DE10304568A1

DE10304568A1 - Einsatz für ein Meßrohr eines induktiven Durchflußmessers

Info

Publication number: DE10304568A1
Application number: DE10304568A
Authority: DE
Inventors: Edward Grant Needham; Soeren Nielsen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Siemens AB
Priority date: 2002-02-26
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2003-09-11
Also published as: US20030159522A1; US6877386B2; GB2385667A; GB0204470D0

Abstract

Ein Einsatz (1) für ein Meßrohr (3) eines induktiven Durchflußmessers ist offenbart, der einen Mittelabschnitt (A) und zwei Endabschnitte (B) aufweist, in dem zumindest ein Endabschnitt (B) von elastischer Konstruktion und der Mittelabschnitt (A) von starrer Konstruktion ist. DOLLAR A Ein Flansch (4), der eine Erdungselektrode bildet, ist in einem Abschnitt (B2B) vorgesehen, der ein elektrisch leitendes Elastomer aufweist. Einstückig ausgebildete Elektroden (12 und 13) werden ebenfalls durch ein elektrisch leitfähiges Elastomer gebildet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Einsatz für ein Meßrohr eines induktiven Durchflußmessers. Die Erfindung betrifft weiterhin einen induktiven Durchflußmesser und . ein Verfahren zur Herstellung des Einsatzes.
Magnetisch-induktive Durchflußmesser, die in der vorliegenden Erfindung kurz "induktive Durchflußmesser" genannt werden, nutzen das Prinzip der elektrodynamischen Induktion zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit eines durchströmenden Fluids. Ein magnetisches Feld wird senkrecht zu der Strömungsrichtung erzeugt. In diesem Magnetfeld erzeugen Ladungen, die mit dem Fluid transportiert werden, eine Spannung senkrecht zu dem Magnetfeld und zu der Durchflußrichtung, die mit Hilfe von Elektroden abgenommen werden kann. Die so ermittelte Meßspannung ist proportional zu einer über den Strömungsquerschnitt bestimmten Strömungsgeschwindigkeit.
Zum Betrieb des Durchflußmessers muß man verschiedene physikalische Bedingungen erzeugen und aufrechterhalten. Beispielsweise muß der Durchflußmesser eine gewisse Druckfestigkeit aufweisen. Diese Druckfestigkeit wird vielfach durch ein Stahlgehäuse erzeugt, das das Meßrohr bildet. Auf der anderen Seite darf dieses Gehäuse nicht die elektrischen und magnetischen Felder stören, die die Meßstrecke durchsetzen.
Aus diesem Grunde verwendet man Auskleidungen oder Einsätze, die typischerweise aus Keramik oder Kunststoffmaterialien hergestellt werden. Diese erfüllen die Forderungen, elektrisch nicht-leitend zu sein und gleichzeitig die Metallwand des Gehäuses gegen Korrosion zu schützen. Einsätze aus Kunststoffmaterial sind in diesem Zusammenhang besonders erwähnenswert, da sie beispielsweise besonders leicht handhabbar sind.
Insbesondere im Fall von ausgehärteten Kunststoffauskleidungen oder -einsätzen besteht jedoch das Problem, daß sie entweder nicht ausreichend formstabil sind oder daß sie ihre Formstabilität mit der Zeit verlieren. Beispielsweise neigt ein Kunststoffeinsatz bei Auftreten eines Druckes, der wesentlich kleiner als atmosphärischer Druck ist, dazu, sich vom Gehäuse zu lösen, wodurch der Strömungsquerschnitt verringert wird.
Im Fall eines Einsatzes der eingangs genannten Art, der aus EP 0 895 066 A1 bekannt ist, hat man einen Versuch unternommen, dieses Problem durch Verstärkung des Einsatzes mit einer Verstärkung zu lösen, die ein Metallband, beispielsweise Stahl, oder ein Fasermaterial, beispielsweise Glasfasern, aufweist. Diese Verstärkung ist im Mittelabschnitt angeordnet, während die beiden Endabschnitte nicht verstärkt sind.
Ein weiterer Einsatz ist aus DE 197 08 857 A1 bekannt. Auch hier wird eine Verstärkung in dem Einsatz verwendet, nämlich in Form eines Metallgitters.
Die Erfindung, die in der nachveröffentlichten Patentahmeldung GB 0 121 175.4 (Veröffentlichungsnummer GB 2 371 368 = DE 100 46 195 A1) beschrieben ist, liefert eine Lösung zu diesem Problem, die eine einfache Montage eines induktiven Durchflußmessers erlaubt, der im Betrieb stabil ist.
Nach dieser Erfindung hat ein Einsatz für ein Meßrohr eines induktiven Durchflußmessers einen Mittelabschnitt und zwei Endabschnitte, wobei zumindest ein Endabschnitt einen elastischen Aufbau und der Mittelabschnitt einen starren Aufbau hat, worin der Mittelabschnitt aus einem ersten Material gebildet ist und der zumindest eine Endabschnitt aus einem zweiten Material gebildet ist und das zweite Material ein niedrigeres Elastizitätsmodul als das erste Material hat.
Das Problem, das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, ist es, die Anordnung von Elektroden in einem Einsatz für ein Meßrohr eines induktiven Durchflußmessers zu vereinfachen, beispielsweise in einem Einsatz der Erfindung der Patentanmeldung GB 0 121 175.4.
Die vorliegende Erfindung stellt einen rohrförmigen Einsatz für einen induktiven Durchflußmesser zur Verfügung, wobei der Einsatz einen ersten Abschnitt aufweist, der ein Material mit einer ersten Zusammensetzung aufweist, und einen zweiten Abschnitt, der ein Material aus einer zweiten, unterschiedlichen Zusammensetzung aüfweist, wobei das Material der zweiten Zusammensetzung elektrisch leitfähig ist.
Das oben erwähnte Problem wird dadurch gelöst, daß der zweite Abschnitt als eine Elektrode des Durchflußmessers dienen kann und die Notwendigkeit, die Elektrode in einem späteren Stadium der Herstellung einzufügen, wird vermieden, so daß man unter dem Gesichtspunkt von Teilen und Montage Kosten spart. Es ist ebenfalls einfach, einen elektrisch leitfähigen Abschnitt mit einem relativ großen Bereich zur Verfügung zu stellen, der vorteilhaft für entweder eine Erdungs-Elektrode oder eine Signal-Elektrode sein kann.
Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt können im Gebrauch in Kontakt stehen mit dem Fluid, das durch den Durchflußmesser strömt.
Vorzugsweise wird der Einsatz einschließlich des ersten und zweiten Abschnitts einstückig gebildet. Auf diese Weise kann die Herstellung vereinfacht werden und mögliche Leckagepunkte werden vermieden.
Vorzugsweise ist die erste Zusammensetzung elektrisch isolierend. Durch diese Maßnahme kann die Verwendung einer zusätzlichen isolierenden Schicht innerhalb des Einsatzes vermieden werden.
Vorteilhafterweise weist der zweite Abschnitt einen Endabschnitt des Einsatzes auf. Der zweite Abschnitt kann dann als Erdungs-Elektrode des Durchflußmessers verwendet werden und vermeidet die Notwendigkeit, eine getrennte Erdungs-Elektrode oder Elektroden einzupassen. Die Form des leitfähigen Endes kann so sein, daß es als eine Dichtung für eine Verbindung zwischen dem Durchflußmesser einer angrenzenden Rohranordnung dient. Ein leitfähiges Ende oder Enden können verwendet werden, um angrenzende Leitungsanordnungen zu erden auf einer oder beiden Seiten des Durchflußmessers, um dadurch die Kosten und die Zeit der Installation zu vermindern, wenn es erforderlich ist, eine angrenzende Leitungsanordnung zu erden.
Insbesondere kann der zweite Abschnitt einen Endflansch des Einsatzes aufweisen. Diese Anordnung liefert eine besonders einfache und vorteilhafte Weise, eine Erdungs-Elektrode vorzusehen. Der Endflansch kann eine Erdungs-Verbindung für das strömende Fluid in Kontakt mit seinem inneren Ende einfach dadurch vorsehen, daß es gegen einen Metallkörper des Durchflußmessers anliegt. Statt dessen kann auch eine Verbindungsleitung um die Basis des Flansches gewickelt werden oder ein Materialpunkt, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, kann auf einem Flansch oder einem anderen Teil des Durchflußmessers so vorgesehen sein, daß es sich durch jeden Farbauftrag hindurch erstreckt und in den elektrisch leitfähigen Abschnitt eindrückt. Eine weitere Möglichkeit ist es, eine Federanordnung vorzusehen, beispielsweise eine Blattfeder, die gegen den Flansch gepreßt ist.
Vorteilhafterweise hat der Einsatz einen elektrisch leitfähigen Endabschnitt nur an einem Ende. Solche eine Anordnung ist in der Lage, alles zur Verfügung zu stellen, was zum Zwecke der Erdung notwendig ist und erspart die Aufwendungen, beide Enden elektrisch leitfähig zu machen. Wegen der relativ großen, elektrisch leitfähigen Bereiche, die in einer solchen Anordnung möglich sind, ist es möglich, die zweifachen Erdungs- Anordnungen, die im Stand der Technik üblich sind, durch eine einzelne Erdungs-Anordnung zu ersetzen und zur gleichen Zeit die Nullpunktstabilität während der Messung zu verbessern.
Nach einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung auch einen rohrförmigen Einsatz für einen induktiven Durchflußmesser zur Verfügung, wobei der Einsatz einen einstückig geformten Körper aufweist aus einem Material aus einer ersten, elektrisch isolierenden Zusammensetzung, wobei der Körper zumindest einen Bereich aus einer zweiten, elektrisch leitfähigen Zusammensetzung aufweist, um als eine Erdungs- oder Meß-Elektrode für den Durchflußmesser zu dienen.
Dieser mindestens eine Bereich kann einen Endabschnitt des Einsatzes aufweisen, um als eihe Erdungs-Elektrode für den Durchflußmesser zu dienen.
Dieser mindestens eine Bereich kann einen Bereich zwischen den Enden des Einsatzes aufweisen, um als eine Meßelektrode für den Durchflußmesser zu dienen. Auf diese Weise ist es möglich, ohne Einbauschwierigkeiten, Meßelektroden mit relativ großem Bereich vorzüsehen, so daß Messungen vorgenommen werden können bis hinunter zu niedrigen Werten einer Medien-Leitfähigkeit.
Das Material der zweiten Zusammensetzung weist vorzugsweise einen elektrisch leitfähigen Elastomer auf.
Das Material der ersten Zusammensetzung weist vorzugsweise einen elektrisch isolierenden Elastomer auf.
Die Erfindung kann sowohl im ersten als auch im zweiten Aspekt verwendet bei unterschiedlichen Arten von Einsätzen für Durchflußmesser und die ersten und zweiten Aspekte können getrennt oder in Kombination verwendet werden. Eine besondere Anwendung der Erfindung ist in der Erfindung unserer Patentanmeldung GB 0 121 175.4 (Veröffentlichungs-Nr. GB 2 371 368 = DE 100 46 195 A1), deren Merkmale unten zusammengefaßt werden.
Der Einsatz kann einen Mittelabschnitt und zwei Endabschnitte haben, wobei mindestens ein Endabschnitt einen elastischen Aufbau und der Mittelabschnitt einen starren Aufbau hat, worin der Mittelabschnitt aus einem ersten Material gebildet ist und der mindestens eine Endabschnitt aus einem zweiten Material gebildet ist und das zweite Material einen niedrigen Elastizitätsmodul als das erste Material aufweist.
Entweder das Ganze oder nur ein Teil des zumindest einen Endabschnitts kann aus einem elektrisch leitfähigen Material der zweiten Zusammensetzung gebildet sein.
Der Mittelabschnitt ist folglich steif genug, um formstabil zu bleiben, selbst unter der Belastung eines Drucks, der kleiner als atmosphärisch ist. Die tatsächliche "Meßstrecke", d. h. die Anordnung von magnetischen Felderzeugungsmitteln, beispielsweise Spulen und Elektroden, ist in dem Mittelabschnitt angeordnet. Nur in diesem Abschnitt ist eine maximale Formstabilität erforderlich, um die gewünschte Meßgenauigkeit zu garantieren. Das Material, das den Mittelabschnitt bildet, ist deswegen relativ steif, d. h. es hat einen relativ großen Elastizitätsmodul. Mindestens ein Endabschnitt ist aus einem unterschiedlichen Material gebildet, das jedoch einen niedrigeren Elastizitätsmodul hat und deswegen elastisch und verformbar ist. Zum Einsetzen in ein Gehäuse eines induktiven Durchflußmessers kann dieser Endabschnitt einfach zusammengedrückt und durch das Meßrohr eingeführt werden. Da der Mittelabschnitt mit dem Endabschnitt verbunden ist, wird der Mittelabschnitt dem Endabschnitt während dieser Bewegung folgen. Sobald der Endabschnitt durch das Meßrohr hindurchgetreten ist, kann er ebenfalls expandieren. Der Einsatz ist dann sicher in dem Meßrohr gehalten. Obwohl der Einsatz immer noch "weicher" oder elastischer in dem Endabschnitt ist, ist dies nicht länger besonders wichtig für die Meßgenauigkeit, da in diesem Endabschnitt keine Messung stattfindet. Obwohl zwei unterschiedliche Materialien für die Herstellung des Einsatzes benötigt werden, ist es einfacher, diese Materialien im Stadium der Herstellung des Einsatzes zu verbinden als später während der Montage des Einsatzes im Meßrohr. Beide Materialien sind beispielsweise Kunststoffmaterialien, vorzugsweise auf einer Polymer-Basis, wobei natürlicher Gummi ebenfalls als ein Kunststoffmaterial für die folgende Beschreibung angesehen wird. Der Elastizitätsmodul E, auch als Young's Modul bekannt, wird in bekannter Weise berechnet aus dem Vethältnis von mechanischer Belastung zu Verlängerung und wird ausgedrückt in der SI-Einheit Pa. Der Elastizitätsmodul wird überwiegend verwendet für relativ harte Materialien, aber er kann auch verwendet werden für Gummi. Die Härte von Gummi wird jedoch ausgedrückt als eine Shore-Härte, beispielsweise Shore A, D oder IRHD. Es gibt eine Korrelation zwischen dem Elastizitätsmodul E und Shore-Härte.
Zwischen dem Mittelabschnitt und dem mindestens einen Endabschnitt gibt es vorzugsweise eine Übergangszone, in der die beiden Materialien sich miteinander mischen. Dies sichert eine enge Verbindung der beiden Materialien. Die beiden Materialien sind deswegen nicht nur stumpf aneinander gefügt. In dem Übergangsbereich nimmt die Konzentration von einem Material zu, während die entsprechende Konzentration des anderen Materials abnimmt.
In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, daß die Übergangszone eine Elastizität hat, die mit der Entfernung von dem Mittelabschnitt ansteigt. Folglich wird ein weicher Übergang zwischen dem ersten Material und dem zweiten Material erreicht. Unregelmäßigkeiten oder Kanteneffekte werden vermieden. Unter Belastung könnten diese das zweite Material an den entsprechenden "harten" Punkten schwächen oder auch zerstören. Umgekehrt wird auch das erste Material geschützt. Jegliches Klemmen, das notwendig ist, kann in den Endabschnitten vorgenommen werden. Falls das erste Material selbst geklemmt werden würde, könnte es brechen.
Die beiden Materialien sind vorzugsweise miteinander vernetzbar. Deswegen kann eine Verbindung auf molekularem Niveau realisiert werden. Dies hat einige Vorteile. Erstens kann eine sehr enge Verbindung der beiden Materialien erhalten werden. Zweitens kann der Übergang zwischen den beiden Materialien weich oder glatt gemacht werden, d. h. man kann die Härte oder Steifigkeit kontinuierlich von außen nach innen ansteigen lassen.
Es ist auch ein Vorteil, daß die beiden Materialien duroplastische oder durch Wärme härtbare Materialien sind. Die Endform der Materialien kann dann dadurch erreicht werden, daß sie über eine gewisse Zeitperiode erhitzt werden.
Beide Endabschnitte werden vorzugsweise aus dem zweiten Material gebildet. Die Handhabung während des Einführens des Einsatzes in das Meßrohr wird folglich einfacher, weil eine vorbestimmte Orientierung nicht länger erforderlich ist.
Das erste Material liegt vorzugsweise in der Form von Hartgummi vor. Hartgummi ist auch als "Ebonit" bekannt. Hartgummi ist ausreichend "hart" oder widerstandsfähig, um seine Form unter den meisten Lasten beizubehalten.
Das zweite Material liegt vorzugsweise in der Form von Weichgummi vor. Weichgummi verbindet sich besonders gut mit Hartgummi und ist auch elastisch oder flexibel genug, um so verformt zu werden, daß der Endabschnitt durch das Meßrohr geführt werden kann.
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorzuziehen, wenn der Weichgummi als Nitril ausgebildet ist, insbesondere NBR (Acrylonitril-Butadiengummi), im folgenden auch kurz Nitril genannt. Wenn der gewählte Hartgummi beispielsweise Ebonit ist, d. h. Nitril mit ungefähr 40% Schwefel, und Nitril als zweites Material verwendet wird, dann verbinden sich die beiden Materialien ausgezeichnet auf molekularem Niveau.
Als eine Alternative ist der Weichgummi vorzugsweise aus einer Materialgruppe gewählt, die Chloropren und Buthyl aufweist. Chloropren (Chloroprengummi) ist auch bekannt unter dem Namen "Neopren". Beide Materialien sind auch einerseits ausreichend weich oder flexibel, um den entsprechenden Endabschnitt ausreichend verformbar zu machen, damit er durch das Meßrohr geführt werden kann; andererseits erlauben sie eine ausgezeichnete Verbindung mit dem Mittelabschnitt.
Der mindestens eine Endabschnitt hat vorzugsweise einen Befestigungsflansch. Dieser Befestigungsflansch erstreckt sich radial über den Endabschnitt hinaus. Im installierten Zustand des induktiven Durchflußmessers wird dieser Befestigungsflansch eingeklemmt zwischen dem Meßrohr des Durchflußmessers und einem angrenzenden Rohrabschnitt. Diese Anordnung hat mehrere Vorteile. Weil der Endabschnitt radial außen fixiert gehalten wird, gibt es praktisch kein Risiko einer Verformung des Endabschnitts, selbst wenn es einen Druck niedriger als atmosphärisch in dem Durchflußmesser gibt, selbst wenn das Material des Endabschnitts weich ist, d. h. elastisch, und deswegen nur eine niedrige Formstabilität hat. Darüber hinaus ist der Befestigungsflansch durch seine eigene Elastizität in der Lage, bis zu einem gewissen Maß Längentoleranzen zu kompensieren. Schließlich ist es möglich, durch die Verwendung des Befestigungsflansches eine zusätzliche Dichtung einzusparen. Der größere Durchmesser des Befestigungsflansches bildet kein Hindernis, wenn der Einsatz in das Meßrohr eingeführt wird. Durch den relativ niedrigen Elalstizitätsmodul des zweiten Materials kann der Befestigungsflansch ebenfalls ausreichend weit zusammengedrückt werden, damit er durch das Meßrohr geführt werden kann.
Ein Meßabschnitt ist vorzugsweise im Mittelabschnitt angeordnet, welcher Meßabschnitt einen kleineren inneren Durchmesser als der innere Durchmesser am äußeren Ende des Endabschnitts ist. Die Durchmesserverminderung ist anerkannter Weise an sich bekannt, aber in Verbindung mit dem beschriebenen Einsatz bietet sie spezielle Vorteile. Die Durchmesserverminderung genau in dem Bereich des Mittelabschnitts vergrößert die mechanische Stabilität des Mittelabschnitts. Im Bereich des Mittelabschnitts, genauer gesagt in dem Bereich des Meßabschnitts, ist der Durchfluß schneller, so daß das Meßergebnis genauer bestimmt werden kann. Darüber hinaus ist zwischen dem Einsatz und dem Meßrohr Raum verfügbar, um die Komponenten aufzunehmen, die zum Erzeugen und Bestimmen der magnetischen und elektrischen Felder benötigt werden.
Am Umfang des Einsatzes sind vorzugsweise Vorsprünge vorgesehen. Diese Vorsprünge haben zwei Vorteile. Zum einen kann der Einsatz im montierten Zustand bezüglich des Gehäuses abgestützt werden mit Hilfe von mindestens einigen Vorsprüngen. Zum zweiten nehmen die Vorsprünge Material auf, das während der Herstellung irgendwo oder anders verlagert werden muß. Die Herstellung wird deswegen einfacher.
In diesem Zusammenhang ist es insbesondere bevorzugt, daß mindestens ein Vorsprung eine Leitungsführungsnut aufweist. Die Komponenten zum Erzeugen und Bestimmen der elektrischen und magnetischen Felder können auf dem Umfang des Einsatzes montiert werden und die Leitungen, die für die Verbindung der Komponenten notwendig sind, können vor dem Einsetzen des Einsatzes in das Meßrohr in die Leistungsführungsnut gelegt werden. Dies hält das Risiko auf einem Minimum, das die Leitungen während des Einsetz-Prozesses eine Beschädigung erleiden.
Das Problem wird auch gelöst durch einen induktiven Durchflußmesser, der ein Meßrohr hat, wenn der Durchflußmesser einen Einsatz hat, der so aufgebaut ist, wie oben beschrieben.
In diesem Zusammenhang ist es insbesondere bevorzugt, daß eine Stützfüllung zwischen dem Meßrohr und dem Einsatz angeordnet ist. Diese Möglichkeit ist deswegen für den Einsatz selbst so vorgesehen, daß er zumindest für einen wesentlichen Teil seiner Länge mit einem Außendurchmesser konstruiert ist, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Meßrohres, aber so, daß der Einsatz ausreichend geschützt ist gegen relativ hohe innere Drücke.
In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, daß die Stützfüllung gebildet ist durch eine ausgehärtete Vergieß- Zusammensetzung. Der Einsatz kann deswegen in das Meßrohr eingesetzt werden und eine Füllung kann in den verbleibenden Raum gegossen werden. Sobald die Füllung ausgehärtet hat, ist der Einsatz mechanisch stabilisiert.
Das Problem wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Einsatzes der oben beschriebenen Art, bei dem die Materialien für den Einsatz in der Form von einzelnen Teilen in einer Preßform angeordnet und gepreßt werden und anschließend bei erhöhter Temperatur ausgehärtet werden. Dies ist eine sehr einfache Möglichkeit, die unterschiedlichen Materialien zu verbinden und sie zu formen.
In diesem Zusammenhang ist es insbesondere bevorzugt, daß die Teile in plattenartiger Form vorliegen. Platten, insbesondere wenn sie eine kleine Dicke haben, sind einfach verformbar, so daß die entsprechende Presse relativ leicht ausgekleidet werden kann.
Es ist auch ein Vorteil, wenn die Materialien vernetzt werden, bevor sie aushärten. Die Übergangsverbindung zwischen den Materialien wird deswegen bereits vor dem endgültigen Fixieren der Form erzielt.
Ein Einsatz für einen induktiven Durchflußmesser, der in Übereinstimmung der Erfindung gebildet ist, und ein Verfahren zum Herstellen desselben werden nun lediglich als Beispiel beschrieben unter Bezugnahme auf die einzige Figur der beigefügten Zeichnung, die einen Längsschnitt durch den Einsatz zeigt.
Unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung zeigt die einzige Figur einen Längsschnitt durch einen Einsatz 1 für einen induktiven Durchflußmesser 2, der schematisch in der oberen Hälfte der Figur dargestellt ist. Der Einsatz weist einen Mittelabschnitt A auf, der sich über den größten Teil der Länge des Einsatzes erstreckt und zwei Endabschnitte B1 und B2 an den jeweiligen axialen Enden des Einsatzes 1. Zwischen dem Mittelabschnitt A und jedem der Endabschnitte B1 und B2 ist eine Übergangszone C ausgebildet. Der Endabschnitt B2 ist unterteilt in einen inneren Teil B2A und einen äußeren Teil B2B, wobei der innere Teil B2A elektrisch isolierend und der äußere Teil B2B elektrisch leitfähig ist. Es ist jedoch möglich, den gesamten Endabschnitt B2 elektrisch leitend zu machen anstelle ihn in die beiden Teile B2A und B2B zu unterteilen.
Der Mittelabschnitt A ist aus einem ersten Material gebildet. Die Endabschnitte B1 und B2 sind aus einem zweiten Material gebildet. Der äußere Teil B2B ist mit leitfähigen Teilchen beladen, beispielsweise Kohle oder Metall. Das zweite Material hat einen niedrigeren Elastizitätsmodul als das erste Material. Beispielsweise kann als erstes Material aus dem der Mittelabschnitt A gebildet ist, Ebonit verwendet werden, d. h. Hartgusnmi, oder Nitril mit ungefähr 40% Schwefel; alternativ dazu kann Ebonit aus Isopren gemacht werden. Als Material für die beiden Endabschnitte B1 und B2 kann Weichgummi verwendet werden, beispielsweise Nitril. Zwischen dem Mittelabschnitt A und den Endabschnitten B1 und B2 sind Übergangsbereiche C gebildet, in denen der Übergang von Hartgummi zu Weichgummi erfolgt. Dieser Übergang müß glatt sein, um Kanteneffekte zu vermeiden, die schließlich den Weichgummi in den Endabschnitten B1 und B2 zerreißen würden.
Anstelle von Nitril als Weichgummi kann Chloropren (Neopren), Butyl, Isopren, Naturgummi oder EPDM (Ethylenpropylendienmonomergummi) verwendet werden. In dem vorliegenden Fall hat jedoch Nitril Vorteile, da es sich sehr gut mit Ebonit auf molekularem Niveau verbindet. Ebonit hat bekanntlich den Nachteil, daß es wegen seiner Härte oder Formstabilität brechen könnte, wenn es geklemmt wird, aber mit der vorliegenden Lösung ist dies nicht länger ein Problem, da Klemmen nicht in dem. Mittelabschnitt A vorgenommen wird; statt dessen wird eine Befestigung an den Endabschnitten B1 und B2 bewirkt.
Das Ergebnis der Konstruktion mit zwei unterschiedlichen Materialien ist, daß der Einsatz 1 relativ formstabil im Mittelabschnitt A ist. Selbst wenn ein Druck niedtiger als atmosphärisch auftritt, führt dies nicht zu einer kritischen Verminderung im Innendurchmesser des Einsatzes 1 im Mittelabschnitt A. Die Endabschnitte B1 und B2 auf der anderen Seite sind relativ leicht verformbar. Wenn es, wie erläutert, gewünscht ist, den Einsatz 1 in ein Meßrohr 3 des Durchflußmesser einzusetzen, dann wird einer der beiden Endabschnitte B1 und B2 zusammengedrückt, so daß er durch das Meßrohr 3 geführt werden kann. Der Mittelabschnitt A des Einsatzes 1 hat einen Außendurchmesser, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Meßrohres 3, so daß der Mittelabschnitt ohne Probleme durchgeführt werden kann und dem zusammengedrückten Endabschnitt folgt, weil der Endabschnitt A mit diesem Endabschnitt B verbunden ist. Wenn der zusammengedrückte Endabschnitt durch das Meßrohr hindurchgeführt worden ist, dehnt er sich wieder aus, so daß der Einsatz 1 in seiner Position im Meßrohr 3 fixiert ist.
Flansche 4 an den Endabschnitten B1 und B2, die jeweils aus derselben Materialzusammensetzung wie die Endabschnitte B1 und B2B bestehen und ein Teil davon sind, dienen auch zur Befestigung in der Position. Der Flansch am rechten Ende (wie in der Zeichnung zu sehen) ist natürlich elektrisch leitend, da er ein Teil des äußeren Abschnitts B2B ist. Diese Flansche 4 stehen radial nach außen über die Endabschnitte B1 und B2 über.
Wenn, wie am rechten Ende der Figur erläutert, das Meßrohr 3 mit einem Rohr 5 verbunden ist, für das die Durchflußgeschwindigkeit zu messen ist, dann wird der Flansch 4 zwischen zwei Flanschen 6, 7 des Meßrohres 3 bzw. des Rohres 5 positioniert. Da der Flansch 4 elastisch ist, wirkt er gleichzeitig als eine Dichtung zwischen den beiden Flanschen 6, 7. Er ist darüber hinaus in der Lage, Längentoleranzen aufzunehmen. Es gibt deswegen keine Notwendigkeit, für eine zusätzliche Dichtung.
Einige Vorsprünge 8, 9 sind auf dem Umfang des Einsatzes 1 vorgesehen. Der Vorsprung 8, der dicht zur axialen Mitte des Einsatzes angeordnet ist, hat eine Leitungsführungsnut 10. Leitungen, beispielsweise elektrische Leitungen, die nachfolgend eine Steuereinrichtung 11 mit Durchflußmesser-Elektroden 12, 13 und magnetischen Spulen (nicht gezeigt) verbinden, können in dieser Nut positioniert werden. Diese Leitungen sind geschützt in der Leitungsführungsnut aufgenommen, so daß sie nicht beschädigt werden können, wenn der Einsatz in das Gehäuse 3 eingesetzt wird. Der Vorsprung 9 liegt von innen gegen das Meßrohr 3 an.
Die Elektroden 12 und 13 bilden einen integralen Teil des Abschnitts A und weisen jeweils eine Zone des Materials des Abschnitts A auf, das mit elektrisch leitfähigen Partikeln geladen ist, beispielsweise Kohle oder Metall.
Wenn der Einsatz 1 in das Meßrohr 3 eingesetzt ist, wird der verbleibende Raum aufgefüllt mit einer Guß- Zusammensetzung 14, die dann aushärtet, so daß der . Durchflußmesser 2 druckfest bezüglich höheren inneren Drücken gemacht wird.
In seinem Mittelabschnitt 1 hat der Einsatz 1 einen Innendurchmesser d1, der kleiner ist als der größte Durchmesser d2 der Endabschnitte B1 und B2. Das Aufweiten wird hier bewirkt über einen Winkel α. Das Ergebnis davon ist, daß in dem Bereich der Komponenten 12, 13 des Durchflußmessers 2, d. h. im tatsächlichen Meßabschnitt oder der Meßstrecke, die Durchflußgeschwindigkeit etwas größer ist, so daß die Masse des durchfließenden Mediums genauer bestimmt werden kann. Diese Durchmesserverringerung stellt darüber Raum für die genannten Komponenten 12, 13 zwischen dem Meßrohr 3 und dem Einsatz 1 zur Verfügung.
Die Herstellung des Einsatzes 1 ist relativ leicht. Die Materialien mit elektrisch isolierenden bzw. elektrisch leitenden Teilen, die später den Mittelabschnitt A und die Endabschnitte B1, B2A und B2B bilden, werden in Form von einzelnen Teilen, beispielsweise in der Form von dünnen Platten, in eine Preßform eingelegt, die, wenn gewünscht, als mehrteilige Konstruktion ausgebildet ist, um den Hohlraum innerhalb des Einsatzes 1 zu erzeugen. Die Materialien werden hier in den Übergangsbereichen C überlappend angeordnet. Kleinere Übergangszonen entstehen zwischen dem elektrisch isolierenden und elektrisch leitenden Teilen, aber man hat nicht versucht, dies in der Zeichnung darzustellen. Die einzelnen Teile werden dann für ungefähr eine halbe Stunde in der Preßform komprimiert, in welcher Zeit der Hartgummi und der Weichgummi zu fließen beginnen und sich miteinander in den Übergangsbereichen C verbinden. Zum Nachhärten wird der Einsatz 1 dann in einen Ofen eingesetzt und bei 150°C für ungefähr zwei bis fünf Stunden gehärtet, abhängig vom Material.
Während des Pressens werden die Vorsprünge 8, 9 zur gleichen Zeit gebildet. Diese sind ebenfalls von Vorteil für die Herstellung, weil Überschußmaterial zu diesen Bereichen verlagert werden kann.
Als eine Alternative zur Formung durch Preßformen kann der Einsatz 1 durch Spritzgießens geformt werden.
Die Elektroden 12 und 13 sind so dargestellt, daß sie einen relativ großen Oberflächenbereich haben, aber es ist auch möglich, Elektroden zu machen mit Flächen, die in der Größe denen von Metallelektroden des Standes der Technik entsprechen, beispielsweise einer kreisförmigen Fläche von z. B. von ungefähr 4 oder 5 mm Durchmesser.

Claims

1. Rohrförmiger Einsatz für einen induktiven Durchflußmesser, wobei der Einsatz einen ersten Abschnitt aufweist, der Material einer ersten Zusammensetzung aufweist, und einen zweiten Abschnitt, der Material aus einer zweiten, unterschiedlichen Zusammensetzung aufweist, wobei das Material der zweiten Zusammensetzung elektrisch leitend ist.

2. Einsatz nach Anspruch 1, worin der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt im Gebrauch in Kontakt mit dem Fluid sind, das durch den Durchflußmesser strömt.

3. Einsatz nach Anspruch 1 oder 2, worin der Einsatz einschließlich der ersten und zweiten Abschnitte einstückig ausgebildet ist.

4. Einsatz nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, worin die erste Zusammensetzung elektrisch isolierend ist.

5. Einsatz nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, worin der zweite Abschnitt einen Endabschnitt des Einsatzes aufweist.

6. Einsatz nach Anspruch 5, worin der zweite Abschnitt einen Endflansch des Einsatzes aufweist.

7. Einsatz nach Anspruch 5 oder 6, worin der Einsatz einen elektrisch leitenden Endabschnitt an einem Ende aufweist.

8. Rohrförmiger Einsatz für einen induktiven Durchflußmesser, wobei der Einsatz einen einteilig gebildeten Körper aus Material einer ersten, elektrisch isolierenden Zusammensetzung aufweist, wobei der Körper mindestens einen Bereich einer zweiten, elektrisch leitenden Zusammensetzung aufweist, um als eine Erdungs- oder Meß-Elektrode für den Durchflußmesser zu dienen.

9. Einsatz nach Anspruch 8, worin der mindestens eine Bereich einen Endabschnitt des Einsatzes aufweist, um als eine Erdungs-Elektrode für den Durchflußmesser zu dienen.

10. Einsatz nach Anspruch 8 oder 9, worin der mindestens eine Bereich einen Bereich zwischen den Enden des Einsatzes aufweist, um als eine Meßelektrode für den Durchflußmesser zu dienen.

11. Einsatz nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, worin das Material der zweiten Zuammensetzung einen elektrisch leitenden Elastomer aufweist.

12. Einsatz nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Material der ersten Zusammensetzung einen elektrisch isolierenden Elastomer aufweist.

13. Einsatz nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, der einen Mittelabschnitt und zwei Endabschnitte aufweist, in dem mindestens ein Endabschnitt einen elastischen Aufbau und der Mittelabschnitt einen starren Aufbau hat, worin der Mittelabschnitt hergestellt ist aus einem ersten Material und der mindestens eine Endabschnitt hergestellt ist aus einem zweiten Material und das zweite Material einen niedrigeren Elastizitätsmodul als das erste Material aufweist.

14. Einsatz nach Anspruch 13, worin zwischen dem Mittelabschnitt und dem mindestens einen Endabschnitt eine Übergangszone existiert, in der die beiden Materialien sich miteinander mischen.

15. Einsatz nach Anspruch 14, worin die Übergangszone eine Elastizität hat, die mit der Entfernung von dem Mittelabschnitt anwächst.

16. Einsatz nach irgendeinem der Ansprüche 13 bis 15, worin die beiden Materialien miteinander vernetzbar sind.

17. Einsatz nach einem der Ansprüche 13 bis 16, worin die beiden Materialien wärmehärtbare Materialien sind.

18. Einsatz nach irgendeinem der Ansprüche 13 bis 17, worin beide Endabschnitte aus dem zweiten Material gebildet sind.

19. Einsatz nach irgendeinem der Ansprüche 13 bis 18, worin das erste Material durch Hartgummi gebildet ist.

20. Einsatz nach irgendeinem der Ansprüche 13 bis 19, worin das zweite Material durch Weichgummi gebildet ist.

21. Einsatz nach Anspruch 20, worin der Weichgummi Nitril ist.

22. Einsatz nach Anspruch 21, worin der Weichgummi gewählt ist von einer Materialgruppe, die Chloropren und Butyl enthält.

23. Einsatz nach irgendeinem der Ansprüche 13 bis 22, worin zumindest ein Endabschnitt einen Befestigungsflansch hat.

24. Einsatz nach irgendeinem der Ansprüche 13 bis 24, worin ein Meßabschnitt in dem Mittelabschnitt angeordnet ist, welcher Meßabschnitt einen kleineren Innendurchmesser als der Innendurchmesser am äußeren Ende des mindestens einen Endabschnitts ist.

25. Einsatz nach irgendeinem der Ansprüche 13 bis 24, worin Vorsprünge auf der Umfangsfläche des Einsatzes vorgesehen sind.

26. Einsatz nach Anspruch 25, worin mindestens ein Vorsprung eine Leitungsführungsnut aufweist.

27. Einsatz für ein Meßrohr eines induktiven Durchflußmessers, wobei der Einsatz im wesentlichen so ist, wie er hier unter Bezugnahme auf und erläutert durch die einzige Figur der beigefügten Zeichnung ist.

28. Durchflußmesser, der ein Meßrohr und einen Einsatz nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 27 aufweist, der in das Meßrohr eingesetzt ist.

29. Induktiver Durchflußmesser nach Anspruch 28, worin eine Stützfüllung zwischen dem Meßrohr und dem Einsatz angeordnet ist.

30. Induktiver Durchflußmesser nach Anspruch 29, worin die Stützfüllung gebildet ist durch eine ausgehärtete Gießzusammensetzung.

31. Verfahren zum Herstellen eines Einsatzes nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 27, worin Materialien zum Bilden des Einsatzes in Form von einzelnen Teilen in eine Preßform gelegt und komprimiert und nachfolgend bei erhöhter Temperatur ausgehärtet werden.

32. Verfahren nach Anspruch 31, worin die einzelnen Teile von plattenartiger Form sind.

33. Verfahren nach Anspruch 31 oder 32, worin die Materialien vernetzt werden, bevor sie aushärten.

34. Einsatz, der durch ein Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 31 bis 33 hergestellt ist.

35. Induktiver Durchflußmesser mit einem Meßrohr und einem Einsatz nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 30 oder Anspruch 34.