DE4239956C2 - Elektromagnetischer Durchflußmesser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Durchfluß­ messer, spezieller einen elektromagnetischen Durchflußmesser vom Typ mit einem Keramikmeßrohr, der dazu in der Lage ist, die Durchflußgeschwindigkeit eines heißen, korrodierenden und/oder abreibenden Fluids zufriedenstellend zu messen.

Elektromagnetische Durchflußmesser arbeiten nach dem Prin­ zip, daß die Durchflußgeschwindigkeit durch Erfassen des elektrischen Potentials gemessen werden kann, das erzeugt wird, wenn ein zu messendes leitendes Fluid rechtwinklig zu einem Magnetfeld fließt. Das Potential steht im Verhältnis zum Produkt aus der Intensität des angelegten magnetischen Feldes und der Durchflußgeschwindigkeit des Fluids. Die Er­ fassung wird von einem Paar Elektroden ausgeführt.

Das Meßrohr des Durchflußmessers, das mit dem zu messenden Fluid in Berührung kommt, weist eine Gummi- oder Fluorethy­ lenkunststoffbeschichtung an seiner Innenfläche auf, um kor­ rosionsbeständig und elektrisch isolierend zu sein. Insbe­ sondere wurden in jüngerer Zeit elektromagnetische Durch­ flußmesser des Typs mit einem Keramikmeßrohr entwickelt, um die Wärmebeständigkeit und die Abriebbeständigkeit zu ver­ bessern.

Fig. 5 veranschaulicht den Aufbau eines herkömmlichen kera­ mischen, elektromagnetischen Durchflußmessers. In Fig. 5 be­ zeichnet ein Bezugszeichen 1 ein Keramikmeßrohr, durch das ein zu messendes Fluid strömt. Das Meßrohr 1 weist ein Paar Elektroden 4 auf, die sich in radialer Richtung desselben so einander gegenüberstehen, daß ihre vorderen Bereiche in den Innenbereich des Meßrohrs 1 vorspringen. Das Meßrohr 1 weist in seinen zwei Endbereichen dicke Flanschbereiche auf, um mit einem organischen oder anorganischen Kleber über die Um­ fangsflächenbereiche der Flanschbereiche an einem Gehäuse­ teil 7 befestigt zu werden. Elektromagnetspulen 2a, 2b sowie Kerne 3 sind nahe der Außenfläche des mittleren Bereichs des Meßrohrs 1 angeordnet, wobei die Elektromagnetspulen 2a, 2b und die Kerne 3 so wirken, daß sie ein das Meßrohr 1 durch­ setzendes Magnetfeld erzeugen. Wenn das das Meßrohr 1 durch­ strömende Fluid das Magnetfeld durchquert, wird im Fluid ein elektrisches Potential erzeugt. Das so erzeugte elektrische Potential wird von dem Paar Elektroden 4 erfaßt. Ein Draht­ erstreckungsbereich 9 ist im mittleren Bereich des Gehäuse­ teils 7 ausgebildet, damit Drähte zum Versorgen der Elektro­ magnetspulen 2a und 2b sowie Drähte, durch die Meßsignale von den Elektroden 4 geleitet werden, mit äußeren Anschlüs­ sen verbunden werden können.

Der elektromagnetische Flußmesser wird durch Schrauben 12 und Muttern 13 eingespannt, wobei Erdungsringe 5a und 5b sowie Dichtungen 10a und 10b zu den beiden Seiten der Er­ dungsringe 5a und 5b in dem Zustand eingefügt sind, bei dem der Durchflußmesser zwischen einem Paar Rohrflansche 11a und 11b gehalten wird. Die Erdungsringe 5a und 5b stehen in Kon­ takt mit dem Fluid und sind mit einer Masseleitung des elek­ tromagnetischen Durchflußmessers verbunden, damit das an­ fängliche elektrische Potential des Fluids und das Masse­ potential des elektromagnetischen Durchflußmessers überein­ stimmen. Die Dichtungen 10a und 10b dichten die Bereiche zwischen den Prozeßrohrleitungssystem-Flanschen 11a, 11b und den Erdungsringen 5a, 5b sowie die Bereiche zwischen den Erdungsringen 5a, 5b und dem Keramikmeßrohr 1 des elektro­ magnetischen Durchflußmessers fluiddicht ab.

Jedoch weist der herkömmliche elektromagnetische Durchfluß­ messer die folgenden Probleme auf.

Wenn der elektromagnetische Durchflußmesser am Prozeßrohr­ leitungssystem befestigt wird, wird jede der Schrauben mit einem befestigenden Drehmoment von Tausenden N·cm festgezo­ gen, um auf jede Dichtung eine Druckkraft in axialer Rich­ tung (in Richtung deren Dicke) auszuüben, um Fluiddichtheit zu erzielen. Da die vorstehend genannte Befestigungs- oder Einklemmkraft von der Oberfläche jeder der Flansche des ke­ ramischen Meßrohrs aufgenommen wird, wird die Oberfläche des Flansches einem großen, flächigen Druck von einigen zehn Mpa bis einigen hundert Mpa ausgesetzt.

Der so ausgeübte flächige Druck erzeugt im zylindrischen Be­ reich des Keramikmeßrohrs eine Druckspannung in axialer Richtung sowie auf die Flansche wirkende Biegemomente. Die Biegemomente führen zu axialen Zugspannungen und zu Zugspan­ nungen in Umfangsrichtung.

Im allgemeinen weisen Keramiken eine Zugfestigkeit auf, die etwa ein Zehntel der Druckfestigkeit ist. Daher sind die vorstehend genannten Zugspannungen der hauptsächliche Grund für das Brechen von Keramikmeßrohren. Tatsächlich bricht ein Keramikrohr im allgemeinen an Positionen, wie sie in Fig. 7 dargestellt sind.

Daher wird im allgemeinen eine Obergrenze für das anziehende Drehmoment für die Schraube beim Befestigen des mit dem in Fig. 5 dargestellten elektromagnetischen Durchflußmesser mit dem Prozeßrohrleitungssystem im allgemeinen vorgegeben. Wenn die Schraube mit einem anziehenden Drehmoment über dem vor­ gegebenen Drehmoment angezogen wird, kann das Keramikmeßrohr reißen. Selbst wenn die Schrauben mit einem Befestigungs­ drehmoment angezogen werden, das kleiner ist als das vorge­ gebene Drehmoment, erzeugt ein sogenannter "Zustand mit un­ gleicher Befestigung", bei dem nur eine der Schrauben fest angezogen ist, übermäßige Zugspannungen, was dazu führt, daß das Keramikmeßrohr reißt.

Ferner verformt sich die zwischen dem Flansch des Keramik­ meßrohrs und dem Erdungsring gehaltene Dichtung 10b aufgrund der auf sie ausgeübten Klemmkraft nach außen, d. h., daß ein sogenanntes "kaltes Fließen" stattfindet. Infolgedessen tritt eine andere Schwierigkeit dahingehend auf, daß der auf die Dichtung ausgeübte Druck in unerwünschter Weise verrin­ gert wird und daher das Ausmaß der Fluiddichtigkeit abnimmt.

Eine andere Schwierigkeit tritt dahingehend auf, daß über­ mäßig hohe thermische Spannungen im Flanschbereich des Kera­ mikmeßrohrs erzeugt werden, wenn die Temperatur des durch daßelbe fließenden Fluids schnell verändert wird. Diese Spannungen rühren von der großen Dicke des Flanschbereichs her. Auch dadurch reißt das Keramikmeßrohr.

Es wurden bereits verschiedene Versuche unternommen, die Belastung des Keramikrohrs zu verringern. So ist aus DE 38 35 972 A1, von der der Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aus­ geht, ein Durchflußmesser bekannt, bei dem die Stirnseiten des Keramikmeßrohrs so geformt sind und der Durchmesser der sich daran anschließenden Dichtungen so gewählt ist, daß das eingespannte Keramikmeßrohr möglichst nur auf Druck belastet wird. Bei einem aus DE 34 23 921 C2, von der der Oberbegriff des nebengeordneten Anspruchs 2 ausgeht, bekannten Durchfluß­ messer sind die Enden des Keramikrohrs in radialer Richtung von einem das Rohr umgebenden Gehäuse und in axialer Richtung von an den Stirnseiten des Rohrs anliegenden Dichtungen fest eingespannt.

Bei diesen bekannten Durchflußmessern besteht jedoch weiterhin das Problem, übermäßige Belastungen des Keramikmeß­ rohrs zu verhindern und dennoch eine ausreichende Abdichtung gegen den Austritt der zu messenden Flüssigkeit sicherzustel­ len.

JP 3-105215 A schlägt Maßnahmen vor, Dichtungen eines Durchflußmessers gegen Verrutschen zu fixieren, um einen ein­ fachen Zusammenbau und eine gute Abdichtung zu erzielen. Aus Friedrich Wilhelm Reuter: "Dichtungen in der Verfahrenstech­ nik", Resch Verlag KG (1987), S. 222-223 ist bekannt, ein Fließen von Dichtungen durch gekammerten Einbau zu verhin­ dern.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfin­ dung die Aufgabe zugrunde, elektromagnetische Durchflußmesser anzugeben, bei denen die Gefahr eines Bruchs des Keramikmeß­ rohrs vermindert und gleichzeitig eine ausreichende Abdich­ tung gegen den Austritt des zu messenden Fluids sicherge­ stellt ist.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 und 2 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausführungs­ formen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Erdungsring für einen elektromagneti­ schen Durchflußmesser weist einen stufenförmigen Bereich auf, in den ein Bereich der Dichtung eingepaßt ist, wobei die Dichtung einen Außendurchmesser aufweist, der im wesent­ lichen dem Außendurchmesser der Trommel des Keramikmeßrohrs des elektromagnetischen Durchflußmessers entspricht.

Wenn ein elektromagnetischer Durchflußmesser unter Verwen­ dung solcher Erdungsringe mit einem Prozeßrohrlei­ tungssystem verbunden wird, wirkt die Klemmbelastung als Druckkraft in axialer Richtung nur auf den Körper des Kera­ mikmeßrohrs, während keine Belastung auf die Außenbereiche der Flanschbereiche des Keramikmeßrohrs wirkt. Demgemäß wirkt kein Biegemoment auf die Flansche, so daß das Reißen des Keramikmeßrohrs, wie es bei der herkömmlichen Technolo­ gie auftrat, verhindert werden kann. Darüber hinaus verhin­ dert es die getroffene Anordnung, bei der der Außenumfang jeder Dichtung durch den stufenförmigen Bereich des zugehö­ rigen Erdungsringes begrenzt wird, daß die Dichtungen nach außen verformt werden. Daher kann zufriedenstellende fluid­ dichte Abdichtung aufrechterhalten werden. Wenn sich die Dichtung nach außen verformen würde, würde das durch die Klemmkraft erzeugte Biegemoment auf die Außenbereiche der Flansche des Keramikmeßrohrs wirken, was dazu führen würde, daß dieses reißt. Die erfindungsgemäße Anordnung ist jedoch derartig, daß die Verformung der Dichtung nach außen vermie­ den wird, wie oben angegeben, was das oben genannte Reißen verhindert. Ferner kann ein herkömmlicher elektromagneti­ scher Durchflußmesser an die Erfindung angepaßt werden, ohne daß es erforderlich ist, seinen Aufbau zu ändern.

Der Erdungsring kann einen ersten Metallscheibenbereich aus einem Edelmetall aufweisen, der in Berührung mit dem durch das Keramikmeßrohr fließenden Fluid kommt, und einen zweiten Metallscheibenbereich, in den die Dichtung eingepaßt ist.

Infolge dieses Aufbaus kann die weitere Wirkung erzielt wer­ den, daß die Herstellkosten des Erdungsrings verringert wer­ den.

Eine Erscheinungsform eines erfindungsgemäßen elektro­ magnetischen Durchflußmessers ist durch die Lehre von An­ spruch 1 gegeben.

Wenn dieser elektromagnetische Durchflußmesser am Prozeß­ rohrleitungssystem befestigt wird, wirkt die durch das Fest­ klemmen hervorgerufene Belastung als axiale Druckkraft nur auf den Körper des Keramikmeßrohrs, und keine Belastung wirkt auf die Außenbereiche der Flanschbereiche desselben. Demgemäß kann ein Brechen des Keramikmeßrohrs, wie es bei der herkömmlichen Technologie auftrat, verhindert werden. Ferner ist verhindert, daß die Dichtungsteile nach außen verformt werden, da der Außenumfang jedes derselben vom stu­ fenförmigen Bereich des Erdungsrings und/oder des Keramik­ meßrohrs begrenzt wird. Dadurch kann zufriedenstellende fluiddichte Abdichtung aufrechterhalten werden. Weiterhin tritt ähnlich wie in dem für den Erdungsring erläuterten Fall kein auf die Flansche des Keramikmeßrohrs wirkendes Biegemoment auf, da das Verformen der Dichtungsteile nach außen verhindert ist.

Eine andere Erscheinungsform eines erfindungsgemäßen Durch­ flußmessers ist durch die Lehre von Anspruch 2 gegeben.

Bei dieser Erscheinungsform kann ein Reißen des gerade ver­ laufenden, zylindrischen Keramikmeßrohrs vermieden werden, da die Klemmkraft zum Festziehen desselben nur auf das Ge­ häuse ausgeübt wird und keine Last auf den genannten gera­ den, zylindrischen Teil wirkt.

Ferner kann das Keramikmeßrohr von der Erzeugung thermischer Spannungen aufgrund einer Änderung der Temperatur des Fluids befreit werden, da das gerade, zylindrische Keramikmeßrohr von den Dichtungsteilen auf solche Weise gehalten wird, daß es sich in radialer und axialer Richtung verschieben kann, d. h., daß es schwimmend gehalten wird. Zusätzlich kann die Erzeugung thermischer Spannungen aus dem anderen Grund ver­ hindert werden, daß das Keramikmeßrohr als gerader Zylinder ohne dicken Bereich ausgebildet ist.

Obwohl das Gehäuse länger als das Keramikmeßrohr ist, kann es nicht korrodieren, da es durch die Dichtungsteile gegen­ über dem Fluid abgedichtet ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein axialer Querschnitt eines elektromagnetischen Durchflußmessers mit Erdungsringen;

Fig. 2 ist ein Querschnitt, der einen wesentlichen Bereich eines Beispiels des Erdungsrings des erfindungsge­ mäßen elektromagnetischen Durchflußmessers zeigt;

Fig. 3 ist ein axialer Querschnitt eines Ausführungsbei­ spiels eines elektromagnetischen Durch­ flußmessers;

Fig. 4 ist ein axialer Querschnitt eines anderen Ausfüh­ rungsbeispiels eines erfindungsgemäßen elektromagnetischen Durchflußmessers;

Fig. 5 ist ein axialer Querschnitt eines herkömmlichen elek­ tromagnetischen Durchflußmessers;

Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines in Achsenrich­ tung aufgetrennten Keramikmeßrohrs beim herkömmlichen elek­ tromagnetischen Durchflußmesser, welche Ansicht die Vertei­ lung von Spannungen zeigt, wie sie erzeugt werden, wenn das Keramikmeßrohr an einem Prozeßrohrleitungssystem befestigt wird; und

Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht ähnlich der von Fig. 6, die jedoch ein Keramikmeßrohr mit Rissen zeigt.

Fig. 1 ist ein Querschnitt, der einen elektromagnetischen Durchflußmesser veranschaulicht. Der Körper des elektromagnetischen Durchflußmessers ist derselbe wie bei dem in Fig. 5 dargestellten herkömmlichen elektroma­ gnetischen Durchflußmesser, und gemeinsame Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Ein Bezugszeichen 1 kenn­ zeichnet ein raus Keramikausgangsmaterial geformtes Keramik­ meßrohr, das so angeordnet ist, daß ein zu messendes Fluid durch es strömen kann. Ein Paar Elektromagnetspulen 2a und 2b sind im mittleren Bereich des Keramikmeßrohrs 1 an dessen Außenfläche angebracht. Ferner sind Kerne 3 außerhalb der Elektromagnetspulen 2a und 2b so angebracht, daß sie diesel­ ben umgeben. Die Elektromagnetspulen 2a, 2b und die Kerne 3 erzeugen ein elektromagnetisches Feld, das das Keramikmeß­ rohr 1 vertikal durchsetzt. Im allgemeinen werden die Elek­ tromagnetspulen 2a und 2b von einem rechteckförmigen Gleich­ strom, der ein- und ausgeschaltet wird, oder einem Wechsel­ strom erregt. Ferner ist ein Paar Elektroden 4 im mittleren Bereich des Keramikmeßrohrs 1 angeordnet. Das Paar Elektro­ den 4 ist rechtwinklig zur Richtung des elektromagnetischen Feldes und zur Richtung des Fluidstroms angeordnet. Das vom Fluid hervorgerufene elektrische Potential kann durch die Elektroden 4 erfaßt werden. Dicke Flanschbereiche 15a und 15b sind an den beiden Enden des Keramikmeßrohrs 1 ausgebil­ det.

Einer der Flanschbereiche 15a und 15b ist mit der Innenflä­ che eines zylindrischen Bereichs eines Gehäuseteils 7 durch Kleben, Aufschrumpfen oder dergleichen sicher befestigt, während der restliche Flanschbereich z. B. durch Anhaften mit einem Silikonkleber so festgehalten wird, daß er in axialer Richtung verschoben werden kann. Falls erforderlich, können beide Flanschbereiche in axialer Richtung verschieb­ bar gehalten werden. Das Gehäuseteil 7 weist eine im mittle­ ren Bereich seines zylindrischen Bereichs ausgebildete Öff­ nung 9 auf. Die Öffnung 9 wird dazu verwendet, Drähte anzu­ schließen, durch die den elektromagnetischen Spulen 2a und 2b Ströme zugeführt werden und durch die von den Elektroden 4 her übertragene Signale einer externen Verstärkerstufe zu­ geführt werden. Andererseits sind die Flanschbereiche 15a und 15b koaxial zu Dichtungen 16a und 16b angeordnet und stehen mit diesen in Berührung. Die Dichtungen weisen einen Außendurchmesser auf, der ausreichend kleiner ist als der Außendurchmesser jeder der Flanschbereiche 15a und 15b. Idealerweise ist der vorstehend genannte Außendurchmesser derselbe wie der Außendurchmesser des Körpers des Keramik­ rohrs. Die Dichtungen 16a und 16b sind in stufenförmige Be­ reiche (Nutbereiche) 18a und 18b von Erdungsringen 17a und 17b eingelegt, die mit dem Fluid in Berührung kommen, um das zu messende Fluid auf ein anfängliches elektrisches Poten­ tial zu bringen, das mit dem elektrischen Erdungs- oder Mas­ sepotential übereinstimmt. Die Tiefe des stufenförmigen Be­ reichs ist kleiner als die Dicke jeder der Dichtungen 16a und 16b, so daß die Erdungsringe 17a und 17b nicht direkt mit dem Keramikmeßrohr 1 in Berührung kommen. Ferner sind die Erdungsringe 17a und 17b mit Hilfe von Einpassungen so am Gehäuseteil 7 befestigt, daß ein Ablösen der Erdungsringe 17a und 17b vermieden werden kann.

Der elektromagnetische Durchflußmesser wird zwischen Flan­ schen 11a und 11b des Prozeßrohrleitungssystems gehalten, wobei Dichtungsteile 10a und 10b zwischen den elektromagne­ tischen Durchflußmesser und die Erdungsringe 17a und 17b eingefügt sind. Der elektromagnetische Durchflußmesser ist mit Schrauben 12 und Muttern 13 hermetisch abgedichtet, was das Fluid betrifft, am Prozeßrohrleitungssystem festge­ klemmt.

Nachfolgend wird beschrieben, welche Kräfte beim wie oben aufgebauten elektromagnetischen Durchflußmesser hervorgeru­ fen werden, wenn derselbe mit den Schrauben 12 und den Mut­ tern 13 am Prozeßrohrleitungssystem befestigt wird. Die auf die Erdungsringe 17a, 17b über die Flansche 11a, 11b und die Dichtungsteile 10a, 10b übertragenen Druckkräfte beim Anzie­ hen der Schrauben 12 und der Muttern 13 werden durch die Dichtungen 16a und 16b auf die beiden Endflächen des Kera­ mikmeßrohrs 1 übertragen, was dazu führt, daß eine Druck­ kraft in axialer Richtung auf das Keramikmeßrohr wirkt. Da­ bei wird keine Klemmkraft auf die Außenbereiche der Seiten­ flächen der Flanschbereiche 15a und 15b des Keramikmeßrohrs 1 übertragen, da die Dichtungen 16a und 16b nicht in Berüh­ rung mit den Außenbereichen der Seitenflächen kommen. Daher wird kein die Flanschbereiche 15a und 15b verbiegendes Mo­ ment erzeugt. Daher ist beim Keramikmeßrohr 1 kein Bereich vorhanden, bei dem eine übermäßig große Zugspannung wirkt, sondern es wirken nur Druckspannungen, wodurch ein Reißen verhindert wird.

Ferner können die Dichtungen 16a und 16b und das Keramikmeß­ rohr 1 genau auf derselben Achse ausgerichtet werden, und eine Verformung der Dichtungen 16a und 16b nach außen, die aufgrund des Wirkens der Klemmkraft auftreten könnte, kann verhindert werden, da die Dichtungen 16a und 16b von den stufenförmigen Bereichen 18a und 18b der Erdungsringe 17a und 17b aufgenommen werden. Infolgedessen kann verhindert werden, daß es zu einer Verschlechterung der fluiddichten Abdichtung kommt, was wegen kalten Fließens der Dichtung auftreten könnte. Auch kann verhindert werden, daß es zur Erzeugung eines Biegemoments in den Flanschen des Keramik­ meßrohrs aufgrund der Vergrößerungsverformung des Außen­ durchmessers der Dichtung kommt.

Wenn das Fluid korrodierend wirkt, müssen die Erdungsringe aus Edelmetall bestehen. Wenn in diesem Fall der gesamte Erdungsring aus Edelmetall besteht, wie beim obigen Beispiel, wird er sehr teuer. Dies ist nicht wirt­ schaftlich. Ein Erdungsring, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, meistert diesen Fall.

Der Erdungsring 19 weist einen ersten, mit dem zu messenden Fluid in Berührung kommenden scheibenförmigen Bereich 20 und einen zweiten scheibenförmigen Bereich 21 auf, in den die Dichtung 23 eingepaßt ist. Der erste scheibenförmige Bereich 20 besteht aus einer Edelmetallfolie. Der zweite scheiben­ förmige Bereich 21 besteht aus einem Metall, wie rostfreiem Stahl. Der erste und der zweite scheibenförmige Bereich 20 und 21, sind an ihren Außenumfängen durch einen Niet 22 oder dergleichen integral miteinander verbunden.

Dieser Aufbau erzielt die mit dem zuvor erläuterten Beispiel erläuterten Vorteil und verringert darüber hinaus die Kosten des Erdungsrings.

Eine Modifizierung des vorigen Beispiels wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben.

Der Unterschied gegenüber dem vorigen Ausführungsbeispiel besteht darin, daß Elektroden 4′ zum Erfassen des elektri­ schen Potentials an der Außenfläche eines Keramikmeßrohrs 26 angeordnet sind und daß stufenförmige Bereiche, in die Be­ reiche der Dichtungen eingepaßt sind, an den Endflächen der Flansche 26a und 26b des Keramikmeßrohrs 26 ausgebildet sind. Die Elektroden 4′ sind an der Außenfläche des Keramik­ meßrohrs 26 angeordnet, und sie erfassen das im zu messenden Fluid hervorgerufene elektrische Potential über eine elek­ trostatische Kapazität, wie sie zwischen dem zu messenden Fluid und den Elektroden 41 erzeugt wird.

Die Flansche 26a und 26b des Keramikmeßrohrs 26 weisen an ihren Außenflächen stufenförmige Bereiche 25a und 25b auf, in die Bereiche der zugehörigen Dichtungen 16a und 16b ein­ gepaßt sind. Jede der Dichtungen 16a und 16b weist eine Dicke auf, die es erlaubt, daß Spalte zwischen dem Flansch 11a des Prozeßrohrleitungssystems und dem Flansch 26a des Keramikmeßrohrs 26 sowie den Flanschen 11b und 26b gebildet werden, wenn der elektromagnetische Durchflußmesser zwischen den Flanschen 11a und 11b des Prozeßrohrleitungssystems be­ festigt wird.

Auch bei diesem Beispiel werden dieselben Vortei­ le, wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel, erzielt.

Ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektromagnetischen Durchflußmessers wird nun unter Bezug­ nahme auf Fig. 4 beschrieben.

Ein Keramikmeßrohr 29 ist in Form eines geraden Zylinders ausgebildet, der eine Dicke von 5 bis 10% seines Innendurchmessers aufweist. Ein Paar Elektromagnetspulen 2a und 2b ist im mittleren Bereich des Keramikmeßrohrs 29 an seiner Außenseite angebracht. Ferner sind Kerne 3 so an der Außen­ seite der Elektromagnetspulen 2a und 2b angebracht, daß sie dieselben umgeben. Die Elektromagnetspulen 2a und 2b und die Kerne 3 erzeugen ein elektromagnetisches Feld, das das Kera­ mikmeßrohr 29 vertikal durchsetzt. Ähnlich wie beim vorigen Ausführungsbeispiel sind Elektroden 4′ zum Erfassen des elektrischen Potentials des Fluids im wesentlichen im mitt­ leren Bereich der Außenfläche des Meßrohrs 29 angebracht.

Ein Gehäuse 28 ist als im wesentlichen gerader Zylinder aus­ gebildet, an dessen beiden Enden Flansche 28a und 28b vor­ handen sind, deren Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Keramikmeßrohrs 29. Das Gehäuse 28 weist eine Gesamtlänge auf, die etwas länger als diejenige des Keramikmeßrohrs 29 ist. Ferner ist eine Öffnung 9 im mittleren Bereich des Gehäuses 28 ausgebildet, durch das mit den Elektromagnetspulen 2a, 2b und den Elektroden 4′ verbun­ dene Drähte herausgeführt sind.

Das Keramikmeßrohr 29 ist auf solche Weise in das Gehäuse 28 eingesetzt, daß es über ein Paar Abdichtteile 27a und 27d, die an den beiden Enden der Außenfläche des Keramikmeßrohrs 29 angeordnet sind, radial und axial verschoben werden kann.

D. h., daß das Keramikmeßrohr 29 schwimmend vom Paar Ab­ dichtteile 27a und 27d gehalten wird.

Wie oben beschrieben, ist das Paar Abdichtteile 27a und 27d zwischen die beiden Enden der Außenfläche des Keramikmeß­ rohrs 28 und die Flansche 28a und 28b eingefügt. Weiterhin erstrecken sich Bereiche der Abdichtteile 27a und 27d über die Endflächen der Flansche 28a und 28b des Gehäuses 28 hin­ aus. Vorzugsweise sind die Abdichtteile 27a und 27d O-Ringe.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zweite Abdichtteile 27b und 27c zwischen der Außenfläche des Keramikmeßrohrs 29 und den Innenflächen der Flansche 28a und 28b des Gehäuses 28 angeordnet. Sie können vom Aufbau wegge­ lassen werden, da sie nur abhängig von den Erfordernissen zu verwenden sind.

Wenn der so aufgebaute elektromagnetische Durchflußmesser mit mehreren Schrauben 12 und Muttern 13 über zwischengeleg­ te Erdungsringe 5a, 5b sowie Dichtungen 10a und 10b an Flan­ schen 11a und 11b des Prozeßrohrleitungssystems befestigt wird, drückt die auf die Erdungsringe 5a, 5b über die Flan­ sche 11a, 11b und die Dichtungen 10a, 10b wirkende Druck­ kraft das gesamte Gehäuse 28 in axialer Richtung zusammen. Jedoch wird die Kraft nicht auf das Keramikmeßrohr 29 über­ tragen, da Spalte zwischen ihm und den Erdungsringen 5a, 5b vorhanden sind. D. h., daß jede beim Befestigen des elektro­ magnetischen Durchflußmessers am Prozessorleitungssystem ausgeübte Kraft nicht auf das Keramikmeßrohr 29 übertragen wird.

Wenn sich die Temperatur des zu messenden, durch das Kera­ mikmeßrohr 29 strömenden Fluids schnell ändert, tritt eine Temperaturdifferenz zwischen der Außenfläche des Keramikmeß­ rohrs 29 und seiner Innenfläche auf, was dazu führt, daß in ihm thermische Spannungen hervorgerufen werden. Das Ausmaß der thermischen Spannungen ist proportional zur Dicke des Meßrohrs 29 und zum Ausmaß ungleichförmiger Dicke. Da Kera­ miken im allgemeinen geringe Beständigkeit gegenüber Zug­ kräften, verglichen zur Beständigkeit bei Druckkräften, auf­ weisen, zerbricht die Keramik im vorliegenden Fall am leich­ testen dann, wenn die Innenfläche des Keramikmeßrohrs 29 schnell abgekühlt wird. Da beim vorliegenden Ausführungsbei­ spiel das Keramikmeßrohr 29 ein einfacher Zylinder mit dün­ ner Wand ist, kann die Erzeugung interner thermischer Span­ nungen verringert werden.

Obwohl die Temperaturdifferenz und die Differenz der linea­ ren Ausdehnungskoeffizienten des Keramikmeßrohrs 29 und des Gehäuses 28 Dimensionsänderungen in axialer und radialer Richtung hervorruft und demgemäß thermische Spannungen er­ zeugt, ändert sich nur der Spalt zwischen ihnen, jedoch wird keine Kraft auf das Keramikmeßrohr 1 ausgeübt, da dasselbe über die weichen O-Ringe schwimmend im Gehäuse 28 gelagert ist.

Wenn die Erdungsringe 5a und 5b nicht erforderlich sind, kann eine andere Anordnung verwendet werden, bei der auch die Dichtungen 10a und 10b entfernt sind und die Endflächen der Flansche 28a und 28b direkt in Berührung mit den Rohr­ systemflanschen 11a und 11b des Prozeßrohrleitungssystems in Berührung gebracht sind.

Selbst wenn das zu messende Fluid korrodierend wirkt, be­ steht kein Erfordernis dahingehend, daß das Material des Ge­ häuses besonders korrosionsbeständig sein muß, da das Gehäu­ se gegenüber dem zu messenden Fluid durch die O-Ringe abge­ dichtet ist. Daher kann das Gehäuse aus einem allgemein üb­ lichen Material, wie rostfreiem Stahl, bestehen. Ferner er­ möglicht es die Anordnung dieses Ausführungsbeispiels, daß einfache, flache Ringe als Erdungsringe verwendet werden, und daher kann ein korrosionsbeständiger elektromagnetischer Flußmesser leicht dadurch erhalten werden, daß die Erdungs­ ringe aus einem korrosionsbeständigen Edelmetallfilm, wie einem solchen aus Platin, hergestellt werden.

Da die Dichtungsteile 27a und 27d leicht entfernt werden können, wenn sie aus O-Ringen bestehen, ist es möglich, sie materialmäßig abhängig vom Ausmaß der Aggressivität des zu messenden Fluids auszuwählen.

Der herkömmliche, in Fig. 5 dargestellte elektromagnetische Durchflußmesser sowie die in den Fig. 1 und 4 dargestellten elektromagnetischen Durchflußmesser wurden einem Druckbelastungstest unter Verwendung eines Belastungs­ testgeräts unterworfen. Dabei ergab sich ein Reißen des her­ kömmlichen elektromagnetischen Durchflußmessers, wenn eine Druckbelastung von 9,4 Tonnen ausgeübt wurde, bei dem in Fig. 1 dargestellten elektromagnetischen Durchflußmesser betrug die Druckbelastung hierfür 32 Tonnen, und bei dem in Fig. 4 dargestellten elek­ tromagnetischen Durchflußmesser Druckbelastung hierfür 137 Tonnen. D. h., daß die beschriebenen elek­ tromagnetischen Durchflußmesser eine Festigkeit aufwiesen, die das mehrfache der Festigkeit des herkömmlichen elektromagnetischen Durchflußmesser betrugen.

Claims (5)

1. Elektromagnetischer Durchflußmesser mit einem Keramikmeßrohr (1) für die Durchströmung mit einem zu messenden Fluid;
einer Magnetfelderzeugungseinrichtung (2a, 2b, 3), die radial außerhalb des mittleren Bereichs des Keramikrohrs (1) angeordnet ist, um ein elektromagnetisches Feld in radialer Richtung des Keramikmeßrohres (1) zu erzeugen;
Elektroden (4) zum Erfassen eines im Fluid hervorgerufe­ nen elektrischen Potentials;
einem Gehäuse (7), welches das keramische Meßrohr (1), die Magnetfelderzeugungseinrichtung und die Elektroden auf­ nimmt;
Erdungsringen (17a, 17b) zum Einstellen des elektrischen Ausgangspotentials des Fluids auf das Erdungspotentials und Dichtungen (16a, 16b), die zwischen die Erdungsringe (17a, 17b) und die beiden Endflächen des Keramikmeßrohrs (1) eingepaßt sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
jede der Dichtungen (16a, 16b) einen Außendurchmesser aufweist, der im wesentlichen mit dem Außendurchmesser des Mittelabschnittes des Keramikmeßrohrs (1) übereinstimmt und eine derartige Dicke aufweist, daß zwischen den Erdungsringen (17a, 17b) und dem Keramikmeßrohr (1) Spalte verbleiben, wenn die Dichtungen (16a, 16b) zwischen die Erdungsringe und die beiden Endflächen des Keramikmeßrohrs eingesetzt und axialem Druck ausgesetzt sind und
die Erdungsringe (17a, 17b) jeweils einen Absatz (18a, 18b) aufweisen, an den sich der Außenumfang der jeweiligen Dichtung (16a, 16b) zumindest teilweise abstützt, und je­ weils aus einem Edelmetallring (20) und einem damit verbunde­ nen Ringelement (21) gebildet sind, wobei das Ringelement (21) einen derartigen Innenumfang aufweist, daß dieses die jeweilige Dichtung (16a, 16b) außenseitig umgibt.

2. Elektromagnetischer Durchflußmesser mit einem Keramikmeßrohr (29) für die Durchströmung mit ei­ nem zu messenden Fluid;
einer Magnetfelderzeugungseinrichtung (2a, 2b, 3), die radial außerhalb des mittleren Bereichs des Keramikmeßrohrs (29) angeordnet ist, um ein elektromagnetisches Feld in ra­ dialer Richtung des Keramikmeßrohres (29) zu erzeugen;
Elektroden (4′) zum Erfassen eines im Fluid hervorgeru­ fenen elektrischen Potentials und
einem Gehäuse (28), welches das Keramikmeßrohr (29), die Magnetfelderzeugungseinrichtung und die Elektroden (4′) auf­ nimmt; wobei an beiden axialen Enden des Gehäuses (28) radial nach innen ragende Flansche (28a, 28b) vorgesehen sind, deren Innendurchmesser geringfügig größer ist als der Außendurch­ messer des Keramikmeßrohrs (29),
dadurch gekennzeichnet, daß
Abdichtungsteile (27a, 27d) zwischen den Innenseiten der Flansche des Gehäuses (28) und den Enden des Außenumfangs des Keramikmeßrohrs (29) angeordnet sind, wobei sich Bereiche der Abdichtungsteile (27a, 27d) über die Endflächen der Flansche des Gehäuses (28) nach außen erstrecken und wobei axial wir­ kende Einspannkräfte über das Gehäuse (28) übertragen werden und das Keramikmeßrohr (29) schwimmend von den Abdichtungs­ teilen (27a, 27d) getragen ist.

3. Durchflußmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramikmeßrohr (29) dünnwandig zylindrisch ausgebil­ det ist.

4. Durchflußmesser nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch zweite Abdichtungsteile (27b, 27c), die zwischen dem Außenum­ fang des Keramikmeßrohrs (29) und dem Innenumfang der Flan­ sche (28a, 28b) des Gehäuses (28) angeordnet sind.

5. Durchflußmesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramikmeßrohr (29) eine Dicke von 5 bis 10% seines Innendurchmessers aufweist.