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Die Erfindung betrifft ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät mit einer Überwachungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine Beschädigung des Messrohrkörpers zu ermitteln.
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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, welches ein Magnetfeld senkrecht zur Flussrichtung des fließenden Mediums erzeugt. Dafür werden üblicherweise einzelne Spulen, seltener Permanentmagnete verwendet. Um ein überwiegend homogenes Magnetfeld zu realisieren, werden zusätzlich Polschuhe so geformt und an dem Messrohr 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 im Medium 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.
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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.
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Aufgrund der geforderten hohen mechanischen Stabilität für Messrohre von magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräten, bestehen diese zumeist aus einem metallischen Trägerrohr von vorgebbarer Festigkeit und Weite, welches innen mit einem elektrisch isolierenden Material von vorgebbarer Dicke, dem so genannten Liner, ausgekleidet ist. Beispielsweise sind in der
DE 10 2005 044 972 A1 und in der
DE 10 2004 062 680 A1 jeweils magnetisch-induktive Messaufnehmer beschrieben, die ein in eine Rohrleitung einfügbares, ein einlassseitiges erstes Ende und ein auslassseitiges zweites Ende aufweisendes Messrohr mit einem nicht-ferromagnetischen Trägerrohr als eine äußere Umhüllung des Messrohrs, und einer in einem Lumen des Trägerrohrs untergebrachten, aus einem elektrisch isolierenden Material bestehenden rohrförmigen Auskleidung zum Führen eines strömenden und vom Trägerrohr elektrisch isolierten Messstoffs umfassen.
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Die üblicherweise aus einem thermoplastischen, duroplastischen und/oder elastomeren Kunststoff bestehende Auskleidung dient unter anderem der chemischen Isolation des Trägerrohrs vom Messstoff. Bei magnetisch-induktiven Messaufnehmern, bei denen das Trägerrohr eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist, beispielsweise bei Verwendung metallischer Trägerrohr, dient die Auskleidung außerdem zur elektrischen Isolation zwischen dem Trägerrohr und dem Messstoff, die ein Kurzschließen der im Messstoff induzierten Spannung über das Trägerrohr verhindert. Durch eine entsprechende Auslegung des Trägerrohrs ist insoweit also eine Anpassung der Festigkeit des Messrohrs an die im jeweiligen Einsatzfall vorliegenden mechanischen Beanspruchungen realisierbar, während mittels der Auskleidung eine Anpassung des Messrohrs an die für den jeweiligen Einsatzfall geltenden elektrischen, chemischen und/oder biologischen Anforderungen realisierbar ist.
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Häufig wird zur Befestigung der Auskleidung auch ein sogenannter Stützkörper verwendet, der in die Auskleidung eingebettet ist. In der Patentschrift
EP 0 766 069 B1 bspw. dient ein mit dem Trägerrohr verschweißtes Lochblechrohr als Stützkörper. Der Stützkörper wird mit dem Trägerrohr verbunden und in die Auskleidung eingebettet, indem das Material, aus welchem die Auskleidung besteht inwendig in das Trägerrohr aufgetragen wird. Weiterhin ist zur mechanischen Stabilisierung und zur elektrischen Abschirmung aus der Patentschrift
US 4,513,624 A ein Messrohr mit einem Metallgehäuse bekannt geworden. Eigens zu diesem Zweck umgibt das Metallgehäuse dabei eine das Medium führende Rohrleitung.
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Weiterhin sind magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte bekannt, welche ein aus einem elektrisch isolierenden Material - bspw. Kunststoff, Keramik und/oder Glas - gebildeten Messrohrkörper aufweisen. Bei derartigen Messrohren wird auf eine isolierende Beschichtung verzichtet.
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Es hat sich gezeigt, dass die elektrisch isolierende Auskleidung, aber auch der aus einem elektrisch isolierenden Material gebildete Messrohrkörper trotz der Verwendung von strapazierfähigen Materialien einer Erosion unterliegt. Insbesondere Messstoffe die feste Partikel - wie z.B. Sand, Kies und/oder Gestein - mit sich führen, verursachen eine Abrasion der Auskleidung der Rohrleitung bzw. des Messrohrkörpers. Infolge der Abrasion bzw. Deformation der Auskleidung oder des elektrisch isolierenden Messrohrkörpers verändert sich das Durchflussprofil des Messaufnehmers. Aufgrund dessen liefert die Messeinrichtung fehlerhafte Messwerte des Volumen- oder Massedurchflusses. Zudem geht bei Messrohren mit innenseitiger Auskleidung die chemische bzw. elektrische Isolation zwischen Messstoff und Trägerrohr verloren.
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Die
WO 2010/066518 A1 offenbart eine Messeinrichtung zur Bestimmung eines Volumen- und/oder Massedurchflusses eines durch ein Messrohr strömenden Messstoffes. Das Messrohr umfasst ein Trägerrohr mit einer inwendigen Auskleidung, umfassend eine erste Schicht und eine zweite Schicht, und eine Überwachungselektrode, die zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht eingebettet ist und dazu eingerichtet ist eine Beschädigung der zweiten/ersten Schicht zu detektieren. Nachteilig daran ist jedoch, die Beeinflussung der Überwachung auf die Messung des Volumen- und/oder Massedurchflusses.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine alternative Lösung für ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät bereitzustellen, mit welcher eine Beschädigung der Auskleidung und/oder des elektrisch isolierenden Messrohrkörpers durch Abrieb detektiert werden kann, ohne die Messperformance zu beeinträchtigen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät nach Anspruch 1.
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Das erfindungsgemäße magnetisch-induktive Durchflussmessgerät, umfasst:
- - ein Messrohr zum Führen eines Mediums in einer Flussrichtung,
wobei das Messrohr einen abschnittsweise elektrisch isolierend ausgebildeten Messrohrkörper umfasst,
wobei der Messrohrkörper ein Messrohrvolumen, in dem das Medium zu führen ist, senkrecht zur Flussrichtung umschließt;
- - eine Vorrichtung zum Erzeugen eines den Messrohrkörper durchdringenden Magnetfeldes;
- - eine Vorrichtung zum Erfassen einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen, induzierten Spannung im Medium;
- - eine Überwachungsvorrichtung zum Detektieren einer Beschädigung des Messrohrkörpers,
wobei die Überwachungsvorrichtung mindestens einen elektrisch leitfähigen Leiter umfasst,
wobei der Leiter bei intaktem Messrohrkörper durch einen Bereich des Messrohrkörpers zumindest abschnittsweise von dem Messrohrvolumen getrennt ist,
wobei die Überwachungsvorrichtung eine Messschaltung umfasst,
wobei die Messschaltung mit dem mindestens einen Leiter elektrisch verbunden ist und dazu eingerichtet ist, Messwerte einer zumindest von einer Impedanz des mindestens einen Leiters abhängigen Messgröße zu messen,
wobei die Messschaltung dazu eingerichtet ist, die Messwerte jeweils mit einem Referenzwert oder einem Sollwertebereich abzugleichen.
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Anders als bei der
WO 2010/066518 A1 , bei der die Messschaltung dazu eingerichtet ist, zwischen einer Überwachungselektrode und einer Referenzelektrode zu messen, um bei der Änderung des Messsignales - aufgrund einer Ausbildung eines Ladungsaustausches zwischen Überwachungselektrode, Medium und Referenzelektrode - auf einen Defekt im Liner zurückzuschließen, wird in der vorliegenden Lösung die Impedanz des Leiters überwacht und ausgehend von einer Änderung der Impedanz (d.h. bspw. des elektrischen Widerstandes, der Phasenverschiebung zwischen Anregungs- und Messsignal, der Induktivität oder der Kapazität des Leiters) auf einen Defekt im Messrohrkörper zu schließen. Die Impedanz kann ausschließlich die Impedanz des elektrischen Leiters oder die Impedanz des elektrischen Leiters und weitere elektrische Bauteile sein. Der elektrische Leiter ist zudem vorzugsweise bei intaktem Messrohrkörper ausschließlich mit der Messschaltung elektrisch verbunden
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Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Messrohrkörper ein Trägerrohr mit einer inneren Mantelfläche umfasst,
wobei der Messrohrkörper einen elektrisch isolierenden Liner umfasst,
wobei der Liner auf der inneren Mantelfläche des Trägerrohres angeordnet ist,
wobei der mindestens eine Leiter zumindest abschnittsweise im Liner eingebettet ist und gegenüber dem zu führenden Medium elektrisch isoliert ist.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Liner ein Schichtsystem aus zumindest zwei Schichten umfasst,
wobei der mindestens eine Leiter zumindest abschnittsweise zwischen den zwei Schichten angeordnet ist.
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Das Schichtsystem umfasst vorteilhaft Schichten aus Hartgummimatten oder Naturgummimatten. Alternativ kann das Schichtsystem durch ein mehrmaliges Auftragen einer flüssigen Vergussmasse gebildet sein.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die mindestens zwei Schichten zumindest abschnittsweise stoffschlüssig mittels eines Klebstoffes miteinander verbunden sind,
wobei der mindestens eine Leiter zumindest abschnittsweise Öffnungen aufweist, durch welche sich der Klebstoff erstreckt.
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Der Vorteil der Ausgestaltung liegt darin, dass die Haftung zwischen den Schichten verbessert und eine Bläschenbildung zwischen den mindestens zwei Schichten vermieden wird.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass sich der mindestens eine Leiter zumindest in einem Einlaufabschnitt und einem Auslaufabschnitt des Messrohres erstreckt.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass sich der mindestens eine Leiter zumindest abschnittsweise schleifenförmig oder helixförmig entlang des Messrohrkörpers erstreckt.
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Dies hat den Vorteil, dass eine punktuelle Abrasion früher detektiert werden kann. Die schleifenartige oder helixförmige Anordnung des Leiters führt dazu, dass eine größere innere Mantelfläche durch den mindestens einen Leiter verdeckt wird und somit die Wahrscheinlichkeit, dass eine sich ausbildende Abrasion auf einen Abschnitt des mindestens einen Leiters trifft steigt und somit auch die Detektionswahrscheinlichkeit.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Überwachungsvorrichtung mindestens zwei Leiter umfasst,
wobei die mindestens zwei Leiter jeweils einen Trägerrohrabstand dT aufweisen,
wobei sich die Trägerrohrabstände dT zumindest in einem Messrohrabschnitt voneinander unterscheiden.
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Durch den Einsatz von mindestens zwei Leitern, die abschnittsweise unterschiedlich weit von einer Mantelfläche des Messrohrkörpers und somit auch zum zu führenden Medium beabstandet sind, lässt sich ein Abrasionsgrad ableiten. Wird der innere Leiter aufgrund einer Abrasion durchtrennt, so wirkt sich das auf die ermittelten Messwerte aus. In diesem Zustand liegt ein erster Abrasionsgrad vor, der jedoch ein fehlerfreies Messen der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße gewährt. Sind auch die äußeren Leiter durchtrennt so liegt ein weiterer, insbesondere letzter Abrasionsgrad vor, der auf eine Reparatur oder einen Wechsel des Liners hinweist. Die Messschaltung ist dazu eingerichtet, einen Abrasionsgrad in Abhängigkeit der bestimmten Messwerte zu ermitteln.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die mindestens zwei Leiter zumindest über ein passives elektrisches Bauteil mit einer elektrischen Impedanz miteinander verbunden sind.
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Dies hat den technischen Effekt, dass sich bei Mediumskontakt des Leiters kein Kurzschluss ausbildet, was einen erheblichen Einfluss auf die Durchflussmessung haben könnte.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Messschaltung über zwei Messpunkte am Bauteil und über zwei weitere Messpunkte mit Enden der mindestens zwei Leiter angeschlossen ist,
wobei die vier Messpunkte gegeneinander durch die Messschaltung durchmessbar sind.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Überwachungsvorrichtung mindestens vier Leiter umfasst,
wobei jeweils zwei Leiter der mindestens vier Leiter über ein einzelnes passives elektrisches Bauteil miteinander verbunden sind,
wobei die mindestens vier Leiter mit der Messschaltung verbunden sind,
wobei bei intaktem Messrohrkörper die ermittelten Messwerte von der Impedanz der mindestens vier Leiter und der mindestens zwei Bauteile abhängt.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Überwachungsvorrichtung mindestens zwei passive elektrische Bauelemente mit jeweils einer elektrischen Impedanz aufweist,
wobei die mindestens zwei Bauelemente über die mindestens zwei Leiter seriell oder parallel zueinander geschaltet sind.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Überwachungsvorrichtung einen Multiplexer umfasst,
wobei der Multiplexer dazu eingerichtet ist, zwischen den mindestens zwei Leitern durchzuschalten.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
- 1: einen Querschnitt durch eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes;
- 2: eine perspektivische teilweise geschnittene Perspektive auf zwei Ausgestaltungen der Überwachungsvorrichtung;
- 3: einen Querschnitt durch eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes;
- 4: eine perspektivische Perspektive auf eine weitere Ausgestaltungen der Überwachungsvorrichtung;
- 5: einen Querschnitt durch ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach dem Stand der Technik;
- 6: einen Querschnitt durch eine dritte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes; und
- 7A-B: Ansichten auf Ausgestaltungen des Leiters.
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1 zeigt einen Querschnitt durch eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes. Ein Messrohr 2 zum Führen eines Mediums in einer Flussrichtung weist einen abschnittsweise elektrisch isolierend ausgebildeten Messrohrkörper auf, welcher ein Messrohrvolumen, in dem das Medium zu führen ist, senkrecht zur Flussrichtung umschließt. Der Messrohrkörper umfasst ein metallisches Trägerrohr 3 und ein auf einer inneren Mantelfläche des Trägerrohrs 3 angeordneten Liner 4 aus einem elektrisch isolierenden Material. Alternativ kann der gesamte Messrohrkörper aus einem Kunststoff gebildet - z.B. als Vergussteil - und der Leiter 7 in dem Messrohrkörper zumindest teilweise mit eingegossen sein. Eine Überwachungsvorrichtung 6 zum Detektieren einer Beschädigung des Messrohrkörpers mit mindestens einen bzw. genau einen elektrisch leitfähigen Leiter 7 ist zumindest teilweise in dem Liner 4 eingebettet und bei intaktem Messrohrkörper durch einen Bereich des Messrohrkörpers zumindest abschnittsweise von dem Messrohrvolumen getrennt bzw. gegenüber dem zu führenden Medium elektrisch isoliert. Außerdem ist der Leiter 7 elektrisch isolierend gegenüber dem elektrisch leitfähigen Trägerrohr 3 ausgebildet. Weiterhin umfasst die Überwachungsvorrichtung 6 eine Messschaltung 11, welche mit dem mindestens einen Leiter 7 elektrisch verbunden ist und dazu eingerichtet ist, Messwerte einer zumindest von einer Impedanz des mindestens einen Leiters abhängigen Messgröße zu messen. Die gemessenen Messwerte werden dann jeweils über die Messschaltung mit einem Referenzwert oder einem Sollwertebereich abgeglichen. Der Leiter 7 ist zumindest teilweise kreisförmig im Liner 4 angeordnet. Kommt es zu Abrasion des Liners 4 und des mindestens einen Leiter 7, so wirkt sich das auf die Impedanz des Leiters 7 aus und der Messwert der Messschaltung weicht vom Sollwertebereich ab. Vorzugsweise wird ein Warnhinweis für den Bediener des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes erstellt.
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2 zeigt eine perspektivische teilweise geschnittene Perspektive auf zwei Ausgestaltungen der Überwachungsvorrichtung. Eine Ausgestaltung zeigt genau einen Leiter 7, welcher in einem teilweise geschnitten dargestellten Trägerrohr 3 angeordnet ist. Das Trägerrohr 3 kann aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff gebildet sein und der Leiter 7 erstreckt sich auf einer inneren Mantelfläche des Trägerrohres 3. Weiterhin erstreckt sich der Leiter 7 ausgehend von einer Öffnung zu einem Einlaufabschnitt, wo er sich entlang der inneren Mantelfläche und des inneren Umfanges des Trägerrohres 3 erstreckt. Vom Einlaufabschnitt aus verläuft der Leiter 7 weiter in Längsrichtung des Trägerrohres 3 bis zu einem Auslaufabschnitt, wo er sich entlang der inneren Mantelfläche und des inneren Umfanges des Trägerrohres 3 erstreckt und eine zumindest teilweise kreisförmige Form annimmt. Vom Auslaufabschnitt aus verläuft der Leiter 7 in Richtung der Öffnung. Der Leiter 7 ist als Draht ausgebildet. Die erste Ausgestaltung ist sehr einfach, kostengünstig und einfach implementierbar ausgebildet. Dafür können lokal aufgelöste Defekte durch Abrasion dann nicht aufgelöst werden, wenn sie sich ausschließlich zwischen Einlaufabschnitt und Auslaufabschnitt befinden. Zudem haben die Messungen an dem Leiter 7 einen nur sehr geringen Einfluss auf die strömungsgeschwindigkeitsabhängige induzierte Spannung.
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Die zweite Ausgestaltung unterscheidet sich von der ersten Ausgestaltung im Wesentlich in der Form und der Anordnung des Leiters. Auf die Darstellung des Liners und/oder des Trägerrohres wurde verzichtet. Der Leiter 7 ist als Band ausgebildet, d.h. er weist eine Breite und eine Höhe auf, wobei die Breite größer ist als die Höhe. Zudem erstreckt sich der Leiter 7 zumindest abschnittsweise schleifenförmig oder helixförmig entlang des Messrohrkörpers. Somit wird ein größerer Abschnitt des Messrohres abgedeckt, in dem eine Abrasion detektiert werden kann. Die Messwerte können elektrische Widerstände des Leiters 7 sein oder Impedanzen, die mit einem zeitlich veränderlichen Anregungssignal bestimmt werden. Alternativ kann die Phasenverschiebung zwischen dem Anregungssignal und dem Messsignal als Messwert zum Bestimmen von Abrasion verwendet werden. Alternativ kann die Messschaltung dazu eingerichtet sein, anhand der ermittelten Induktivität oder der Kapazität des Leiters 7 das Vorliegen einer Abrasion zu ermitteln.
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3 zeigt einen Querschnitt durch eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes. In der abgebildeten Ausgestaltung weist die Überwachungsvorrichtung neben der Messschaltung 11 mindestens, insbesondere genau zwei Leiter 7.1, 7.2 auf. Die zwei Leiter 7.1, 7.2 weisen entweder selbst jeweils eine elektrische Impedanz auf, die so gewählt ist, dass der mittels der Messschaltung 11 ermittelte Messwert im Falle von medienkontakt nicht außerhalb des Sollwertebereichs fällt, sondern erst bei Abrasion des Leiters 7. Die zwei Leiter 7.1, 7.2 sind separat mit der Messschaltung 11 verbunden oder alternativ wie abgebildet über zwei Knotenpunkte miteinander und dann erst mit der Messschaltung verbunden. Alternativ können die mindestens zwei Leiter 7.1, 7.2 zumindest über ein, insbesondere genau ein passives elektrisches Bauteil 12 mit einer elektrischen Impedanz oder mehrere elektrische Bauteile 12.1, 12.2 mit jeweils einer elektrischen Impedanz miteinander verbunden sein. Die Bauteile 12.1, 12.2 sind dabei seriell oder parallel zueinander geschaltet. Sie mindestens zwei Leiter 7.1, 7.2 weisen jeweils zumindest abschnittsweise unterschiedliche Trägerrohrabstände dT auf. Alternativ kann Überwachungsvorrichtung vier Leiter 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 und zwei Bauteile 12.1, 12.2 umfassen, welche jeweils zumindest mit zwei der vier Leiter 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 elektrisch verbunden und durch die Messschaltung ausmessbar sind. Die mittels der Messschaltung ermittelten Messwerte hängen - bei intaktem Messrohrkörper - von der Impedanz der vier Leiter 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 und der mindestens zwei elektrischen Bauteile 12.1, 12.2 ab. Wird eine der vier Leiter 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 durch Abrasion beschädigt, so wirkt sich das auf die ermittelten Messwerte aus und ein Warnhinweis wird ausgegeben.
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4 zeigt eine perspektivische Perspektive auf eine weitere Ausgestaltungen der Überwachungsvorrichtung, die sich im Wesentlich von der ersten Ausgestaltung der 2 in der Anzahl der Schleifen die der mindestens eine, insbesondere genau ein Leiter 7 durchläuft. Der Leiter erstreckt sich mindestens drei Mal von dem Einlaufabschnitt 10 zum Auslaufabschnitt 11 des Messrohres, wobei er jeweils im Einlaufabschnitt 10 und im Auslaufabschnitt 11 mindestens drei Kreissektoren aufspannt. Alternativ können zwei elektrische Bauteile 12.1, 12.2 mit hinterlegten Impedanzen als Referenzwerte mit dem Leiter 7 seriell verbunden sein.
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Die 5 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes magnetisch-induktives Durchflussmessgerät 1. Der Aufbau und das Messprinzip eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes 1 sind grundsätzlich bekannt. Durch ein Messrohr 2 wird ein Medium geleitet, welches eine elektrische Leitfähigkeit aufweist. Das Messrohr 2 kann beispielsweise als ein aus Metall gebildetes Trägerrohr mit einer innenseitig aufgebrachten Auskleidung ausgestaltet sein, oder einen Messrohrkörper aufweisen, der im Wesentlichen aus einem elektrisch isolierenden Material, wie Kunststoff, Keramik, Glas und/oder Beton gebildet ist. Eine Vorrichtung 5 zum Erzeugen eines Magnetfeldes ist so am Messrohr 2 angebracht, dass sich die Magnetfeldlinien im Wesentlichen senkrecht zu einer durch eine Messrohrachse definierten Längsrichtung orientieren. Als Vorrichtung 5 zum Erzeugen des Magnetfeldes eignet sich vorzugsweise eine Sattelspule oder ein Polschuh mit aufgesetzter Spule und Spulenkern. Bei angelegtem Magnetfeld entsteht im Messrohr 2 eine durchflussabhängige Potentialverteilung, die mit einer Vorrichtung 8 zum Erfassen einer induzierten Spannung, bevorzugt mit zwei an der Innenwand des Messrohres 2 gegenüberliegend angebrachten Messelektroden abgegriffen wird. In der Regel sind diese diametral angeordnet und bilden eine Elektrodenachse bzw. werden durch eine Querachse geschnitten, die senkrecht zu den Magnetfeldlinien und der Messrohrachse verläuft. Anhand der gemessenen Messspannung U kann, unter Berücksichtigung der magnetischen Flussdichte, die Durchflussgeschwindigkeit und, unter zusätzliche Berücksichtigung der Rohrquerschnittsfläche, der Volumendurchfluss des Mediums bestimmt werden. Um das Ableiten der an der ersten und zweiten Messelektrode anliegenden Messspannung über ein metallisches Trägerrohr zu verhindern, wird die Innenwand des Trägerrohrs mit einer elektrisch isolierenden Auskleidung - einem sogenannten Liner - versehen. Das durch die Vorrichtung 5, beispielsweise einen Elektromagneten, aufgebaute Magnetfeld wird durch einen mittels einer Betriebsschaltung getakteten Gleichstrom wechselnder Polarität erzeugt. Dies gewährleistet einen stabilen Nullpunkt und macht die Messung unempfindlich gegenüber Einflüssen durch elektrochemische Störungen. Eine Messschaltung 23 ist dazu eingerichtet, die an der ersten Messelektrode und der zweiten Messelektroden anliegende Messspannung auszulesen. Eine Auswerteschaltung ist dazu eingerichtet, die Durchflussgeschwindigkeit und/oder den Volumendurchfluss des Mediums zu ermitteln und diese bspw. über eine Anzeige 38 dem Anwender auszugeben. Handelsübliche magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte 1 weisen zusätzlich zu den Messelektroden weitere Elektroden auf. Zum einen dient eine optimalerweise am höchsten Punkt im Messrohr 2 angebrachte Füllstandsüberwachungselektrode (in 5 nicht abgebildet) dazu, eine Teilbefüllung des Messrohres 2 zu detektieren, und ist dazu eingerichtet diese Information an den Nutzer weiterzuleiten und/oder den Füllstand bei der Ermittlung des Volumendurchflusses zu berücksichtigen. Des Weiteren dient eine Bezugselektrode 33, die üblicherweise diametral zur Füllstandsüberwachungselektrode bzw. am untersten Punkt des Rohrquerschnittes angebracht ist, dazu eine ausreichende Erdung des zu leitenden Mediums zu gewährleisten.
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6 zeigt einen Querschnitt durch eine dritte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes, die sich im Wesentlichen von der Ausgestaltung der 1 darin unterscheidet, dass der Liner 4 ein Schichtsystem aus zumindest zwei Schichten 14.1, 14.2 umfasst und der mindestens eine Leiter 7 zumindest abschnittsweise zwischen den zwei Schichten angeordnet ist. Eine erste Schicht, auf die eine weitere Schicht des Schichtsystems aufgebracht wird, kann vorzugsweise mit einem Haftvermittler geprimert sein. Damit die Schichten miteinander verbunden bleiben wird ein Haftmittel, insbesondere ein flüssiges Klebemittel verwendet. In dem Fall ist es vorteilhaft, wenn der Leiter 7 Öffnungen aufweist, in denen sich das Haftmittel erstrecken kann, so dass sich beim stoffschlüssigen Verbinden der Schichten keine Luftblasen ausbilden.
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7A und 7B zeigen Ansichten auf Ausgestaltungen des Leiters 7. Zum einen kann der Leiter 7 durch ein Kabel oder ein Draht gebildet sein. Ist der Leiter 7 zwischen zwei Schichten eines Schichtsystems angeordnet, so ist es vorteilhaft, wenn der Leiter 7 Öffnungen 39 aufweist, in denen sich der die beiden Schichten verbindende Kleber erstrecken und die Haftung zwischen den beiden Schichten verbessert werden kann. Ein Leiter 7, der aus einer Vielzahl an Drähten besteht, welche derart miteinander verflochten sind, dass sich Öffnungen 39 ausbildet ist eine weitere Ausgestaltung des Leiters 7.
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Alternativ kann der Leiter 7 aus einem insbesondere klebefähigen Aluminiumklebeband, einem leitfähigen metallischen dünnwandigen und flexiblen Band, bevorzugt mit Öffnungen oder ein insbesondere beidseitig mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichtetes Band bestehen. Zudem kann der Leiter 7 als ein abschnittsweise dotierter Abschnitt des Liners oder als ein insbesondere selektiv applizierter Dünnfilm ausgebildet sein. eventuell geprimert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- magnetisch-induktives Durchflussmessgerät
- 2
- Messrohr
- 3
- Trägerrohr
- 4
- Liner
- 5
- Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes
- 6
- Überwachungsvorrichtung
- 7
- Leiter
- 8
- Vorrichtung zum Erfassen einer induzierten Spannung
- 9
- Einlaufabschnitt
- 10
- Auslaufabschnitt
- 11
- Messschaltung
- 12
- elektrisches Bauelement
- 13
- Multiplexer
- 14
- Schicht
- 23
- Messschaltung
- 31
- Gehäuse
- 32
- Messrohrkörper
- 33
- Referenzelektrode
- 35
- erste Überwachungselektrode
- 36
- zweite Überwachungselektrode
- 37
- dritte Überwachungselektrode
- 38
- Anzeige
- 39
- Öffnung
- 40
- Kontaktfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005044972 A1 [0004]
- DE 102004062680 A1 [0004]
- EP 0766069 B1 [0006]
- US 4513624 A [0006]
- WO 2010/066518 A1 [0009, 0013]
