-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Messgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Typischerweise werden in Ultraschalldurchflussmessgeräten Signalkabel ungeschützt bzw. lediglich mit einem üblichen Isolierungsmaterial zwischen dem/den Ultraschallsensoren und dem Messumformer geführt.
-
Dies kann zu einer Beschädigung der Signalkabel beim Betrieb des Messgerätes, z.B. durch Tierfraß, UV-Strahlung oder mechanische Beschädigungen führen. Auch Temperatureinflüsse bei Kontakt eines kalten oder heißen Messrohres mit dem Signalkabel, z.B. bei Hochtemperaturmessungen oder der Messung von kryogenen Flüssigkeiten, können die Übermittlung des Messsignals beeinflussen.
-
Eine Gehäuseumhausung der Signalkabel erschwert die Austauschbarkeit der Ultraschallsensoren und sind aufwendig realisierbar.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Erhöhung des Schutzes von Signalkabeln zwischen Messaufnehmerelementen und dem Transmitter des Messgerätes unter Beibehaltung der Möglichkeit einer einfachen Austauschbarkeit.
-
Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Messgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
-
Ein erfindungsgemäßes Messgerät zur Ermittlung eines Durchflusses und/oder einer Zusammensetzung eines Messmediums in einem Rohr durch Erfassen eines Ultraschall-Messsignals umfasst einen Messumformer und einen Verbindungsadapter zur mechanischen Festlegung eines Messumformers an dem Rohr. Der Verbindungsadapter weist eine Längsachse auf, welche zwischen einer Schnittstelle des Verbindungsadapters mit dem Rohr und einer Schnittstelle zwischen dem Verbindungsadapter dem Messaufnehmer verläuft.
-
Das Messgerät weist ein Messaufnehmerelement, vorzugsweise zumindest zwei Messaufnehmerelemente, auf. Ein Messaufnehmerelement kann lediglich eine Haltevorrichtung für ein Sensorelement, insbesondere ein Ultraschall-Sensorelement, sein. Alternativ und bevorzugt kann ein Messaufnehmerelement auch lediglich das Sensorelement selber sein, beispielsweise ein signalerzeugendes und/oder ein signalempfangendes Ultraschall-Sensorelement. Ein Messaufnehmerelement kann vorzugsweise auch eine Kombination aus der Haltevorrichtung und dem Sensorelement sein.
-
Weiterhin weist das Messgerät zumindest einen Metallschlauch, insbesondere einen Panzerschlauch, auf. Bevorzugt ist jeweils einem Messaufnehmerelement ein Metallschlauch zugeordnet.
-
In dem Metallschlauch ist zumindest ein erstes Signalübertragungskabel, zur Signalübertragung zwischen dem Messumformer und dem Messaufnehmerelement, vorzugsweise dem Sensorelement, insbesondere dem Ultraschall-Sensorelement, angeordnet.
-
Der Metallschlauch verbindet das Messaufnehmerelement mit dem Verbindungsadapter mechanisch und stellt, eine Abschirmung für z.B. vor elektromagnetischer Strahlung und/oder elektrischem Kurzschluss zwischen einem Sensortopf und dem Messumformer sicher.
-
Der Metallschlauch ist vorzugsweise als sogenannter Panzerschlauch ausgebildet.
-
Der Metallschlauch ermöglicht auch einen zuverlässigen Schutz des Signalkabels gegen mechanische Beschädigungen dar und ermöglicht zusätzlich den Schutz vor elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise durch Anschluss des Metallschlauches an eine Erdung.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Der Panzerschlauch kann sich radial, insbesondere senkrecht, zur Längsachse des Verbindungsadapters von einer Außenwandung des Verbindungsadapters erstrecken bzw. abstehen.
-
Das Messgerät kann besonders vorteilhaft zumindest zwei am Verbindungsadapter angeordnete Panzerschläuche aufweisen.
-
Der Verbindungsadapter kann zudem einen Hohlraum aufweisen, in welchem ein platzsparend und geschützt vor mechanischem Einfluss ein Temperatursensor des Messgeräts im Bereich der Schnittstelle des Verbindungsadapters mit dem Rohr angeordnet sein kann. Durch ein zweites Signalübertragungskabel ist der Temperatursensor mit dem Transmitter verbunden.
-
Das oder die ersten Signalübertragungskabel sind vom Messaufnehmerelement durch den Metallschlauch und innerhalb des Verbindungsadapters zum Messumformer geführt, wodurch ein sicherer Schutz der Signalkabel über den gesamten Signalübertragungsweg gewährleistet ist. Bereits bestehende Bauteile werden dabei vorteilhaft zum Schutz genutzt.
-
Der Metallschlauch oder die Metallschläuche sind lösbar am Verbindungsadapter festgelegt und somit bei Schädigung unkompliziert austauschbar.
-
Der Verbindungsadapter weist zumindest vier Schnittstellen zum Anschluss von Panzerschläuchen auf, wobei zumindest zwei der Schnittstellen parallel zueinander verlaufen. Der parallele Verlauf hat u.a. zusätzliche fertigungstechnische Vorteile.
-
Jedes der Messaufnehmerelemente weist einen Sensortopf auf, wobei der Sensortopf einen Topfboden und eine Mantelfläche aufweist und wobei der Sensortopf mantelseitig einen Anschlussstutzen zur Verbindung mit dem Metallschlauch aufweist. Durch die rotierbare Anordnung der Messaufnehmerelemente, bzw. des Sensortopfes, am Messrohr wird eine gering zugbelastete Anordnung der Metallschläuche erreicht, welche zwar flexibel sind allerdings auch eine Zug- oder Drucklast auf ihre Anschlussstelle ausüben können.
-
Eine Anordnung des Messaufnehmerelements in einer Aufnahme an einem Rohr vor dem endgültigen Festlegen des Sensorelements ist beispielsweise in der
DE 27 43 394 A1 offenbart, in welcher zunächst eine spannungsfreie Anordnung eines Sensorelements in einer Aufnahme am Rohr erfolgt und anschließend eine gespannte Festlegung des Messaufnehmerelements in der Aufnahme beschrieben wird. Nach dem Konzept der vorliegenden Erfindung ist der Sensortopf mit dem Sensorelement bei dessen Anordnung an einem Rohr, insbesondere in einer Aufnahme des Messrohres, rotierbar gelagert und erst im gespannten Zustand endgültig rotationsfrei bzw. nur mit höherem mechanischem Widerstand am Rohr, insbesondere in der Aufnahme fixiert.
-
Die rotierbare Anordnung der Messaufnehmerelemente, insbesondere der Sensorbecher, im nicht-gespannten Zustand reduziert die Schlauchlängen-Variationen der verwendeten Metallschläuche wobei sich die Messaufnehmerelemente je nach Zug- oder Druckbelastung durch die Metallschläuche ideal zugentlastend am Messrohr ausrichtbar sind.
-
Idealerweise kann der Sensortopf dabei im Übergangsbereich zwischen dem Metallschlauch und den US-Sensorelement im Bereich des Bodens des Sensortopfes einen Hohlraum als einen Anschlussraum für Sensorkabel aufweisen.
-
Das Rohr auf welches das Verbindungselement aufgesetzt ist, ist vorzugsweise ein dem Messgerät zugeordnetes Messrohr.
-
Das Messrohr weist an seiner Messrohraußenwand Ausnehmungen auf zum Einführen der Messaufnehmerelemente und zu deren Befestigung am Messrohr in einem gespannten Zustand, wobei der Sensortopf in ungespannten bzw. entspannten Zustand rotierbar um dessen Längsachse am Messrohr befestigt ist.
-
Der Metallschlauch, insbesondere der Panzerschlauch, kann messaufnehmerseitig und/oder verbindungsadapterseitig auf eine zapfenartige Ausformung aufgesteckt sein und mittels eines ersten metallischen Klemm- oder Rastelements auf dieser Ausformung gehalten sein, wobei benachbart zu dem ersten metallischen Klemm- oder Rastelement ein zweites Klemm- oder Rastelement zur Erdung des Metallschlauchs angeordnet ist. Durch diese unkomplizierte Befestigungsvariante werden die Nachteile, welche bei der Verwendung eines Metallschlauches auftreten können vorteilhaft vermieden. Zugleich wird ein sicherer Halt des Metallschlauchs an der zapfenförmigen Ausformung, z.B. einem Schlauchnippel, ermöglicht.
-
Die Messaufnehmerelemente können von außen am Rohr, insbesondere am Messrohr, zugänglich und lösbar montiert sein. Eine derartige Variante der Festlegung der Messaufnehmerelemente ermöglicht die einfache Entnahme und Wartung der Sensorelemente, insbesondere der Ultraschall-Sensorelemente.
-
Der Sensortopf entlang der Auflagefläche zum Rohr, insbesondere zum Messrohr, weist eine gerillte Oberfläche, vorzugsweise eine Riffelung, auf. Dadurch kann ein Überdruck gezielt abgeleitet werden. Sollte die Dichtung zwischen dem Sensorelement und der Aufnahme am Messrohr (z.B. ein O-Ring) versagen, so wird verhindert, dass der Prozessdruck (z.B. 100 bar) in den Aufnahmeraum der Signalkabel bzw. des Sensortopfes gelangt. Der Druck wird durch die Riffelung abgeleitet. Zudem ermöglichen die Rillen bzw. die Riffelung eine verdrehsichere Festlegung des Sensortopfes am Messrohr bei verspannter Befestigung des Sensorelements am Messrohr.
-
Der Anschlussstutzen des Sensortopfes kann zur besonders vorteilhaften zugentlastenden Anordnung des Metallschlauches und des Messaufnehmerelements gegenüber der Mantelfläche einen Winkel einnehmen, welcher dem Winkel entspricht, welcher die Längsachse des Sensorstutzens gegenüber zur Rohrachse des Rohres, insbesondere des Messrohres einnimmt.
-
Innerhalb des Hohlraums des Verbindungsadapters kann zudem ein Kabelschutzrohr angeordnet sein, in welchem die ersten und zweiten Signalübertragungskabel in dem Schutzrohr geführt sind. Dieses Kabelschutzrohr kann zudem vorteilhaft teleskopartig axial beweglich gegenüber einer Außenwandung des Verbindungsadapters verbunden angeordnet sein. Alternativ kann die Außenwandung des Verbindungsadapters axial beweglich gegenüber dem Kabelschutzrohr angeordnet sein.
-
Die Schnittstelle zwischen dem Verbindungsadapter und dem Metallschlauch kann ein mit dem Verbindungsadapter verbundenes Bauteil sein, welches die zapfenartige Ausformung aufweist.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der mehrerer Ausführungsbeispiele und unter Zuhilfenahme der beiliegenden Figuren näher erläutert. Die Ausführungsbeispiele sind rein exemplarisch und keinesfalls beschränkend zu verstehen. Einzelne Merkmale der Ausführungsvariante sind auch für sich genommen vorteilhaft und auf eine Vielzahl weiterer Ausführungsmerkmale übertragbar. Es zeigen:
-
1 Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Messgerätes;
-
2 Perspektivansicht einer Ausführungsvariante eines Messaufnehmerelements des erfindungsgemäßen Messgerätes;
-
3 Perspektivansicht einer Variante eines Verbindungsadapters, angeschlossenen Metallschläuchen und angeschlossenen Messaufnehmerelementen des erfindungsgemäßen Messgerätes;
-
4 Schnittansicht eines Messrohres eines erfindungsgemäßen zweiten Messgerätes senkrecht zu dessen Längsachse;
-
5 Perspektivansicht eines dritten erfindungsgemäßen Messgerätes;
-
6 Perspektivansicht eines vierten erfindungsgemäßen Messgerätes;
-
7 Perspektivansicht eines fünften erfindungsgemäßen Messgerätes;
-
8 Explosionsansicht eines sechsten erfindungsgemäßen Messgerätes;
-
9 Schnittansicht eines Verbindungsadapters eines siebenten erfindungsgemäßen Messgerätes;
-
10 Verbindung zwischen Metallschläuchen und Verbindungsadapters eines erfindungsgemäßen Messgerätes und
-
11 Weitere Detaildarstellung einer Verbindung zwischen Metallschläuchen und Verbindungsadapters eines erfindungsgemäßen Messgerätes.
-
1 zeigt Messgerät 1 zur Ermittlung eines Durchflusses und/oder einer Zusammensetzung eines Messmediums in einem Rohr 2 durch Erfassen eines Ultraschall-Messsignals.
-
Das Messgerät 1 kann vorzugsweise als Ultraschall-Durchflussmessgerät ausgebildet sein, welches durch Anwendung des bekannten Laufzeitdifferenz-Verfahrens den Durchfluss eines Mediums ermittelt.
-
Alternativ oder zusätzlich kann auch lediglich eine Bestimmung und/oder Quantifizierung der Einzelkomponenten eines Mediums mit mehreren Komponenten, z.B. einem Gasgemisch, vorgenommen werden. Eine Möglichkeit zur Quantifizierung der Einzelkomponenten eines Gasgemisches anhand von Ultraschallmessung ist beispielsweise in der
EP 2035821 A1 dargestellt.
-
Das Messgerät 1 kann als Ultraschall-Durchflussmessgerät, insbesondere als sogenanntes Clamp-On Durchflussmessgerät oder, besonders bevorzugt, als Durchflussmessgerät mit einem Messrohr als Teil des Durchflussmessgerätes ausgebildet sein.
-
1 zeigt eine erste Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Messgerätes 1. Es weist einen Messaufnehmer 2 und einen Messumformer 3, einen sogenannten Transmitter, auf.
-
Im folgenden Ausführungsbeispiel umfasst der Messsaufnehmer 2 ein Messrohr 4, welches in eine fluidführende Leitung einer Anlage einsetzbar ist und durch welches ein Messmedium geleitet werden kann, wobei das Messgerät den Durchfluss und/oder die Zusammensetzung des Messmediums bestimmt.
-
Das Messrohr 4 weist endständig Flansche 5 auf zum Anschluss des Messgerätes 1 an eine mediumsführende Leitung, sowie zumindest einen, zwei oder mehr Anschlussstutzen 6 zur Festlegung von Messaufnehmerelementen 7–11 an dem Messrohr 4. Das Messrohr weist eine Längsachse 200 auf. Die Messaufnehmerelemente 7–11 sind insbesondere als Sensortöpfe, vorzugsweise in zylindrischer Form, mit einem endständigen Deckel 29 ausgebildet.
-
Ein Ultraschall-Messsignal, mittels den Messaufnehmerelementen 7, 8. 9 oder 10 kann auf unterschiedliche Weise durch das Messrohr 4 geführt werden. Daher können die Ultraschall-Messaufnehmerelemente 7–10 zum Aussenden und/oder zum Empfang eines Ultraschallsignals, auf unterschiedliche Weise am Messrohr 4 angeordnet sein. In 1 sind jeweils zwei Ultraschall-Messaufnehmerelemente 7, 8 oder 9, 10 parallel nebeneinander auf einem Querschnitt senkrecht zur Längsachse 200 des Messrohres 4 angeordnet und mit dem Anschlussstutzen 6, vorzugsweise zumindest kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden.
-
Die Ultraschall-Messaufnehmerelemente 7–10 sind auf gegenüberliegenden Seiten des Messrohrs 4 paarweise angeordnet, sodass zumindest ein Ultraschallsignal durch das Messrohr 4 geleitet werden kann. Zwischen dem Messaufnehmer 2 und dem Messumformer 3 ist ein Verbindungsadapter 12 zur Verbindung des Messumformers mit dem Messrohr 4 oder bei einer Clamp-On Variante mit einer Rohrleitung verbunden. Zum Messaufnehmer 3 hin weist der Verbindungsadapter eine erste Schnittstelle 13, hier in Form eines Gewindes auf und zum Messrohr 4 hin ist eine zweite Schnittstelle 14, hier in Form einer Schnittstelle zur Befestigung auf dem Messaufnehmer mittels einer, in der Industrie allgemein bekannter Schelle, vorgesehen.
-
Der Verbindungsadapter 12, oft auch Sensorhals genannt, kann unter anderem der thermischen Entkopplung des Messumformers von dem Messrohr 4 dienen. Am Messrohr 4 ist in der Ausführung von 1 zudem ein Drucksensor als weiteres Messaufnehmerelement 11 angeordnet.
-
Der Aufbau der Gesamtheit des Verbindungsadapters und der Messaufnehmerelemente 7–10 ist in 3 näher erläutert. Die Messaufnehmerelemente 7–10 weisen in ihrer Ausführungsvariante in 3 einen Sensortopf 20 zur Aufnahme von in 3 nicht dargestellten Ultraschall-Sensorelementen auf.
-
Ein einzelnes Messaufnehmerelement ist in Detail in 2 dargestellt. Der Sensortopf 20 verfügt über eine Mantelfläche 123. Diese kann vorzugsweise zylindrisch ausgebildet sein, allerdings sind auch andere Formen, z.B. Kegelstumpfe- oder Prismatische Formen mit entsprechender Mantelfläche denkbar. Weiterhin weist der Sensortopf 20 einen Topfboden 25 auf.
-
Der Topfboden 25 und die Mantelfläche 123 definieren einen Hohlraum 22, in welchem teilweise ein Ultraschall-Sensorelement anordbar ist. Der Hohlraum 22 weist eine Öffnung auf, durch welche das Ultraschall-Sensorelement teilweise hervorsteht. Der Rand dieser Öffnung definiert die Anschlussseite des Sensortopfes an einem Rohr, insbesondere an den Aufnahmestutzen 6 des Messrohres 4. Der Rand der Öffnung des Hohlraumes 22 weist dabei eine Riffelung 21 auf.
-
Die Riffelung 21 dient bei plötzlichem Auftritt eines Druckanstiegs zu einer Reduzierung des Drucks, z.B. durch randseitigen Mediumsaustritt entlang der Riffelung. Somit dient die Riffelung einer Druckverminderung und bildet eine zusätzliche Sicherheitsstufe zum Schutz des Messumformers 3 und dem darunterliegendem Anschlussraum im Verbindungsadapter 12.
-
Der Sensortopf 20 weist zudem einen Anschlussstutzen 24 auf, welcher radial aus der Mantelfläche 123 hervorsteht.
-
Der Anschlussstutzen 624 des Sensortopfes ist dabei vorzugsweise gekröpft, d.h. er steht in einem Winkel ungleich 90° von der Mantelfläche 123 ab. Der Winkel sollte idealerweise gegenüber der Mantelfläche bzw. gegenüber der Längsachse des Sensortopfes 20 wählbar sein, sodass sich der Anschlussstutzen 24 des Sensorhalses je nach Zugkraft ideal zugentlastend bei der Anordnung mit freier Rotation in die Längsachse des Sensortopfes an den Anschlussstutzen 6 des Messrohres 4 ausrichten kann.
-
Es hat sich überraschend gezeigt, dass der Winkel für eine optimale zugentlastende Anordnung dem Winkel entspricht, welcher die Längsachse des Sensortopfes 20 gegenüber der Längsachse 200 des Messrohres einnimmt. Zwischen jedem der Messaufnehmerelemente 7–11 und dem Verbindungsadapter 12 ist zumindest je ein Metallschlauch 15–18, 102, ein sogenannter Panzerschlauch, angeordnet.
-
In den Metallschläuchen sind Signal- und/oder Energieübertragungskabel zur Stromversorgung und/oder Energieversorgung der Ultraschall-Messaufnehmerelemente und/oder des Drucksensors angeordnet.
-
Die Panzerschläuche, dienen unter anderem dem Schutz der vorgenannten Kabel vor von aussen einwirkenden mechanischen und elektromagnetischen Belastungen. In 3 ist lediglich ein Anschluss 101 für den Metallschlauch 102 des Drucksensors 11 am Verbindungsadapter 12 dargestellt.
-
9 zeigt eine abgeänderte Variante eines Verbindungsadapters 82 mit geringfügig abgeänderter Form. Dieser Verbindungsadapter 82 weist im Wesentlichen baugleiche Elemente zum Verbindungsadapter 12 auf, wobei die Anschlussbereiche und der Innenaufbau einer bevorzugten Ausführungsvariante eines bevorzugten Verbindungsadapters anhand der 3 näher erläutert werden.
-
Abgesehen von verschiedenen Außenkonturen des Verbindungsadapters 12 und 82 sind die wesentlichen strukturellen Eigenschaften des Verbindungsadapters 82 auch auf den Verbindungsadapter 12 übertragbar.
-
Alle weiteren in der 9 dargestellten Merkmale des in 3 dargestellten Verbindungsadapters sind somit auch auf den Verbindungsadapter 12 übertragbar. Der Verbindungsadapter 82 weist einen Hohlraum 83 auf, welcher sich zwischen einem Messumformer 91 einer Ausführungsvariante und eines erfindungsgemäßen Messgerätes 81 bis zu einem Rohr, insbesondere einem Messrohr 90 des Messgerätes 81, erstreckt. Der Verbindungsadapter 82 weist eine Schnittstelle 92 zum Gehäusesegment 69a auf, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch eine Schweißnaht gebildet sein kann.
-
Eine Schnittstelle 93 zum Messrohr 90 kann in analoger Weise als eine Schweißnaht ausgebildet sein.
-
Der Verbindungsadapter 82 weist eine Längsachse auf. Senkrecht oder schräg zu dieser Längsachse sind in der Mantelfläche 103 des Verbindungsadapters 82 Schlauchnippel 19 zum Anschluss der Metallschläuche 15–18, 102 angeordnet. Diese Schlauchnippel 19 können in der Mantelfläche 103 des Verbindungsadapters 82 eingeschweißt und/oder eingeschraubt oder anderweitig festgelegt sein.
-
Die Schlauchnippel 19 der 9 weisen eine Sechskant-Außenkontur für den Eingriff eines Werkzeugs auf.
-
Die Schlauchnippel 19 sind hülsenförmig ausgebildet und im Detail in 10 dargestellt. Der beidseitig geöffnete Hohlraum 97 des hülsenförmigen Schlauchnippels 19 dient der Durchführung der Energie- und/oder Signalübertragungskabel. Der Schlauchnippel 19 weist eine Längsachse auf und eine tannenbaumartige Außenkontur mit radial abstehenden Vorsprüngen 95.
-
Analog kann jeweils einer der Metallschläuche 15–18, 102 zum Anschluss an den Schlauchnippel 19 endständig eine Innenkontur mit radial nach innen hervorstehenden Vorsprüngen 94 aufweisen zum Anschluss an den Schlauchnippel. Alternativ können die Schläuche innen auch glatt ausgebildet sein und erst bei der Montage, z.B. durch Verpressen, in Formschluss mit den Vorsprüngen 94 gebracht werden. Der Metallschlauch 15–18, 102 kann am Schlauchnippel 19 durch Klemm- oder Rastelemente 52, 53 festgelegt sein. In 10 handelt es sich um umgreifende Klemm- oder Rastelemente 52, 53, vorzugsweise in Form sogenannter Briden.
-
Zumindest ein erstes der beiden Klemmen- oder Rastelemente 52 ist aus einem leitfähigen Material, vorzugsweise Metall, und kontaktiert den Schlauchnippel 19 mit dem Metallschlauch 15–18, 102, um eine elektrische Erdung des Metallschlauches 15–18, 102 zu ermöglichen. Das zweite Klemm- oder Rastelement 53 kann identisch zum ersten Klemm- oder Rastelement ausgebildet sein und ermöglicht insbesondere die mechanische Festlegung des Metallschlauches 15–18, 102 am jeweiligen Schlauchnippel 19.
-
Zur Begrenzung des Einschubs des Metallschlauches 15–18, 102 weist der Schlauchnippel 19 einen Anschlag 96 auf.
-
Analog wie die Verbindung des Metallschlauches 15–18, 102 an dem jeweiligen Schlauchnippel 19 des Verbindungsadapters 82 kann der Anschluss des Metallschlauches 15–18, 102 an den Schlauchnippel des Sensortopfes 20 welcher mit einer Überwurfmutter 124 an den Anschlussstutzen 24 des Messaufnehmerelementes 7–11/ 23 angeschraubt und mittels axialdichtendem O-Ring 125, mittels zweier Klemm- und/oder Rastelemente 52, 53, insbesondere in Form von metallischen Briden, erfolgen. Ein Verschlussdeckel 127 dient dem endständigen Verschluss des Sensortopfes 20. Weiterhin ist im Bereich des Schlauchnippels eine Vorzentrierung 128 vorgesehen. Längsachse Sensortopf. Auch hier ist eine Überwurfmutter 129 vorgesehen. Die vorgenannte Verbindung ist insbesondere in 11 dargestellt.
-
Mit Bezug auf 9 weist der Verbindungsadapter 12 innerhalb des Hohlraumes 83 im Bereich der Schnittstelle 93 zum Messrohr 90 einen Temperatursensor 84 auf. Der Temperatursensor 84 ist zum Signalaustausch mit im Hohlraum 83 verlaufenden Kabeln 89 mit dem Messumformer 91 verbunden. Der Temperatursensor 84 umfasst ein endständig am Temperatursensor 84 angeordnetes Temperatursensorelement 86, z.B. einen PT-100 oder PT-1000 Sensor. Dieser ist in einem Kolben 85 angeordnet, welcher federgelagert und axial verschiebbar gegenüber einer zylindrischen Ringaufnahme 88 angeordnet ist. Die Festlegung wird durch eine Feder 87 erreicht, welche sich an der Ringaufnahme 88 und am Kolben 85 abstützt und die bei axialer Bewegung des Kolbens 85 gegenüber der Ringaufnahme 88 expandiert oder komprimiert wird.
-
Die Ringaufnahme 88 ist an einer Innenkontur des Verbindungsadapters 82 festgelegt bzw. fixiert. Die Anordnung von Ultraschall-Sensorelementen an einem Messrohr 4 ist an sich bekannt, soll allerdings anhand der 4 kurz erläutert werden.
-
Die Ultraschall-Sensorelemente 26/27 können typischerweise einen Ultraschallerzeuger, z.B. ein Piezoelement, und gegebenenfalls eine Anordnung mehrerer Anpassungsmaterialien aufweisen. Ein erstes Ultraschallsignal tritt in 4 durch ein Ultraschallfenster des Ultraschall-Sensorelementes 27 in das Messrohr ein und erzeugt in Zusammenwirkung mit dem gegenüberligenden Ultraschall-Sensorelement 27 einen Signalpfad. Parallel zu den ersten Ultraschall-Sensorelementen 27 ist ein zweites Ultraschall-Sensorelementenpaar, 26/26 zur Erzeugung eines weiteren parallel zum vorgenannten Signalpfad verlaufenden zweiten Signalpfades angeordnet. Die Aufnahme 6 verfügt über Aufnahmeöffnungen 32, in welche die Ultraschall-Sensorelemente 26, 27 typischerweise verschraubt oder einsteckbar sind und durch Verklemmen und/oder Verrasten fixierbar sind.
-
Die Ultraschall-Sensorelemente weisen randseitig Dichtelemente 28, z.B. Dichtringe, zur Dichtung gegenüber der Aufnahme 6 auf. Der Sensorbecher 23 selbst weist keine direkte Verbindung mit der Aufnahme 6 auf, sondern ist durch das jeweilige Sensorelement 26, 27 mit der Aufnahme 6 verbunden. Er weist zudem eine Längsachse 201 auf.
-
Die Riffelung 21 liegt in 4 gut erkennbar auf einer Randfläche benachbart zur Aufnahmeöffnung 32 auf.
-
In 4 und insbesondere in 11 ist ein Schlauchnippel 19 mit dem Anschlussstutzen 24 verbunden, wobei auf diesem Schlauchnippel 19 einer der Metallschläuche 15–18 aufgesteckt ist, welcher zum vorzugsweise baugleichen Schlauchnippel 19 des Verbindungsadapters 12 führt. Der Metallschlauch 15–18 zum Ultraschall-Messaufnehmerelement 7–10 und der Metallschlauch 102 zum Drucksensor 11 sind in 4 gut erkennbar mit jeweils zwei metallischen Briden 52, 53 am Schlauchnippel 19 des Verbindungsadapters 12 angeschlossen.
-
In das Messrohr 4 ragt in 4 in Verlängerung der Längsachse des Verbindungsadapters 12 bereichsweise ein Temperatursensor 31, welcher anders als in 9 nicht vollständig außerhalb des Lumens des Messrohres angeordnet sind, sondern in das Lumen des Messrohres hineinragt.
-
Die Erfindung ist somit nicht auf die in 1 bis 4, 9 und 10 dargestellten bevorzugten Ausführungsvarianten beschränkt, sondern ermöglicht eine Vielzahl von weiteren bevorzugten Ausgestaltungsvarianten, von denen einige in 5 bis 8 dargestellt sind.
-
5 zeigt ein Messgerät 51 mit einem dem Messgerät 1 gegenüber leicht abgewandelten Verbindungsadapter 54. Dabei weist der Verbindungsadapter 54 im Verhältnis zum Durchmesser des Messrohres 56 eine deutlich größere Längsachse als in 1 bis 4 auf. Zudem stehen die Anschlussseiten 55 der paarweise angeordneten Schlauchnippel 19 sich nicht diametral am Verbindungsadapter 12 gegenüber, sondern stehen paarweise winklig zueinander. Am Schlauchnippel 19 des Drucksensors 11 aber auch an den Schlauchnippeln 19 der Ultraschall-Messsaufnehmerelemente sind die Metallschläuche jeweils mit zwei metallischen Briden 52, 53 festgelegt. Der Verbindungsadapter 54 ist mit dem Messrohr 56 durch die Flanschverbindung mit einer die Flanschsegmente umgreifenden Verschalung 57 aus zumindest zwei Halbschalen verbunden. Die Aufnahmen der Ultraschall-Sensorelemente sind ebenfalls in einem anderen Winkel zur Längsachse des Messrohres 56 angeordnet als dies in 1 bis 3 der Fall ist.
-
In den Varianten eines erfindungsgemäßen Messgerätes 61 der 7 und 8 sind keine Sensorbecher mit randseitigen Anschlussstutzen 12 vorgesehen. In diesen Varianten umfassen die Messaufnehmerelemente lediglich Ultraschall-Sensorelement mit daran angeordneten Schlauchnippeln. Es sind in der Variante der 7 und 8 lediglich zwei Messaufnehmerelemente vorgesehen mit entsprechend zwei daran angeschlossenen Metallschläuchen 63 und 64 zur Verbindung mit einem Verbindungsadapter 62, welcher zwischen einem Messrohr und dem Messumformer 70 angeordnet sind. In dieser Ausführungsvariante sind lediglich zwei Metallschläuche vorgesehen. Die Anschlussseiten 65, 66 der Messaufnehmerelemente am Messrohr sind symmetrisch gegenüber einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Messrohres angeordnet.
-
Der Messumformer 70 kann mehrere Gehäusesegmente 69a und 69b umfassen. Innerhalb einer zylindrischen Wandung 68 des Verbindungsadapters 62 ist eine zusätzliche Kabelschutzhülse 67 eingebaut, welche axial verschraubbar gegenüber der zylindrischen Wandung 68 ist, sodass die Länge des Verbindungsadapters 62 durch eine längere Variante des Verbindungsadapters 62 einfach variierbar ist und somit auf eine bestimmte Temperatur der Messmedien, z.B. auf Temperaturen von mehr als 200°C oder auf Temperaturen von weniger als –40°C bei kryogenen Medien zur thermischen Entkopplung des Messumformers 70 anpassbar ist. Auf der gegenüberliegenden Seite der Kabelschutzhülse 67 wird das Gehäusesegment 69a ebenfalls verschraubt. In einer anderen Ausführungsform können die Teile Verbindungsadapter 62 Kabelschutzhülse 67 und Gehäusesegment 69a auch untereinander verschweisst werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Messgerät
- 2
- Messaufnehmer
- 3
- Messumformer
- 4
- Messrohr
- 5
- Flansch
- 6
- Anschlussstutzen
- 8
- Dichtelement
- 7–11
- Sensortopf
- 12
- Verbindungsadapter
- 13
- Schnittstelle
- 14
- Schnittstelle
- 15–18
- Metallschlauch
- 19
- Schlauchnippel
- 20
- Sensortopf
- 21
- Riffelung
- 22
- Hohlraum
- 24
- Anschlussstutzen
- 25
- Topfboden
- 26
- Sensorelement, insbesondere Ultraschall-Sensorelement
- 27
- Sensorelement, insbesondere Ultraschall-Sensorelement
- 28
- Dichtelement
- 29
- Deckel
- 31
- Temperatursensor
- 32
- Aufnahmeöffnung
- 33
- Auflagefläche
- 51
- Messgerät
- 52
- Bride
- 53
- Bride
- 54
- Verbindungsadapter
- 55
- Anschlussseiten
- 56
- Messrohr
- 57
- Verschalung
- 61
- Messgerät
- 62
- Verbindungsadapter
- 63
- Metallschlauch
- 64
- Metallschlauch
- 65
- Anschlussseite
- 66
- Anschlussseite
- 67
- Kabelschutzhülse
- 68
- zylindrische Wandung
- 69a
- Gehäusesegment
- 69b
- Gehäusesegment
- 70
- Messaufnehmer
- 81
- Messgerät
- 82
- Verbindungsadapter
- 83
- Hohlraum
- 84
- Temperatursensor
- 85
- Kolben
- 86
- Temperatursensorelement
- 87
- Feder
- 88
- Ringaufnahme
- 89
- Kabel
- 90
- Messrohr
- 91
- Messumformer
- 92
- Schnittstelle
- 93
- Schnittstelle
- 94
- Vorsprünge
- 95
- Vorsprünge
- 96
- Anschlag
- 97
- Hohlraum
- 101
- Anschluss
- 102
- Metallschlauch
- 103
- Mantelfläche
- 123
- Mantelfläche
- 124
- Überwurfmutter
- 125
- O-Ring
- 127
- Verschlussdeckel
- 128
- Vorzentrierung
- 129
- Überwurfmutter
- 200
- Längsachse
- 201
- Längsachse Sensortopf
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 2743394 A1 [0022]
- EP 2035821 A1 [0047]
