DE102020114034A1

DE102020114034A1 - Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät und Messrohr für ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät

Info

Publication number: DE102020114034A1
Application number: DE102020114034.7A
Authority: DE
Inventors: Joseph Neven; Christian Paul
Original assignee: Krohne AG
Current assignee: Krohne AG
Priority date: 2020-05-26
Filing date: 2020-05-26
Publication date: 2021-12-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1), mit einem Messrohr (2) zum Führen eines elektrisch leitfähigen Mediums, mit einer Magnetfelderzeugungseinrichtung (3) zum Erzeugen eines das Messrohr (2) zumindest teilweise senkrecht zur Strömungsrichtung des Mediums durchsetzenden Magnetfeldes, mit zwei Elektroden (4) zum Abgreifen einer in dem Medium induzierten Messspannung, wobei das Messrohr (2) in Strömungsrichtung des Mediums gesehen hintereinander angeordnet einen Einströmabschnitt (5), einen Messabschnitt (6) und einen Ausströmabschnitt (7) aufweist.Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1) und ein Messrohr (2) bereitzustellen, das die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile reduziert, insbesondere eine stabile Konstruktion aufweist und im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten magnetisch- induktiven Durchflussmessgeräten einfach gefertigt werden kann, ist dadurch gelöst, dass der Messabschnitt (6) als separates Bauteil ausgebildet ist, dass der Messabschnitt (6) im zusammenmontierten Zustand des Messrohres (2) zwischen dem Einströmabschnitt (5) und dem Ausströmabschnitt (7) eingeklemmt ist, wobei durch das Einklemmen ein mediumdichter Abschluss zwischen dem Einströmabschnitt (5) und dem Messabschnitt (6) und zwischen dem Messabschnitt (6) und dem Ausströmabschnitt (7) realisiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät, mit einem Messrohr zum Führen eines elektrisch leitfähigen Mediums, mit einer Magnetfelderzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines das Messrohr zumindest teilweise senkrecht zur Strömungsrichtung des Mediums durchsetzenden Magnetfeldes, mit zwei Elektroden zum Abgreifen einer in dem Medium induzierten Messspannung, wobei das Messrohr in Strömungsrichtung des Mediums gesehen hintereinander angeordnet einen Einströmabschnitt, einen Messabschnitt und einen Ausströmabschnitt aufweist. Zudem betrifft die Erfindung ein Messrohr für ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät.
Magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte sind in einer Vielzahl aus dem Stand der Technik bekannt und dienen dazu, den Durchfluss eines elektrisch leitenden Mediums zu bestimmen. Der dem Durchflussmessprinzip zugrunde liegende Effekt beruht auf der Trennung von Ladungen innerhalb eines elektrisch leitfähigen Mediums in einem Magnetfeld, dessen Magnetfeldlinien zumindest teilweise senkrecht zur Strömungsrichtung des Mediums verlaufen. Durch die Trennung von positiven und negativen Ladungsträgern wird in dem Medium senkrecht zur Strömungsrichtung und senkrecht zur Magnetfeldrichtung eine Messspannung induziert, die mit Hilfe der Messelektroden abgegriffen werden kann. Die Messspannung ist proportional zum Durchfluss des Mediums.
Das Messrohr eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes weist einen Einströmabschnitt auf, der zum Anschluss des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes an eine Mediumzufuhr dient, einen auf den Einströmabschnitt in Strömungsrichtung des Mediums gesehen folgenden Messabschnitt, in dem die eigentliche Durchflussmessung erfolgt, und einen in Strömungsrichtung gesehen auf den Messabschnitt folgenden Ausströmabschnitt, der an eine Mediumabfuhr anschließbar ist.
Der Messabschnitt weist in der Regel einen gegenüber dem Einströmabschnitt und dem Ausströmabschnitt verringerten Querschnitt zur Erhöhung der Durchflussgeschwindigkeit des Mediums und damit zur Erhöhung des Messeffektes auf. Ebenfalls kann die Geometrie des Querschnitts des Messabschnitts sich von der Geometrie der Querschnitte des Einströmabschnitts und des Ausströmabschnitts unterscheiden. Dies ist jedoch für die vorliegende Erfindung nicht relevant. Besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele sind durch ihre Geometrie bestimmt, jedoch ist die der Erfindung zugrunde liegende Idee auf jegliche Geometrien der verschiedenen Abschnitte anwendbar.
Die Messrohre der magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräte sind in der Regel aus einem Metall gefertigt, um eine gewisse Stabilität aufweisen zu können. Um das elektrisch leitfähige Medium insbesondere im Messabschnitt von dem Messrohr zu isolieren (und so einen Kurzschluss der interessierenden Messspannung zu verhindern), weisen viele der Messrohre im Bereich des Messabschnitts Beschichtungen aus einem elektrisch-isolierenden Material auf. Nachteilig hieran ist, dass das Aufbringen der Beschichtung mit Aufwand verbunden ist. Die Beschichtung muss gleichmäßig aufgebracht werden, zudem muss sichergestellt sein, dass die Beschichtung im gesamten relevanten Bereich des Messabschnitts aufgebracht ist, um eine hinreichende elektrische Isolierung des Mediums gegenüber dem Messrohr zu realisieren.
Andere aus dem Stand der Technik bekannte Messrohre sind, um die mit der Beschichtung verbundenen Nachteile zu eliminieren, vollständig aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt, nämlich aus einem Kunststoff gefertigt. Eine solche Ausgestaltung weist jedoch den Nachteil auf, dass die mechanische Stabilität des Messrohres gegenüber einem metallenen Messrohr erheblich reduziert ist. Solche Anwendungen eignen sich daher im Wesentlichen für Messrohre mit kleinen Messrohrquerschnitten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät und ein Messrohr bereitzustellen, das die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile reduziert, insbesondere eine stabile Konstruktion aufweist und im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Durchflussmessgeräten einfach gefertigt werden kann.
Die Aufgabe ist bei dem erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät zunächst und im Wesentlichen dadurch gelöst, dass der Messabschnitt als separates Bauteil ausgebildet ist. Im zusammenmontierten Zustand des Messrohres des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes ist der Messabschnitt zwischen dem Einströmabschnitt und dem Ausströmabschnitt des Messrohres eingeklemmt. Durch das Einklemmen ist ein mediumdichter Abschluss zwischen dem Einströmabschnitt und dem Messabschnitt und zwischen dem Messabschnitt und dem Ausströmabschnitt realisiert.
Der Innenquerschnitt des an den Messabschnitt grenzenden Endes des Einströmabschnitts entspricht vorteilhaft dem Innenquerschnitt des an den Einströmabschnitt grenzenden Endes des Messabschnitts. Ebenfalls entspricht vorteilhaft der Innenquerschnitt des an den Ausströmabschnitt grenzenden Endes des Messabschnitts dem Innenquerschnitt des an den Messabschnitt grenzenden Endes des Ausströmabschnitts. Wenn die Rede davon ist, dass die Innenquerschnitte einander entsprechen, dann ist damit gemeint, dass die durch die Wandungen der jeweiligen Abschnitte begrenzten innenliegenden Querschnittsflächen - bei einem Schnitt senkrecht zur Strömungsrichtung des Mediums durch die Abschnitte - in ihrer Geometrie und Größe nach im Wesentlichen identisch sind. So werden Erhöhungen und Stufen im Inneren des Messrohres vermieden, die zu Störungen der Strömung führen könnten, beispielsweise durch Erzeugung von Turbulenzen im Medium. Ein ebener Übergang von einem Abschnitt des Messrohres in einen nächsten Abschnitt des Messrohres wird somit realisiert.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass die Fertigung und Montage eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes deutlich vereinfacht werden kann, wenn das Messrohr des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes aus mehreren - insbesondere aus drei - einzelnen Bauteilen zusammengesetzt ist.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes ist der Messabschnitt des Messrohres aus einem Metall hergestellt und weist eine elektrisch isolierende Innenbeschichtung auf. Die Innenbeschichtung kann bevorzugt auf der gesamten Innenfläche des Messabschnitts aufgebracht sein. Durch diese Ausgestaltung wird die Fertigung insofern vereinfacht, als dass, da der Messabschnitt als separates Bauteil realisiert ist, die Innenfläche des Messabschnitts leichter zugänglich ist, als wenn das gesamte Messrohr aus einem Bauteil besteht und die Innenbeschichtung in den mittleren Teil des Messrohres aufgebracht werden muss. Nachdem der Messabschnitt mit der isolierenden Innenbeschichtung versehen ist, kann das Messrohr zusammenmontiert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Messabschnitt aus Kunststoff hergestellt. Hier ist im Gegensatz zu der zuvor beschriebenen Ausgestaltung der gesamte Messabschnitt aus Kunststoff hergestellt, was den Fertigungsaufwand nochmals reduziert. Der Einströmabschnitt und der Ausströmabschnitt sind in dieser Ausgestaltung bevorzugt aus einem Metall hergestellt. Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass die mechanische Stabilität des Messrohres des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes aufgrund der aus Metall gefertigten Einström- und Ausströmabschnitte gegeben ist bzw. gegenüber einem vollständig aus Kunststoff gefertigten Messrohr erhöht ist. Gleichwohl realisiert der Messabschnitt die notwendige elektrische Isolation des Mediums. Der Messabschnitt ist beispielsweise durch ein Spritzgussverfahren hergestellt.
Das erfindungsgemäße magnetisch-induktive Durchflussmessgerät ist nicht auf eine einzige Geometrie des Messabschnitts beschränkt. Vielmehr ist das Messrohr des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes mit beliebiger Messrohrgeometrie realisierbar. Besonders vorteilhaft jedoch ist eine Ausgestaltung, bei der der Messabschnitt über seine Längserstreckung einen gleichbleibenden Querschnitt aufweist, sowohl seiner Form als auch seiner Fläche nach. Insbesondere vorteilhaft ist eine derartige Ausgestaltung, bei der der Messabschnitt einen rechteckigen Querschnitt aufweist, nämlich zwei sich gegenüberliegende lange Seiten und zwei sich gegenüberliegende kurze Seiten aufweist. Die Elektroden sind bei einer solchen Ausgestaltung bevorzugt an den kurzen Seiten des Messabschnitts angeordnet, um so den Abstand zwischen den Elektroden größtmöglich zu halten und so den Messeffekt zu erhöhen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Messabschnitt an wenigstens einem Ende flanschartig ausgebildet. Besonders bevorzugt jedoch ist der Messabschnitt an beiden Enden, nämlich sowohl an dem an den Einströmabschnitt angrenzenden Ende als auch an dem an den Ausströmabschnitt angrenzenden Ende flanschartig ausgebildet. Hierdurch ergibt sich auf besonders elegante Art die Möglichkeit, ein Dichtungselement zwischen dem Messabschnitt und dem angrenzenden Einströmabschnitt und/oder Ausströmabschnitt vorzusehen. Besonders bevorzugt ist in dem Flansch eine Rille ausgebildet, in die das Dichtungselement eingelegt werden kann. Durch das Dichtungselement wird verhindert, dass das Messrohr an den Übergängen der einzelnen Abschnitte undicht ist, sodass kein Medium austreten kann.
In einer Ausgestaltung, in der der Messabschnitt aus einem Kunststoff gefertigt ist, ist vorgesehen, dass die Elektroden in den Messabschnitt eingeschmolzen sind. Durch das Einschmelzen der Elektroden wird eine mediumdichte Verbindung zwischen Messabschnitt und Elektroden realisiert.
Zuvor ist bereits ausgeführt worden, dass der Einströmabschnitt und der Ausströmabschnitt bevorzugt aus einem Metall gefertigt sind. In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung bildet der aus Metall gefertigte Einströmabschnitt und/oder der aus Metall gefertigte Ausströmabschnitt ein Erdungsmittel für das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät. Dies wird dadurch realisiert, dass der Einströmabschnitt und/oder der Ausströmabschnitt mit dem Massepotential des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes verbunden ist/sind. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass auf ein separates Erdungsmittel, wie beispielsweise eine Erdungselektrode, verzichtet werden kann. Somit lässt sich der Fertigungsaufwand des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes weiter reduzieren, da keine zusätzlichen Bauteile für die Erdung verwendet werden müssen.
Um den Montageaufwand weiterhin zu reduzieren und um die Fertigung der einzelnen Bauteile des Messrohres des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes zu vereinfachen, ist in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass der Einströmabschnitt und der Ausströmabschnitt als separate Bauteile realisiert sind und jeweils an ihrem dem Messabschnitt zugewandten Ende einen Verbindungsabschnitt aufweisen. Die Verbindungsabschnitte weisen einen gegenüber dem Messabschnitt vergrößerten Querschnitt auf. Im zusammenmontierten Zustand des Messrohres sind die beiden Verbindungsabschnitte zumindest mittelbar miteinander verbunden und bilden einen Verbindungsbereich aus, wobei der Messabschnitt in dem Verbindungsbereich angeordnet ist.
Eine Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der Verbindungsabschnitt des Einströmabschnitts und der Verbindungsabschnitt des Ausströmabschnitts identisch ausgebildet sind. Ganz besonders bevorzugt ist dann weiterhin, dass der Einströmabschnitt und der Ausströmabschnitt identisch ausgebildet sind. So können zwei im Wesentlichen identische Bauteile die Funktion des Einströmabschnitts als auch die Funktion des Ausströmabschnitts übernehmen, bei der Montage muss dann nicht darauf geachtet werden, dass das richtige Bauteil an der richtigen Stelle verwendet wird.
Die Verbindungsabschnitte des Einströmabschnitts und des Ausströmabschnittes können bei verschiedenen Ausgestaltungen auf unterschiedliche Art und Weise ausgebildet sein.
In einer bevorzugten Variante sind die Verbindungsabschnitte des Einströmabschnitts und des Ausströmabschnitts deckelartig ausgebildet. Eine deckelartige Ausbildung zeichnet sich dadurch aus, dass der Verbindungsabschnitt im Wesentlichen durch eine Platte gebildet ist, wobei die Platte gewölbt oder gerade ausgebildet sein kann. Die deckelartigen Verbindungsabschnitte können eine beliebige Querschnittsform aufweisen. Besonders bevorzugt ist jedoch eine runde oder eine rechteckige oder quadratische Form. Die Verbindungsabschnitte werden dann mit Verbindungsmitteln, beispielsweise Schrauben, miteinander verbunden.
In einer alternativen Variante sind die Verbindungsabschnitte des Einströmabschnitts und des Ausströmabschnitts rohrförmig ausgebildet. Hierbei weisen die rohrförmigen Verbindungsabschnitte einen Innenquerschnitt auf, der größer ist als der Außenquerschnitt des Messabschnitts. Der Verbindungsabschnitt des Einströmabschnitts weist eine Länge auf, die kürzer ist, als die Länge des Messabschnitts. Die Länge ist definiert als die Erstreckung des jeweiligen Abschnitts in Fließrichtung des Mediums. Auch der Verbindungsabschnitt des Ausströmabschnitts weist eine Länge auf, die kürzer ist als die Länge des Messabschnitts. Die Länge des Verbindungsbereiches des Einströmabschnitts entspricht in einer Variante der Länge des Verbindungsbereiches des Ausströmabschnitts. Die Längen der beiden rohrförmigen Verbindungsbereiche sind derart aufeinander abgestimmt, dass sie - im verbundenen Zustand - zusammen die Länge des Messbereiches ergeben, sodass ein Einklemmen des Messabschnitts möglich ist.
In einer weiteren alternativen Variante ist der Verbindungsabschnitt des Einströmabschnitts rohrförmig ausgebildet und erstreckt sich über die gesamte Längserstreckung des Messabschnitts. Der Verbindungsabschnitt des Ausströmabschnitts ist dann deckelartig ausgebildet. Alternativ ist der Verbindungsabschnitt des Ausströmabschnitts rohrförmig ausgebildet und erstreckt sich über die gesamte Längserstreckung des Messabschnitts. Der Verbindungsabschnitt des Einströmabschnitts ist dann deckelartig ausgebildet.
Gegenüber der Variante, bei der beide Verbindungsabschnitte deckelartig ausgebildet sind, weisen die Varianten, bei denen mindestens einer der Verbindungsabschnitte rohrförmig ausgebildet ist, den Vorteil auf, dass sich im zusammenmontierten Zustand des Messrohres ein von dem Messabschnitt und den Verbindungsabschnitten begrenzter Hohlraum ausbildet. In diesen Hohlraum kann besonders bevorzugt die Magnetfelderzeugungseinrichtung oder ein Teil der Magnetfelderzeugungseinrichtung angeordnet sein. Ebenfalls kann vorgesehen sein, eine Auswerteeinheit vorzusehen, die dann in dem Hohlraum ganz oder teilweise angeordnet sein kann.
Um die beiden Verbindungsabschnitte des Einströmabschnitts und des Ausströmabschnitts miteinander zu verbinden, sind verschiedene Möglichkeiten vorgesehen. In einer Variante werden die beiden Verbindungsabschnitte miteinander verschweißt. In einer alternativen Variante werden die Verbindungsabschnitte mit Verbindungsmitteln, wie beispielsweise Schrauben, miteinander verbunden.
Die Elektroden des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes weisen Zuleitungen auf. In einer Variante des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes ist vorgesehen, dass in dem Verbindungsbereich wenigstens eine Öffnung zum Durchführen der Zuleitungen der Elektroden ausgebildet ist.
Das erfindungsgemäße magnetisch-induktive Durchflussmessgerät weist zudem eine Magnetfelderzeugungseinrichtung auf. In der Regel weist eine solche Magnetfelderzeugungseinrichtung wenigstens eine Spule sowie zwei Polplatten auf. Die wenigstens eine Spule ist über das Magnetfeld führende Jochelemente mit den Polplatten verbunden. In einer ganz besonders bevorzugten Variante weist der Verbindungsbereich eine Öffnung zur Durchführung von Teilen der Magnetfelderzeugungseinrichtung auf, insbesondere zur Durchführung der Jochelemente. Die Polplatten sind dann bevorzugt innerhalb des Verbindungsbereichs angeordnet, wohingegen die Spule außerhalb des Verbindungsbereichs angeordnet ist und die Jochelemente durch die Öffnungen geführt sind. Auf diese Art und Weise wird eine Abschirmung der Spule gegenüber dem Messabschnitt durch die Wandungen des Verbindungsbereichs realisiert.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Magnetfelderzeugungseinrichtung durch zwei Polplatten und eine Spule realisiert ist. Die Spule weist einen Spulenkern auf, der flexibel ausgestaltet ist, derart dass die Spule von einer ersten Form in eine zweite Form verbiegbar ist.
Wenn es heißt, dass der Spulenkern flexibel ausgestaltet ist, dann ist damit gemeint, dass der Spulenkern aus einem biegbaren Material gefertigt ist. Biegbar bedeutet hier, dass das Material sowohl seiner Stärke und seinen Abmessungen nach als auch seiner Materialbeschaffenheit nach derart gewählt ist, dass es biegbar ist und so ein flexibler Spulenkern realisiert ist. Für die Herstellung des Spulenkerns eignet sich entsprechend nicht jedes beliebige Material. Insbesondere darf das Material nicht spröde sein, da der Spulenkern beim Biegen sonst brechen würde. Das Material muss so gewählt werden, dass es zerstörungsfrei von einer ersten Form in eine zweite Form biegbar ist.
Durch die Verwendung eines flexiblen Spulenkerns ist die Montage des kompletten magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes erheblich vereinfacht, da die Magnetkreisvorrichtung aufgrund der flexibel verbiegbaren Spule von einer Form in eine andere Form gebogen werden kann. Insbesondere kann die Magnetkreisvorrichtung durch eine Öffnung in den Verbindungsbereich des Messrohres eingeführt werden, auch nachdem das Messrohr zusammenmontiert ist.
Besonders bevorzugt ist die Spule als dünne Spule realisiert. Unter einer langen Spule ist also eine derartige Spule zu verstehen, deren Länge wesentlich größer ist als deren Durchmesser. Insbesondere sind derartige Spulen bevorzugt, bei denen die Länge der Spule wenigstens dem Achtfachen des Durchmessers entspricht. Lange Spulen weisen gegenüber kurzen Spulen, deren Länge in der gleichen Größenordnung wie der Spulenradius liegt, den Vorteil auf, dass das Magnetfeld im Inneren der Spule homogen ist, bzw. deutlich homogener als das Magnetfeld im Inneren einer kurzen Spule ist. Zudem treten bei langen Spulen deutlich geringere unerwünschte Streufelder auf, wodurch durch die Verwendung von langen Spulen die Störanfälligkeit gegenüber Streufeldern reduziert werden kann. Aufgrund der deutlich geringeren Streufelder können Abschirmmaßnahmen zum Abschirmen der Streufelder vereinfacht realisiert werden oder kann auf die Verwendung von Abschirmmaßnahmen zum Abschirmen der Streufelder verzichtet werden.
Bei dem erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät weist die Spule einen Spulenkern aus einer Nickel-Eisen-Legierung (NiFe) auf, der mit Spulendraht umwickelt ist. Besonders bevorzugt weist der Spulenkern ein Längen-Durchmesser-Verhältnis größer acht auf. Beispielsweise weist der Spulenkern einen Durchmesser von 2,5 mm auf und ist 20 mm lang. Der Spulendraht weist bevorzugt einen Durchmesser von kleiner einem Zehntel des Durchmessers des Spulenkerns auf. In dem vorgenannten Ausführungsbeispiel hat der Spulendraht einen Durchmesser von etwa 0,2 mm. Weiter bevorzugt ist der Spulenkern direkt mit den Polplatten verbunden. Besonders bevorzugt wird das dadurch realisiert, dass die Enden des Spulenkerns mit den Polplatten verschweißt sind.
Die Erfindung betrifft zudem ein Messrohr für ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät. Das Messrohr weist in Strömungsrichtung des Mediums gesehen hintereinander angeordnet einen Einströmabschnitt, einen Messabschnitt und einen Ausströmabschnitt auf.
Das erfindungsgemäße Messrohr ist dadurch gekennzeichnet, dass der Messabschnitt als separates Bauteil ausgebildet ist, dass der Messabschnitt im zusammenmontierten Zustand des Messrohres zwischen dem Einströmabschnitt und dem Ausströmabschnitt eingeklemmt ist, wobei durch das Einklemmen ein mediumdichter Abschluss zwischen dem Einströmabschnitt und dem Messabschnitt und zwischen dem Messabschnitt und dem Ausströmabschnitt realisiert ist.
Sämtliche im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät ausgeführten bevorzugten Ausgestaltungen, die das Messrohr betreffen, sind auf das erfindungsgemäße Messrohr entsprechend anzuwenden und gelten entsprechend.
Im Einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße magnetisch-induktive Durchflussmessgerät und das erfindungsgemäße Messrohr weiterzubilden und auszugestalten. Dazu wird verwiesen auf die den unabhängigen Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche und auf die Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen

1 ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät mit einer ersten Ausgestaltung eines Messrohres im Querschnitt entlang der Längsachse des Messrohres,
2 einen Querschnitt eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes senkrecht zur Längsachse des Messrohres,
3 eine Draufsicht auf einen Messabschnitt,
4 ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät mit einer alternativen Ausgestaltung eines Messrohres im Querschnitt entlang der Längsachse des Messrohres,
5 ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät mit einer weiteren alternativen Ausgestaltung eines Messrohres im Querschnitt entlang der Längsachse des Messrohres, und
6 einen Messabschnitt mit einer Magnetfelderzeugungseinrichtung und
7a, 7b zwei Ausgestaltungen eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes.

1 zeigt ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät 1 mit einem Messrohr 2 zum Führen eines elektrisch leitfähigen Mediums. Zudem weist das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät 1 eine Magnetfelderzeugungseinrichtung 3 zum Erzeugen eines das Messrohr 2 senkrecht zur Strömungsrichtung des Mediums durchsetzenden Magnetfeldes auf. Zum Abgreifen einer in dem Medium induzierten Messspannung sind ferner zwei Elektroden 4 vorgesehen. Die Strömungsrichtung des Mediums ist durch einen Pfeil angedeutet. Das Messrohr 2 weist in Strömungsrichtung des Mediums gesehen hintereinander angeordnet einen Einströmabschnitt 5, einen Messabschnitt 6 und einen Ausströmabschnitt 7 auf. Wie aus der 1 ersichtlich, ist der Messabschnitt 6 als separates Bauteil ausgebildet. Dargestellt ist der zusammenmontierte Zustand des Messrohres 2, in dem der Messabschnitt 6 zwischen dem Einströmabschnitt 5 und dem Ausströmabschnitt 7 eingeklemmt ist. Durch das Einklemmen wird ein mediumdichter Abschluss zwischen den einzelnen Abschnitten 5, 6, 7 realisiert, sodass kein Medium durch die Wandungen des Messrohres austreten kann. Der in 1 dargestellte Messabschnitt 6 ist vollständig aus Kunststoff gefertigt.
In 2 ist ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät 1 im Querschnitt senkrecht zur Längsachse des Messrohres 2) dargestellt, bei dem der Messabschnitt 6 aus Metall hergestellt ist und eine elektrisch isolierende Innenbeschichtung 8 aufweist. Wie zudem ersichtlich ist, weist der Messabschnitt 6 einen rechteckigen Querschnitt auf. Die beiden Elektroden 4 sind an den kurzen Seiten des Messabschnitts 6 einander gegenüberliegend angeordnet.
Der Messabschnitt 6 ist an seinen beiden Enden 9 flanschartig ausgebildet, wodurch eine bessere Verbindung zu den angrenzenden Abschnitten 5, 7 realisiert werden kann. Zudem ist in den flanschartigen Enden 9 des Messabschnitts 6 eine Rille 10 ausgebildet, in die ein Dichtungselement 11 eingelegt ist. Hierdurch wird die Dichtheit der Übergänge zwischen den einzelnen Abschnitten des Messrohres 2 verbessert. Die Ausformung der Rille 10 ist besonders gut in 3 zu sehen, in der eine Draufsicht auf einen Messabschnitt 6 eines Messrohres 2 dargestellt ist. In der Darstellung der 3 ist das Dichtungselement 11 nicht gezeigt. ist in 3 dargestellt.
Wie in 1 ebenfalls ersichtlich, sind der Einströmabschnitt 5 und der Ausströmabschnitt 7 ebenfalls als separate Bauteile realisiert. Insgesamt ist das Messrohr 2 also aus drei separaten Bauteilen gebildet. In der dargestellten Ausgestaltung sind der Einströmabschnitt 5 und der Ausströmabschnitt 7 identisch ausgebildet.
Sowohl der Einströmabschnitt 5 als auch der Ausströmabschnitt 7 weisen an ihrem jeweiligen dem Messabschnitt 6 zugewandten Ende 12 einen Verbindungsabschnitt 13, 14 auf. Die beiden Verbindungsabschnitte 13, 14 sind in der in 1 dargestellten Ausgestaltung rohrförmig ausgebildet und miteinander verschweißt. Der Verbindungsabschnitt 13 des Einströmabschnitts 5 ist identisch zu dem Verbindungsabschnitt 14 des Ausströmabschnitts 7 ausgebildet. Die beiden Verbindungsabschnitte 13, 14 bilden einen Verbindungsbereich 15, in dem der Messabschnitt 6 angeordnet ist. Die beiden Verbindungsabschnitte 13, 14 weisen einen gegenüber dem Querschnitt des Messabschnitts 6 vergrößerten Querschnitt auf, wie beispielsweise in 2 ersichtlich. Zudem ist der Querschnitt der Verbindungsabschnitte 13, 14 rund ausgebildet.
4 zeigt eine alternative Ausgestaltung eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes 1, bei dem sowohl der Verbindungsbereich 13 des Einströmabschnitts 5 als auch der Verbindungsbereich 14 des Ausströmabschnitts 7 deckelartig ausgebildet ist. Die beiden Verbindungsabschnitte 13, 14 sind durch Verbindungsmittel 16 miteinander verbunden. Im Gegensatz zu dem in 1 dargestellten magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes 1 ist der Verbindungsbereich 15 offen ausgebildet und wird nicht vollständig durch die Innenwandungen der Verbindungsabschnitte 13, 14 und die Außenwandung des Messabschnitts 6 begrenzt.
Eine weitere Ausgestaltung eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes 1 ist in 5 dargestellt. Hier ist der Verbindungsabschnitt 13 des Einströmabschnitts 5 deckelartig ausgebildet, wohingegen der Verbindungsabschnitt 14 des Ausströmabschnitts 7 rohrförmig ausgebildet ist und sich über die gesamte Längserstreckung des Messabschnitts erstreckt. Die beiden Verbindungsabschnitte 13, 14 sind mit Schrauben als Verbindungsmittel 16 miteinander verbunden.
Die Elektroden 4 weisen Zuleitungen 17 auf. In dem Verbindungsbereich 15 sind Öffnungen 18 zum Durchführen der Zuleitungen 17 der Elektroden 4 ausgebildet. So kann eine Auswerteeinheit außerhalb des Verbindungsbereichs 15 angeordnet sein. Die Öffnungen 18 zum Durchführen der Zuleitungen 17 sind besonders gut in dem in 2 dargestellten Querschnitt durch das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät 1 ersichtlich. Ebenfalls gut zu erkennen ist, dass die Magnetfelderzeugungseinrichtung 3 des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes 1 zwei Polplatten 19 aufweist, zwischen denen sich das Magnetfeld ausbildet. Das Magnetfeld wird durch eine Spule 20 erzeugt, wobei die Spule 20 bei der in 2 dargestellten Ausführungsform des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes 1 über Jochelemente 21 mit den Polplatten 19 verbunden ist. In der bevorzugten dargestellten Ausgestaltungen sind die Polplatten 19 auf den langen Seiten des Messabschnitts 6 angeordnet. Die Jochelemente 21 sind durch die Öffnungen 18 aus dem Verbindungsbereich 15 hinausgeführt, sodass die Spule 20 außerhalb des Messrohres 2 angeordnet ist. Hierdurch wird eine Abschirmung der Spule 20 ohne zusätzliche Bauteile realisiert.
In den 7a und 7b sind zwei verschiedene Varianten zur Realisierung der Öffnungen 18 zur Durchführung der Jochelemente 21 dargestellt. In der in 7a dargestellten Variante ist die Öffnung 18 kreisrund ausgestaltet, wobei in den beiden Verbindungsabschnitten 13, 14 jeweils eine halbkreisförmige Öffnung ausgenommen ist. Die beiden Verbindungsabschnitte 13, 14 sind entlang einer Schweißnaht zusammengeschweißt. Die Schweißnaht zusammengeschweißt.
Im Gegensatz zu dieser Ausgestaltung ist die Öffnung 18 in der in 7b dargestellten Variante nur in dem Verbindungsabschnitt 13 ausgebildet und weist eine längliche Form auf. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Schweißnaht nicht durch die Öffnungen 18 bzw. bis an die Öffnungen 18 heran verläuft und somit die Verbindung der beiden Verbindungsabschnitte 13, 14 nicht im unmittelbaren Bereich der Jochelemente 21 realisiert werden muss.
Eine ganz besonders bevorzugte Ausgestaltung einer Magnetfelderzeugungseinrichtung 3 ist in 6 gezeigt. Die Magnetfelderzeugungseinrichtung 3 wird durch zwei Polplatten 19 und eine lange Spule 22 gebildet. Die Spule weist einen flexiblen Spulenkern 23 aus einer Nickel-Eisen-Legierung - Ni-Fe - auf, der mit Spulendraht umwickelt ist. Der Spulenkern 23 weist einen Durchmesser von 2,5 mm auf und ist 20 mm lang. Der Spulendraht weist einen Durchmesser von 0,2 mm auf und ist in 10 Lagen mit jeweils 100 Windungen um den flexiblen Spulenkern gewickelt. Durch die Realisierung eines flexiblen Spulenkerns kann die Spule und damit die gesamte Magnetkreisvorrichtung von einer ersten Form in eine zweite Form gebogen werden. Der Spulenkern 23 ist direkt mit den Polplatten 19 verbunden, wodurch die Flexibilität der Magnetfelderzeugungseinrichtung 3 gegenüber einer Magnetfelderzeugungseinrichtung 3 mit zusätzlichen starren Jochelementen erhöht wird.
Bezugszeichenliste

1: magnetisch-induktives Durchflussmessgerät
2: Messrohr
3: Magnetfelderzeugungseinrichtung
4: Elektroden
5: Einströmabschnitt
6: Messabschnitt
7: Ausströmabschnitt
8: Innenbeschichtung
9: Enden des Messabschnitts
10: Rille
11: Dichtungselement
12: Enden des Einströmabschnitts und des Ausströmabschnitts
13: Verbindungsabschnitt des Einströmabschnitts
14: Verbindungsabschnitt des Ausströmabschnitts
15: Verbindungsbereich
16: Verbindungsmittel
17: Zuleitungen Elektroden
18: Öffnungen im Verbindungsbereich
19: Polplatten
20: Spule
21: Jochelemente
22: lange Spule
23: Spulenkern

Claims

Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1), mit einem Messrohr (2) zum Führen eines elektrisch leitfähigen Mediums, mit einer Magnetfelderzeugungseinrichtung (3) zum Erzeugen eines das Messrohr (2) zumindest teilweise senkrecht zur Strömungsrichtung des Mediums durchsetzenden Magnetfeldes, mit zwei Elektroden (4) zum Abgreifen einer in dem Medium induzierten Messspannung, wobei das Messrohr (2) in Strömungsrichtung des Mediums gesehen hintereinander angeordnet einen Einströmabschnitt (5), einen Messabschnitt (6) und einen Ausströmabschnitt (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Messabschnitt (6) als separates Bauteil ausgebildet ist, dass der Messabschnitt (6) im zusammenmontierten Zustand des Messrohres (2) zwischen dem Einströmabschnitt (5) und dem Ausströmabschnitt (7) eingeklemmt ist, wobei durch das Einklemmen ein mediumdichter Abschluss zwischen dem Einströmabschnitt (5) und dem Messabschnitt (6) und zwischen dem Messabschnitt (6) und dem Ausströmabschnitt (7) realisiert ist.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messabschnitt (6) aus Metall hergestellt ist und eine elektrisch isolierende Innenbeschichtung (8) aufweist, oder dass der Messabschnitt (6) aus Kunststoff hergestellt ist.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Messabschnitt (6) an wenigstens einem Ende (9) - insbesondere an beiden Enden (9) - flanschartig ausgebildet ist, insbesondere dass in dem flanschartig ausgebildeten Ende (9) eine Rille (10) zur Aufnahme eines Dichtungselements (11) ausgebildet ist.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einströmabschnitt (5) und der Ausströmabschnitt (7) als separate Bauteile realisiert sind und jeweils an ihrem dem Messabschnitt (6) zugewandten Ende (12) einen Verbindungsabschnitt (13, 14) aufweisen, insbesondere dass die Verbindungsabschnitte (13, 14) einen gegenüber dem Messabschnitt (6) vergrößerten Querschnitt aufweisen und dass im zusammenmontierten Zustand des Messrohres (2) die beiden Verbindungsabschnitte (13, 14) zumindest mittelbar miteinander verbunden sind und einen Verbindungsbereich (15) ausbilden, wobei der Messabschnitt (6) in dem Verbindungsbereich (15) angeordnet ist.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (13) des Einströmabschnitts (5) und der Verbindungsabschnitt (14) des Ausströmabschnitts (7) identisch ausgebildet sind, insbesondere dass der Einströmabschnitt (5) und der Ausströmabschnitt (6) identisch ausgebildet sind.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsabschnitte (13, 14) deckelartig ausgebildet sind, und/oder dass die Verbindungsabschnitte (13, 14) rohrförmig ausgebildet sind.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (13) des Einströmabschnitts (5) rohrförmig ausgebildet ist und sich über die Längserstreckung des Messabschnitts (6) erstreckt, und dass der Verbindungsabschnitt (14) des Ausströmabschnitts (7) deckelartig ausgebildet ist, oder dass der Verbindungsabschnitt (14) des Ausströmabschnitts (7) rohrförmig ausgebildet ist und sich über die Längserstreckung des Messabschnitts (6) erstreckt und dass der Verbindungsabschnitt (13) des Einströmabschnitts (5) deckelartig ausgebildet ist.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verbindungsbereich (15) eine Öffnung (18) zum Durchführen von zu den Elektroden (4) führenden Zuleitungen (17) ausgebildet ist.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfelderzeugungseinrichtung (3) zwei Polplatten (19), wenigstens eine Spule (20) und zwei die Polplatten (19) mit der Spule (20) verbindende Jochelemente (21) aufweist, wobei im zusammenmontierten Zustand des Messrohres (2) die Polplatten (19) in dem Verbindungsbereich (15) angeordnet sind, die Jochelemente (19) durch Öffnungen (18) in dem Verbindungsbereich (15) nach außerhalb des Verbindungsbereichs (15) geführt sind und die Spule (20) außerhalb des Verbindungsbereichs (15) angeordnet ist.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfelderzeugungseinrichtung (3) zwei Polplatten (19) und eine die beiden Polplatten (19) miteinander verbindende Spule (22) aufweist, wobei die Spule (22) einen flexibel ausgestalteten Spulenkern (23) aufweist, derart, dass die Spule (22) von einer ersten Form in eine zweite Form verbiegbar ist, insbesondere wobei der Spulenkern (23) aus einer Nickel-Eisen-Legierung (NiFe) hergestellt ist, insbesondere wobei die Spule (22) als dünne Spule (22) ausgestaltet ist.
Messrohr (2) für ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1), in Strömungsrichtung des Mediums gesehen hintereinander angeordnet einen Einströmabschnitt (5), einen Messabschnitt (6) und einen Ausströmabschnitt (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Messabschnitt (6) als separates Bauteil ausgebildet ist, dass der Messabschnitt (6) im zusammenmontierten Zustand des Messrohres (2) zwischen dem Einströmabschnitt (5) und dem Ausströmabschnitt (7) eingeklemmt ist, wobei durch das Einklemmen ein mediumdichter Abschluss zwischen dem Einströmabschnitt (5) und dem Messabschnitt (6) und zwischen dem Messabschnitt (6) und dem Ausströmabschnitt (7) realisiert ist.
Messrohr (2) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (2) gemäß wenigstens einem das Messrohr (2) charakterisierenden Merkmals der Patentansprüche 2 bis 9 ausgebildet ist.