DE69332128T2

DE69332128T2 - Elektromagnetischer Durchflussmesser

Info

Publication number: DE69332128T2
Application number: DE69332128T
Authority: DE
Inventors: Toshikazu Hatake; Takuya Iijima; Yousuke Kubota
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-01-31
Filing date: 1993-01-27
Publication date: 2003-03-27
Anticipated expiration: 2013-01-28
Also published as: DE69332128D1; KR0133502B1; EP0554059A3; AU659906B2; CN1076778A; EP0554059B1; CN1071453C; AU3211793A; US5385055A; EP0554059A2

Description

Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft elektromagnetische Durchflußmesser und im einzelnen einen Durchflußmesser, der ein zylindrisches Gehäuse aufweist und dessen Komponenten integriert sind, um viele Arten von Belastungen zu mildern.

Beschreibung des Standes der Technik

Elektromagnetische Durchflußmesser werden üblicherweise zwischen zwei Flanschen eines Rohres eingesetzt, um ein Volumen eines Fluids zu messen, das durch das Rohr fließt. Beispiele elektromagnetischer Durchflußmesser werden unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 2 und 3 beschrieben.
Ein bekannter Durchflußmesser ist in Fig. 1 dargestellt. Dieser elektromagnetische Durchflußmesser weist allgemein eine Leitung 1, die einen Pfad für ein Fluid vorsieht, und ein Paar von Spulen 2a und 2b auf, die an der Außenfläche der Leitung 1 vorgesehen sind. Die Spulen 2a und 2b werden durch einen Kernbereich 5 zusammengedrückt, um einen magnetischen Pfad zu bilden. Der Kern 5 ist über Stege 3 und Schrauben 4 verbunden. Elektroden 6a und 6b stehen durch zueinander gegenüberliegend angeordnete Öffnungen in die Leitung vor.
Ein anderer bekannter Durchflußmesser ist in Fig. 2 dargestellt. Bei diesem Beispiel sind die Spulen 2a und 2b an Ort und Stelle durch Kerne 5a und 5b fixiert, die an zueinander gegenüberliegenden Endbereichen durch Schrauben 7a und 7b verbunden sind.
Da jedoch in den oben beschriebenen Beispielen die Kerne 5a und 5b durch die Schrauben 4 oder 7a und 7b komprimiert werden, ist eine Kompressionsbelastung erzeugt, die dazu führt, daß die Form der Kerne 5a und 5b unter Leitung 1 partiell deformiert wird. Diese Deformation ist ein Problem, da die resultierende Einschnürung des Flußpfades es schwierig macht, die Menge an Fluidströmung mit dem erforderlichen Grad an Präzision zu messen.
Ein anderer elektromagnetischer Durchflußmesser ist in Fig. 3 dargestellt. Diese Art von Durchflußmesser ist in dem US-Patent Nr. 4,420,982 offenbart. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist erkennbar, daß die Leitung 1 Endflächen aufweist. Wenn der Durchflußmesser zwischen zwei Rohrflanschen 29 und 30 mittels Bolzen und Muttern 8 befestigt wird, wird eine Kompressionskraft in der axialen Richtung des Durchflußmessers durch Rohre 9a und 9b ausgeübt, die sowohl die Leitung 1 als auch einen Kernbereich 9 komprimieren. Insbsondere die Leitung muß mit einer ausreichenden Stärke ausgeführt sein oder auf sonstige Weise mit einer Art von Versteifungseinlage versehen werden, um dieser Kompressionskraft zu widerstehen. Dies führt dazu, daß der Durchflußmesser teurer in der Herstellung wird.
Es ist ferner wichtig, daß die Spulen 2a und 2b an der Leitung mit einem geeigneten Abstand relativ zueinander angeordnet werden, um die Menge an Fluidströmung genau zu messen. Wenn jedoch ein Durchflußmesser mit der Konfiguration der Fig. 1 und 2 zusammengebaut wird, ist es schwierig, die Spulen 2a und 2b ohne spezifische Werkzeuge und ausgebildete Arbeiter geeignet zu positionieren. Dies führt zu einem signifikanten Anstieg der Herstellungszeit und den Herstellungskosten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen elektromagnetischen Durchflußmesser vorzusehen, der die Menge an Fluidströmung präzise messen kann und der kostengünstig und einfach hergestellt und zusamengebaut werden kann. Dementsprechend sieht die vorliegende Erfindung einen elektromagnetischen Durchflußmesser vor mit
einer Leitung, die gegenüberliegende Endbereiche und einen mittleren Bereich aufweist, die einen Pfad entlang einer zentralen Achse für ein Fluid begrenzen, dessen Durchflußrate zu messen ist;
einem Paar von Elektroden, die an gegenüberliegenden Enden der Leitung angeordnet sind;
Mitteln zur Erzeugung eines magnetischen Feldes, die ein Paar von Spulen und einen Kern aufweisen zum Erzeugen eines magnetischen Feldes in der Leitung;
einer zylindrischen Ummantelung, die koaxial um die Leitung herum angeordnet ist und Positionierungsmittel zum Positionieren der Mittel zur Erzeugung des magnetischen Feldes aufweist, und
einem zylindrischen Gehäuse, das koaxial um die Ummantelung herum angeordnet ist und die Leitung, die Ummantelung und die Mittel zur Erzeugung des magnetischen Feldes umgibt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung gegenüberliegende Endbereiche aufweist, von denen jeder einen sich verjüngenden Flächenbereich aufweist, wobei zwischen dem Endbereich und dem entsprechenden Ende des Gehäuses ein Spalt gebildet ist und ein elastischer Ring in den Spalt an dem sich verjüngenden Flächenbereich angeordnet ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Schnittansicht ist, die einen bekannten Durchflußmesser zeigt;
Fig. 2 eine Schnittansicht ist, die einen anderen bekannten Durchflußmesser zeigt;
Fig. 3 eine Schnittansicht ist, die noch einen anderen bekannten Durchflußmesser zeigt;
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht ist, die grob ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5(a) eine Schnittansicht des Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 4 ist;
Fig. 5(b) eine Schnittansicht entlang einer Linie I-I in Fig. 5(a) ist;
Fig. 6 eine Explosions-Perspektivansicht des Ausfürungsbeispieles gemäß Fig. 4 ist;
Fig. 7 eine Schnittansicht ist, die ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 8 eine Schnittansicht ist, die ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 9 eine vergrößerte Perspektivdarstellung des Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 8 ist;
Fig. 10(a) eine Schnittansicht ist, die ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 10(b) eine Schnittansicht entlang einer Linie II-II in Fig. 10(a) ist;
Fig. 11(a) eine Schnittansicht ist, die ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 11(b) eine Schnittansicht entlang einer Linie III-III in Fig. 11(a) ist;
Fig. 12 eine Schnittansicht ist, die ein sechstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 13 eine Teilschnittansicht ist, die ein siebtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 14 eine Schnittansicht ist, die ein achtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 15(a) eine Teilschnittansicht ist, die ein neuntes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 15(b) eine Teilschnittansicht ist, die ein zehntes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 16 eine Schnittansicht ist, die ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Wie in den Fig. 4, 5(a), 5(b) und 6 dargestellt, weist ein erstes Ausführungsbeispiel eines elektromagnetischen Durchflußmessers A gemäß der vorliegenden Erfindung einen zylindrischen Träger 10 auf. Ein Paar von sattelförmigen Spulen 11, 12 ist an der Außenfläche des zylindrischen Trägers 10 angeordnet, wobei die Spulen ungefähr 180º zueinander versetzt sind.
Eine keramische Leitung 13 ist koaxial innerhalb des zylindrischen Trägers 10 angeordnet. Die keramische Leitung 13 weist gegenüberliegende sich verjüngende Endbereiche 13a und 13b und einen mittleren Bereich 13c auf. Die sich verjüngenden Endbereiche 13a und 13b weisen jeweils eine Endfläche 13d bzw. 13e auf. Ferner umfaßt die Leitung 13 einen mit einer Ausnehmung versehenen Bereich 13f auf. Der mit einer Ausnehmung verse hene Bereich 13f ist vorgesehen, um leicht ein keramisches Material in die Leitung kratzen zu können. Darüber hinaus weist die Leitung Öffnungen 13g auf, um Elektroden 14a und 14b einzusetzen.
Die Endflächen 13d und 13e umfassen eine sich verjüngende Ecke und eine kurze Fläche. Der äußere Durchmesser der Leitung 13 variiert. Dies bedeutet, daß der äußere Durchmesser der Endbereiche 13a und 13b größer ist als der äußere Durchmesser des mittleren Bereiches 13e. Der innere Durchmesser der Leitung 3 ist jedoch über ihre Länge gleich.
Die Elektroden 14a und 14b stehen durch einander gegenüberliegende Öffnungen 13g in die Leitung 13 und den zylindrischen Träger 10 vor.
Der zylindrische Träger 10 ist koaxial innerhalb eines zylindrischen magnetischen Pfades 16 angeordnet, der einen offenen Raum zwischen dem magnetischen Pfad 16 und dem zylindrischen Träger 10 bildet. Der magnetische Pfad 16 hat zwei Enden. Ein Ende des magnetischen Pfades 16 befindet sich in Eingriff mit einen Flansch 10a. Das andere Ende des magnetischen Pfades 16 befindet sich in Eingriff mit einem anderen Flansch 17. Darüber hinaus weist der magnetische Pfad 16 Löcher 16a auf, um die Elektroden 14a und 14b einzusetzen. Die Flansche 17 und 10a weisen sich verjüngende Bereiche 25 an einer ihrer Ecken auf. Die Flansche 17 und 10a weisen Vorsprünge 18 auf, deren Funktion unten beschrieben wird. Der offene Raum zwischen dem magnetischen Pfad 16 und dem zylindrischen Träger 10 ist mit einem Kunststoffspritzgußteil ausgefüllt.
Der magnetische Pfad 16 ist koaxial innerhalb eines zylindrischen Gehäuses 19 befestigt, das vorzugsweise auf einem rostfreien Stahl vom Typ 304 oder einem äquivalenten Material hergestellt ist, das den magneti sehen Pfad 16, die sattelförmigen Spulen 11, 12, den zylindrischen Träger 10 und die Leitung 13 umgibt und schützt. Jedes Ende des Gehäuses 19 ist teilweise durch einen ringförmigen Flansch 19a bzw. 22 verschlossen. Die Flansche 19a und 22 weisen Ausnehmungen 24a bzw. 24b auf. Wie in Fig. 4, 5(a) und 5(b) dargestellt, sind die Flansche 19a und 22 durch die Vorsprünge 18 positioniert und mit dem Gehäuse 19 verschweißt. Mit den montierten Flanschen weist das Gehäuse 19a eine vorbestimmte Länge auf, die größer ist als die Länge der Leitung 13. Die Positionierung der Vorsprünge 18 in den Flanschen 19a und 22 dient dazu, den magnetischen Pfad 16, den zylindrischen Träger 10 und die Elektroden 11 und 12 in Position zu bringen.
Jeder Flansch 19a und 22 weist eine ausgedehnte Lippe 23 auf, die eine Innenfläche aufweist. Jede ausgedehnte Lippe 23 bildet eine Öffnung, die einen Durchmesser aufweist, der im wesentlichen dem inneren Durchmesser der Leitung 13 entspricht, um einen Flußpfad durch die Leitung zu bilden. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Innendurchmesser 50 mm.
Zwischen der Innenfläche der ausgedehnten Lippe 23 des Flansches 19a und 22 und den Endflächen 13d und 13e der Leitung 13 ist ein Spalt von ungefähr 0,5 mm gebildet. O-Ringe 20a und 20b sind jeweils zwischen den Flanschen 19a und 22 und den Endbereichen 13a und 13b der Leitung 13 vorgesehen. Ähnliche O-Ringe 21a und 21b sind jeweils zwischen der Leitung 13, den Flanschen 17 und 10 und den Flanschen 22 und 19a vorgesehen. Die O- Ringe bilden eine wasserdichte Dichtung in dem montierten elektromagnetischen Durchflußmesser und helfen, den Abstand zwischen der Leitung und den anderen Komponenten beizubehalten.
Die Leitung 13 ist physisch nicht mit dem Gehäuse 19 verbunden. Die Leitung 13 ist in ihrer Position gehalten durch die ringförmigen Flansche 19a, 22 und die O-Ringe 20a und 20b. In entsprechender Weise ist die Leitung 13 im Abstand zu den Flanschen 17 und 10a und den Flanschen 22 und 19a durch die O-Ringe 21a und 21b gehalten.
Die Länge der Leitung 13 ist kürzer als die Länge des Gehäuses 19, und zwar um die Breite der ausgedehnten Lippe 23 des ringförmigen Flansches und den Spalt von 0.5 mm. Wie in Fig. 4 dargestellt, ist der elektromagnetische Durchflußmesser dieses Ausführungsbeispieles zwischen einander gegenüberliegenden Rohrflanschen 29 und 30 eines Rohres befestigt. Die Bolzen 31 erstrecken sich zwischen den Rohrflanschen. Kompressionskräfte, die durch das Drehmoment der Bolzen erzeugt werden, werden über die Rohrflansche 29, 30 in die Flansche 19a und 22 eingeleitet, die mit dem Gehäuse 19 verschweißt sind.
Bei Betrieb fließt über die Rohre, die Öffnungen in den ringförmigen Flanschen 19a und 22 und die Leitung 13 ein Fluid durch den elektromagnetischen Durchflußmesser. Die Durchflußmenge wird entsprechend bekannten Prinzipien über den Durchflußmesser gemessen.
Die Endflächen 13d und 13e der Leitung 13 liegen nicht an den Flanschen 29, 30 oder der Innenfläche der ausgedehnten Lippe 23 der ringförmigen Flansche 19a und 22 an. Auf diese Weise sollte die axiale Kompressionskraft der Rohrflansche 20 und 21 unter normalen Betriebsbedingungen durch das Gehäuse 19 über die ringförmigen Flansche 19a und 22 aufgenommen werden. In entsprechender Weise sollte jede Kompressionskraft, die auf das Gehäuse 19 in einer Richtung quer zu der Axialrichtung ausgeübt wird, durch das Gehäuse 19, den magnetischen Pfad 16 und die zylindrische Ummantelung 10 aufgenommen werden. Unter normalen Betriebslasten wird keine Kompressionskraft durch die keramische Leitung 13 aufgenommen. Auf diese Weise sollte keine Kompression oder Deformation der Leitung 13 auftreten.
Die Erfinder haben die Änderungen in der axialen Länge des Durchflußmessregehäuses, die durch die Anwendung einer axialen Kompressionskraft auf die Rohrflansche ausgeübt wird, berechnet. Entsprechend der Berechnung ist die maximale Verringerung in der Gehäuselänge, die durch eine übermäßig große Kraft (größer als eine normale Betriebskraft) ausgeübt wird, 0.16 mm. Da die Kompressionskraft auf jedes Ende des Gehäuses 19 ausgeübt wird, würde eine ungefähre Längenverringerung von 0.8 mm an jedem Ende des Gehäuses 19 auftreten. Da jedoch die Enden der Leitung 13 zu der Innenfläche der Gehäuseflansche um einen Spalt von 0.5 m beabstandet sind, könnten die Gehäuseflansche nicht in Kontakt mit den Enden der Leitung kommen. Daher scheinen unter normalen Betriebsbedingungen alle Kompressionskräfte, die durch die Rohrflansche auf die Leitung ausgeübt werden, von dem Gehäuse aufgenommen zu werden, und es wird keien Kompressionskraft auf die Leitung 13 ausgeübt.
Ein zweites Ausführungsbeispiel wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben. Das zweite Ausführungsbeispiel ähnelt dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel mit einer Ausnahme.
In dem ersten Ausführungsbeispiel weist die Leitung 13 einen mittleren Bereich 13c auf, der einen äußeren Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der äußere Durchmesser der Endbereiche 13a und 13b. Der mittlere Bereich 13c erstreckt sich über einen erheblichen Bereich der Gesamtlänge der Leitung 13 in dem in Fig. 5(a) gezeigten elektromagnetischen Durchflußmesser. Im Gegensatz dazu weist bei dem in Fig. 7 gezeig ten zweiten Ausführungsbeispiel eines elektromagnetischen Durchflußmessers die Leitung 13 in dem mittleren Bereich 13c eine Nut 13h mit verringertem äußeren Durchmesser auf, die sich nur über einen sehr geringen Bereich der Gesamtlänge der Leitung 13 erstreckt. Die Nut 13h wird für die Plazierung von Drahtanschlüssen benutzt.
Ein drittes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 beschrieben. Das dritte Ausführungsbeispiel ähnelt dem ersten Ausführungsbeispiel mit einer bedeutenden Ausnahme.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind, wie oben beschrieben, die ringförmigen Flansche 19a und 22 an das Gehäuse geschweißt. Im Gegensatz dazu weist der grob in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 dargestellte elektromagnetische Durchflußmesser einen zweiteiligen ringförmigen Flansch an jedem Ende auf. Wie in Fig. 8 und 9 gezeigt, weist jeder Flansch einen inneren Ring 40 mit Öffnungen 40a für Bolzen 42 und einen äußeren Ring oder Erdungsring (ground ring) 41 auf. Der Erdungsring 41 ist mittels Bolzen 42 mit dem inneren Ring 40 verbunden. Der innere Ring 40 ist seinerseits über die Ansätze 18 positioniert und mit dem Gehäuse 19 verschweißt. Bei diesem Ausführungsbeispiel nimmt der Erdungsring 41 die Stelle der in Fig. 5(a) dargestellten ausgedehnten Lippe 23 ein. Der Erdungsring 41 weist eine Innenfläche auf. Ein Spalt von 0.5 mm ist zwischen den Endflächen 13d und 13e der Leitung 13 und der Innenfläche jedes Erdungsringes 41 gebildet.
Bei Betrieb unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5(a) nur darin, daß die Außenfläche jedes Erdungsringes 41 an den Rohrflanschen 29 und 30 anliegt. Auf diese Weise wird die axiale Kompressionskraft über die Rohrflansche 29 und 30 übertragen und von dem Erdungsring 41, dem inneren Ring 40 und dem Gehäuse 19 aufgenommen. Unter normalen Bedingungen wird keine Kompressionskraft auf die keramische Leitung 13 übertragen oder von dieser aufgenommen.
Eine alternative Ausführungsform des dritten Ausführungsbeispieles ist möglich. In der alternativen Konfiguration, die nicht dargestellt ist, kann der Erdungsring von dem inneren Ring 41 dadurch abenommen werden, daß zunächst die Bolzen 42 entfernt werden.
Wenn das alternative Ausführungsbeispiel zwischen die Rohrflansche 29 und 30 eingesetzt wird, liegen die Außenflächen der inneren Ringe 40 und der O-Ringe 20a und 20b an der Fläche der Rohrflansche 29 und 30 an. Die Endflächen 13d und 13e der keramischen Leitung 13 liegen immer noch nicht an den Rohrflanschen 20 und 30 an. Die Endflächen 13d und 13e der Leitung 13 sind von der Fläche der Flansche 29 und 30 ungefähr um die Länge des zuvor erwähnten Spaltes von 0.5 mm beabstandet. Ein Entfernen des Erdungsringes verkürzt auch wirksam die Länge des Gehäuses um einen Betrag, der der Dicke des Bodenringes entspricht. Die Gesamtlänge des Gehäuses ist um ungefähr 1 mm (also 2 · den Spalt von 0.5 mm) größer als die Länge der Leitung.
Ein viertes Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die Fig. 10(a) und 10(b) beschrieben. Das vierte Ausführungsbeispiel ähnelt dem zweiten Ausführungsbeispiel mit einer Ausnahme.
Die Ausnahme besteht darin, daß bei dem vierten Ausführungsbeispiel die Spulen 11 und 12 jeweils um Kerne 43 gewickelt sind, die aus einem ferromagnetischen Material bestehen.
Ein fünftes Auführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die Fig. 11(a) und 11(b) beschrieben. Das fünfte Ausführungsbeispiel weist ein Gehäuse mit Endflanschen und Erdungsringen auf. In dieser Hinsicht ähnelt es dem dritten Ausführungsbeispiel.
Jedoch besteht, anders als bei den vorherigen Ausführungsbeispielen, die Leitung 13 dieses Ausführungsbeispieles nicht aus einem keramischen Material. Die Leitung 13 kann beispielsweise aus Kunststoff oder einem beliebigen anderen Material bestehen.
Um die nichtkeramische Leitung 13 vor den Wirkungen eines korrodierenden Fluids, das durch die Leitung 13 fließt, zu schützen, ist eine schützende Einlage 49, beispielsweise eine Tefloneinlage, vorgesehen, um die innere Fläche der Leitung 13 zu bedecken. Die Enden der Tefloneinlage 49 sind in dem Spalt zwischen einem Stufenbereich 41a des Erdungsringes 41 und dem inneren Ring 40 der Endflansche verankert.
Ein sechstes Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf Fig. 12 beschrieben. Das sechste Ausführungsbeispiel ähnelt dem fünften Ausführungsbeispiel. Die Form der Leitung 13 unterscheidet sich darin, daß das fünfte Ausführungsbeispiel mit einem kurzen mittleren Bereich 13 konfiguriert ist, während das sechste Ausführungsbeispiel mit einem längeren mittleren Bereich 13c konfiguriert ist.
Bei dem sechsten Ausführungsbeispiel weist der elektromagnetische Durchflußmesser eine signifikantere Differenz in der Gesamtlänge der Leitung 13 auf. Jedes der vorherigen Ausführungsbeispiele weist einen Spalt von 0.5 mm zwischen den Endflächen 13d und 13e der Leitung 13 und der inneren Fläche der Flansche 19a und 22 (oder dem Erdungsring 41) auf.
Im Gegensatz hierzu ist die Gesamtlänge der Leitung 13 bei dem sechsten Ausführungsbeispiel größer als bei den vorherigen Ausführungsbeispielen. Es ist kein Spalt von 0.5 mm vorhanden. Die Länge des Gehäuses ist um einen Betrag größer als die Länge der Leitung, der ungefähr 2 · der Dicke des Erdungsringes entspricht. Unter Bezugnahme auf Fig. 12 ist feststellbar, daß die Endflächen 13d und 13e an der Tefloneinlage 40 anliegen, die ihrerseits an der inneren Fläche des Erdungsringes 41 anliegt. Auf diese Weise würde eine Verringerung der in Längsrichtung gemessenen Länge des Gehäuses unter normalen Betriebsbedingungen auftreten, um eine Übertragung einer leichten axialen Kompressionskraft auf die Leitung 13 zu ermöglichen.
Als nächstes wird ein siebtes Auführungsbeispiel unter Bezugnahme auf Fig. 13 beschrieben. Das siebte Ausführungsbeispiel weist einen zylindrischen Träger (nicht gezeigt), eine Ummantelung 50 mit einer Spule 50a und Erdungsflansche 51a und 51b und eine Leitung 52 auf. Die Erdungsflansche 51a und 51b sind durch Schrauben (nicht gezeigt) mit beiden Enden der Ummantelung 50 verbunden.
Die Leitung 52 ist in einem zylindrischen Raum vorgesehen, der durch die inneren Flächen der Ummantelung 50 und die Erdungsflansche 51a und 51b gebildet ist. Die Leitung 52 weist zueinander gegenüberliegende sich verjüngende Endbereiche 53a und 53b und einen mittleren Bereich 53c auf. O-Ringe 54a und 54b sind zwischen den inneren Flächen und den Bereichen 53a und 53b vorgesehen. Die O-Ringe 54a und 54b bestehen aus einem elastischen Material, beispielsweise Gummi.
Der Durchmesser der Ummantelung 50 ist größer als der äußere Durchmesser der Leitung 52. Darüber hinaus ist die Länge der Leitung 52 geringer als der Abstand zwischen den Erdnungsflanschen 51a und 51b.
Dementsprechend sind, wie in Fig. 13 dargestellt, die O-Ringe 54a und 54b jeweils mit den Bereichen 53a und 53b an beiden Enden der Leitung 52 versehen. Die Leitung 52 ist befestigt, um zwischen den Erdungsflanschen 51a und 51b unter einem vorbestimmten Druck gehalten zu werden, und bildet einen Spalt. Der Spalt ist zwischen der Fläche der Leitung 52 und den inneren Flächen der Ummantelung 50 und der Erdungsflansche 51a und 51b gebildet.
Wenn Belastungen, beispielsweise eine Kompressionsbelastung und eine Biegebelastung auf die Erdungsflansche 51a und 51b wirken, wird die Belastung auf die Ummantelung 50 übertragen. Es tritt jedoch nur eine geringe Belastung der Leitung 52 auf. Dementsprechend führt die Belastung nicht dazu, die Leitung 52 zu deformieren.
Wenn die Temperatur des Fluides, das durch die Leitung 52 fließt, sich schnell ändert, ändern sich die Formen der Leitung 52 und der Ummantelung 50 mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten. Abermals wird jedoch eine Änderung der Ummantelung 50 die Leitung 52 nicht beeinträchtigen, da die O-Ringe 54a und 54b zwishen der Leitung 52 und der Ummantelung 50 vorgesehen sind und diese Wirkung aufgrund der Ummantelung 50 absorbieren.
Ein achtes Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf Fig. 14 beschrieben.
Wie in Fig. 14 dargestellt, weist die Ummantelung 50 ausgedehnte Enden 60a und 60b auf. Die ausgedehnten Enden 60a und 60b haben innere Flächen, die als Erdungsflansche wirken. Ferner weist die Leitung 52 eine Ausnehmung 61 auf, um die Spule an dem mittleren Bereich und zueinander gegenüberliegenden sich verjüngenden Endbereichen 53a und 53b vorzusehen. Die sich verjüngenden Endbereiche 53a und 53b haben jeweils eine Endfläche 53c bzw. 53d. Die O-Ringe 54a und 54b sind zwischen den ausgedehnten Enden 60a und 60b und den Endbereichen 53a und 53b der Leitung 5 vorgesehen.
Dementsprechend ist ein Spalt zwischen der inneren Fläche der ausgedehnten Enden 60a und 60b der Ummantelung 50 und den Endflächen 53c und 53d der Leitung 52 vorhanden.
Ein neuntes Auführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf Fig. 15(a) beschrieben.
Dieses Ausführungsbeispiel ähnelt dem siebten Ausführungsbeispiel mit einer Ausnahme. Bei dem siebten Ausführungsbeispiel sind die O-Ringe 54a und 54b zwischen der inneren Fläche der Ummantelung 50 und den Bereichen 53a und 53b angeordnet (s. beispielsweise Fig. 12). Im Gegensatz dazu sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 15(a) die O-Ringe 54a und 54b ausgedehnt, um den Raum zwischen den Endflächen 55a und 55b der Leitung 52 und den Erdungsflanschen 51a bzw. 51b auszufüllen.
Ein zehntes Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf Fig. 15(b) beschrieben.
Dieses Ausführungsbeispiel ähnelt dem siebten Ausführungsbeispiel mit einer Ausnahme. Bei dem siebten Ausführungsbeispiel sind die Flächen der gegenüberliegenden sich verjüngenden Endbereiche 53a und 53b flach. Im Gegensatz hierzu sind bei dem in Fig. 15(b) dargestellten Ausführungsbeispiel die Endflächen 53a und 53b bogenförmig.
Darüber hinaus wird ein elftes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf Fig. 16 beschrieben.
Dieses Ausführungsbeispiel ähnelt dem ersten Ausführungsbeispiel mit einer Ausnahme. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind beide Flansche 22 und 19a mit dem Gehäuse 19 verschweißt. Im Gegensatz hierzu ist, wie in Fig. 16 dargestellt, bei dem elften Ausführungs beispiel der Flansch 19a durch einen Flanschbereich ersetzt, der als einstückiges Bauteil mit dem Gehäuse 70 ausgebildet ist. Der Flansch 22 ist weiterhin separat angesetzt und verschweißt. Dementsprechend kann das in Fig. 16 dargestellte Ausführungsbeispiel schnell und einfach montiert werden.
Ein elektrischer Durchflußmesser mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung, wie sie in den obigen Ausführungsbeispielen beschrieben worden sind, weist wenigstens die folgenden Vorteile auf:
Die Spulen sind an Ort und Stelle zwischen der zylindrischen Ummantelung und dem magnetischen Pfad fixiert, die ihrerseits mit den Flanschen verbunden und mit Ansätzen der Flansche an dem Gehäuse fixiert sind. Bei der vorliegenden Erfindung braucht keine Kompressionskraft auf die Verbindung der Kerne ausgeübt zu werden, wie dies im Stand der Technik der Fall ist, um die Spulen in der geeigneten Position zu fixieren. Daher ist die zuvor auf die Spulen ausgeübte Kompressionskraft nicht vorhanden, und die Leitung wird nicht deformiert.
Das Vorhandensein der Ansätze ermöglicht es ferner, den Durchflußmesser einfach mit den Spulen und Flanschen in der geeigneten Position zusammenzubauen, ohne daß hierfür Spezialwerkzeuge oder ausgebildete Arbeitskräfte erforderlich sind.
Das Vorhandensein der zylindrischen Ummantelung und des magnetischen Pfades bildet einen zusätzlichen Schutz für die Leitung, der bei vorherigen Durchflußmessern nicht vorhanden war.
Das Vorsehen eines Spaltes zwischen den Endflächen der Leitung und den Lippen der Gehäuseflansche, die teilweise durch das Vorhandensein der O-Ringe gehalten werden, dient auch dazu, die Leitung von axialen Kom pressionslasten zu entlasten, die durch das Anziehen der Rohrflansche ausgeübt werden. Abermals wird eine Deformation der Leitung verhindert. Darüber hinaus muß die Leitung, da sie keiner Kompressionslast unterworfen wird, nicht mit einem starken Material ausgelegt oder mit einer versteifenden Einlage versehen werden.
Zusätzliche Vorteile und Abwandlungen werden für den Fachmann auf der Hand liegen. Daher ist die Erfindung in ihren breiteren Aspekten nicht durch die spezifischen Details, beispielshalber angegebenen Vorrichtungen und hier gezeigten und beschriebenen Beispiele beschränkt. Dementsprechend können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, ohne von dem Grundgedanken oder Umfang des allgemeinen erfinderischen Konzeptes abzuweichen, wie es in den beigefügten Ansprüchen und ihren Äquivalenten definiert ist.

Claims

1. Ein elektromagnetischer Durchflußmesser mit:

einer Leitung (13), die gegenüberliegende Endbereiche und einen mittleren Bereich aufweist, die einen Pfad entlang einer zentralen Achse für ein Fluid begrenzen, dessen Durchflußrate zu messen ist;

einem Paar von Elektroden (14a, 14b), die an gegenüberliegenden Enden der Leitung angeordnet sind;

Mitteln zur Erzeugung eines magnetischen Feldes, die ein Paar von Spulen (11, 12) und einen Kern (10) aufweisen zum Erzeugen eines magnetischen Feldes in der Leitung;

einer zylindrischen Ummantelung, die koaxial um die Leitung herum angeordnet ist und Positionierungsmittel zum Positionieren der Mittel zur Erzeugung des magnetischen Feldes aufweist; und

einem zylindrischen Gehäuse (19), das koaxial um die Ummantelung herum angeordnet ist und die Leitung, die Ummantelung und die Mittel zur Erzeugung des magnetischen Feldes umgibt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung gegenüberliegende Endbereiche aufweist, von denen jeder einen sich verjüngenden Flächenbereich (13d, 13e) aufweist, wobei zwischen dem Endbereich und dem entsprechenden Ende des Gehäuses (19) ein Spalt gebildet ist und ein elastischer Ring (20a, 20b) in dem Spalt an dem sich verjüngenden Flächenbereich angeordnet ist.

2. Ein elektromagnetischer Durchflußmesser nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse eine erste Länge in der Axialrichtung aufweist und die Leitung eine zweite Länge in der Axialrichtung aufweist, die geringer ist als die erste Länge.

3. Ein elektromagnetischer Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zylindrische Ummantelung elektrische Erdungsmittel zum Erden des Durchflußmessers aufweist.

4. Ein elektromagnetischer Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Positionierungsmittel Flansche aufweisen, die mit der Ummantelung verbunden sind und verlängerte Vorsprünge zum Einsetzen in das Gehäuse auf weisen.

5. Ein elektromagnetischer Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zylindrische Ummantelung ein isolierendes Material aufweist.

6. Ein elektromagnetischer Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leitung einen zentralen Bereich und gegenüberliegende Endbereiche aufweist und die Endbereiche der Leitung einen Durchmesser auf weisen, der größer ist als derjenige des zentralen Bereiches der Leitung.

7. Ein elektromagnetischer Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse an jedem seiner Enden Flanschbereiche aufweist.

8. Ein elektromagnetischer Durchflußmesser nach Anspruch 7, der ferner eine Schweißverbindung zwischen jedem Flanschbereich und dem Gehäuse aufweist.

9. Ein elektromagnetischer Durchflußmesser nach Anspruch 7 oder 8, der ferner ein Befestigungsmittel zwi schen jedem Flanschbereich und dem Gehäuse aufweist.

10. Ein elektromagnetischer Durchflußmesser nach Anspruch 7, wobei ein Flanschbereich einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet ist und der andere Flanschbereich an das Gehäuse angeschweißt ist.

11. Ein elektromagnetischer Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leitung ein Keramikmaterial aufweist.

12. Ein elektromagnetischer Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leitung ein Kunststoffmaterial aufweist.

13. Ein elektromagnetischer Durchflußmesser nach Anspruch 12, wobei die Leitung eine innere Fläche aufweist und der Durchflußmesser ferner eine schützende Auskleidung aufweist, die die innere Fläche der Leitung bedeckt.

14. Ein elektromagnetischer Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder Endbereich der Leitung einen bogenförmigen Flächenbereich aufweist.

15. Ein elektromagnetischer Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mittel zur Erzeugung eines magnetischen Feldes elektrische Spulen auf weisen.

16. Ein elektromagnetischer Durchflußmesser nach Anspruch 17, wobei jede Spule einen Kern aus ferromagnetischem Material aufweist.