DE3423921C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromagneti
schen Durchflußmesser mit einem druckfesten keramischen
Meßrohr und einem dieses umgebenden Gehäuse, zwischen
denen ein Hohlraum verbleibt, in dem sich die Polschuhe
und Wicklungsanordnung eines Magnetsystems befinden,
wobei an beiden Stirnseiten des Meßrohres Dichtflächen zur Anlage von
Dichtringscheiben vorgesehen sind.
Bei einem bekannten Durchflußmesser dieser Art (EU-OS
80 535) besteht das Meßrohr aus Oxidkeramik, so daß es
auch für aggressive und heiße Medien geeignet ist.
Das Meßrohr besitzt eine so hohe mechanische Festig
keit, daß keine über die gesamte Länge verlaufende,
die Druck- und Biegefestigkeit erhöhende Ummantelung
aus metallischem Werkstoff (wie bei einer Konstruktion
gemäß US-PS 37 50 468) erforderlich ist. Daher können
die Polschuhe und die Wicklungsanordnung unmittelbar
außerhalb des keramischen Meßrohrs angeordnet und
das Metallgehäuse als magnetischer Rückschluß verwendet
werden. Zur Bildung einer ausreichend großen Dichtfläche
besitzt das Meßrohr an beiden Enden je einen Flansch,
so daß sich die Form einer Garnrolle ergibt. Die
Umfangsflächen dieser Flansche sind in einer entspre
chenden Gehäusebohrung gehalten und können mittels
Schrumpfspannung darin befestigt sein. Keramische
Materialien sind in hohem Maße empfindlich gegenüber
Stoß- und Schlagbeanspruchung, gegen Druckspitzen
im durchströmenden Medium, gegen rasche Temperaturände
rungen u. dgl. Wenn das keramische Meßrohr bricht,
kann das Strömungsmittel über das Gehäuse austreten.
Hierbei kann größerer Schaden entstehen, insbesondere,
wenn es sich um aggressive Flüssigkeiten handelt.
Es ist ferner ein elektromagnetischer Durchflußmesser
bekannt (GB-PS 11 56 875), dessen Meßrohr aus Glas, Por
zellan oder Keramik von einem Abschirmrohr aus rostfreiem
Stahl umgeben ist. Der zwischen beiden verbleibende Hohl
raum steht über Öffnungen mit der Umgebung in Verbindung
und enthält keine Teile des Magnetsystems. An den Enden
des Abschirmrohres ist ein Befestigungsflansch ange
schweißt, an welchem ein weiterer, das Meßrohr radial
überlappender Flansch angeschraubt ist. Das Flanschmate
rial selbst vermag nicht zu dichten. Aus diesem Grund
ist zwischen der Stirnseite des Meßrohres und dem weite
ren Flansch eine Ringdichtung vorgesehen. Eine entspre
chende Abdichtung an der Stirnseite des Abschirmrohres
fehlt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektro
magnetischen Durchflußmesser der eingangs beschriebenen
Art anzugeben, der auch beim Bruch des kerami
schen Meßrohres noch druckdicht ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß das Gehäuse eine druckdichte Kapsel mit mindestens
der gleichen Druckfestigkeit wie das Meßrohr bildet
und die Stirnflächen des Gehäuses jeweils einen radial äußeren Teil der Dichtfläche
bilden.
Bei dieser Konstruktion werden keine Maßnahmen zur
Verstärkung des keramischen Meßrohres getroffen,
sondern es wird das Meßrohr in einem druckdichten
Raum eingeschlossen. Hierzu ist es einerseits erforder
lich, daß das Gehäuse eine ausreichende Druckfestigkeit
hat, und andererseits, daß nicht nur das Meßrohr,
sondern auch das Gehäuse stirnseitig gegen die Anschluß
leitungen abgedichtet ist. Wenn nunmehr das keramische
Meßrohr infolge einer außerordentlichen Belastung
brechen sollte, kann das Strömungsmedium lediglich
in den Hohlraum zwichen Meßrohr und Gehäuse dringen,
nicht aber nach außen gelangen. Auch aggressive Medien
können daher keinen Schaden verursachen. Das Gehäuse
braucht im allgemeinen nur eine begrenzte Beständigkeit
gegenüber dem Strömungsmedium zu haben. Denn der
Bruch des Meßrohres läßt sich verhältnismäßig leicht
feststellen, beispielsweise durch die Änderung des
Meßsignals, so daß ein Auswechseln des Durchflußmessers
innerhalb der Standzeit des Gehäusematerials ohne
Schwierigkeiten möglich ist.
Mit Vorteil weist das Gehäuse zwei nach innen bis
in den Bereich der Dichtfläche ragende Flansche auf.
Dies führt nicht nur zu der gewünschten Dichtung
zwischen Gehäuse und Anschlußleitungen, sondern auch
dazu, daß das Meßrohr an seinen Enden keine oder
nur wenig ausgeprägte Außenflansche hat. Hierdurch
wird die Herstellung und die Belastbarkeit des Keramik
körpers erheblich verbessert.
Vorzugsweise ist das Gehäuse aus einem Gehäuserohr
und den beiden Flanschen gebildet. Diese drei Teile
lassen sich leicht dicht miteinander verbinden und
ergeben ein sehr stabiles Gehäuse. Dieses Gehäuse
besitzt einen verhältnismäßig kleinen Außendurchmesser,
so daß es mühelos innerhalb der Spannschrauben unterge
bracht werden kann, welche die Anschlußleitungen
miteinander verbinden und deren Abstand von der Mittel
achse genormt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform haben der äußere
Teil der Dichtfläche und der von der Stirnfläche
des Meßrohrs gebildete innere Teil der Dichtfläche
etwa die gleiche radiale Breite. Dies hat zur Folge,
daß die Stirnseite des Gehäuses eine der Stirnseite
des Meßrohres gleichwertige Dichtung ergibt.
Hierbei empfiehlt es sich, daß der von der Stirnfläche
des Meßrohrs gebildete innere Teil der Dichtfläche
axial etwas über den äußeren Teil der Dichtflche
übersteht. Dies bewirkt, daß im Normalbetrieb die
Hauptdichtung zwischen der Stirnseite des Meßrohres
und den Anschlußleitungen erfolgt.
Zwischen Gehäuse und Meßrohr ist zweckmäßigerweise an
den Enden je eine Umfangsdichtung vorgesehen. Erfah
rungsgemäß brechen keramische Meßrohre inmitten ihrer
Länge, so daß das Strömungsmedium zunächst in den
Hohlraum des Gehäuses gelangt. Die Umfangsdichtung
liegt mit dem stirnseitigen äußeren Dichtungsteil
in Reihe, so daß sich eine besonders gute Druckdichtig
keit dieses Hohlraums ergibt.
Des weiteren sollten die elektrischen Anschlüsse
für die Wickelanordnung und für Elektroden über druck
dichte Durchführungen aus dem Gehäuse herausgeführt
sein.
Eine andere Möglichkeit, die Druckdichtigkeit zu
erhöhen und gegebenenfalls auf druckdichte Durchführun
gen zu verzichten, besteht darin, daß der freie Bereich
des Hohlraums mit einer Dichtmasse ausgefüllt ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der
Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbei
spiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen
Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen elektromag
netischen Durchflußmesser.
Ein elektromagnetischer Durchflußmesser 1 ist unter
Zwischenlage zweier Dichtringscheiben 3 und 4 zwischen
die Flansche 5 und 6 zweier Anschlußleitungen 7 und
8 gespannt. Hierzu werden Spannbolzen 9 mit Spannmut
tern 10 und 11 verwendet.
Der Durchflußmesser weist ein keramisches Meßrohr
12 mit zwei schwach ausgeprägten Flanschen 13 und
14 auf, deren Stirnflächen einen radial inneren Teil 15
und 16 der mit den Dichtringscheiben 3 und 4 gebilde
ten Dichtflächen darstellen.
Ein Gehäuse 17 wird durch ein Gehäuserohr 18 und
zwei nach innen ragende Flansche 19 und 20 gebildet.
Die Stirnseiten des Gehäuses ergeben den radial äußeren
Teil 21 und 22 der mit den Dichtringscheiben 3 und
4 gebildeten Dichtflächen. Das Gehäuserohr 18 hat
eine solche Wandstärke und ist mit den Flanschen
19 und 20 derart fest verbunden, daß das Gehäuse
17 mindestens die gleiche Druckfestigkeit hat wie
das keramische Meßrohr 12. Die Verbindung zwischen
dem Gehäuserohr 18 und den Flanschen 19 und 20 erfolgt
durch Schweißen, Verkleben oder auch durch eine Preß
passung, gegebenenfalls unter Verwendung zusätzlicher
Dichtringe, so daß sich eine druckdichte Verbindung
ergibt. Zwischen den Umfangsflächen der nach innen
gerichteten Flansche 19 und 20 sowie der Außenflansche
13 und 14 des Meßrohres 12 befindet sich eine Umfangs
dichtung 23 und 24 in der Form zweier O-Ringe. Statt
dessen kann an dieser Stelle auch eine andere Abdich
tung, beispielsweise mit Kitt, mit Klebstoff oder
durch einen Preßsitz erfolgen. Zwischen Meßrohr 12
und Gehäuse 17 verbleibt ein Hohlraum 25, in welchem
sich Polschuhe 26 und 27 befinden, die von gegenüberlie
genden Seiten am Meßrohr 12 anliegen, sowie zugehörige
Wicklungen 28 und 29. Das Gehäuserohr 18 bildet das
Joch, also den magnetischen Rückschluß des Magnetsy
stems. Der verbleibende freie Raum des Hohlraums
25 ist mit einer Dichtmasse 29 ausgefüllt. In einer
Achse, die senkrecht zur Symmetrieebene der Polschuhe
26 und 27 steht, befinden sich zwei Meßelektroden,
von denen lediglich die Elektrode 31 veranschaulicht
ist. Die Zuleitungen zu den Wicklungen 28 und 29
sowie zu den Meßelektroden gehen durch druckdichte
Durchführungen, von denen die Durchführungen 32 und
33, die in Umfangsrichtung zwischen den Polschuhen
26 und 27 angeordnet sind, in einer gegenüber ihrer
tatsächlichen Lage versetzten Lage veranschaulicht
sind.
Beim Einspannen des Durchflußmessers 1 zwischen den
Flanschen 5 und 6 erfolgt eine Abdichtung nicht nur
im Bereich des inneren Teils 15 und 16 der Dichtfläche,
sondern auch im Bereich des radial äußeren Teiles 21 und
22 der Dichtfläche, wenngleich die radial innere Dichtfläche
die Hauptdichtung bildet, weil die Stirnfläche des
Meßrohres 12 etwas, beispielsweise 1 mm, axial über
die Stirnfläche des Gehäuses 17 vorsteht. Wenn das
keramische Meßrohr 12 aus irgendeinem Grund bricht,
kann das Strömungsmedium zwar in den Hohlraum 25
gelangen. Das Gehäuse 17 bildet aber eine feste
Kapsel, die an beiden Enden durch die Hintereinander
schaltung der Umfangsdichtungen 23, 24 und des äußeren
Teils 21, 22 der Dichtfläche nach außen gelangen. Auch bei
aggressiven Medien besteht dieser Schutz ausreichend
lange, um einen Austausch des Durchflußmessers vor
nehmen zu können, weil das beispielsweise aus Stahl
bestehende Gehäuse eine entsprechend lange Standzeit
hat.
Sobald das Medium in den Hohlraum 25 eindringt, wird
das Magnetsystem beeinträchtigt. Das Meßsignal verän
dert sich in charakteristischer Weise, so daß der
Fehler rasch erkannt werden kann.
Claims (8)
1. Elektromagnetischer Durchflußmesser mit einem druck
festen keramischen Meßrohr und einem dieses umgeben
den Gehäuse, zwischen denen ein Hohlraum verbleibt,
in dem sich die Polschuhe und Wicklungsanordnung
eines Magnetsystems befinden, wobei an beiden
Stirnseiten des Meßrohres Dichtflächen zur Anlage von Dichtring
scheiben vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (17) eine druckdichte Kapsel mit
mindestens der gleichen Druckfestigkeit wie das
Meßrohr (12) bildet und die Stirnflächen des Gehäuses jeweils einen radial
äußeren Teil (21, 22) der Dichtfläche bilden.
2. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß das Gehäuse (17) zwei nach innen bis
in den Bereich der Dichtfläche ragende Flansche
(19, 20) aufweist.
3. Durchflußmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß das Gehäuse (17) aus einem Gehäuserohr
(18) und den beiden Flanschen (19, 20) gebildet
ist.
4. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Teil (21, 22) der
Dichtfläche und der von der Stirnfläche des Meß
rohrs (12) gebildete innere Teil (15, 16) der
Dichtfläche etwa die gleiche radiale Breite haben.
2. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der von der Stirnfläche
des Meßrohrs (12) gebildete innere Teil (15, 16) der
Dichtfläche axial etwas über den äußeren Teil
(21, 22) der Dichtfläche übersteht.
6. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Gehäuse (17)
und Meßrohr (12) an den Enden je eine Umfangsdich
tung (23, 24) vorgesehen ist.
7. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen An
schlüsse für die Wicklungsanordnung (28, 29) und
für die Meßelektroden (31) über druckdichte Durch
führungen (32, 33) aus dem Gehäuse (17) herausge
führt sind.
8. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Bereich des
Hohlraums (25) mit einer Dichtmasse (30) gefüllt ist.
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