DE3006723C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Strö­ mungsmesser nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein nach der US-PS 36 10 040 bekannter Strömungsmesser dieser Art weist ein Gehäuse mit Endflanschen auf, die mit entsprechenden Endflanschen am stromaufwärtigen und am stromabwärtigen Rohr zu verbinden sind. Der Kern ist in eine innere Ringausnehmung des Gehäuses eingesetzt.

Nach der US-PS 40 98 118 ist ein Strömungsmesser mit einem zylinderabschnittförmigen Gehäuse ohne Flansche und Stirn­ wände bekannt, in das ein Kern, der zur Zentrierung im Gehäuse an einem Ende einen Umfangsflansch aufweist, ein­ gegossen ist. Um den Kern herum sind in das Gehäuse Rohr­ stücke von der axialen Länge des Gehäuses eingegossen, die den Umfangsflansch durchsetzen. Durch diese Rohr­ stücke können Bolzen gesteckt werden, die Endflansche am stromaufwärtigen und stromabwärtigen Rohr miteinander verbinden. Sind die Radien der Endflansche hinreichend groß, so können sie auch außerhalb des Gehäuses durch Bolzen miteinander verbunden werden; die Rohrstücke wer­ den dann nicht gebraucht.

Ein nach der US-Patentschrift 23 30 593 bekannter Strö­ mungsmesser weist einen Kern mit Endflanschen auf, zwi­ schen die ein zylinderabschnittförmiges Gehäuse paßt. An die freien Stirnflächen der Endflansche werden die Endflansche eines stromaufwärtigen und eines stromabwär­ tigen Rohrs unter Zwischenfügung von Dichtungsringen angelegt und außerhalb des Kerns und des Gehäuses durch Bolzen miteinander verbunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Strömungsmesser nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, bei dem der durch das Zusammenspannen der Endflansche des stromauf­ wärtigen und des stromabwärtigen Rohrs auf das Gehäuse und den Kern ausgeübte Druck auf das Gehäuse und den Kern verteilt wird, so daß zur Erzielung einer hohen Dichtig­ keit ohne Gefährdung des Gehäuses und des Kerns die End­ flansche an dem stromaufwärtigen und an dem stromabwärti­ gen Rohr mit hoher Kraft zusammengespannt werden können. Dabei soll der Strömungsmesser kompakt sein, mit geringem Aufwand herstellbar sein und leicht zwischen das stromauf­ wärtige und das stromabwärtige Rohr eingebaut werden kön­ nen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 angegeben.

Die erfindungsgemäße Ausbildung gestattet, die Endflan­ sche am stromaufwärtigen und stromabwärtigen Rohr mit großer Kraft zusammenzuspannen, da der dabei ausgeübte Druck auf das Gehäuse und den Kern verteilt wird. Damit wird eine hohe Dichtigkeit erzielt und auch erreicht, daß der Kern einem hohen Druck des Strömungsmediums wider­ stehen kann.

Das Gehäuse kann dabei als bleibende konstante Form zum Ausgießen der zwischen dem Kern und dem Gehäuse gebilde­ ten Innenkammer dienen. Mit dem Gießmaterial sind dabei auch Komponenten, die sich in der Innenkammer befinden, einzukapseln und dadurch in ihrer Lage zu fixieren. Da das Gehäuse aus ferromagnetischem Material besteht, dient es als Magnetfluß-Rückführungsweg für die Magnetkerne. Das Gehäuse kann wetterfest ausgebildet sein und als Träger für eine zum Strömungsmesser gehörende Wandler­ anordnung dienen. Um den Zusammenbau des Strömungsmes­ sers zu erleichtern, kann das Gehäuse auch geteilt aus­ gebildet sein, insbesondere in Form von zwei zueinan­ der komplementären Halbschalen, die aneinander befestig­ bare Axialflansche aufweisen.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbei­ spiel unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen er­ läutert.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Strömungs­ messer.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch den Strömungsmesser.

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht des Strömungsmessers im eingebauten Zustand.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Strömungsmesser ohne Flan­ sche mit einem nicht-magnetischen, metallischen, End­ flansche 10 A und 10 B aufweisenden Kern 10 hoher Festig­ keit, vorzugsweise aus rostfreiem Stahl. Der Kern 10 dient nach Einbringung eines Futters 11 zum Durchleiten eines strömenden Mediums und hat den gleichen oder einen kleineren Innendurchmesser als an ihn angeschlossene Rohre zur Zuführung bzw. Abführung des Mediums.

Am Kern 10 sind Verstärkungsrippen 10 R vorgesehen, die nicht nur dem Druck des Mediums, sondern auch einer auf den Kern 10 wirkenden axialen Kompressionskraft wider­ stehen. Eine solche Kompressionskraft wird durch Schrau­ ben B 1, B 2 usw. hervorgerufen, mittels denen Flansche an einem in Strömungsrichtung vorderen Rohr 25 und einem in Strömungsrichtung hinteren Rohr 26, zwischen die der Kern 10 eingesetzt ist, zusammenzuspannen sind (Fig. 3) .

Das Futter 11 besteht aus Kunststoff, vorzugsweise aus spritzgegossenem Polyvinylidenchlorid (Kynar) und weist Endflansche 11 A und 11 B auf, die sich über die Endflansche 10 A, 10 B des Kerns 10 er­ strecken, sowie diametral einander gegenüberliegende Buchsen S 1 und S 2 zur Aufnahme von metallischen Elektro­ den. Die Elektroden liegen auf einer Achse X, die rechtwinklig zur Längsachse Z des Kerns 10 verläuft.

Der mit dem Futter 11 versehene Kern 10 ist konzentrisch von einem geteilten zylindrischen Oehäuse 12 u, 12 l aus zwei komplementären, an ihren Längsrändern mit Flanschen 13 und 14 versehenen Halbstücken 12 u und 12 l umschlossen. Die Flansche 13 und 14 sind miteinander verschweißt oder verschraubt. Das Gehäuse 12 u, 12 l besteht aus Stahlguß oder einem anderen weich-ferromagnetischen Material.

An den Halbstücken 12 u und 12 l sind einstückig zwei Magnet­ kerne 15 und 16 angeformt, die diametral einander gegen­ über mit einer gemeinsamen Achse Y stehen, die recht­ winklig zu den Achsen X und Z verläuft. Die freien Enden der Magnetkerne 15 und 16 sind fest in kreisförmige Aus­ nehmungen im Kern 10 eingepaßt, wodurch der Kern 10 exakt in seiner Lage relativ zu den Halbstücken 12 u und 12 l gehalten wird.

Die Magnetkerne 15 und 16 sind von vorgeformten, über sie geschobenen Wicklungen 17 und 18 umschlossen. Die Wicklungen 17 und 18 erzeugen bei Erregung ein magneti­ sches Feld, dessen Flußlinien rechtwinklig zur Strömungs­ richtung des durch den Kern 10 strömenden Mediums verlau­ fen, so daß das strömende Medium eine Spannung erzeugt, die von den Elektroden aufgenommen wird, um ein Signal zu erzeugen, das eine Funktion der Strömungsgeschwindig­ keit ist. Leitungen von den Elektroden und von den Wick­ lungen 17 und 18 sind durch Bohrungen 19 und 20 im oberen Halbstück 12 u zu einer Wandleranordnung 24 (Fig. 3) ge­ führt.

Das Gehäuse 12 u und 12 l weist ringförmige Stirnwände 21 und 22 auf, deren Innenumfang dem Außenumfang der End­ flansche 10 A und 10 B des Kerns 10 angepaßt ist, wo­ durch zwischen dem Kern 10 und dem Gehäuse 12 u, 12 l eine ringförmige Innenkammer gebildet wird.

Am oberen Halbstück 12 u ist einstückig eine äußere Platt­ form 23 für die Wandleranordnung 24 (Fig. 3) angeformt. In der Wandleranordnung 24 befinden sich eine elektroni­ sche Steuerschaltung zur Erregung der Wicklungen 17 und 18 und eine Schaltung zur Verarbeitung des von den Elektroden abgenommenen Signals zu einem Ausgangssignal, das zu einer entfernt liegenden Station geleitet wird, um dort die gemessene Strömungsgeschwindigkeit anzuzei­ gen, aufzuzeichnen und Regelungen durchzuführen.

Da der mit dem Futter 11 versehene Kern 10 zwischen den Magnetkernen 15 und 16 sitzt, die Elektroden in Buchsen S 1 und S 2 sitzen und die Wicklungen 17 und 18 zwischen dem Gehäuse 12 u, 12 l und dem Kern 10 liegen, befinden sich alle diese Teile nach ihrem Zusammenbau in der Innen­ kammer in ihrer richtigen Lage. Es ist somit möglich, durch die Bohrungen 19 und 20 in die Innenkammer des Gehäuses 12 u, 12 l eine Vergußmasse aus Epoxid oder einem anderen isolierenden Material einzubringen, nach deren Aushärten alle in der Innenkammer befindlichen Teile me­ chanisch fest, nach außen hin geschützt und feuchtig­ keitssicher untergebracht sind und über eine unbeschränk­ te Dauer zuverlässig arbeiten können.

Das geteilte Gehäuse 12 u, 12 l dient dabei überdies als Rückführungsweg für den magnetischen Fluß.

In den Stirnwänden 21 und 22 sind in quadratischer An­ ordnung Bohrungen H 1, H 2, H 3, H 4 zur Aufnahme der Schrau­ ben B 1, B 2 usw. vorgesehen, mittels denen die Endflansche des in Strömungsrichtung vorderen Rohres 25 und des in Strömungsrichtung hinteren Rohres 26 über Dichtungen zu­ sammenzuspannen sind.

Um eine gute Dichtung zu gewährleisten, sind die Schrau­ ben B 1, B 2 usw. stark anzuziehen. Sie üben eine dement­ sprechend große Kompressionskraft auf den Kern 10 aus, der der Kern 10 aufgrund seiner hohen Festigkeit jedoch widersteht. Ist der Kern 10 klein, kann es bevorzugt sein, die die Flansche überbrückenden Schrauben B 1, B 2 usw. nicht durch Bohrungen im Gehäuse 12 u, 12 l zu füh­ ren, sondern längs der Außenseite des Gehäuses 12 u, 12 l und gesondert einzukapseln.

Die Magnetkerne 15 und 16 müssen nicht einstückig mit dem Gehäuse 12 u, 12 l geformt sein. Jeder Magnetkern 15, 16 kann auch in Abschnitte geteilt sein. Der zylindrische Teil des Gehäuses 12 u, 12 l kann auch direkt mit Flanschen der Spulen 17 und 18 verbunden sein. Die Halbstücke 12 u, 12 l können auch flanschlos durch Nahtschweißung mitein­ ander verbunden sein. Die Elektroden können zu benetzen­ de Elektroden mit kleinem Durchmesser oder mit großer Oberfläche sein. Es können aber auch großflächige iso­ lierte Elektroden mit oder ohne Abschirmung verwendet werden. Es können auch kernlose Spulen 17 und 18 verwen­ det werden.

Claims (12)

1. Elektromagnetischer Strömungsmesser, der zwischen mit Flan­ schen versehene Enden eines stromaufwärtigen und eines strom­ abwärtigen Rohres (25, 26) einsetzbar ist, mit einem eine Strö­ mungsleitung bildenden nicht-magnetischen Metallkern (10) mit einem den Kern (10) konzentrisch umgebenden, zylindrischen Gehäuse (12 u, 12 l) aus ferromagnetischem Ma­ terial, an dem einstückig wenigstens zwei Magnetkerne (15, 16) an sich diametral gegenüberliegenden Stellen auf einer zur Längsachse (z) des Kerns (10) senkrechten und diese Längs­ achse (z) schneidenden Achse (Y) angeformt sind, und mit einem Paar von Elektroden, welche auf dem Kern (10) an sich diametral gegenüberliegenden Stellen auf einer sowohl zur Längsachse (z) des Kerns (10) als auch zur Achse (Y) der Magnetkerne (15, 16) senkrechten Achse (X) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12 u, 12 l) stirnseitig keine Flansche sondern Stirnwände (21, 22) mit Ausnehmungen aufweist, in die Endflansche (10 A, 10 B) des Kerns (10) eingepaßt sind und daß das Gehäuse (12 u, 12 l) und der Kern (10) zwischen durch Schrauben (B 1, B 2) aneinander zu ziehende Endflansche der Rohre (25, 26) einzuspannen sind.

2. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (10) mit einem isolierenden Futter (11) ausgeklei­ det ist, das den Außenseiten der Endflansche (10 A, 10 B) anliegende Endflansche (11 A, 11 B) aufweist.

3. Strömungsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter (11) in Spritzguß aus Kunststoff herge­ stellt ist.

4. Strömungsmesser nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Futter (11) Buchsen (S 1, S 2) zur Aufnah­ me und Isolierung der Elektroden aufweist.

5. Strömungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen dem Gehäuse (12 u, 12 l) und dem Kern (10) mit einer Vergußmasse ge­ füllt ist.

6. Strömungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kern (10) aus rostfreiem Stahl hergestellt ist.

7. Strömungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kern (10) aus gegossenem rostfreiem Stahl hergestellt ist.

8. Strömungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Magnetkerne (15, 16) in Ausnehmungen des Kerns (10) sitzen.

9. Strömungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12 u, 12 l) aus zwei kom­ plementären Halbstücken (12 u und 12 l) gebildet ist.

10. Strömungsmesser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Halbstücke (12 u und 12 l) aneinander befe­ stigte Randflansche (13, 14) aufweisen.

11. Strömungsmesser nach Anspruch 9 oder 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an einem Halbstück (12 u) eine Platt­ form (23) zur Halterung einer Wandleranordnung (24) aus­ gebildet ist.

12. Strömungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ge­ kennzeichnet durch die Schrauben (B 1, B 2) aufnehmende Bohrungen (H 1, H 2, H 3, H 4) in den Stirnwänden (21, 22) des Gehäuses (12 u, 12 l).