DE10347879A1 - Field measurement assembly, to give a measured value of a material flow within a pipe for process control, has coverings on the material and the environment sides with compound fiber layers between them for embedded sensors - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Messgerät zur Ermittlung des Wertes einer Messgröße eines Stoffes innerhalb eines umgrenzten Raumes in einer verfahrenstechnischen Anlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Messgerätes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.The The invention relates to a measuring device for determining the value of a measured quantity of a substance within a bounded space in a process plant according to the preamble of claim 1, and a method for producing such meter according to the preamble of Claim 8.
Gattungsgemäße Messgeräte werden oft auch als „Feldgeräte" bezeichnet, zur Abgrenzung insbesondere gegenüber Labormessgeräten, da sie im „Feld", in einer verfahrenstechnischen Anlage als Teil eines Prozessmess- und Leitsystems eingesetzt werden. Ihre Aufgabe ist die Aufnahme einer den Messwert repräsentierenden physikalischen oder chemischen Größe, deren Weiterleitung und/oder Umformung und die Ausgabe des gesuchten Messwertes an ein übergeordnetes Prozessmess- und Leitsystem. Zu den verwendeten Begrifflichkeiten und dem technischen Hintergrund zu den gattungsgemäßen „Feldgeräten" siehe auch das Lexikon der Mess- und Automatisierungstechnik, Herausgegeben von Elmar Schrüfer, VDI-Verlag Düsseldorf 1992, S. 364 ff und die jeweiligen Einträge dort zu speziellen Messgerätearten. Der dort beschriebene Stand der Technik soll der vorliegenden Anmeldung zugrundegelegt werden.Generic measuring devices are often referred to as "field devices", for Demarcation in particular against Laboratory instruments, since they are in the "field", in a procedural Plant can be used as part of a process measuring and control system. Their task is to record a value representing the measured value physical or chemical size, their forwarding and / or transformation and the output of the sought measured value to a higher-level process measuring and control system. To the terms used and the technical Background to the generic "field devices" see also the lexicon Measurement and Automation Technology, Edited by Elmar Schrüfer, VDI-Verlag Dusseldorf 1992, P. 364 ff and the respective entries there for special measuring device types. The prior art described there is intended to be based on the present application become.
Gattungsgemäße Messgeräte werden insbesondere für die Ermittlung der Messgrößen Druck, Temperatur, Füllstand, Volumen- oder Massenstrom und Zusammensetzung von fluiden Stoffen in Rohrleitungen oder Behältern eingesetzt. Unabhängig von der jeweils zu erfassenden Messgröße ist ihnen gemeinsam, dass sie eine stoffseitige Gerätebegrenzungsfläche aufweisen, das ist bei einer Rohrleitung die Rohrinnenwand und bei einem Behälter die Behälterinnenwand, und eine umgebungsseitige Gerätebegrenzungsfläche, das ist jeweils die mit der Umgebung in Kontakt stehende Außenfläche des Messgerätes. Dabei sind gattungsgemäße Messgeräte heute je nach Gerätetyp und Messgröße sehr unterschiedlich aufgebaut, besonders hinsichtlich des Gehäuseaufbaus und des Einbringens des Messaufnehmers und möglicher Signalwandler in das Gehäuse. Der heute übliche Herstellungsprozess ist geprägt von relativ kleinen Seriengrößen pro Gerätevariante einerseits und einer hohen Anzahl an Gerätevarianten andererseits, sowie einer weitgehend handwerklichen und daher aufwändigen und kostenintensiven Fertigung.Generic measuring devices are especially for the determination of the measured quantities pressure, temperature, level, Volume or mass flow and composition of fluids in pipelines or containers used. Independently from the respective measured variable to be detected is common to them that they have a material-side device boundary surface, this is the pipe inner wall in a pipeline and the case of a container Container inner wall, and an environment-side device boundary surface that is in each case in contact with the environment in the outer surface of the Meter. These are generic measuring devices today depending on the device type and measure very much constructed differently, especially with regard to the housing structure and the introduction of the sensor and possible signal converter in the Casing. The usual today Manufacturing process is shaped of relatively small series sizes per device variant on the one hand and a high number of device variants on the other hand, as well a largely manual and therefore complex and costly Production.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Messgerät zu schaffen, das kostengünstig und unter Verwendung modularer Fertigungsmethoden gebaut und auf einfache Weise bei der Fertigung für unterschiedliche Messgrößen konfiguriert werden kann, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines gattungsgemäßen Messgerätes anzugeben.It The object of the present invention is to provide a generic measuring device which economical and built using modular manufacturing methods and on simple way configured during production for different measurands may be, as well as to provide a method for producing a generic measuring device.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des Messgerätes gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1, und hinsichtlich des Verfahrens zu dessen Herstellung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 8.The Task is solved with regard to the measuring device by the characterizing Features of claim 1, and in terms of the method for its Production by the characterizing features of claim 8.
Erfindungsgemäß also ist der Zwischenraum zwischen der stoffseitigen und der umgebungsseitigen Gerätebegrenzungsfläche ganz oder teilweise durch Schichten eines Faserverbundwerkstoffes gebildet. Der Messaufnehmer kann dabei vorteilhafterweise – unter Freilassung seiner gegebenenfalls stoffberührenden Teile – in die Schichten aus Faserverbundwerkstoff eingebettet sein.Thus, according to the invention the space between the fabric side and the environment side Device limitation area completely or partially formed by layers of a fiber composite material. The sensor can advantageously - while leaving his if necessary, substance-contacting Parts - in the layers of fiber composite material to be embedded.
Die Bildung des Zwischenraums zwischen der stoffseitigen und der umgebungsseitigen Gerätebegrenzungsfläche ganz oder teilweise durch Schichten eines Faserverbundwerkstoffes schafft ein Grundmodul als Geräteplattform, in das andere Teil-Systeme wie insbesondere der Messaufnehmer, aber auch Signalwandler und eventuell benötigte Abschirmschichten eingebettet werden können, und die darüber hinaus auch nach außen hin die Schutzfunktion des Gehäuses übernehmen kann.The Forming the gap between the material side and the environment side Device limitation area completely or partially by laminating a fiber composite a basic module as a device platform, in the other part systems like in particular the sensor, but Also embedded signal converter and possibly required shielding can be and the above also outwards take over the protective function of the housing can.
Erfindungsgemäße Messgeräte können ihren unterschiedlichen Messaufgaben also dadurch angepasst werden, dass jeweils der für die vorgesehene Messaufgabe geeig nete Messaufnehmer, möglicherweise zusammen mit einem Signalwandler, bei der Fertigung des Messgerätes an geeigneter Stelle im Fertigungsprozess in die Schichten aus Faserverbundwerkstoff eingebettet wird. Faserverbundwerkstoff eignet sich als Basismaterial für die Messgeräteplattform insbesondere deshalb, weil es eine hohe mechanische Stabilität und Belastbarkeit mit großer chemischer Beständigkeit verbindet.Inventive measuring devices can their different measurement tasks so be adapted by that each for the intended measuring task is suitable sensor, possibly together with a signal converter, in the manufacture of the meter at a suitable Place in the manufacturing process in the layers of fiber composite material is embedded. Fiber composite is suitable as a base material for the instrumentation platform especially because it has a high mechanical stability and load capacity with great chemical resistance combines.
In vorteilhafter Weise kann der Zwischenraum zwischen der stoffseitigen und der umgebungsseitigen Gerätebegrenzungsfläche insbesondere ganz oder teilweise durch glasfaser-verstärktes oder kohlenfaser-verstärktes oder Aramidfaser-verstärktes oder PE-Faser-verstärktes oder Kevlar-verstärktes Kunststoffmaterial gebildet sein.In Advantageously, the gap between the fabric side and the environment-side device boundary surface in particular completely or partially by glass fiber reinforced or carbon fiber reinforced or Aramid fiber reinforced or PE fiber reinforced or kevlar-reinforced Be formed plastic material.
Erfindungsgemäße Messgeräte können beispielsweise gebildet werden, indem als Messaufnehmer ein Temperaturfühler und/oder ein Drucksensor und/oder ein induktiver Durchflussaufnehmer und/oder ein Ultraschall-Durchflussaufnehmer und/oder ein Füllstandsaufnehmer eingebettet sind.Inventive measuring devices can, for example be formed by a temperature sensor and / or as a sensor a pressure sensor and / or an inductive flow sensor and / or an ultrasonic flow sensor and / or a level sensor are embedded.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum zwischen der stoffseitigen und der umgebungsseitigen Gerätebegrenzungsfläche in einem an der stoffseitigen Gerätebegrenzungsfläche angrenzenden ersten Teilraum durch ein Messrohr aus Metall, Keramik, Glas, Faserverbundwerkstoff oder Kunststoff und in einem an der umgebungsseitigen Gerätebegrenzungsfläche angrenzenden zweiten Teilraum durch Schichten wenigstens eines Faserverbundwerkstoffes gebildet ist. Der Vorteil einer solchen Ausführungsform besteht darin, dass das Messrohr als Standardteil aus der bestehenden Fertigung verwendet werden kann, und die anderen Teilsysteme eines gattungsgemäßen Messgerätes dann in die Schichten aus Faserverbundwerkstoff eingebettet sind.A further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the space between the fabric side and the surrounding device limiting surface is formed in a adjacent to the fabric-side device boundary surface first subspace by a measuring tube made of metal, ceramic, glass, fiber composite material or plastic and in an adjacent to the environmental device boundary surface second subspace by layers of at least one fiber composite material. The advantage of such an embodiment is that the measuring tube can be used as a standard part of the existing production, and the other subsystems of a generic measuring device are then embedded in the layers of fiber composite material.
Das erfindungsgemäße Messgerät zeichnet sich somit außerdem durch eine sehr hohe Flexibilität hinsichtlich der Einbeziehung bestehender Fertigungsteile und Fertigungsschritte aus.The inventive measuring device is characterized thus also due to a very high flexibility regarding the inclusion of existing production parts and production steps out.
Eine sehr vorteilhafte Variante des Herstellungsverfahrens für ein gattungsgemäßes Messgerät ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum zwischen der stoffsei tigen und der umgebungsseitigen Gerätebegrenzungsfläche ganz oder teilweise durch schichtweises Aufwickeln von Faserverbund-Halbzeug gebildet wird.A very advantageous variant of the manufacturing method for a generic measuring device is characterized characterized in that the space between the stoffsei term and the environment-side device boundary surface completely or partially by layering winding fiber composite semifinished product is formed.
Der Messaufnehmer kann dann unter Freilassung seiner gegebenenfalls stoffberührenden Teile in die Schichten aus Faserverbundhalbzeug eingewickelt werden.Of the Sensor can then be released, if necessary material contact Parts are wrapped in the layers of fiber composite semi-finished product.
Beim Wickeln kann in einer vorteilhaften Variante des Verfahrens der Zwischenraum zwischen der stoffseitigen und der umgebungsseitigen Gerätebegrenzungsfläche zunächst aus Schichten von harzgetränktem Faserhalbzeug gewickelt und anschließend ausgehärtet werden. In einer anderen vorteilhaften Variante kann der Zwischenraum zwischen der stoffseitigen und der umgebungsseitigen Gerätebegrenzungsfläche auch zunächst aus Schichten von trockenem Faserhalbzeug gewickelt und anschließend unter Vakuum das Harz eingezogen werden.At the Winding can in an advantageous variant of the method of Space between the fabric side and the environment side Device boundary surface initially off Layers of resin impregnated Wrapped semifinished fiber and then cured. In another advantageous Variant may be the space between the fabric side and the environment-side device boundary surface too first wound from layers of dry semi-finished fiber and then under Vacuum the resin to be retracted.
Bereichsweise können auch unterschiedliche Faserverbundwerkstoffe aufgewickelt werden. So können beispielsweise elektrisch nicht leitfähige Faserverbundwerkstoffe und elektrisch leitfähige Faserverbundwerkstoffe aufeinanderfolgend aufgewickelt werden.range way can also different fiber composites are wound up. So can For example, electrically non-conductive fiber composites and electrically conductive Fiber composites are wound up successively.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung und weitere Vorteile sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments and improvements of the invention and Further advantages can be found in the further subclaims.
Anhand der Zeichnungen, in denen 5 Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sowie weitere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.Based of the drawings, in which 5 embodiments the invention are shown, the invention and others advantageous embodiments and improvements of the invention and others Advantages closer explained and described.
Es zeigen:It demonstrate:
Teilweise
in die umgebungsseitige Gerätebegrenzung
eingelassen ist eine Anschlussvorrichtung
Das
Messrohr
In
die Schichtfolge
Ein
erster Temperatursensor
Mit
den Temperatursensoren
Eine
dritte, auf Basis derselben Technologieplattform wie bei den Messgeräten nach
Der
Absolutdrucksensor kann beispielsweise ein kommerziell erhältlicher
mikromechanisch gefertigter Drucksensorchip sein, wie er in großen Stückzahlen
und in verschiedenen Genauigkeits- und Zuverlässigkeitsklassen von der Sensorindustrie
gefertigt und geliefert wird und beispielsweise auch in der Kraftfahrzeugtechnik
zur Reifendruckmessung während
der Fahrt oder zur Messung des Zylinderdruckes im Motor eingesetzt
wird. Bei der Einbettung in die Schichtfolge
Der
Differenzdrucksensor umfasst einen ersten Teil-Sensor
Ein
viertes Beispiel, das zeigt, wie relativ unkompliziert sich auf
der Basis der erfindungsgemäßen Technologieplattform
verschiedenste Messgeräte
durch Einbettung unterschiedlicher Messaufnehmer in ansonsten gleiche,
aus Faserverbundwerkstoff gebildete Schichtfolgen zwischen der stoffseitigen
und der umgebungsseitigen Geräte grenzfläche realisieren
lassen, ist in
Die
Als
erster Schritt wird ein Zylindrischer Kern K vorbereitet (
Direkt
auf den Kern K werden in einem zweiten Schritt (
Nun
wird im dritten Schritt (
Auf
dieser ersten Schicht
Entsprechend
wird anschließend
im sechsten Schritt (
Im
achten Schritt (
Als
nächstes
werden nun die Teile des Magnetsystems, der ferromagnetische Kern
Bei dem Magnetsystem kommt es auf eine sehr hohe Positioniergenauigkeit an, insbesondere auf eine geringe Verdrehung, wenn eine hohe Messgenauigkeit erreicht werden soll. Bei entsprechend vorsichtigem Wickeln ist die erreichbare geometrische Präzision sehr hoch. So kann man eine Verdrehung der Spulen und des Kerns von weniger als 1° erreichen.at The magnet system has a very high positioning accuracy in particular to a low twist, if a high accuracy should be achieved. In accordance with careful winding is the achievable geometric precision very high. So you can do a twisting of the coils and the core reach less than 1 °.
Anschließend wird
noch in Schritt dreizehn (
Beim
Wickeln müssen
die Messsignalleitungen
Wenn
die Faserverbundschichten aus trockenem Halbzeug aufgebaut wurden,
dann wird jetzt in Schritt
Auf
dem fertig gewickelten Messrohr wird dann noch im Schritt
Auch
bei der Herstellung anderer denkbarer erfindungsgemäßer Messgeräte bleibt
die Herstellungsreihenfolge im Prinzip so, wie in den
Die im Vorstehenden beschriebenen Ausführungsbeispiele geben nicht abschließend alle möglichen Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Messgeräten wieder. Auch alle hier nicht erwähnten, aber sich durch Kombinationen aus den hier beschriebenen Ausführungsformen oder Teilen daraus ergebenden weiteren Ausführungsformen sollen daher von der vorliegenden Anmeldung mit erfasst sein.The Embodiments described above do not give finally all possible embodiments of measuring devices according to the invention again. Also all not mentioned here, but themselves by combinations of the embodiments described herein or parts thereof resulting further embodiments are therefore intended to be be included in the present application.
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2003147879 DE10347879A1 (en) | 2003-10-10 | 2003-10-10 | Field measurement assembly, to give a measured value of a material flow within a pipe for process control, has coverings on the material and the environment sides with compound fiber layers between them for embedded sensors |
Applications Claiming Priority (1)
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DE2003147879 DE10347879A1 (en) | 2003-10-10 | 2003-10-10 | Field measurement assembly, to give a measured value of a material flow within a pipe for process control, has coverings on the material and the environment sides with compound fiber layers between them for embedded sensors |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10347879A1 true DE10347879A1 (en) | 2005-07-07 |
Family
ID=34638122
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2003147879 Withdrawn DE10347879A1 (en) | 2003-10-10 | 2003-10-10 | Field measurement assembly, to give a measured value of a material flow within a pipe for process control, has coverings on the material and the environment sides with compound fiber layers between them for embedded sensors |
Country Status (1)
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DE (1) | DE10347879A1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8163209B2 (en) | 2006-11-14 | 2012-04-24 | Airbus Operations Limited | Method and apparatus for controlling the geometry of a composite component |
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CN111761842A (en) * | 2020-06-11 | 2020-10-13 | 中国舰船研究设计中心 | Fiber grating sensor pre-embedding method based on vacuum auxiliary forming process |
GB2617844A (en) * | 2022-04-20 | 2023-10-25 | Hy Met Ltd | Fluid measurement apparatus |
-
2003
- 2003-10-10 DE DE2003147879 patent/DE10347879A1/en not_active Withdrawn
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