 2222nd
- Öffnung für Füllstandsüberwachungselektrode/TemperatursensorOpening for level monitoring electrode / temperature sensor
- 2323
- StützhülseSupport sleeve
- 2424
- Magnetisch-induktives DurchflussmessgerätElectromagnetic flow meter
- 2525th
- Betriebs-, Mess- und/oder AuswerteschaltungOperating, measuring and / or evaluation circuit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102014113408 A1 [0004]DE 102014113408 A1 [0004]
- DE 102013114428 A1 [0005]DE 102013114428 A1 [0005]
- DE 102013114429 A1 [0049]DE 102013114429 A1 [0049]
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---|---|
WO2021213766A1 (en) | 2021-10-28 |
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