DE102022210183A1 - Method of making a measuring tube, flow meter, computer program product and use of a flow meter - Google Patents
Method of making a measuring tube, flow meter, computer program product and use of a flow meter Download PDFInfo
- Publication number
- DE102022210183A1 DE102022210183A1 DE102022210183.9A DE102022210183A DE102022210183A1 DE 102022210183 A1 DE102022210183 A1 DE 102022210183A1 DE 102022210183 A DE102022210183 A DE 102022210183A DE 102022210183 A1 DE102022210183 A1 DE 102022210183A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- wire
- electrode
- green body
- tube
- ceramic green
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004590 computer program Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 94
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 74
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 47
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 38
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 30
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 15
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 12
- 235000013305 food Nutrition 0.000 claims description 12
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims description 10
- 229940079593 drug Drugs 0.000 claims description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 235000013361 beverage Nutrition 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 230000010076 replication Effects 0.000 claims description 6
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000010023 transfer printing Methods 0.000 claims description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 4
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 4
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 2
- 238000010288 cold spraying Methods 0.000 claims 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 10
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 7
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 4
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 3
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 3
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 also known as ZTA Chemical compound 0.000 description 1
- FFEZGPKGGQWAER-UHFFFAOYSA-N bearline Natural products C1CC(OC)C2(C3C4OC)C5CC(C(C6)OC(C)=O)C(O)C5C6(O)C4(O)C2N(CC)CC31COC(=O)C1=CC=CC=C1N1C(=O)CC(C)C1=O FFEZGPKGGQWAER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 239000011370 conductive nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
- G01F1/58—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
- G01F1/584—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters constructions of electrodes, accessories therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
- B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
- B22F7/062—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools involving the connection or repairing of preformed parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
- B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
- B22F7/08—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools with one or more parts not made from powder
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
- G01F15/006—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus characterised by the use of a particular material, e.g. anti-corrosive material
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zum Herstellen einer Messröhre (10) für ein Durchflussmessgerät (60) mit wenigstens einer Messelektrode (30), die in einem Rohrabschnitt (16) aufgenommen ist. Das Verfahren (100) umfasst einen ersten Schritt (110), der Bereitstellen eines röhrenartigen keramischen Grünkörpers (20), der den Rohrabschnitt (16) bilden soll, und eines Drahtes (32) für die Messelektrode (30) umfasst. Das Verfahren (100) umfasst auch einen zweiten Schritt (120), in dem der Draht (32) in einer Wand (18) des röhrenartigen keramischen Grünkörpers (20) befestigt wird. Der Draht (32) erstreckt sich in einer wenigstens teilweise radialen Richtung (21, 23). Des Weiteren umfasst das Verfahren (100) einen dritten Schritt (130), der Brennen (48) des röhrenartigen keramischen Grünkörpers (20), um den Rohrabschnitt (16) zu bilden, und maschinelles Bearbeiten eines inneren Endes (33) des Drahtes (32), um bündig mit einer angrenzenden inneren Fläche (17) des röhrenartigen keramischen Grünkörpers (20) bzw. des Rohrabschnitts (16) zu sein, umfasst. In einem vierten Schritt (140) wird ein Elektrodenkopf (34) mit dem inneren Ende (33) des Drahtes (32) verbunden. Gemäß der Erfindung wird der vierte Schritt (140) als ein additiver Herstellungsschritt (40) durchgeführt. Die Erfindung betrifft auch eine entsprechende Messröhre (10), ein entsprechendes Durchflussmessgerät (60) und die Verwendung eines solchen Durchflussmessgeräts (60). Zudem betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt (70), das zum Simulieren des Betriebsverhaltens eines solchen Durchflussmessgeräts (60) konfiguriert ist.The present invention relates to a method (100) for producing a measuring tube (10) for a flow measuring device (60) with at least one measuring electrode (30) which is accommodated in a pipe section (16). The method (100) comprises a first step (110), which includes providing a tube-like ceramic green body (20), which is to form the tube section (16), and a wire (32) for the measuring electrode (30). The method (100) also includes a second step (120) in which the wire (32) is secured in a wall (18) of the tubular ceramic green body (20). The wire (32) extends in an at least partially radial direction (21, 23). The method (100) further comprises a third step (130) of firing (48) the tube-like ceramic green body (20) to form the tube section (16) and machining an inner end (33) of the wire (32 ) to be flush with an adjacent inner surface (17) of the tubular ceramic green body (20) or the tube section (16). In a fourth step (140), an electrode head (34) is connected to the inner end (33) of the wire (32). According to the invention, the fourth step (140) is carried out as an additive manufacturing step (40). The invention also relates to a corresponding measuring tube (10), a corresponding flow measuring device (60) and the use of such a flow measuring device (60). The invention also relates to a computer program product (70) that is configured to simulate the operating behavior of such a flow measuring device (60).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Messröhre. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Durchflussmessgerät, das eine Messröhre umfasst, die entsprechend hergestellt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt, das zum Simulieren des Betriebsverhaltens eines solchen Durchflussmessgeräts konfiguriert ist. Zusätzlich dazu betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines solchen Durchflussmessgeräts in einem Rohrleitungssystem in einem Produktionsprozess für ein Lebensmittel oder ein Getränk.The present invention relates to a method for producing a measuring tube. The present invention also relates to a flowmeter comprising a measuring tube manufactured accordingly. The invention further relates to a computer program product that is configured to simulate the operating behavior of such a flow measuring device. In addition, the present invention relates to the use of such a flowmeter in a piping system in a production process for a food or beverage.
Die Patentanmeldung JPH-0419515 A offenbart eine Messröhre für ein Durchflussmessgerät, die aus einer aluminiumoxidbasierten Keramik gefertigt ist. Ein Platinstab wird in ein gebohrtes Loch in einer Wand der Messröhre eingeführt. Der Platinstab ist mit einem Siliciumoxid beschichtet, um eine verbesserte Haftung an der Wand der Messröhre bereitzustellen.Patent application JPH-0419515 A discloses a measuring tube for a flowmeter made from an alumina-based ceramic. A platinum rod is inserted into a drilled hole in one wall of the gauge. The platinum rod is coated with a silicon oxide to provide improved adhesion to the gauge wall.
Zusätzlich dazu offenbart JPS-6242013 A eine Messröhre für ein Durchflussmessgerät, das einen Platinstab umfasst, der durch die Wand der Messröhre eingeführt ist. An einem inneren Ende ist der Platinstab mit einer leitfähigen Elektrode bestückt. Die leitfähige Elektrode kann durch Hartlöten oder eine Presspassung an dem Platinstab angebracht werden.In addition, JPS-6242013 A discloses a gauge for a flowmeter comprising a platinum rod inserted through the wall of the gauge. The platinum rod is equipped with a conductive electrode at an inner end. The conductive electrode can be attached to the platinum rod by brazing or a press fit.
Bei einigen Anwendungen sind präzise Durchflussmessungen für optimale Prozesse erforderlich. Abgesehen von Präzision sind Zuverlässigkeit, Kosteneffektivität und Einfachheit der Herstellung auch typische Anforderungen für Durchflussmessgeräte. Unter anderen Faktoren wird eine Reduzierung der Verwendung teurer Materialien, wie von Edelmetallen, angestrebt. Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Durchflussmessgerät bereitzustellen, das eine Verbesserung bezüglich wenigstens eines der umrissenen Aspekte zeigt.Some applications require precise flow measurements for optimal processes. Aside from precision, reliability, cost-effectiveness and ease of manufacturing are also typical requirements for flowmeters. Among other factors, a reduction in the use of expensive materials such as precious metals is sought. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a flowmeter which exhibits an improvement in at least one of the aspects outlined.
Das Ziel wird durch ein Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt. Das Verfahren dient dem Herstellen einer Messröhre, die dazu konfiguriert ist, mit einem Anregungsmittel eines Durchflussmessgeräts gekoppelt zu werden, und durch die ein Fluid geleitet werden kann. Eine Fließgeschwindigkeit des Fluids wird gemessen, wenn es durch einen Rohrabschnitt der Messröhre hindurchgeht. Zu diesem Zweck wird wenigstens eine Messelektrode in dem Rohrabschnitt aufgenommen. Das Verfahren zum Herstellen der Messröhre umfasst einen ersten Schritt, in dem ein röhrenartiger keramischer Grünkörper bereitgestellt wird, der wiederum den Rohrabschnitt bilden soll. Der röhrenartige keramische Grünkörper wird als Rohling für den Rohrabschnitt verwendet und kann durch Brennen ausgehärtet werden. Des Weiteren wird ein Draht in dem ersten Schritt bereitgestellt, der ein Teil der Messelektrode werden soll. Das Verfahren umfasst auch einen zweiten Schritt, während dessen der Draht in einer Wand des röhrenartigen keramischen Grünkörpers befestigt wird. In einem zusammengebauten Zustand erstreckt sich der Draht in einer wenigstens teilweise radialen Richtung. Die radiale Richtung ist als im Wesentlichen senkrecht zu einer Hauptmittelachse des röhrenartigen keramischen Grünkörpers auszulegen. Mit anderen Worten beinhaltet eine solche wenigstens teilweise radiale Richtung eine radiale Komponente ungleich null. Zum Beispiel kann sich der Draht gerade in einer radialen Richtung erstrecken oder kann sich durch die Wand des röhrenartigen keramischen Grünkörpers auf eine geneigte Weise erstrecken.The object is achieved by a manufacturing method according to the present invention. The method is for producing a measuring tube that is configured to be coupled to an excitation means of a flowmeter and through which a fluid can be passed. A flow rate of the fluid is measured as it passes through a pipe section of the measuring tube. For this purpose, at least one measuring electrode is accommodated in the pipe section. The method for producing the measuring tube includes a first step in which a tube-like ceramic green body is provided, which in turn is intended to form the tube section. The tube-like ceramic green body is used as a blank for the tube section and can be hardened by firing. Furthermore, a wire is provided in the first step, which is to become part of the measuring electrode. The method also includes a second step during which the wire is secured in a wall of the tubular ceramic green body. In an assembled state, the wire extends in an at least partially radial direction. The radial direction is to be interpreted as being essentially perpendicular to a main central axis of the tubular ceramic green body. In other words, such an at least partially radial direction includes a non-zero radial component. For example, the wire may extend straight in a radial direction or may extend through the wall of the tubular ceramic green body in an inclined manner.
Das Verfahren gemäß der Erfindung beinhaltet ferner einen dritten Schritt, in dem der röhrenartige keramische Grünkörper gebrannt wird, um den Rohrabschnitt zu bilden. Während des dritten Schrittes wird ein inneres Ende des Drahtes maschinell bearbeitet, um bündig mit einer angrenzenden inneren Fläche der Wand des röhrenartigen keramischen Grünkörpers bzw. des Rohrabschnitts zu sein. Die maschinelle Bearbeitung des Drahtes kann alle Arten von Verarbeitung des Drahtes beinalten, um ihn bündig mit der inneren Fläche zu machen, z. B. Schneiden, Fräsen, Schleifen und/oder Honen. Es kann entweder die maschinelle Bearbeitung des inneren Endes des Drahtes oder das Brennen des röhrenartigen keramischen Grünkörpers zuerst in dem dritten Schritt durchgeführt werden. Zusätzlich dazu umfasst das Verfahren gemäß der Erfindung einen vierten Schritt. Während des vierten Schrittes ist ein Elektrodenkopf mit dem inneren Ende des Drahtes verbunden. Sobald sie verbunden sind, sind der Elektrodenkopf und der Draht Teil der Messelektrode. Der Elektrodenkopf ist dazu konfiguriert, einen vergrößerten Empfangsbereich auf der inneren Fläche des Rohrabschnitts bereitzustellen. Je größer der Empfangsbereich ist, desto empfindlicher ist der Elektrodenkopf für das Erfassen einer physikalischen Größe, die die Fließgeschwindigkeit des Fluids charakterisiert. Eine solche physikalische Größe kann eine elektrische Größe, wie Spannung, Strom und/oder eine Impedanz, sein. Der Elektrodenkopf ist mit dem inneren Ende des Drahtes verbunden, um eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen ihnen zu bilden.The method according to the invention further includes a third step in which the tube-like ceramic green body is fired to form the tube section. During the third step, an inner end of the wire is machined to be flush with an adjacent inner surface of the wall of the tubular ceramic green body or pipe section. Machining the wire can include all kinds of processing of the wire to make it flush with the inner surface, such as: B. cutting, milling, grinding and/or honing. Either the machining of the inner end of the wire or the firing of the tube-like ceramic green body may be performed first in the third step. In addition, the method according to the invention comprises a fourth step. During the fourth step, an electrode head is connected to the inner end of the wire. Once connected, the electrode head and wire are part of the measuring electrode. The electrode head is configured to provide an increased receiving area on the inner surface of the tube section. The larger the reception area, the more sensitive the electrode head is to detecting a physical quantity that characterizes the flow rate of the fluid. Such a physical quantity can be an electrical quantity, such as voltage, current and/or an impedance. The electrode head is connected to the inner end of the wire to form an electrically conductive connection between them.
Gemäß der Erfindung wird der vierte Schritt als ein additiver Herstellungsschritt durchgeführt. Dementsprechend wird der Elektrodenkopf als ein ungeformtes elektrisch leitfähiges Material bereitgestellt, das auf einen Bereich der inneren Fläche angrenzend an oder um das innere Ende des Drahtes herum aufgebracht wird. In dem additiven Herstellungsschritt wird der Elektrodenkopf als wenigstens eine Schicht des elektrischen leitfähigen Materials produziert, die zum elektrischen Verbinden mit dem inneren Ende des Drahtes konfiguriert ist. Da er in einem additiven Herstellungsschritt gebildet wird, kann der Elektrodenkopf eine reduzierte Dicke aufweisen. Dies ermöglicht eine Verbesserung der Fläche des Elektrodenkopfs, während eine reduzierte Menge eines elektrisch leitfähigen Materials verwendet wird. Die verbesserte Fläche des Elektrodenkopfs verbessert seine Messempfindlichkeit. Da diese verbesserte Empfindlichkeit mit einer reduzierten Menge eines elektrisch leitfähigen Materials erzielt wird, können selbst Materialien wie Edelmetalle oder Materialien, die mit leitfähigen Nanoteilchen angereichert sind, auf eine kosteneffiziente Weise verwendet werden. Unter anderem basiert die Erfindung auf der Erkenntnis, dass ein keramisches Material, wie in dem Rohrabschnitt, eine ausreichende Haftung für elektrisch leitfähige Materialien bietet, die durch additive Herstellung aufgebracht werden. Des Weiteren basiert die Erfindung auch auf der Erkenntnis, dass es einen minimierten Kontaktwiderstand zwischen dem inneren Ende des Drahtes und dem elektrisch leitfähigen Material gibt, wenn es durch eine additive Herstellung aufgebracht wird. Noch weiter reduziert das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die Anzahl an Grenzflächen zwischen unterschiedlichen Materialien auf ein Minimum, wodurch die Dichtigkeit der Messröhre in der Nähe des Drahtes und/oder des Elektrodenkopfes verbessert wird.According to the invention, the fourth step is carried out as an additive manufacturing step. Accordingly, the electrode head is provided as an unshaped electrically conductive material applied to a portion of the inner surface adjacent to or around the inner end of the wire is applied around it. In the additive manufacturing step, the electrode head is produced as at least one layer of electrically conductive material configured to electrically connect to the inner end of the wire. Since it is formed in an additive manufacturing step, the electrode head can have a reduced thickness. This allows the area of the electrode head to be improved while using a reduced amount of electrically conductive material. The improved area of the electrode head improves its measurement sensitivity. Because this improved sensitivity is achieved with a reduced amount of electrically conductive material, even materials such as noble metals or materials enriched with conductive nanoparticles can be used in a cost-effective manner. Among other things, the invention is based on the finding that a ceramic material, such as in the pipe section, offers sufficient adhesion for electrically conductive materials that are applied by additive manufacturing. Furthermore, the invention is also based on the finding that there is minimized contact resistance between the inner end of the wire and the electrically conductive material when applied by additive manufacturing. Even further, the method according to the present invention reduces the number of interfaces between different materials to a minimum, thereby improving the tightness of the measuring tube in the vicinity of the wire and/or the electrode head.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann der Elektrodenkopf im Wesentlichen aus Metall, insbesondere Platin, Gold, Silber, Nickel, Wolfram, Kupfer oder einer Legierung, die wenigstens eines dieser Metalle umfasst, gefertigt werden. Solche Materialien bieten eine erhöhte Messempfindlichkeit für den Elektrodenkopf. Das Material der Elektrode, insbesondere das Metall oder die Legierung, kann so gewählt werden, dass eine Oberfläche mit einer gewünschten Oberflächenenergie und/oder Benetzungsenergie bereitgestellt wird. Die zuvor umrissenen Materialien bieten ein breites Spektrum an möglichen Oberflächenenergien. Des Weiteren kann die Elektrode mit Glasfritten beschichtet werden, was das Anpassen einer Oberflächenspannung der Elektrode ermöglicht. Gleichzeitig können solche Materialien präzise durch additive Herstellung aufgebracht werden. Da das beanspruchte Verfahren die Herstellung des Elektrodenkopfes mit einer reduzierten Menge an Material ermöglicht, können die zuvor genannten Metalle auf eine kosteneffiziente Weise verwendet werden. Mittels des beanspruchten Verfahrens werden Elektrodenköpfe aus teuren Materialien, wie Platin oder Gold, eine praktischere Wahl in einer breiten Vielfalt von Anwendungen. Des Weiteren werden Messröhren mit einer erhöhten Anzahl an Elektrodenköpfen und entsprechenden Drähten auf eine kosteneffiziente Weise möglich. Im Gegenzug ermöglicht das Vorhandensein von mehr Elektrodenköpfen in einer Messröhre das Implementieren von präziseren Durchflussmesskonzepten und/oder zusätzlichen Funktionalitäten in einem Durchflussmessgerät. Außerdem können der Draht und der Elektrodenkopf aus dem gleichen Material gefertigt sein. Bei einer anderen Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens kann der Elektrodenkopf Graphenteilchen oder ein Kohlenstoffnanoröhrenmaterial umfassen. Graphenteilchen und Kohlenstoffnanoröhrchen bieten eine erhöhte elektrische Leitfähigkeit und können einfach in additiven Herstellungsschritten verarbeitet werden. Zum Beispiel können Graphenteilchen oder Kohlenstoffnanoröhrenmaterialien verwendet werden, um ein Trägermaterial anzureichern, das durch einen additiven Herstellungsschritt aufgebracht wird.In one embodiment of the invention, the electrode head can be made essentially of metal, in particular platinum, gold, silver, nickel, tungsten, copper or an alloy that includes at least one of these metals. Such materials offer increased measurement sensitivity for the electrode head. The material of the electrode, in particular the metal or the alloy, can be chosen so that a surface with a desired surface energy and/or wetting energy is provided. The materials outlined previously offer a wide range of possible surface energies. Furthermore, the electrode can be coated with glass frits, which enables the surface tension of the electrode to be adjusted. At the same time, such materials can be precisely applied through additive manufacturing. Since the claimed method enables the production of the electrode head with a reduced amount of material, the aforementioned metals can be used in a cost-effective manner. Using the claimed method, electrode heads made of expensive materials such as platinum or gold become a more practical choice in a wide variety of applications. Furthermore, measuring tubes with an increased number of electrode heads and corresponding wires are possible in a cost-effective manner. In turn, the presence of more electrode heads in a gauge allows for the implementation of more precise flow measurement concepts and/or additional functionalities in a flowmeter. In addition, the wire and the electrode head can be made of the same material. In another embodiment of the present method, the electrode head may comprise graphene particles or a carbon nanotube material. Graphene particles and carbon nanotubes offer increased electrical conductivity and can be easily processed in additive manufacturing steps. For example, graphene particles or carbon nanotube materials can be used to enrich a support material that is deposited through an additive manufacturing step.
Zudem kann der additive Herstellungsschritt des beanspruchten Verfahrens wenigstens einen Transferdruckschritt, einen Siebdruckschritt, einen 3D-Druck-Schritt, einen Lasersinterschritt, einen Material-Jetting-Schritt, z. B. mit Druckfarben und thermoplastischen Rohmaterialien, einen Kaltsprühschritt und/oder einen Gerichtete-Energie-Abscheidungsschritt umfassen. Diese additiven Herstellungsschritte ermöglichen eine Verarbeitung von Metallen und Anbringung von ihnen in Schichten auf der inneren Fläche des Rohrabschnitts. Des Weiteren bietet ein durch eines dieser Verfahren hergestellter Elektrodenkopf eine ausreichende strukturelle Festigkeit und Robustheit gegenüber chemisch aggressiven Fluiden. Daher werden sich gemäß der beanspruchten Erfindung hergestellte Elektrodenköpfe nicht in einem Fluid für einen ausgedehnten Zeitraum auflösen oder in diesem zerfallen. Daher besteht die Leistungsfähigkeit solcher Elektrodenköpfe auch über einen ausgedehnten Zeitraum. Das vorliegende Verfahren stellt eine Messröhre bereit, die auch eine erweiterte nutzbare Lebensdauer aufweist.In addition, the additive manufacturing step of the claimed method can include at least one transfer printing step, a screen printing step, a 3D printing step, a laser sintering step, a material jetting step, e.g. B. with printing inks and thermoplastic raw materials, a cold spray step and / or a directed energy deposition step. These additive manufacturing steps allow metals to be processed and deposited in layers on the inner surface of the pipe section. Furthermore, an electrode head produced by one of these processes offers sufficient structural strength and robustness against chemically aggressive fluids. Therefore, electrode heads made according to the claimed invention will not dissolve or disintegrate in a fluid for an extended period of time. Therefore, the performance of such electrode heads also lasts over an extended period of time. The present method provides a gauge that also has an extended useful life.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schrumpft der röhrenartige keramische Grünkörper während des dritten Schrittes und passt den Draht ein. Die Schrumpfung in der Nähe des Drahtes stellt eine dichte Versiegelung bereit. Eine solche Versiegelung ist haltbar und im Wesentlichen unempfindlich gegenüber Versagen, zum Beispiel durch Materialermüdung. Des Weiteren kann der Draht in eine Bohrung in der Wand des röhrenartigen keramischen Grünkörpers eingeführt werden, welche mit einer erhöhten Toleranzspanne gebohrt wird. Aufgrund der Schrumpfung des röhrenartigen keramischen Grünkörpers in der Nähe des Drahtes werden Unvollkommenheiten der Präzision der Bohrung automatisch kompensiert. Dementsprechend können wenigstens Teile des beanspruchten Verfahrens mit einfachen und kosteneffizienten Werkzeugen durchgeführt werden, insbesondere der dritte Schritt. Des Weiteren kann die Versiegelung, die in dem dritten Schritt bereitgestellt wird, eine Versiegelung sein, die dazu konfiguriert ist, einen Heliumlecktest zu bestehen.In another embodiment of the present invention, the tubular ceramic green body shrinks and accommodates the wire during the third step. The shrinkage near the wire provides a tight seal. Such a seal is durable and essentially insensitive to failure, for example due to material fatigue. Furthermore, the wire can be inserted into a hole in the wall of the tubular ceramic green body, which is drilled with an increased tolerance range. Due to the shrinkage of the tubular ceramic green body near the wire, imperfections in the precision of the hole are automatically compensated for. Accordingly, at least parts of the claimed Procedure can be carried out with simple and cost-effective tools, especially the third step. Further, the seal provided in the third step may be a seal configured to pass a helium leak test.
Noch weiter kann der Draht in einer keramischen Hülse während des zweiten Schrittes aufgenommen werden. In dem zweiten Schritt kann die keramische Hülse in einem Grünzustand oder wenigsten teilweise gebrannt vorliegen. Die keramische Hülse dient als eine Durchführung, die den Draht von der Wand des röhrenartigen keramischen Grünkörpers separiert. Die keramische Hülse kann an den Draht angepasst werden, um eine dichte Versiegelung bereitzustellen. Die Versiegelung zwischen dem Draht und der keramischen Hülse kann durch eine Vielzahl an Prozessen erzielt werden, die unabhängig von den Materialeigenschaften des röhrenartigen keramischen Grünkörpers gewählt werden können. Dies erlaubt das Wählen von praktisch jedem Einpassverfahren, das besonders geeignet ist, um eine dichte Versiegelung zwischen dem Draht und der keramischen Hülse bereitzustellen. Zum Beispiel können die keramische Hülse und der Draht so gebrannt werden, dass sie partiell ausgehärtet sind. Zusätzlich dazu kann eine solche Versiegelung während eines Herstellungsprozesses einfach inspiziert oder getestet werden. Dementsprechend können Herstellungsfehler in einer frühen Phase detektiert werden. Die keramische Hülse kann an dem röhrenartigen keramischen Grünkörper während des dritten Schrittes, insbesondere während des Brennens, angebracht werden. Insgesamt stellt das beanspruchte Verfahren eine verbesserte, zuverlässigere und haltbarere Versiegelung bereit.The wire can be held even further in a ceramic sleeve during the second step. In the second step, the ceramic sleeve can be in a green state or at least partially fired. The ceramic sleeve serves as a feedthrough that separates the wire from the wall of the tubular ceramic green body. The ceramic sleeve can be conformed to the wire to provide a tight seal. The seal between the wire and the ceramic sleeve can be achieved by a variety of processes that can be selected independently of the material properties of the tube-like ceramic green body. This allows the selection of virtually any fitting method that is particularly suitable for providing a tight seal between the wire and the ceramic sleeve. For example, the ceramic sleeve and wire can be fired so that they are partially hardened. In addition, such a seal can be easily inspected or tested during a manufacturing process. Accordingly, manufacturing defects can be detected at an early stage. The ceramic sleeve can be attached to the tubular ceramic green body during the third step, in particular during firing. Overall, the claimed method provides an improved, more reliable and more durable seal.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der röhrenartige keramische Grünkörper im Wesentlichen aus einem lebensmittelechten Material, insbesondere Aluminiumoxid, Zirconiumoxid oder Magnesiumoxid, gefertigt. Insbesondere kann der röhrenartige keramische Körper aus mit Yttriumoxid stabilisiertem Zirconiumoxid, kurz als YSZ bezeichnet, mit Zirconiumoxid verstärktem Aluminiumoxid, auch als ZTA bekannt, oder mit Magnesiumoxid stabilisiertem Zirconiumoxid, kurz PSZ, gefertigt sein. Diese Materialien sind gegenüber Inhaltsstoffen in Arzneimitteln, Lebensmitteln oder Getränken beinahe chemisch inert und überbestehen eine ausgedehnte Exposition gegenüber solchen Substanzen. Zusätzlich dazu können grüne Keramiken auf Aluminiumoxid- oder Zirconiumoxidbasis einfach maschinell bearbeitet werden, wodurch Rohrabschnitte mit präzise geformten inneren Flächen gebildet werden. Dies ermöglicht eine exakte Durchflussmessung. Magnesiumoxid und mit Magnesiumoxid verstärktes Aluminiumoxid bieten eine erhöhte Stabilität, mit Zirconiumoxid verstärktes Aluminiumoxid bietet eine verbesserte Oberflächenqualität. Insgesamt stellt das beanspruchte Verfahren einen Rohrabschnitt für ein präzises Durchflussmessgerät bereit, das dafür geeignet ist, in einem Herstellungsprozess für ein Arzneimittel, ein Lebensmittel oder ein Getränk verwendet zu werden.In another embodiment of the invention, the tubular ceramic green body is essentially made of a food-safe material, in particular aluminum oxide, zirconium oxide or magnesium oxide. In particular, the tubular ceramic body can be made of zirconium oxide stabilized with yttrium oxide, referred to as YSZ for short, alumina reinforced with zirconium oxide, also known as ZTA, or zirconium oxide stabilized with magnesium oxide, PSZ for short. These materials are almost chemically inert to ingredients in drugs, foods or beverages and survive extended exposure to such substances. In addition, alumina or zirconia based green ceramics can be easily machined, forming tube sections with precisely shaped internal surfaces. This enables precise flow measurement. Magnesium oxide and magnesium oxide-reinforced alumina provide increased stability, while zirconia-reinforced alumina provides improved surface quality. Overall, the claimed method provides a pipe section for a precise flowmeter suitable for use in a manufacturing process for a pharmaceutical, food or beverage.
Das beanspruchte Verfahren kann auch umfassen, dass der Draht und/oder die keramische Hülse in die Wand des röhrenartigen keramischen Grünkörpers oder des Rohrabschnitts mit einer Keramikglasur und/oder einem Keramikschlicker eingepasst werden. Keramikglasur und Keramikschlicker sind pastenartige Substanzen, die auf die Grenzfläche aufgebracht werden können, wo die keramische Hülse oder der Draht auf den röhrenartigen keramischen Grünkörper oder den Rohrabschnitt trifft. The claimed method may also include fitting the wire and/or the ceramic sleeve into the wall of the tubular ceramic green body or tube section with a ceramic glaze and/or a ceramic slip. Ceramic glaze and ceramic slip are paste-like substances that can be applied to the interface where the ceramic sleeve or wire meets the tube-like ceramic green body or tube section.
Die Keramikglasur oder der Keramikschlicker ermöglicht das Erzeugen einer zusätzlichen Versiegelung auf der äußeren Fläche des röhrenartigen keramischen Grünkörpers oder des Rohrabschnitts. Das Versiegeln einer Grenzfläche mit Keramikglasur oder Keramikschlicker ist ein prozessfähiges Verfahren zum Anbringen und Versiegeln zweier keramischer Komponenten aneinander. Daher kann das beanspruchte Verfahren auf eine schnelle Weise in einen bestehenden Herstellungsprozess integriert werden. Glasurmaterialien weisen niedrigere Schmelzpunkte als Aluminiumoxidschlicker auf und ermöglichen eine vereinfachte Herstellung und eine Reduzierung des Energieverbrauchs in dem Herstellungsprozess. Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Draht in die Wand des röhrenartigen keramischen Grünkörpers oder des Rohrabschnitts mit einer metallischen Hartlötung eingepasst werden. Die metallische Hartlötung kann während eines separaten Hartlötschrittes angewandt werden.The ceramic glaze or ceramic slip enables an additional seal to be created on the outer surface of the tubular ceramic green body or pipe section. Sealing an interface with ceramic glaze or ceramic slip is a processable method for attaching and sealing two ceramic components to one another. Therefore, the claimed method can be quickly integrated into an existing manufacturing process. Glaze materials have lower melting points than alumina slips, allowing for simplified manufacturing and a reduction in energy consumption in the manufacturing process. Additionally or alternatively, the wire may be fitted into the wall of the tubular ceramic green body or tube section with a metallic braze. Metallic brazing can be applied during a separate brazing step.
In dem dritten Schritt des beanspruchten Verfahrens kann ein Teil der inneren Fläche des Rohrabschnitts angrenzend an oder um das innere Ende des Drahtes herum maschinell bearbeitet werden, um eine Vertiefung zu bilden. Die Vertiefung ist auch Teil der inneren Fläche und ist dazu konfiguriert, den Elektrodenkopf aufzunehmen, der in dem vierten Schritt gefertigt wird. Die Vertiefung kann eine Tiefe, d. h. Abmessungen senkrecht zu der Wand des Rohrabschnitts, aufweisen, die im Wesentlichen identisch mit der Dicke des Elektrodenkopfes ist. Dementsprechend kann der Elektrodenkopf bündig mit der inneren Fläche des Rohrabschnitts sein, der die die Vertiefung umgibt. Eine solche Konfiguration verhindert, dass das Fluid die Elektrode von der inneren Fläche ablöst. Die Vertiefung kann gebildet werden, wenn der Draht maschinell bearbeitet wird, um bündig mit der inneren Fläche des röhrenartigen keramischen Grünkörpers oder des Rohrabschnitts zu sein. Zusätzlich dazu kann die Vertiefung so maschinell bearbeitet werden, dass sie eine wählbare Oberflächenrauigkeit aufweist. Die Oberflächenrauigkeit kann gewählt werden, indem ein geeignetes Werkzeug zum maschinellen Bearbeiten der Vertiefung gewählt wird. Die Oberflächenrauigkeit in der Vertiefung kann angepasst werden, um eine stärkere Verbindung zwischen dem Elektrodenkopf und dem Rohrabschnitt zu bilden. All dies erhöht die Robustheit und Haltbarkeit des Elektrodenkopfes, der gemäß dem beanspruchten Verfahren hergestellt wird.In the third step of the claimed method, a portion of the inner surface of the pipe section adjacent or around the inner end of the wire may be machined to form a depression. The recess is also part of the inner surface and is configured to receive the electrode head that is manufactured in the fourth step. The depression can have a depth, ie dimensions perpendicular to the wall of the tube section, which is essentially identical to the thickness of the electrode head. Accordingly, the electrode head may be flush with the inner surface of the tube section surrounding the recess. Such a configuration prevents the fluid from detaching the electrode from the inner surface. The depression may be formed when the wire is machined to be flush with the inner surface of the tubular ceramic green body or tube section. Additionally The depression can be machined to have a selectable surface roughness. The surface roughness can be selected by selecting an appropriate tool for machining the depression. The surface roughness in the recess can be adjusted to form a stronger bond between the electrode head and the tube section. All of this increases the robustness and durability of the electrode head manufactured according to the claimed method.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann der in dem vierten Schritt bereitgestellte Elektrodenkopf eine Dicke von im Wesentlichen 0,1 µm bis 50 um, bevorzugt 0,5 µm bis 45 um, besonders bevorzugt 5 µm bis 30 µm aufweisen. Schichten mit solchen Dicken können durch eine Vielzahl additiver Herstellungsschritte, einschließlich Transferdruck, präzise hergestellt werden. Gleichzeitig bieten sie eine ausreichende Stabilität und lösen sich nicht auf oder zerfallen, wenn das Fluid über ihre Oberfläche fließt.In another embodiment of the invention, the electrode head provided in the fourth step can have a thickness of essentially 0.1 μm to 50 μm, preferably 0.5 μm to 45 μm, particularly preferably 5 μm to 30 μm. Layers with such thicknesses can be precisely manufactured through a variety of additive manufacturing steps, including transfer printing. At the same time, they offer sufficient stability and do not dissolve or disintegrate when the fluid flows over their surface.
Des Weiteren kann der Elektrodenkopf einen anpassbaren Umriss aufweisen. Der Umriss kann durch eine Benutzereingabe oder einen Satz von Datenpunkten angepasst werden, der zum Steuern eines Werkzeugs verwendet wird, das das elektrisch leitfähige Material auf die innere Fläche des Rohrabschnitts aufbringt. Daher kann der Umriss des Elektrodenkopfes so konfiguriert werden, dass er dafür optimiert ist, als eine Empfangsantenne für die physikalischen Größen zu dienen, die er während eines Betriebs des Durchflussmessgeräts erfassen soll. Der Elektrodenkopf kann einen beliebigen denkbaren Umriss aufweisen, der geometrisch auf der inneren Fläche des Rohrabschnitts möglich ist. Zum Beispiel kann der Elektrodenkopf einen mäandernden Umriss aufweisen oder es können zwei unterschiedliche Elektrodenköpfe ineinandergreifende oder verschränkte Umrisse aufweisen. Das beanspruchte Verfahren erlaubt das Ausnetzen der Kenntnis von Antennentheorie, um optimierte Elektrodenköpfe zu bilden, die eine erhöhte Messempfindlichkeit bieten. Insbesondere kann die Elektrode zum Detektieren von Hochfrequenzmodulationen in einem Magnetfeld in der Messröhre konfiguriert sein, was eine Detektion von Dichtefluktuationen in dem Fluid ermöglicht. Dies ermöglicht das Detektieren von Mehrphasenflüssen, die feste Fremdstoffe oder inhomogene Gemische umfassen können. Dementsprechend verbessert das beanspruchte Verfahren auch die Fähigkeiten von Messröhren.Furthermore, the electrode head can have an adjustable outline. The outline may be customized by user input or a set of data points used to control a tool that applies the electrically conductive material to the inner surface of the pipe section. Therefore, the outline of the electrode head can be configured to be optimized to serve as a receiving antenna for the physical quantities that it is intended to sense during operation of the flowmeter. The electrode head can have any conceivable outline that is geometrically possible on the inner surface of the tube section. For example, the electrode head may have a meandering outline, or two different electrode heads may have interlocking or interlaced outlines. The claimed method allows knowledge of antenna theory to be exploited to form optimized electrode heads that offer increased measurement sensitivity. In particular, the electrode can be configured to detect high-frequency modulations in a magnetic field in the measuring tube, which enables detection of density fluctuations in the fluid. This enables the detection of multi-phase flows, which may include solid foreign substances or inhomogeneous mixtures. Accordingly, the claimed method also improves the capabilities of measuring tubes.
Zudem wird das zuvor beschriebene Ziel auch durch eine Messröhre gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt. Die Messröhre ist zum Messen eines Flusses eines Fluids durch ein Rohrleitungssystem konfiguriert. Zu diesem Zweck ist die Messröhre zum Messen der Fließgeschwindigkeit des Fluids konfiguriert, wenn es durch sie hindurchgeht. In einem zusammengebauten Zustand ist das Durchflussmessgerät mit der Messröhre mit dem Rohrleitungssystem installiert. Die Messröhre umfasst auch wenigstens eine Messelektrode, die in einer Wand eines Rohrabschnitts der Messröhre aufgenommen ist. Die Messelektrode ist zum Erfassen einer physikalischen Größe konfiguriert, die charakteristisch für die Fließgeschwindigkeit des Fluids ist. Des Weiteren ist die Messröhre mit wenigstens einem Anregungsmittel ausgestattet, das zum Emittieren eines Messpulses konfiguriert ist, der die physikalische Größe beeinflusst, die zu erfassen ist. Gemäß der Erfindung wird die Messröhre durch ein Verfahren in Übereinstimmung mit wenigstens einer der zuvor umrissenen Ausführungsformen hergestellt. Eine solche Messröhre kann wenig an teuren Materialien, wie Edelmetallen, führ ihre Messelektroden verwendet und ist kosteneffizient. Außerdem ist diese Messröhre dafür geeignet, in Lebensmittelverarbeitungs- oder Arzneimittelverarbeitungsanwendungen verwendet zu werden. Noch ferner kann eine solche Messröhre hinsichtlich von Messempfindlichkeit und Präzision optimiert werden. Dementsprechend ist die beanspruchte Messröhre eine Manifestation der Vorteile, die aus ihrem Herstellungsprozess erhalten werden.In addition, the above-described goal is also achieved by a measuring tube according to the present invention. The gauge is configured to measure a flow of fluid through a piping system. For this purpose, the gauge tube is configured to measure the flow rate of the fluid as it passes through it. In an assembled state, the flow meter with the measuring tube is installed with the piping system. The measuring tube also includes at least one measuring electrode which is accommodated in a wall of a pipe section of the measuring tube. The measuring electrode is configured to detect a physical quantity that is characteristic of the flow velocity of the fluid. Furthermore, the measuring tube is equipped with at least one excitation means that is configured to emit a measuring pulse that influences the physical quantity to be detected. According to the invention, the measuring tube is manufactured by a method in accordance with at least one of the embodiments outlined above. Such a measuring tube uses little expensive materials, such as precious metals, for its measuring electrodes and is cost-effective. Additionally, this gauge is suitable to be used in food processing or drug processing applications. Such a measuring tube can also be optimized in terms of measurement sensitivity and precision. Accordingly, the claimed gauge is a manifestation of the benefits obtained from its manufacturing process.
Das zuvor beschriebene Ziel kann auch durch ein Durchflussmessgerät gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten werden. Das Durchflussmessgerät ist zum Messen eines Flusses, d. h. einer Fließgeschwindigkeit, eines Fluids durch ein Rohrleitungssystem konfiguriert und umfasst eine Messröhre. Das Durchflussmessgerät umfasst ferner eine Auswertungseinheit, die mit der Messröhre gekoppelt ist. Die Auswertungseinheit ist zum Empfangen von Messsignalen von der wenigstens einen Messelektrode konfiguriert, die Teil der Messröhre ist. Zusätzlich dazu ist die Auswertungseinheit zum Auswerten der Messsignale und zum Berechnen der Fließgeschwindigkeit des Fluids daraus konfiguriert. Gemäß der vorliegenden Erfindung nutzt das Durchflussmessgerät eine Messröhre gemäß einer der zuvor umrissenen Ausführungsformen.The above-described object can also be achieved by a flowmeter according to the present invention. The flowmeter is designed to measure a flow, i.e. H. a flow rate of a fluid through a piping system and includes a measuring tube. The flow measuring device further includes an evaluation unit that is coupled to the measuring tube. The evaluation unit is configured to receive measurement signals from the at least one measuring electrode, which is part of the measuring tube. In addition, the evaluation unit is configured to evaluate the measurement signals and to calculate the flow velocity of the fluid from them. According to the present invention, the flowmeter uses a measuring tube according to one of the previously outlined embodiments.
Zudem wird das Ziel der Erfindung auch durch ein Computerprogrammprodukt erzielt, das nachfolgend beschrieben wird. Das Computerprogrammprodukt gemäß der Erfindung ist zum Simulieren eines Betriebsverhaltens eines Durchflussmessgeräts konfiguriert. Zu diesem Zweck kann das Computerprogrammprodukt eine Replikation von wenigstens der in dem Durchflussmessgerät verwendeten Messröhre, d. h. eine digitale Beschreibung des Durchflussmessgeräts, die seine Abmessungen, einschließlich seiner Komponente widerspiegelt, beinhalten. Das Betriebsverhalten kann die Durchflusslesewerte umfassen, die durch das Durchflussmessgerät in Abhängigkeit von dem Fluss des Fluids erzeugt werden, das in einem Rohrleitungssystem vorhanden ist, an dem das Durchflussmessgerät angebracht sein kann. Zusätzlich dazu kann das Betriebsverhalten ein elektromagnetisches Verhalten des Fluids als Reaktion auf einen Messfluss in Abhängigkeit von seiner vorliegenden Fließgeschwindigkeit umfassen. Das beanspruchte Computerprogrammprodukt ist zum Emulieren der Funktionalität des Durchflussmessgeräts konfiguriert, das es simuliert. Gemäß der Erfindung umfasst das simulierte Durchflussmessgerät eine Messröhre gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen.In addition, the aim of the invention is also achieved by a computer program product, which is described below. The computer program product according to the invention is configured to simulate an operational behavior of a flowmeter. For this purpose, the computer program product may include a replication of at least the measuring tube used in the flowmeter, ie a digital description of the flowmeter reflecting its dimensions, including its component. The performance may include the flow readings obtained through the flowmeter is generated depending on the flow of fluid present in a piping system to which the flowmeter may be attached. In addition, the operating behavior may include electromagnetic behavior of the fluid in response to a measurement flow depending on its existing flow rate. The claimed computer program product is configured to emulate the functionality of the flowmeter that it simulates. According to the invention, the simulated flowmeter comprises a measuring tube according to one of the previously described embodiments.
Das Computerprogrammprodukt in Übereinstimmung mit der Erfindung kann ein Berechnungsmodell umfassen, das die Funktionalität des Durchflussmessgeräts in einer Abstraktion, die von den Abmessungen oder der Form der Komponenten des Durchflussmessgeräts abhängt, zum Beispiel als ein Satz von Gleichungen, widerspiegelt und/oder verfolgt. Des Weiteren kann das Computerprogrammprodukt ein Physikmodul beinhalten, in dem das Durchflussmessgerät modelliert wird. Dieses Modell in dem Physikmodul kann zum Widerspiegeln der elektromagnetischen Charakteristiken des Elektrodenkopfes, des Drahtes und/oder des Fluids konfiguriert sein. Des Weiteren kann das Modell in dem Physikmodul zum Emulieren des Kommunikationsverhaltens des Durchflussmessgeräts, d. h. davon, wie es Messsignale erzeugt, die an eine Auswertungseinheit übertragen werden, konfiguriert sein. Das Betriebsverhalten des Durchflussmessgeräts kann unter anpassbaren Betriebsbedingungen emuliert werden. Die Betriebsbedingungen können die Abmessungen des Rohrleitungssystems, die Temperatur, die Fließgeschwindigkeit, die Viskosität und/oder die elektrische Leitfähigkeit des Fluids, eine Indikation des Materials des Elektrodenkopfes und/oder des Fluids, die Charakteristiken eines Messpulses, eine Oberflächenrauigkeit der inneren Fläche der Messröhre oder der Elektrodenköpfe und/oder Parameter bezüglich der Vortizität des Fluids umfassen. Zu diesem Zweck kann das Computerprogrammprodukt eine Datenschnittstelle beinhalten, durch die solche Daten durch einen Benutzer und/oder andere Simulationsprogramme eingegeben werden können. Zudem kann das beanspruchte Computerprogrammprodukt eine Datenschnittstelle zum Ausgeben seiner Simulationsergebnissen, zum Beispiel an einen Benutzer und/oder andere Simulationsprogramme, umfassen.The computer program product in accordance with the invention may include a computational model that reflects and/or tracks the functionality of the flowmeter in an abstraction that depends on the dimensions or shape of the components of the flowmeter, for example as a set of equations. Furthermore, the computer program product can contain a physics module in which the flow measuring device is modeled. This model in the physics module may be configured to reflect the electromagnetic characteristics of the electrode head, wire, and/or fluid. Furthermore, the model in the physics module can be used to emulate the communication behavior of the flowmeter, i.e. H. of how it generates measurement signals that are transmitted to an evaluation unit. Flowmeter performance can be emulated under customizable operating conditions. The operating conditions may include the dimensions of the piping system, the temperature, the flow rate, the viscosity and/or the electrical conductivity of the fluid, an indication of the material of the electrode head and/or the fluid, the characteristics of a measurement pulse, a surface roughness of the inner surface of the measuring tube or the electrode heads and/or parameters relating to the vorticity of the fluid. For this purpose, the computer program product may include a data interface through which such data can be entered by a user and/or other simulation programs. In addition, the claimed computer program product may include a data interface for outputting its simulation results, for example to a user and/or other simulation programs.
Mittels des beanspruchten Computerprogrammprodukts können defekte oder sich verschlechternde Komponenten des Durchflussmessgeräts detektiert werden, wie etwa Elektrodenköpfe. Zu diesem Zweck kann das Computerprogrammprodukt zum Überprüfen von Messwerten des Durchflussmessgeräts, d. h. des physisch existierenden Durchflussmessgeräts, mit Bezug auf Messergebnisse seiner Replikation innerhalb des Computerprogrammprodukts konfiguriert sein. Solche physischen und virtuellen Messergebnisse können zur Plausibilität gegengeprüft werden. Zum Beispiel kann eine beginnende Verschlechterung einer Komponente mit ihrer eingesetzten Dienstzeit vergleichen werden. Ein solcher Vergleich kann zeigen, ob die detektierte Verschlechterung der eingesetzten Dienstzeit dieser Komponente angemessen ist. Unter anderem basiert die vorliegende Erfindung auf der überraschenden Erkenntnis, dass das elektromagnetische Verhalten der Elektrodenköpfe so gewählt werden kann, dass es einfach zu berechnen ist. Die Elektrodenköpfe können einen Umriss aufweisen, der einer Antenne ähnelt, deren Empfangsverhalten auf eine vereinfachte Weise, d. h. mit einer minimierten Menge an Finites-Element-Berechnungen, im Wesentlichen oder sogar rein algebraisch berechnet werden kann. Dementsprechend bietet das beanspruchte Computerprogrammprodukt eine exakte Simulation des zugrundeliegenden Durchflussmessgeräts und erfordert nur eine reduzierte Menge an Rechenleistung. Das beanspruchte Computerprogrammprodukt kann einfach in eine übergeordnete Steuereinheit implementiert werden, die den Betrieb eines solchen Durchflussmessgeräts überwacht.Using the claimed computer program product, defective or deteriorating components of the flowmeter, such as electrode heads, can be detected. For this purpose, the computer program product can be used to check readings of the flow meter, i.e. H. of the physically existing flowmeter, with reference to measurement results of its replication within the computer program product. Such physical and virtual measurement results can be cross-checked for plausibility. For example, beginning deterioration of a component can be compared to its service life. Such a comparison can show whether the detected deterioration in the service life of this component is appropriate. Among other things, the present invention is based on the surprising finding that the electromagnetic behavior of the electrode heads can be chosen so that it is easy to calculate. The electrode heads can have an outline that resembles an antenna, the reception behavior of which is in a simplified manner, i.e. H. can be calculated essentially or even purely algebraically with a minimized amount of finite element calculations. Accordingly, the claimed computer program product provides an accurate simulation of the underlying flowmeter and requires only a reduced amount of computing power. The claimed computer program product can easily be implemented in a higher-level control unit that monitors the operation of such a flow measuring device.
Das Computerprogrammprodukt gemäß der vorliegenden Erfindung kann als ein sogenannter digitaler Zwilling ausgeführt werden, wie in zum Beispiel
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Computerprogrammprodukt auf der Auswertungseinheit des Durchflussmessgeräts ausführbar und ist zum Detektieren einer defekten oder sich verschlechternden Komponente des Durchflussmessgeräts während seines Betriebs konfiguriert. Da das Computerprogrammprodukt nur eine reduzierte Menge an Rechenleistung erfordert, kann es als eine Echtzeitüberwachung des zugrundeliegenden physischen Durchflussmessgeräts betrieben werden. Folglich kann das beanspruchte Computerprogrammprodukt zur Echtzeitüberwachung des entsprechenden Durchflussmessgeräts dienen.In a preferred embodiment of the invention, the computer program product is executable on the evaluation unit of the flowmeter and is configured to detect a defective or deteriorating component of the flowmeter during its operation. Because the computer program product requires only a reduced amount of computing power, it can operate as a real-time monitor of the underlying physical flowmeter. Consequently, the claimed computer program product can be used for real-time monitoring of the corresponding flow measuring device.
Zusätzlich dazu wird das Ziel der Erfindung auch durch ein Verfahren zum Überwachen des Betriebsverhaltens eines Durchflussmessgeräts erzielt. Das Verfahren umfasst einen ersten Schritt, in dem ein Computerprogrammprodukt ausgeführt wird, das eine Replikation des Durchflussmessgeräts beinhaltet, das zu überwachen ist. Das Computerprogrammprodukt wird mit Daten über den aktuellen Fluss, zum Beispiel einer Indikation eines Fluids, seiner Viskosität, seiner elektrischen Leitfähigkeit und/oder seiner Fließgeschwindigkeit, versorgt. Des Weiteren werden simulierte Messsignale durch das Computerprogrammprodukt erzeugt. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Computerprogrammprodukt, das in dem Überwachungsverfahren angewandt wird, ein Computerprogrammprodukt gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Das Computerprogrammprodukt kann dazu konfiguriert sind, die genutzte Dienstlebensdauer des simulierten Durchflussmessgeräts zu berücksichtigen, um eine entsprechende Verschlechterung von Komponenten zu kompensieren. In einem zweiten Schritt werden Messdaten von dem Durchflussmessgerät erfasst. In einem dritten Schritt werden die simulierten Messdaten und die entsprechenden erfassten Messdaten miteinander verglichen. Ein Unterschied zwischen wenigstens einem simulierten Messsignal und dem entsprechenden erfassten Messsignal wird bestimmt. Der Unterschied wird mit einer Warnungsschwelle verglichen, die den Grad einer akzeptablen Verschlechterung des Durchflussmessgeräts repräsentiert. Falls der Unterschied die Warnungsschwelle hinsichtlich eines Betrags überschreitet, wird eine Warnung an einen Benutzer und/oder eine übergeordnete Steuereinheit ausgegeben. Das Computerprogrammprodukt kann mit einem neuronalen Netz gekoppelt sein, das zum Bestimmen einer Ursache des Unterschiedes zwischen dem simulierten Messsignal und dem erfassten Messsignal konfiguriert ist. Zum Beispiel kann eine defekte Komponente durch das neuronale Netz identifiziert werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Computerprogrammprodukt zum Anpassen einer existierenden Messröhre an ein anderes Fluid konfiguriert sein, das unterschiedliche Mehrphasenflusscharakteristiken zeigen kann. Zum Beispiel kann das Computerprogrammprodukt zum Bestimmen optimierter Parameter zum Detektieren eines Mehrphasenflusses in Fluiden mit unterschiedlich großen festen Fremdstoffen verwendet werden. Das Computerprogrammprodukt kann einen Satz von Befehlen umfassen, die durch einen Prozessor ausführbar sind, der wenigstens eine der zuvor umrissenen Funktionalitäten implementiert.In addition, the object of the invention is also achieved by a method for monitoring the performance of a flowmeter. The method includes a first step of executing a computer program product that includes a replication of the flowmeter to be monitored. The computer program product is supplied with data about the current flow, for example an indication of a fluid, its viscosity, its electrical conductivity and/or its flow rate. Furthermore, simulated measurement signals are generated by the computer program product. According to the present invention, the computer program product used in the monitoring method is a computer program product according to one of the previously described embodiments. The computer program product may be configured to take into account the utilized service life of the simulated flowmeter to compensate for corresponding degradation of components. In a second step, measurement data is recorded by the flowmeter. In a third step, the simulated measurement data and the corresponding recorded measurement data are compared with each other. A difference between at least one simulated measurement signal and the corresponding detected measurement signal is determined. The difference is compared to a warning threshold that represents the level of acceptable flowmeter degradation. If the difference exceeds the warning threshold in terms of an amount, a warning is issued to a user and/or a higher-level control unit. The computer program product may be coupled to a neural network configured to determine a cause of the difference between the simulated measurement signal and the captured measurement signal. For example, a defective component can be identified by the neural network. Alternatively or additionally, the computer program product may be configured to adapt an existing gauge to a different fluid that may exhibit different multiphase flow characteristics. For example, the computer program product can be used to determine optimized parameters for detecting multiphase flow in fluids with different sizes of solid contaminants. The computer program product may include a set of instructions executable by a processor that implements at least one of the previously outlined functionalities.
Zudem wird ein Ziel der Erfindung auch durch eine Verwendung eines Durchflussmessgeräts in einem Rohrleitungssystem erzielt, das ein Fluid leitet. Das Fluid umfasst wenigstens einen Bestandteil oder einen Vorläufer für einen Bestandsteil eines Arzneimittels, eines Lebensmittels oder eines Getränks. Das Arzneimittel, Lebensmittel oder Getränk kann eines sein, das für den Verzehr durch Mensch oder Tier geeignet ist. Gemäß der Erfindung ist das Durchflussmessgerät in Übereinstimmung mit einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen umgesetzt. Ein solches Durchflussmessgerät stellt verbesserte Messcharakteristiken, verbesserte Hygiene und Kosteneffizienz bereit. Insbesondere umfasst das Durchflussmessgerät wenigstens einen Elektrodenkopf, der stabil ist, wenn er dem Fluid für einen ausgedehnten Zeitraum ausgesetzt wird. Diese Stabilität schließt eine chemische und mechanische Stabilität ein. Der Elektrodenkopf wird nicht in dem Fluid für einen ausgedehnten Zeitraum zerfallen oder sich in diesem auflösen. Da das beanspruchte Durchflussmessgerät auch kosteneffizient herzustellen ist, ermöglicht es eine Verwendung von mehr Durchflussmessgeräten zum Überwachen und zum Steuern der Produktion des Arzneimittels, Lebensmittels oder Getränks. Daher ermöglicht die beanspruchte Verwendung eine Verbesserung der Produktqualität des jeweiligen Arzneimittels, Lebensmittels oder Getränks.In addition, an object of the invention is also achieved by using a flowmeter in a piping system that conducts a fluid. The fluid comprises at least one component or a precursor for an ingredient of a drug, a food or a beverage. The medicine, food or drink may be one suitable for human or animal consumption. According to the invention, the flowmeter is implemented in accordance with one of the previously described embodiments. Such a flowmeter provides improved measurement characteristics, improved hygiene and cost efficiency. In particular, the flowmeter includes at least one electrode head that is stable when exposed to the fluid for an extended period of time. This stability includes chemical and mechanical stability. The electrode head will not disintegrate or dissolve in the fluid for an extended period of time. Since the claimed flowmeter is also cost-effective to manufacture, it enables use of more flowmeters to monitor and control the production of the drug, food or beverage. Therefore, the claimed use enables an improvement in the product quality of the respective drug, food or drink.
Nachfolgend wird die Erfindung basierend auf einige Ausführungsformen in unterschiedlichen Figuren beschrieben. Die Figuren sind als einander ergänzend auszulegen. Merkmale mit identischen Ziffern weisen die gleiche technische Bedeutung auf. Die Merkmale unterschiedlicher Ausführungsformen sind über die Figuren hinweg austauschbar und können auch miteinander kombiniert werden. Des Weiteren können die Merkmale in den Figuren mit den zuvor umrissenen Merkmalen kombiniert werden. Insbesondere zeigen die Figuren:
-
1 eine erste Ausführungsform des beanspruchten Verfahrens während einer ersten Phase in einem longitudinalen Halbschnitt; -
2 die erste Ausführungsform des beanspruchten Verfahrens während einer zweiten Phase in einem longitudinalen Halbschnitt; -
3 die erste Ausführungsform des beanspruchten Verfahrens während einer dritten Phase in einem longitudinalen Halbschnitt; -
4 eine zweite Ausführungsform des beanspruchten Verfahrens während einer ersten Phase in einem longitudinalen Halbschnitt; -
5 die zweite Ausführungsform des beanspruchten Verfahrens während einer zweiten Phase in einem longitudinalen Halbschnitt; -
6 die zweite Ausführungsform des beanspruchten Verfahrens während einer dritten Phase in einem longitudinalen Halbschnitt; -
7 eine Ausführungsform der beanspruchten Messröhre in einem longitudinalen Schnitt; -
8 eine andere Ausführungsform des beanspruchten Durchflussmessgeräts in einem longitudinalen Schnitt.
-
1 a first embodiment of the claimed method during a first phase in a longitudinal half-section; -
2 the first embodiment of the claimed method during a second phase in a longitudinal half-section; -
3 the first embodiment of the claimed method during a third phase in a longitudinal half-section; -
4 a second embodiment of the claimed method during a first phase in a longitudinal half-section; -
5 the second embodiment of the claimed method during a second phase in a longitudinal half-section; -
6 the second embodiment of the claimed method during a third phase in a longitudinal half-section; -
7 an embodiment of the claimed measuring tube in a longitudinal section; -
8th another embodiment of the claimed flowmeter in a longitudinal section.
Eine zweite Phase des Verfahrens gemäß der ersten Ausführungsform des beanspruchten Verfahrens 100 ist in
Während des dritten Schrittes 130 wird der röhrenartige keramische Grünkörper 20 mit dem eingeführten Draht 32 einem Brennschritt 48 unterzogen, in dem sie einer gegebenen Temperatur für eine kontrollierte Dauer ausgesetzt werden. Diese Aspekte sind als ein Thermometersymbol und ein Uhrensymbol dargestellt. Mittels des Brennprozesses 48 wird der röhrenartige keramische Grünkörper 20 wenigstens teilweise gebrannt und wird zu dem Rohrabschnitt 16 der Messröhre 10, die hergestellt werden soll. Da der röhrenartige keramische Grünkörper 20 Aluminiumoxid oder Zirconiumoxid umfasst, bewirkt der Brennschritt 48 eine Schrumpfung 29 bei der Bohrung 22. Aufgrund der Schrumpfung 29 wird der Draht 32 unbeweglich an dem Rohrabschnitt 16 befestigt. Die Schrumpfung 29 bildet eine haltbare und dichte Versiegelung, die das Fluid 12 von Substanzen außerhalb des Rohrabschnitts 16 isoliert. Es kann entweder der Maschinelle-Bearbeitung-Schritt 31 oder der Brennschritt 48 zuerst während des dritten Schrittes 130 des beanspruchten Verfahrens 100 durchgeführt werden.During the third step 130, the tubular ceramic green body 20 with the inserted wire 32 is subjected to a
Eine zweite Ausführungsform des beanspruchten Verfahrens 100 ist in
Während des ersten Schrittes 110 oder eines zweiten Schrittes 120 wird eine sich im Wesentlichen radial erstreckende Bohrung 22 in der Wand 18 gebildet. Des Weiteren wird der Draht 32 in einer keramischen Hülse 36 aufgenommen, die in einem Grünzustand vorliegen oder wenigsten teilweise gebrannt sein kann. Die keramische Hülse 36 mit dem Draht 32, der in ihr aufgenommen ist, wird während des zweiten Schrittes 120 in die Bohrung 22 eingeführt. Die keramische Hülse 32 und der Draht 32 können separat maschinell bearbeitet werden, um eine dichte Versiegelung zwischeneinander zu bilden. Des Weiteren können der Draht 32 und die keramische Hülse 36 unabhängig von dem röhrenartigen keramischen Grünkörper 20 inspiziert werden. Noch weiter werden die Hülse 36 und ein angrenzender Bereich auf der Wand 16 wenigstens teilweise mit einer Keramikglasur 37 und/oder einem Keramikschlicker 39 bedeckt. Die Keramikglasur 37 und/oder der Keramikschlicker 39 versiegeln eine Grenzfläche zwischen der Wand 18 und der keramischen Hülse 36. Wenn die keramische Hülse 36 in die Bohrung 22 eingeführt ist, erstreckt sich ein inneres Ende 33 des Drahtes 32 in einen Innenraum des röhrenartigen keramischen Grünkörpers 20. Anstelle der Glasur 37 oder des Keramikschlickers 39 kann ein Harz, z. B. ein Epoxidharz, als ein Versiegelungsmittel für die Grenzfläche zwischen der keramischen Hülse 36 und dem röhrenartigen keramischen Grünkörper 20 verwendet werden. Das Harz kann nach dem Brennen des röhrenartigen keramischen Grünkörpers 20 aufgebracht werden.During the first step 110 or a
Der dritte Schritt 130 beinhaltet auch einen Brennschritt 48, in dem der röhrenartige keramische Grünkörper 20 mit der eingeführten keramischen Hülse 36 und dem Draht 32 einer gegebenen Temperatur für eine kontrollierte Dauer ausgesetzt werden. Diese Aspekte sind als ein Thermometersymbol und ein Uhrensymbol symbolisiert. Durch den Brennschritt 48 wird der röhrenartige keramische Grünkörper 20 zu dem Rohrabschnitt 16. Die Keramikglasur 37 und/oder der Keramikschlicker 39 werden auch in dem Brennschritt 48 ausgehärtet und versiegeln Grenzflächen zwischen dem Rohrabschnitt 16, der keramischen Hülse 36 und dem Draht 32. Es kann entweder der Brennschritt 48 oder die maschinelle Bearbeitung 31 zuerst in dem dritten Schritt 130 durchgeführt werden.The third step 130 also includes a
Eine Ausführungsform der beanspruchten Messröhre 10 ist in einem longitudinalen Schnitt in
Die Auswertungseinheit 50 ist zum Ausführen eines Auswertungscomputerprogramms 52 konfiguriert, das die Messsignale 45 verarbeitet. Infolge dieser Verarbeitung wird die Fließgeschwindigkeit 14 des Fluids 2 bestimmt. Des Weiteren ist die Auswertungseinheit 50 mit einer Benutzerschnittstelle 51 gekoppelt, die zum Ausgeben der bestimmten Fließgeschwindigkeit 14 konfiguriert ist. Die Auswertungseinheit 50 ist auch mit einer Datenschnittstelle 53 gekoppelt, die zum Verbinden der Auswertungseinheit 50 mit einer übergeordneten Steuereinheit 55 konfiguriert ist. Die Datenschnittstelle 53 ist zum Einrichten eines Kommunikation-Daten-Links 54 konfiguriert, der das Austauschen von Daten zwischen der Auswertungseinheit 50 und der übergeordneten Steuereinheit 55 ermöglicht. Die bestimmte Fließgeschwindigkeit 14 kann von der Auswertungseinheit 50 an die übergeordnete Steuereinheit 55 ausgegeben werden. Zudem ist die übergeordnete Steuereinheit 55 zur Ausführung eines Computerprogrammprodukts 70 konfiguriert, das eine Replikation 72 der Messröhre 10 beinhaltet. Die Replikation 72 spiegelt die Funktionalität der Messröhre 10 wider und ist zum Simulieren des Betriebsverhaltens der Messröhre 10 bei Ausführung als Teil des Computerprogrammprodukts 70 konfiguriert. Das Computerprogramm 70 ist als ein digitaler Zwilling der Messröhre 10 ausgeführt und dient als eine Echtzeitüberwachung der Messröhre 10. Des Weiteren ist das Computerprogrammprodukt 70 zum Detektieren einer defekten Komponente der Messröhre 10 konfiguriert.The
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 2017286572 A1 [0023]US 2017286572 A1 [0023]
Claims (14)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102022210183.9A DE102022210183A1 (en) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | Method of making a measuring tube, flow meter, computer program product and use of a flow meter |
| PCT/EP2023/073642 WO2024068162A1 (en) | 2022-09-27 | 2023-08-29 | Method for manufacturing a measuring tube, flowmeter, computer program product and use of a flowmeter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102022210183.9A DE102022210183A1 (en) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | Method of making a measuring tube, flow meter, computer program product and use of a flow meter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102022210183A1 true DE102022210183A1 (en) | 2024-03-28 |
Family
ID=88016607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102022210183.9A Pending DE102022210183A1 (en) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | Method of making a measuring tube, flow meter, computer program product and use of a flow meter |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102022210183A1 (en) |
| WO (1) | WO2024068162A1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4507975A (en) | 1981-11-27 | 1985-04-02 | Rheometron Ag | Measured-value sensors for magnetic-inductive flowmeters |
| JPS6242013A (en) | 1985-08-19 | 1987-02-24 | Yamatake Honeywell Co Ltd | Measuring pipe for electromagnetic flow meter |
| JPH0419515A (en) | 1990-04-12 | 1992-01-23 | Fuji Electric Co Ltd | Electromagnetic flowmeter |
| US20170286572A1 (en) | 2016-03-31 | 2017-10-05 | General Electric Company | Digital twin of twinned physical system |
| DE102018115629A1 (en) | 2018-06-28 | 2020-01-02 | Endress+Hauser Flowtec Ag | Magnetic-inductive flow meter and a method for producing such a magnetic-inductive flow meter |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0235222A1 (en) * | 1985-08-23 | 1987-09-09 | Rheometron Ag | Transducer for magnetic induction flowmeters |
| JP2854720B2 (en) * | 1991-04-18 | 1999-02-03 | 株式会社東芝 | Electromagnetic flow meter |
| US5289725A (en) * | 1991-07-31 | 1994-03-01 | The Foxboro Company | Monolithic flow tube with improved dielectric properties for use with a magnetic flowmeter |
| US5247837A (en) * | 1991-09-25 | 1993-09-28 | Rosemount Inc. | Magnetic flowmeter electrode |
| DE102015112018B3 (en) * | 2015-07-23 | 2016-07-14 | Endress+Hauser Flowtec Ag | Magnetic-inductive flowmeter for measuring the flow rate or volume flow of media in a pipeline and method of making such a flowmeter |
-
2022
- 2022-09-27 DE DE102022210183.9A patent/DE102022210183A1/en active Pending
-
2023
- 2023-08-29 WO PCT/EP2023/073642 patent/WO2024068162A1/en unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4507975A (en) | 1981-11-27 | 1985-04-02 | Rheometron Ag | Measured-value sensors for magnetic-inductive flowmeters |
| JPS6242013A (en) | 1985-08-19 | 1987-02-24 | Yamatake Honeywell Co Ltd | Measuring pipe for electromagnetic flow meter |
| JPH0419515A (en) | 1990-04-12 | 1992-01-23 | Fuji Electric Co Ltd | Electromagnetic flowmeter |
| US20170286572A1 (en) | 2016-03-31 | 2017-10-05 | General Electric Company | Digital twin of twinned physical system |
| DE102018115629A1 (en) | 2018-06-28 | 2020-01-02 | Endress+Hauser Flowtec Ag | Magnetic-inductive flow meter and a method for producing such a magnetic-inductive flow meter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024068162A1 (en) | 2024-04-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1217337B1 (en) | Method for testing the functioning of a flow measurement device | |
| DE69635339T2 (en) | Electromagnetic-acoustic transducer and EMAR system | |
| EP2338035B1 (en) | Method for the energy-saving operation of a magnetic-inductive flow meter | |
| EP1536211B1 (en) | Method for operating a magnetic inductive flowmeter | |
| EP2555019B1 (en) | Inductive proximity sensor | |
| WO2007020111A1 (en) | Magneto-inductive flow rate meter | |
| EP3268698B1 (en) | Magnetic-inductive flow meter with reduced current draw | |
| EP2641065A1 (en) | Method for operating a resonance measuring system | |
| DE60034034T2 (en) | CONDUCTIVE MATERIAL AND APPARATUS FOR STUDYING AND DETERMINING PARTICLES | |
| EP2568262B1 (en) | Method for operating multiple neighbouring magnetic-inductive flow meters and arrangement of multiple neighbouring magnetic-inductive flow meters | |
| DE102007023824A1 (en) | Thermal mass flow meter | |
| EP3995790A2 (en) | Flowmeter, method for operating a flowmeter, installation and method for operating an installation | |
| EP2024715B1 (en) | Method and apparatus for determining the volume or mass flow | |
| DE102016121111B3 (en) | Method for producing a probe of a thermal flow meter | |
| EP3390977B1 (en) | Flow meter | |
| DE102022210183A1 (en) | Method of making a measuring tube, flow meter, computer program product and use of a flow meter | |
| EP3887770B1 (en) | Thermal flow sensor and method for operating same | |
| DE3612659C2 (en) | Method and device for measuring the viscosity of a medium | |
| EP2733472A1 (en) | Nuclear magnetic resonance flow measurement device and method for operating nuclear magnetic resonance flow measurement devices | |
| DE4402463C2 (en) | Device for discontinuous detection of the thickness of a layer on a molten metal | |
| EP3535549A1 (en) | Method for producing a sensing element for a thermal flow meter, sensing element and flow meter | |
| DE4330363C2 (en) | Volume flow meter | |
| WO2016045883A1 (en) | Method for producing a customer-specific component of a field device | |
| EP1698863B1 (en) | Method for operating a magnetic-inductive flow meter | |
| WO2006002914A2 (en) | Electrode in contact with a substance to be measured, and method for the production thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R016 | Response to examination communication |