DE202009017275U1

DE202009017275U1 - Magnetic-inductive flowmeter

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Publication number: DE202009017275U1
Application number: DE202009017275U
Authority: DE
Original assignee: Sensus Metering Systems Inc
Current assignee: Sensus Spectrum LLC
Priority date: 2009-06-12
Filing date: 2009-12-19
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2019-12-20
Also published as: DE202009017274U1; USD615892S1

Abstract

Magnetisch-induktiver Durchflussmesser, mit einem druckfesten Gehäuse aus Kunststoff, umfassend
– einen Einlaufstutzen (10),
– einen Auslaufstutzen (20),
– und dazwischen eine Messeinheit (30) mit
– einem vom Messfluid durchströmten Messkanal (31) mit einer Kanalwand (32),
– zwei sich gegenüber liegenden Magnetpolen (2) am Messkanal (31),
– und zwei sich gegenüber liegenden, senkrecht zu den Magnetpolen (2) orientierten Messelektroden (1) in der Kanalwand (32),
gekennzeichnet durch die Merkmale:
– unter Berücksichtigung des für den gewählten Kunststoff maximal zulässigen Innendrucks ist die Kanalwand (32) im Bereich der Magnetpole (2) auf ein noch zulässiges Maß reduziert,
– ein innerer Verstärkungskäfig, bestehend aus wenigstens zwei inneren Querschotten (37) und wenigstens zwei inneren Längsrippen (38), stabilisiert die Kanalwand (32),
– ein äußerer Verstärkungskäfig, bestehend aus wenigstens zwei ersten äußeren Längsrippen (40), hält und stabilisiert den inneren Verstärkungskäfig und verbindet die Messeinheit (30) zugfest mit Einlaufstutzen...Magnetic-inductive flowmeter, with a pressure-resistant housing made of plastic, comprising
An inlet pipe (10),
An outlet nozzle (20),
- And in between a measuring unit (30) with
A measuring channel (31) through which a measuring fluid flows, with a channel wall (32),
Two mutually opposite magnetic poles (2) on the measuring channel (31),
- and two opposite, perpendicular to the magnetic poles (2) oriented measuring electrodes (1) in the channel wall (32),
characterized by the features:
Taking into account the maximum permissible internal pressure for the plastic chosen, the channel wall (32) in the region of the magnetic poles (2) is reduced to a still permissible level,
An inner reinforcing cage, consisting of at least two inner transverse bulkheads (37) and at least two inner longitudinal ribs (38), stabilizes the channel wall (32),
- An outer reinforcing cage, consisting of at least two first outer longitudinal ribs (40), holds and stabilizes the inner reinforcing cage and connects the measuring unit (30) tensile with inlet nozzle ...

Description

Die Erfindung betrifft magnetisch-induktive Durchflussmesser gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to magnetic-inductive flow meters according to the Preamble of claim 1.

Magnetisch-induktive Durchflussmesser verwenden eine Messmethode, die auf dem Faraday'schen Gesetz der elektromagnetischen Induktion beruht. Die erste Grundlage zur magnetisch-induktiven Messung der Strömungsgeschwindigkeit von Fluiden wurde im Jahr 1832 in einer Veröffentlichung von Michael Faraday festgehalten. Die moderne elektronische Schaltungstechnik in Verbindung mit magnetischen Wechselfeldern machte es möglich, die Trennung der zur Strömungsgeschwindigkeit proportionalen Nutzsignale von Störsignalen, die auf elektro-chemische Vorgänge beim Erzeugen des Magnetfeldes an den zur Signalauskopplung benutzten Elektroden auftreten, zu bewältigen. Somit schien dem weit verbreiteten industriellen Einsatz magnetisch-induktiver Durchflussmesser nichts mehr im Wege zu stehen.Electromagnetic Flowmeters use a measuring method based on Faraday's Law of electromagnetic induction is based. The first basis for the magnetic-inductive measurement of the flow velocity of fluids was published in 1832 in a publication of Michael Faraday arrested. The modern electronic circuit technology in conjunction with magnetic alternating fields made it possible, the Separation of the flow velocity proportional Useful signals of interfering signals based on electro-chemical Processes when generating the magnetic field to those for signal extraction used electrodes occur to cope. Thus, the seemed widely used industrial use electromagnetic flowmeter nothing to stand in the way.

Das Messprinzip der magnetisch-induktiven Durchflussmesser nutzt die Trennung bewegter Ladungen in einem Magnetfeld aus. Durch ein Rohr aus nicht-magnetischem Werkstoff, dessen Innenseite elektrisch isolierend ist, strömt die zu messende leitfähige Flüssigkeit. Von außen wird mittels Spulen ein Magnetfeld aufgebracht. Die in der leitfähigen Flüssigkeit vorhandenen Ladungsträger, Ionen und andere geladene Teilchen, werden durch das Magnetfeld abgelenkt: die positiven Ladungsträger zur einen Seite, die negativen Ladungsträger zur anderen Seite. An senkrecht zum Magnetfeld angeordneten Messelektroden entsteht durch die Ladungstrennung eine Spannung, die mit einem Messgerät erfasst wird. Die Höhe der gemessenen Spannung ist proportional der Strömungsgeschwindigkeit der Ladungsträger und damit proportional zur Fließgeschwindigkeit des Messfluids. Mittels Integration über die Zeit lässt sich die Durchflussmenge ermitteln.The Measuring principle of magnetic-inductive flow meter uses the Separation of moving charges in a magnetic field. Through a pipe made of non-magnetic material, the inside of which is electrically insulating is, flows to be measured conductive liquid. From outside, a magnetic field is applied by means of coils. The existing in the conductive liquid Charge carriers, ions and other charged particles deflected by the magnetic field: the positive charge carriers on the one hand, the negative charge carriers on the other Page. At perpendicular to the magnetic field arranged measuring electrodes is formed by the charge separation a voltage, that with a measuring device is detected. The height of the measured voltage is proportional the flow velocity of the charge carriers and thus proportional to the flow velocity of the measuring fluid. Through integration over time can be the Determine flow rate.

Bei Magnetfeldern, die mit reiner Wechselspannung erzeugt werden, kommt es zur Induktion von Störspannungen in den Elektroden, die durch geeignete und aufwändige Filter unterdrückt werden müssen. Daher wird das Magnetfeld üblicherweise durch einen getakteten Gleichstrom wechselnder Polarität erzeugt. Dies gewährleistet einen stabilen Nullpunkt und macht die Messung unempfindlich gegenüber Einflüssen durch Mehrphasenstoffe und Inhomogenitäten in der Flüssigkeit. Auch bei geringer Leitfähigkeit ist so ein brauchbares Messsignal erreichbar.at Magnetic fields that are generated with pure AC voltage comes it for the induction of interference voltages in the electrodes, which is suppressed by suitable and elaborate filters Need to become. Therefore, the magnetic field is usually through generates a clocked DC alternating polarity. This ensures a stable zero point and does the Measurement insensitive to influences by Multi-phase substances and inhomogeneities in the liquid. Even with low conductivity is such a useful Measurement signal achievable.

Wird eine Messflüssigkeit durch das Messrohr bewegt, liegt gemäß dem Induktionsgesetz an den beiden Messelektroden, die in dem Messrohr senkrecht zur Fließrichtung und senkrecht zum Magnetfeld angeordnet sind, eine Spannung an. Diese Spannung ist bei einem symmetrischen Strömungsprofil und einem homogenen Magnetfeld direkt proportional zur mittleren Strömungsgeschwindigkeit. Das induktive Durchflussmessverfahren ist in der Lage, direkt aus dem Durchfluss ein elektrisch nutzbares Signal zur Weiterverarbeitung zu erzeugen. Es gilt grundsätzlich die Gleichung: U = k·B·D·vmit U = Spannung, k = Proportionalitätsfaktor, B = Magnetfeldstärke, D = Rohrdurchmesser, v = Strömungsgeschwindigkeit.If a measuring liquid is moved through the measuring tube, a voltage is applied according to the law of induction at the two measuring electrodes, which are arranged in the measuring tube perpendicular to the flow direction and perpendicular to the magnetic field. This voltage is directly proportional to the mean flow velocity in a symmetrical flow profile and a homogeneous magnetic field. The inductive flow measuring method is able to generate an electrically usable signal for further processing directly from the flow. Basically, the equation applies: U = k * B * D * v with U = voltage, k = proportionality factor, B = magnetic field strength, D = pipe diameter, v = flow velocity.

Die Auswahl des richtigen Elektrodenmaterials ist entscheidend für die zuverlässige Funktion und Messgenauigkeit der magnetisch-induktiven Durchflussmesser. Die Messelektroden stehen im direkten Kontakt mit dem Medium und müssen somit ausreichend korrosionsbeständig sein und einen guten elektrischen Übergang zum Messfluid gewährleisten. Als Elektrodenmaterialien kommen zum Einsatz: Edelstähle, CrNi-Legierungen, Platin, Tantal, Titan und Zirkonium. Bei Messwertaufnehmern mit Keramik-Messrohren werden auch eingesinterte Elektroden verwendet.The Choosing the right electrode material is crucial for the reliable function and measurement accuracy of the magnetic-inductive Flowmeter. The measuring electrodes are in direct contact with the medium and must therefore be sufficiently resistant to corrosion be and a good electrical transition to the measuring fluid guarantee. As electrode materials are used: stainless steels, CrNi alloys, platinum, tantalum, titanium and zirconium. For transducers Ceramic measuring tubes are also used for sintered electrodes.

Aus der EP 1616152 B1 , deren gesamte Offenbarung durch Bezugnahme hier integriert wird, sind verbesserte Elektroden bekannt. Diese Elektroden bestehen aus einem Metall und einem Salz dieses Metalls, das so angeordnet ist, dass es sich zwischen dem Metall und dem Fluid befindet, wobei die Salzschicht entweder elektrochemisch aufgetragen oder aufgesintert wird. Als Metall wird Silber, als Salz Silberchlorid oder Silberfluorid bevorzugt. Als Schutz gegen Verschmutzung kann vor der Silberelektrode ein poröses Schutzelement, beispielsweise eine Glasfritte, montiert werden.From the EP 1616152 B1 Whose disclosure is incorporated by reference herein, improved electrodes are known. These electrodes are made of a metal and a salt of this metal, which is located between the metal and the fluid, whereby the salt layer is either electrochemically applied or sintered. As the metal, silver is preferred, as the salt, silver chloride or silver fluoride. As protection against contamination, a porous protective element, for example a glass frit, can be mounted in front of the silver electrode.

Eine mögliche Realisierung eines magnetisch-induktiven Durchflussmessers ist in der US 6,626,048 B1 offenbart, deren gesamte Offenbarung durch Bezugnahme hier integriert wird. Allerdings zeigt diese Schrift nur die physikalischen und elektronischen Grundlagen, keine praktische Realisierung.One possible realization of a magneto-inductive flow meter is in the US 6,626,048 B1 , the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. However, this document only shows the physical and electronic fundamentals, not a practical realization.

Es versteht sich, dass bei der praktischen Realisierung eines magnetisch-induktiven Durchflussmessers erhebliche Probleme zu lösen sind.It It is understood that in the practical realization of a magnetic-inductive flow meter significant problems are to be solved.

Da ist zum einen die Frage des Materials. Das Messrohr muss amagnetisch sein, um die Magnetfelder nicht zu stören. Das Messrohr muss des Weiteren elektrisch isolierend sein, um die Abnahme der Spannung mit Hilfe der Elektroden nicht zu stören. Darüber hinaus muss das Rohr aus lebensmittelechtem Material bestehen, wenn das Fluid ein Lebensmittel ist, beispielsweise Trinkwasser.There is the question of the material on the one hand. The measuring tube must be non-magnetic in order not to disturb the magnetic fields. The measuring tube must furthermore be electrically insulating so as not to disturb the decrease of the voltage with the aid of the electrodes. In addition, the tube must be made of food-grade material if the fluid is a Le food, such as drinking water.

Diese Anforderungen lassen sich am besten erfüllen, wenn als Material ein lebensmittelechter Kunststoff verwendet wird. Allerdings haben Kunststoffe gegenüber Metall den Nachteil der wesentlich geringeren Festigkeit. Festigkeit gegenüber dem Innendruck ist jedoch zwingende Voraussetzung. Der Versuch, die Innendruckfestigkeit durch eine vergrößerte Dicke der Rohrwand zu erreichen, ist nicht gangbar, da anderenfalls das Magnetfeld zu sehr geschwächt würde.These Requirements can best be met if, as Material is a food-grade plastic is used. Indeed plastics have the disadvantage of much lower than metal Strength. However, strength against the internal pressure is mandatory requirement. Trying to test the internal pressure resistance to achieve an increased thickness of the pipe wall, is not feasible, otherwise the magnetic field weakened too much would.

Ein weiteres Problem bei Kunststoffen ist die Wasserdiffusion. Diese bewirkt ein Quellen des Kunststoffs, wodurch sich die Abmessungen insbesondere des Messkanals verändern, was zu einer Verschlechterung der Messgenauigkeit führt. Wasserdiffusion verringert auch die Festigkeit des Kunststoffs erheblich. Bei faserverstärkten Kunststoffen geht auch die Haftung zwischen Kunststoff und Faser teilweise verloren.One Another problem with plastics is water diffusion. These causes a swelling of the plastic, which reduces the dimensions especially the measuring channel change, causing a deterioration the measuring accuracy leads. Water diffusion also decreases the strength of the plastic considerably. For fiber reinforced Plastics is also partially the adhesion between plastic and fiber lost.

Bei der Messung von warmen und heißen Fluiden wird der Kunststoff erweicht, die Festigkeit verringert sich ebenfalls
Chemikalien, z. B. Chlor, im Messfluid können den Kunststoff ebenfalls angreifen. Gleiches gilt für UV-Strahlung.In the measurement of hot and hot fluids, the plastic is softened, the strength also decreases
Chemicals, eg. As chlorine, in the measuring fluid can attack the plastic also. The same applies to UV radiation.

Des Weiteren muss das Zählergehäuse zugfest sein, da beim Einschrauben eines Zählers in eine bestehende Verrohrung erhebliche Zugspannungen auftreten können, z. B. in den Schraubgewinden. Zugspannungen, insbesondere Dauerzugspannungen, sind für Kunststoffe jedoch schädlich, und zwar insbesondere, je dünner das Kunststoffmaterial ist.Of Furthermore, the meter housing must be tensile, there when screwing a meter into an existing piping considerable tensile stresses can occur, for. Tie Screw threads. Tensile stresses, in particular permanent tensile stresses, are harmful to plastics, in particular, the thinner the plastic material is.

Bei der Montage vor Ort können weitere Kräfte auf den Kunststoff einwirken, die zu Schäden führen, wenn Konstrukteure und Hersteller nicht vorgesorgt haben.at The on-site assembly can add more forces act on the plastic causing damage, if designers and manufacturers have not made provisions.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen magnetisch-induktiven Durchflussmesser anzugeben, der die vorstehend genannten Probleme meistert und dessen Kunststoffgehäuse sowohl gegen den vom Messfluid ausgehenden Innendruck als auch gegenüber Zugspannungen sowie gegen weitere thermische und mechanische Belastungen beständig ist.Of the present invention is based on the object, a magnetic-inductive Indicate flow meter, the problems mentioned above masters and its plastic case both against the from the measuring fluid outgoing internal pressure as well as opposite Tensile stresses and against further thermal and mechanical loads is stable.

Diese Aufgabe wird gelöst durch magnetisch-induktive Durchflussmesser mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.These Task is solved by magnetic-inductive flowmeter with the features of claim 1.

Dank der erfindungsgemäßen Merkmale können die geschilderten gegenläufigen Bedingungen optimal erfüllt werden. Im Bereich der Magnetfeldlinien ist die Wand des Messkanals optimal dünn, so dass ein homogenes Magnetfeld optimaler Stärke erreicht wird. Der Innendruck des Messfluids wird durch den inneren Verstärkungskäfig, bestehend aus zwei inneren Querschotten und wenigstens zwei inneren Längsrippen, aufgefangen.thanks the features of the invention can the described opposite conditions optimally fulfilled become. In the area of the magnetic field lines is the wall of the measuring channel optimally thin, so that a homogeneous magnetic field more optimal Strength is achieved. The internal pressure of the measuring fluid is through the inner reinforcement cage, consisting of two inner transverse bulkheads and at least two inner longitudinal ribs, collected.

Der innere Verstärkungskäfig wird zusätzlich gestützt durch einen äußeren Verstärkungskäfig, bestehend aus wenigstens zwei ersten äußeren Längsrippen. Hauptaufgabe des äußeren Verstärkungskäfigs ist es jedoch, den Messabschnitt des Gehäuses und insbesondere den Bereich mit minimaler Wandstärke vor Zugspannungen zu schützen, die von den Stutzen ausgehen.Of the inner reinforcing cage is additionally supported through an outer reinforcing cage, consisting of at least two first outer longitudinal ribs. Main task of the outer reinforcement cage However, it is the measuring section of the housing and in particular the area with minimum wall thickness against tensile stresses to protect that emanate from the neck.

Ein weiterer Vorteil dieser Form ist, dass das Gehäuse im Spritzgussverfahren hergestellt werden kann.One Another advantage of this form is that the housing is injection molded can be produced.

Vorteilhafterweise besitzt der Messkanal einen rechteckigen Querschnitt. Auf diese Weise lässt sich optimal ein homogenes Magnetfeld realisieren.advantageously, the measuring channel has a rectangular cross-section. To this This way, a homogenous magnetic field can be optimally realized.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung besitzen die inneren Längsrippen im Bereich der reduzierten Kanalwand Aussparungen für die Montage der Magnetpole.According to one Embodiment of the invention have the inner longitudinal ribs In the area of the reduced channel wall recesses for the Assembly of magnetic poles.

Zusätzlich können die inneren Längsrippen bereichsweise weitere Aussparungen für die Montage weiterer Bauteile oder für die Verankerung von Materialien zum Schutz der Messelektronik besitzen.additionally The inner longitudinal ribs can be further in some areas Recesses for the assembly of other components or for have the anchoring of materials to protect the measuring electronics.

Zum Erreichen einer hohen Druckfestigkeit werden die inneren Querschotten bevorzugt direkt vor und hinter der reduzierten Kanalwand positioniert.To the Achieving a high compressive strength, the inner transverse bulkheads preferably positioned directly in front of and behind the reduced channel wall.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung und zur Verstärkung des Gehäuses umfasst der äußere Verstärkungskäfig zusätzlich wenigstens zwei zu den ersten äußeren Längsrippen senkrecht orientierte zweite äußere Längsrippen.According to one Further development of the invention and for reinforcing the housing includes the outer reinforcing cage additionally at least two to the first outer Longitudinal ribs vertically oriented second outer Longitudinal ribs.

Zur weiteren Versteifung in Querrichtung können auch wenigstens zwei äußere Querschotten vorgesehen sein.to further stiffening in the transverse direction can also at least be provided two outer transverse bulkheads.

Zur optimalen Übertragung der Zugkräfte von dem äußeren Verstärkungskäfig auf die Stutzen empfehlen sich keilförmige Verstärkungsrippen, die den Kraftfluss in Einlaufstutzen und Auslaufstutzen einleiten.to optimal transmission of tensile forces from the outer Reinforcing cage on the neck are recommended wedge-shaped reinforcing ribs that the power flow Introduce into inlet connection and outlet connection.

Eine optimale Konstruktion ist dann gegeben, wenn die relative Längendehnung des durch inneren und äußeren Verstärkungskäfig verstärkten Messabschnitts, ausgelöst durch Zug an Einlaufstutzen und Auslaufstutzen, nicht größer ist als die relative Längendehnung der Stutzen selbst. Auf diese Weise wird verhindert, dass einzelne Teile des Gehäuses überdehnt werden können.An optimal design is given when the relative elongation of the inner and outer reinforcing cage reinforced measuring section, triggered by train to inlet nozzle and outlet nozzle, is not greater than the relative elongation of the pipe itself This prevents that individual parts of the housing can be overstretched.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Messabschnitt einschließlich der Magnetpole und Elektroden mit einer isolierenden Schicht umhüllt. Dies kann beispielsweise durch Umgießen erfolgen, wobei das Material auch in die oben erwähnten Aussparungen eindringt.According to one Further development of the invention is the measuring section including the magnetic poles and electrodes coated with an insulating layer. This can be done for example by Umgießen, the Material also penetrates into the above-mentioned recesses.

Vorteilhafterweise umschließt eine elektrische und/oder magnetische Abschirmung den kompletten Messabschnitt. Dabei kann die Abschirmung mit den Stutzen oder den äußeren Querschotten mechanisch verbunden sein. Auf diese Weise kann die Abschirmung die Funktion des äußeren Verstärkungskäfigs ergänzen.advantageously, encloses an electrical and / or magnetic shield the complete measuring section. In this case, the shield with the Stub or the outer transverse bulkheads mechanically be connected. In this way, the shield can function the outer reinforcement cage complete.

Vorteilhafterweise besteht das Gehäuse aus geeignet verstärktem Kunststoff, insbesondere faserverstärktem thermoplastischem Kunststoff.advantageously, If the housing is made of suitably reinforced plastic, in particular fiber-reinforced thermoplastic.

Gemäß einer Variante der Erfindung besteht das Gehäuse aus zwei separat hergestellten Einzelteilen, dem eigentlichen druckfesten Gehäuse und einem externen Messmodul. Das Gehäuse besitzt eine Aussparung für das separate, vorzugsweise liftartig einsetzbare Modul. Das Modul umfasst wenigstens die inneren Querschotten, den Messkanal, die Elektroden und die Magnetpole.According to one Variant of the invention, the housing consists of two separately manufactured items, the actual pressure-resistant housing and an external measurement module. The housing has a recess for the separate, preferably lift-like module. The module comprises at least the inner transverse bulkheads, the measuring channel, the electrodes and the magnetic poles.

Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung besteht das Gehäuse aus drei separat hergestellten, zugfest miteinander verbundenen Einzelteilen. Einlass- und Auslausstutzen sind identisch geformt. Auf diese Weise kann die Herstellung der Kunststoffteile rationalisiert werden. Die Enden der Messeinheit sind mittels Dichtungen fluiddicht in Aussparungen in den Stutzen eingedichtet.According to one Another variant of the invention consists of the housing three separately manufactured, tensile strength interconnected items. Inlet and exhaust nozzles are identically shaped. In this way The production of plastic parts can be rationalized. The ends of the measuring unit are fluid-tight by means of seals Recesses sealed in the nozzle.

Die Magnetpole können nicht nur außen an der Kanalwand anliegen sondern auch in die Kanalwand integriert sein.The Magnetic poles can not only outside the duct wall abuts but also be integrated into the channel wall.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels erläutert werden. Es zeigen jeweils nicht maßstabgetreuBased the drawing is intended to illustrate the invention in the form of an embodiment be explained. It does not show to scale

1 eine Draufsicht auf ein halbseitig aufgeschnittenes druckfestes, einteiliges Kunststoffgehäuse für einen magnetisch-induktiven Durchflussmesser, 1 a plan view of a half-side cut pressure-resistant, one-piece plastic housing for a magnetic-inductive flowmeter,

2 einen Querschnitt durch das Gehäuse der 1 entlang der Linie II-II, 2 a cross section through the housing of 1 along the line II-II,

3 ein zweiteiliges Gehäuse als Sprengbild und 3 a two-part housing as an explosion and

4 als Teilschnitt ein dreiteiliges Gehäuse, ebenfalls als Sprengbild. 4 as a partial section of a three-part case, also as an explosion.

1 zeigt rein schematisch und nicht maßstabgetreu eine Draufsicht auf ein halbseitig längs geschnittenes, druckfestes, einteiliges Kunststoffgehäuse für einen magnetisch-induktiven Durchflussmesser. Man erkennt drei Funktionseinheiten: einen Einlaufstutzen 10, einen Auslaufstutzen 20 und dazwischen einen Messabschnitt 30 mit einem vom Messfluid durchströmten Messkanal 31 mit einer Kanalwand 32, zwei sich gegenüberliegenden Magnetpolen 2 außen an der Kanalwand 32 und zwei sich gegenüberliegenden, senkrecht zu den Magnetpolen 2 orientierten Messelektroden 1 in der Kanalwand 32. Die Dicke der Kanalwand 32 ist im Bereich der Magnetpole 2 auf ein unter Berücksichtigung des maximalen Innendrucks des Messfluids in dem Messkanal 31 zulässiges Maß reduziert, so dass ein von den Magnetpolen 2 erzeugtes homogenes Magnetfeld im Bereich des Messkanals 31 ausreichend stark ist. 1 shows purely schematically and not to scale a plan view of a half-side longitudinal cut, pressure-resistant, one-piece plastic housing for a magnetic-inductive flow meter. You can see three functional units: an inlet nozzle 10 , a spout 20 and a measuring section in between 30 with a measuring channel through which the measuring fluid flows 31 with a channel wall 32 , two opposite magnetic poles 2 outside on the canal wall 32 and two opposite, perpendicular to the magnetic poles 2 oriented measuring electrodes 1 in the canal wall 32 , The thickness of the channel wall 32 is in the range of magnetic poles 2 taking into account the maximum internal pressure of the measurement fluid in the measurement channel 31 permissible degree reduced, so that one of the magnetic poles 2 generated homogeneous magnetic field in the region of the measuring channel 31 is sufficiently strong.

Um den Fluidinnendruck aufzufangen, ist ein innerer Verstärkungskäfig vorgesehen, bestehend aus wenigstens zwei inneren Querschotten 37 und wenigstens zwei inneren Längsrippen 38. Die inneren Querschotten 37 befinden sich unmittelbar vor und hinter der Kanalwand 32 minimaler Stärke, um Verformungen der Kanalwand 32 aufzufangen. Die gleiche Aufgabe haben die inneren Längsrippen 38, die die langen Kanalwände 32 versteifen, jedoch wenigstens im Bereich der Magnetpole 2 ausgeschnitten sein müssen.In order to absorb the fluid internal pressure, an inner reinforcing cage is provided, consisting of at least two inner transverse bulkheads 37 and at least two inner longitudinal ribs 38 , The inner transverse bulkheads 37 are located directly in front of and behind the canal wall 32 minimum thickness, to deformations of the channel wall 32 catch. The same task has the inner longitudinal ribs 38 that the long canal walls 32 stiffen, but at least in the magnetic poles 2 have to be cut out.

Für die Montage etwaiger weiterer Bauteile oder zur Verankerung isolierender Vergussmassen können die inneren Längsrippen 38 bereichsweise weitere Aussparungen 39 besitzen.For the assembly of any other components or for anchoring insulating potting the inner longitudinal ribs 38 partially further recesses 39 have.

Zusätzlich zu dem inneren Verstärkungskäfig ist ein äußerer Verstärkungskäfig vorgesehen, bestehend aus zwei ersten äußeren Längsrippen 40, zwei dazu senkrecht orientierten zweiten äußeren Längsrippen 41 und zwei äußeren Querschotten 42. Der äußere Verstärkungskäfig und insbesondere die ersten äußeren Längsrippen 40 stützen den inneren Verstärkungskäfig zusätzlich gegen den Fluidinnendruck ab.In addition to the inner reinforcing cage, an outer reinforcing cage is provided, consisting of two first outer longitudinal ribs 40 , two perpendicularly oriented second outer longitudinal ribs 41 and two outer transverse bulkheads 42 , The outer reinforcing cage and in particular the first outer longitudinal ribs 40 additionally support the inner reinforcing cage against the fluid internal pressure.

Hauptaufgabe des äußeren Verstärkungskäfigs ist es jedoch, die Zugspannungen aufzufangen, die bei der Ausübung von Zugkräften auf Einlass- und Auslassstutzen 10, 20 entstehen. Ohne inneren und äußeren Verstärkungskäfig würden diese Zugspannungen das Gehäuse im Bereich der reduzierten Kanalwand 32 zerstören. Dies wird durch den äußeren Verstärkungskäfig verhindert.The main task of the outer reinforcing cage, however, is to absorb the tensile stresses associated with the application of tensile forces to inlet and outlet ports 10 . 20 arise. Without inner and outer reinforcing cage these tensile stresses would the housing in the region of the reduced channel wall 32 to destroy. This is prevented by the outer reinforcing cage.

Eine optimale Übertragung der Zugspannungen von dem äußeren Käfig und insbesondere dessen Querschotten 42 auf Einlass- und Auslassstutzen 10, 20 wird durch keilförmige Verstärkungsrippen 14, 24 erreicht.An optimal transmission of the tensile stresses of the outer cage and in particular its transverse bulkheads 42 on inlet and outlet stud Zen 10 . 20 is made by wedge-shaped reinforcing ribs 14 . 24 reached.

2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie II-II durch das Gehäuse der 1. Man erkennt den rechteckigen Messkanal 31, rechts und links begrenzt von der reduzierten Kanalwand 32, an deren Außenseite die Magnetpole 2 anliegen. Vom inneren Verstärkungskäfig ist ein Querschott 37 sichtbar, vom äußeren Verstärkungskäfig erkennt man die ersten und zweiten äußeren Längsrippen 40, 41 im Schnitt und ein äußeres Querschott 42. 2 shows a cross section along the line II-II through the housing of 1 , One recognizes the rectangular measuring channel 31 , right and left bounded by the reduced channel wall 32 , on whose outside the magnetic poles 2 issue. From the inner reinforcement cage is a transverse bulkhead 37 Visible from the outer reinforcing cage can be seen the first and second outer longitudinal ribs 40 . 41 on average and an outer transverse bulkhead 42 ,

Schließlich erkennt man in der 2 auch die Messelektroden 1, die senkrecht zu den Magnetpolen 2 orientiert sind. Die Messelektroden 1 sind durch einen Gehäusekragen 33 gehalten und geschützt.Finally one recognizes in the 2 also the measuring electrodes 1 perpendicular to the magnetic poles 2 are oriented. The measuring electrodes 1 are through a housing collar 33 kept and protected.

Die in den 1 und 2 dargestellte einteilige Ausführung ist nicht die einzig mögliche.The in the 1 and 2 illustrated one-piece design is not the only possible.

3 zeigt eine zweiteilige Ausführung. Einlassstutzen 10, Auslassstutzen 20, äußerer Verstärkungskäfig 40, 41, 42 und die ersten inneren Längsrippen 38 des inneren Verstärkungskäfigs bilden eine Einheit. Im Zentrum des Gehäuses befindet sich eine Aussparung 50'. In diese wird die als eigenständiges Modul 50 ausgebildete Messkammer mit den Elektroden 1, den Magnetpolen 2 und den inneren Querschotten 37 liftartig eingesetzt und eingedichtet. 3 shows a two-part design. inlet port 10 , Outlet nozzle 20 , outer reinforcement cage 40 . 41 . 42 and the first inner longitudinal ribs 38 of the inner reinforcing cage form a unit. In the center of the housing there is a recess 50 ' , In this is the as an independent module 50 trained measuring chamber with the electrodes 1 , the magnetic poles 2 and the inner transverse bulkheads 37 used in a lift-like manner and sealed.

4 zeigt teilweise geschnitten eine dreiteilige Ausführung. Einlassstutzen 10 und Auslassstutzen 20 sind identisch geformt. Ihre verstärkten Flansche 15, 25 besitzen je eine Aussparung 16, 26, in die der Messabschnitt 30 mit Hilfe von Dichtungen 3 eingesetzt wird. Bohrungen 17, 27 ermöglichen die Verwendung von Zugschrauben zur zugfesten Verbindung der drei Gehäuseteile 10, 20, 30. 4 partially cut shows a three-part design. inlet port 10 and outlet 20 are identically shaped. Your reinforced flanges 15 . 25 each have a recess 16 . 26 into which the measuring section 30 with the help of seals 3 is used. drilling 17 . 27 allow the use of lag screws for the tensile strength connection of the three housing parts 10 . 20 . 30 ,

Im Beispiel der 4 sind die Magnetpole 2 in die Wand des Messkanals eingegossen. Dadurch ist es möglich, die Magnetpole 2 extrem nahe an den Messkanal anzunähern. Die inneren und äußeren Längsrippen sind an der Messeinheit 30 angeformt, die verstärkten Flansche 15, 25 übernehmen auch die Funktion der äußeren Querschotten.In the example of 4 are the magnetic poles 2 poured into the wall of the measuring channel. This makes it possible, the magnetic poles 2 extremely close to the measuring channel. The inner and outer longitudinal ribs are on the measuring unit 30 molded, the reinforced flanges 15 . 25 also take over the function of the outer transverse bulkheads.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- EP 1616152 B1 [0007]
- US 6626048 B1 [0008]

Claims

Magnetic-inductive flow meter, with a pressure-resistant housing made of plastic, comprising - an inlet connection ( 10 ), - an outlet ( 20 ), - and in between a measuring unit ( 30 ) with a measuring channel through which the measuring fluid flows ( 31 ) with a channel wall ( 32 ), - two opposite magnetic poles ( 2 ) at the measuring channel ( 31 ), And two opposite, perpendicular to the magnetic poles ( 2 ) oriented measuring electrodes ( 1 ) in the channel wall ( 32 ), characterized by the features: - taking into account the maximum permissible internal pressure for the selected plastic, the channel wall ( 32 ) in the region of the magnetic poles ( 2 ) reduced to a still permissible level, - an inner reinforcing cage, consisting of at least two inner transverse bulkheads ( 37 ) and at least two inner longitudinal ribs ( 38 ), stabilizes the channel wall ( 32 ), - an outer reinforcing cage, comprising at least two first outer longitudinal ribs ( 40 ), holds and stabilizes the inner reinforcing cage and connects the measuring unit ( 30 ) tensile strength with inlet nozzle ( 10 ) and outlet nozzles ( 20 ).

Flowmeter according to claim 1, characterized by the feature: - the measuring channel ( 31 ) has a rectangular cross-section.

Flow meter according to claim 1 or 2, characterized by the feature: - the inner longitudinal ribs ( 38 ) have in the region of the reduced channel wall ( 32 ) Recesses for mounting the magnetic poles ( 2 ).

Flow meter according to claim 1, 2 or 3, characterized by the feature: - the inner longitudinal ribs ( 38 ) have in some areas further recesses ( 39 ) for the assembly of further components and / or for anchoring insulating potting compounds.

Flowmeter according to one of claims 1 to 4, characterized by the feature: - the inner transverse bulkheads ( 37 ) are directly in front of and behind the reduced channel wall ( 32 ).

Flow meter according to one of claims 1 to 5, characterized by the feature: - the outer reinforcing cage also comprises at least two outer transverse bulkheads ( 42 ).

Flow meter according to one of claims 1 to 6, characterized by the feature: - the outer reinforcing cage also comprises at least two of the first outer longitudinal ribs ( 40 ) vertically oriented second outer longitudinal ribs ( 41 ).

Flow meter according to one of claims 1 to 7, characterized by the feature: - wedge-shaped reinforcing ribs ( 14 . 24 ) direct the force flow of the first and / or second outer longitudinal ribs ( 40 . 41 ) in inlet connection ( 10 ) and outlet nozzles ( 20 ) one.

Flow meter according to one of claims 1 to 8, characterized by the feature: the relative elongation of the measuring unit reinforced by inner and outer reinforcing cage ( 30 ), triggered by train to inlet nozzle ( 10 ) and outlet nozzles ( 20 ), is not greater than the relative elongation of the neck ( 10 . 20 ) even.

Flowmeter according to one of claims 1 to 9, characterized by the feature: - the measuring unit ( 30 ) is coated with a coating on the outside.

Flowmeter according to one of claims 1 to 10, characterized by the feature: - an electrical and / or magnetic shield enclosing the measuring unit ( 30 ). - the shield is with the neck ( 10 . 20 ) or the outer transverse bulkheads ( 42 ) mechanically connected.

Flowmeter according to one of claims 1 to 11, characterized by the feature: - the magnetic poles ( 2 ) are in the channel wall ( 32 ) integrated.

Flow meter according to one of the claims 1 to 12, characterized by the feature: - the Housing is made of reinforced plastic, preferably fiber reinforced thermoplastic.

Flowmeter according to one of claims 1 to 13, characterized by the feature: - the housing consists of two separate parts ( 10 . 20 . 30 ; 50 ), - the measuring unit ( 30 ) has a recess ( 50 ' ) for a separate, preferably lift-like module ( 50 ), - the module ( 50 ) comprises at least the inner transverse bulkheads ( 37 ), the measuring channel, the electrodes ( 1 ) and the magnetic poles ( 2 ).

Flow meter according to one of claims 1 to 13, characterized by the feature: - the housing consists of three separately manufactured, tensile strength-connected individual parts ( 10 . 20 . 30 ) - the ends of the measuring unit ( 30 ) are by means of seals ( 3 ) fluid-tight in recesses ( 16 . 26 ) in the neck ( 10 . 20 ) sealed.