EP2115401A1 - Vorrichtung zum messen des volumen- oder massestroms eines mediums in einer rohrleitung - Google Patents

Vorrichtung zum messen des volumen- oder massestroms eines mediums in einer rohrleitung

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EP2115401A1
EP2115401A1 EP08708166A EP08708166A EP2115401A1 EP 2115401 A1 EP2115401 A1 EP 2115401A1 EP 08708166 A EP08708166 A EP 08708166A EP 08708166 A EP08708166 A EP 08708166A EP 2115401 A1 EP2115401 A1 EP 2115401A1
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EP
European Patent Office
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measuring
measuring tube
liner
powder
medium
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08708166A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander STÜNZI
Thomas Sulzer
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Endress and Hauser Flowtec AG
Original Assignee
Endress and Hauser Flowtec AG
Flowtec AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser Flowtec AG, Flowtec AG filed Critical Endress and Hauser Flowtec AG
Publication of EP2115401A1 publication Critical patent/EP2115401A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L58/00—Protection of pipes or pipe fittings against corrosion or incrustation
    • F16L58/02—Protection of pipes or pipe fittings against corrosion or incrustation by means of internal or external coatings
    • F16L58/04—Coatings characterised by the materials used
    • F16L58/10—Coatings characterised by the materials used by rubber or plastics
    • F16L58/1009—Coatings characterised by the materials used by rubber or plastics the coating being placed inside the pipe
    • F16L58/1045—Coatings characterised by the materials used by rubber or plastics the coating being placed inside the pipe the coating being an extruded or a fused layer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/58—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
    • G01F1/584—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters constructions of electrodes, accessories therefor
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    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/14—Casings, e.g. of special material

Definitions

  • the invention relates to a measuring tube for a flow meter, which determines or monitors the volume flow or the mass flow rate of a medium flowing in a pipeline.
  • Flow meters work on the basis of different physical laws.
  • the measuring tube is mounted in the medium through which the medium flows via two end fastening devices. Examples include magnetic inductive flowmeters, ultrasonic flowmeters, vortex flowmeters, Coriolis flowmeters or differential pressure gauges, which i.a. offered and distributed by the Applicant.
  • Magnetic-inductive flowmeters make use of the principle of electrodynamic induction for volumetric flow measurement: charge carriers of the medium moving perpendicular to a magnetic field induce a measuring voltage in measuring electrodes arranged essentially perpendicularly to the flow direction of the medium.
  • the measuring voltage induced in the measuring electrodes is proportional to the average flow velocity of the medium over the cross section of the measuring tube; it is therefore proportional to the volume flow. If the density of the medium is known, the mass flow in the pipeline or in the measuring tube can be determined.
  • the measuring voltage is usually tapped via a measuring electrode pair, which is arranged in the region of maximum magnetic field strength and where consequently the maximum measuring voltage is to be expected.
  • the measuring electrodes themselves are coupled to the medium either galvanically or capacitively.
  • the inner surface of the measuring tube is usually lined with an electrically insulating liner.
  • the liner consists for example of a thermoplastic, a thermosetting or an elastomeric plastic. Because of their good processability and their excellent mechanical resistance have proven in addition to hard rubber or fluorine-containing plastics such as PTFE, PFA, in particular polyurethane as a liner material for magnetic inductive measuring devices. PUR has the advantage over fluorine-containing plastics that it can be processed at relatively low temperatures.
  • a so-called ribbon flow method is used for the manufacture of measuring tubes, which are lined with polyurethane liner.
  • a PUR formed from a plurality of components is uniformly applied to the inner surface of the measuring tube by means of an applicator head.
  • DE 10 2004 062 680 A1 introduces a process for the production of a PUR liner which is best suited for the drinking water sector. This known PUR is therefore especially useful for applications that have to meet high hygienic requirements.
  • the invention has for its object to provide a cost-effective measuring tube for flow meters.
  • a powder-coated plastic is applied as a primer, as a liner or as a protective layer for a liner at least in the region of the flowed through by the medium inner surface of the measuring tube.
  • the powder coating is a polyamide (PA).
  • PA polyamide
  • PA 11/12 has the advantage that it has the approval for drinking water applications, and thus is universally applicable. Because of their excellent properties, preference is given to using PA11 or PA12 in conjunction with the measuring tube according to the invention. Both polyamides are characterized further by the fact that they have the drinking water approval.
  • the powder-coated plastic is used according to the invention in three applications:
  • the powder coating of PA11 / 12 is used as a primer or as a primer.
  • another plastic hybrid component
  • the liner material is preferably an elastomer, in particular a cast elastomer such as polyurethane.
  • Polyurethane is - as already mentioned above - mechanically highly inert. Since, according to the invention, the primer consists of a powder-coated plastic which, moreover, is highly water vapor impermeable, the functionality of the flowmeter is ensured in a wide range of applications.
  • the powder coating e.g. out
  • PA11 / 12 used directly as liner material.
  • This embodiment has the advantage that the application of the inner coating of the measuring tube can take place in one method step. This eliminates the cleaning, blasting and priming of the measuring tube. Depending on the application, it is provided that several layers of the powder coating are applied one above the other. In general, a high reduction of the production costs can be achieved with this embodiment. 3.
  • a third application provides that a protective layer of the powder-coated plastic or powder coating is applied to a known liner. This protective layer prevents the diffusion of water vapor into the liner or through the liner to the conductive measuring tube.
  • the liner is preferably an elastomer, in particular a polyurethane.
  • the powder-coatable plastic is applied as a sealing layer on the elastomer liner.
  • PA11 and PA12 Due to their polar character, PA11 and PA12 have good chemical coupling to conventional liner materials such as polyurethane.
  • the multi-layer liner thus has a high dimensional stability and is characterized by a high water vapor diffusion and thermal shock resistance. It is of course possible to manufacture both the primer and the sealing layer of powder-coated hydrophobic plastic.
  • the measuring tube is quasi redundant water vapor impermeable.
  • the layer thickness of the plastic or the polyamide, which can be applied in an application process at a maximum of 1 mm. If larger layer thicknesses are required, the coating process may need to be repeated several times.
  • the flow meter is, for example, a magnetically inductive flow meter with a magnet system which generates a magnetic field passing through the measuring tube, extending essentially transversely to the measuring tube axis. Furthermore, at least two measuring electrodes coupling to the medium are provided, which are mounted in bores in the measuring tube and which are arranged in a region of the measuring tube lying substantially perpendicular to the magnetic field.
  • a control / evaluation unit supplies information about the volume or mass flow of the medium in the measuring tube based on the measuring voltage induced in the measuring electrodes.
  • An advantageous development of the magnetic-inductive flowmeter according to the invention provides that it is at the measuring electrodes in each case are electrodes with an electrode shaft which is widened in a first end region in contact with the medium, and in that a seal is provided between a bearing surface of the widened end region of the measuring electrode facing the inner surface of the measuring tube and the corresponding inner surface of the measuring tube , This effectively reduces the risk of media entering the area between the bore and the measuring electrode causing a short circuit. Due to the excellent temperature resistance and high chemical resistance, a PTFE gasket, in particular a PTFE gasket, is preferably used.
  • a circumferential locking edge is provided on the bearing surface of the widened end region, which presses in the mounted state in the seal.
  • an advantageous development of the inventive magnetic inductive flowmeter suggests that in the second end of the measuring electrode, a fastening device is provided which is configured and arranged with respect to the electrode shaft such that the measuring electrode with a predeterminedêtanzugskraft in the bore is attached to the measuring tube - regardless of the temperature conditions prevailing in the measuring tube.
  • the fasteners are fixed flanges to loose flanges or the measuring tube is formed as a wafer. All variants of fasteners are offered by the applicant in connection with the flowmeters manufactured by her.
  • the fastening elements and / or the outer surface of the measuring tube is also provided with the powder-coated plastic at least in the two end regions of the measuring tube.
  • Fig. 1 a schematic representation of magnetic-inductive
  • FIG. 2 shows an enlarged view of the section marked A in FIG. 1, which outlines a first embodiment of the measuring tube according to the invention
  • FIG. 3 shows an enlarged view of the section marked A in FIG. 1, which shows a second embodiment of the measuring tube according to the invention
  • Fig. 4 is an enlarged view of the marked A in Fig. 1 section showing a third embodiment of the measuring tube according to the invention.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a magnetic inductive flowmeter 1.
  • the measuring tube 2 according to the invention is flowed through by the medium 11 in the direction of the measuring tube axis 3.
  • the medium 11 is at least to a small extent electrically conductive.
  • the measuring tube 2 is lined on its inner surface 30 with a liner 18.
  • the liner 18 is made of a non-conductive material that is highly chemically and / or mechanically resistant.
  • the liner 18 preferably consists of a plastic approved for drinking water applications. As a result, the flowmeter 1 is universally applicable for a variety of applications.
  • Magnetic field B is generated via a magnet system, for example via two diametrically arranged coil arrangements 6, 7 or via two electromagnets. Under the influence of the magnetic field B, charge carriers located in the medium 11 migrate, depending on the polarity, to the two oppositely poled measuring electrodes 4, 5.
  • the measuring voltage which builds up on the measuring electrodes 4, 5 is proportional to the flow velocity of the medium 11 averaged over the cross section of the measuring tube 2, ie it is a measure of the volumetric flow of the medium 11 in the measuring tube 2.
  • the measuring tube 2 is provided with connecting elements. z. B. flanges 27 - as can be seen in Fig. 5 - with a pipe 33 through which the medium 11 flows through connectable.
  • the two measuring electrodes 4, 5 are mushroom-shaped measuring electrodes 4, 5, which are in direct contact with the medium 11.
  • pin electrodes can also be used in conjunction with the solution according to the invention.
  • the coupling to the medium 11 may of course also be capacitive in nature.
  • the control evaluation unit 8 is connected to the control evaluation unit 8.
  • the control / evaluation unit 8 is connected via the connecting line 16 to an input / output unit 9.
  • the evaluation / control unit 8 is associated with the memory unit 10.
  • FIGS. 2 to 4 enlarged views of the detail marked A in FIG. 1 can be seen in a sectional view.
  • FIGS. 2, 3 and 4 relate to different embodiments of the measuring tube 2 according to the invention.
  • the measuring tube 2 is each made of a conductive material, preferably of stainless steel.
  • the primer 17 is a powder-coatable plastic, in particular PA11 or PA 12. Both polyamide are highly impermeable to water vapor.
  • a Plastic liner 18 applied on the powder-coated polyamide primer 17 is a Plastic liner 18 applied.
  • the liner 18 may be, for example, a cast elastomer such as polyurethane.
  • an additional sealing layer 28 can be applied to the liner 18.
  • a powder-coatable polyamide layer eg PA11, PA 12 with drinking water approval
  • PA11 PA 12 with drinking water approval
  • the liner 18 is applied directly to the inner surface 30 of the measuring tube 2 via a powder coating method. Typical layer thicknesses in powder coating are in the millimeter range.
  • the embodiment of the measuring tube 2 shown in Fig. 4 has three layers: the primer 17, the liner 18 and a sealing layer 28.
  • the sealing layer 28 is applied to the liner 18 via a powder coating.
  • the liner 18 may be punctiform in the region of the measuring electrode 4; 5 fixed.
  • the seal 19 is preferably designed as a sealing ring and consists in the case shown of PTFE.
  • the fastening device 21, 22, 23 for the measuring electrode 4; 5 is configured and resiliently arranged with respect to the electrode shaft 26 in such a way that the measuring electrode 4, 5 is clamped in the bore 20 with a predetermined minimum tightening force independently of the temperature conditions prevailing in the measuring tube 2. It goes without saying that the fastening device 21, 22, 23 is not limited to the embodiment shown, but that each known clamping and fastening device for measuring electrodes 4, 5 is used in conjunction with the present invention.
  • FIG. 5 shows a longitudinal section through the measuring tube 2 according to the invention in partial view.
  • the measuring tube 2 is lined on its coming into contact with the medium 11 in the inner surface 30 with a powder-coatable liner 18.
  • a powder-coatable liner 18 any of the aforementioned embodiments of the lining of the measuring tube 2 -powder coated liner 18 in isolation / with or without primer 17 / with or without sealing layer 28 - are used.
  • the liner 18 applied by means of a powder coating method extends beyond the fastening flange 27 and also covers at least a portion of the outer surface 34 of the measuring tube 2.
  • the time-consuming processing methods for galvanizing the flanges 27 can be saved.
  • a powder-coated surface is distinguished from a galvanized by a better look.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Messrohr (2) für ein beliebiges Durchflussmessgerät (1), das den Volumendurchfluss oder den Massedurchfluss eines in einer Rohrleitung (33) strömenden Mediums (11) bestimmt oder überwacht. Als Primer (17), als Liner (18) oder als Schutzschicht (28) für einen Liner (18) ist zumindest im Bereich der von dem Medium (11) durchströmten Innenfläche des Messrohres (2) ein pulverbeschichtbarer Kunststoff aufgebracht.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zum Messen des Volumen- oder Massestroms eines Mediums in einer
Rohrleitung
[0001] Die Erfindung betrifft ein Messrohr für ein Durchflussmessgerät, das den Volumendurchfluss oder den Massedurchfluss eines in einer Rohrleitung strömenden Mediums bestimmt oder überwacht.
[0002] Durchflussmessgeräte arbeiten auf der Grundlage von unterschiedlichen physikalischen Gesetzmäßigkeiten. Bei den bekannten Inline-Durchflussmess-geräten wird das Messrohr über zwei endseitige Befestigungsvorrichtungen in der vom Medium durchströmten Rohrleitung montiert. Beispielhaft seien magnetisch induktive Durchflussmessgeräte, Ultraschall-Durchfluss-messgeräte, Vortex-Durchflussmessgeräte, Coriolis-Durchflussmessgeräte oder Differenzdruckmessgeräte genannt, die u.a. von der Anmelderin angeboten und vertrieben werden,.
[0003] Magnetisch induktive Durchflussmessgeräte nutzen für die volumetrische Strömungsmessung das Prinzip der elektrodynamischen Induktion aus: Senk-recht zu einem Magnetfeld bewegte Ladungsträger des Mediums induzieren in gleichfalls im wesentlichen senkrecht zur Durchflussrichtung des Mediums angeordnete Messelektroden eine Messspannung. Die in die Messelektroden induzierte Messspannung ist proportional zu der über den Querschnitt des Messrohres gemittelten Strömungsgeschwindigkeit des Mediums; sie ist also proportional zum Volumenstrom. Ist die Dichte des Mediums bekannt, lässt sich der Massestrom in der Rohrleitung bzw. in dem Messrohr bestimmen. Die Messspannung wird üblicherweise über ein Messelektrodenpaar abgegriffen, das in dem Bereich maximaler Magnetfeldstärke angeordnet ist und wo folglich die maximale Messspannung zu erwarten ist. Die Messelektroden selbst sind mit dem Medium entweder galvanisch oder kapazitiv gekoppelt.
[0004] Um das Messrohr, das z.B. aus Edelstahl gefertigt ist, chemisch und elektrisch zu isolieren, ist die Innenfläche des Messrohrs üblicherweise mit einem elektrisch isolierenden Liner ausgekleidet. Der Liner besteht z.B. aus einem thermoplastischen, einem duroplastischen oder einem elastomeren Kunststoff. [0005] Wegen ihrer guten Verarbeitbarkeit und ihrer ausgezeichneten mechanischen Beständigkeit haben sich neben Hartgummi oder fluorhaltigen Kunststoffen, wie z.B. PTFE, PFA, in besonderem Maße auch Polyurethane als Linermaterial für magnetisch induktive Messgeräte bewährt. PUR hat gegenüber den fluorhaltigen Kunststoffen den Vorteil, dass es bei relativ niedrigen Temperaturen verarbeitet werden kann.
[0006] Zur Fertigung von Messrohren, die mit Polyurethan-Liner ausgekleidet sind, wird bevorzugt ein sogenanntes Ribbon-Flow-Verfahren angewendet. Hierbei wird ein aus mehreren Komponenten gebildetes PUR mittels eines Applikatorkopfes auf die Innenfläche des Messrohrs gleichmäßig aufgetragen. Von der Anmelderin wird in der DE 10 2004 062 680 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines für den Trinkwasserbereich bestens geeigneten PUR-Liners vorgestellt. Dieses bekannte PUR ist somit speziell für Anwendungen, die hohen hygienischen Anforderungen zu genügen haben, nutzbar.
[0007] Damit der PUR-Liner an der Innenfläche des Messrohres haftet, ist es notwendig, einen Haftvermittler bzw. einen Primer vorab auf die Innenfläche des Messrohrs zu applizieren. Hierzu ist es erforderlich, dass vorab die Innenfläche gereinigt wird. Die Reinigung der Innenfläche sowie das Aufbringen und Aushärten des Primers führen dazu, dass der Fertigungs-prozess zur Herstellung der Messrohre mit Polyurethan-Liner relativ zeit- und somit kostenintensiv ist.
[0008] Auch hat es sich in wenigen Ausnahmefällen gezeigt, dass der mit Primer an dem Messrohr befestigte Polyurethan-Liner zur Blasenbildung neigt, wenn die Messrohre Härtetests unterzogen werden, bei denen sie einer Vielzahl von extremen Temperaturschwankungen ausgesetzt sind. Die Erklärung für dieses partielle Ablösen des Liners von der Innenfläche des Messrohres dürfte darin zu sehen sein, dass im Falle einer Erwärmung Wasserdampf durch das Linermaterial hindurch diffundiert; bei einer anschließenden Abkühlung schlägt sich dann der Wasserdampf als Kondensat im Bereich zwischen dem Messrohr und dem Liner nieder. Im Extremfall kann dies im Bereich der Messelektroden zu einem Kurzschluss und somit zu einer Fehlfunktion oder sogar zu einem Ausfall des Durchflussmessgeräts führen.
[0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges Messrohr für Durchflussmessgeräte bereitzustellen.
[0010] Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein pulverbeschichtbarer Kunststoff als Primer, als Liner oder als Schutzschicht für einen Liner zumindest im Bereich der von dem Medium durchströmten Innenfläche des Messrohres aufgebracht ist. Insbesondere handelt es sich bei der Pulverbeschichtung um ein Polyamid (PA). Polyamid, insbesondere PA 11/12, hat den Vorteil, dass es die Zulassung für Trinkwasseranwendungen hat, und somit universell einsetzbar ist. Aufgrund Ihrer hervorragenden Eigenschaften werden bevorzugt PA11 oder PA12 in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Messrohr verwendet. Beide Polyamide zeichnen sich weiterhin dadurch aus, dass Sie die Trinkwasserzulassung haben.
[0011] Der pulverbeschichtbare Kunststoff ist in erfindungsgemäß in drei Anwendungen einsetzbar:
[0012] 1. In der ersten Anwendung wird die Pulverbeschichtung aus PA11/12 als Primer bzw. als Haftvermittler verwendet. Als eigentlicher Liner ist auf den Primer ein weiterer Kunststoff (Hybridbauteil) aufgetragen. Bevorzugt handelt es sich bei dem Linermaterial um ein Elastomer, insbesondere um ein Gießelastomer wie Polyurethan. Polyurethan ist - wie bereits an vorher-gehender Stelle erwähnt - mechanisch in hohem Maße inert. Da erfindungsgemäß der Primer aus einem pulverbeschichteten Kunststoff besteht, der darüber hinaus in hohem Maße wasserdampfundurchlässig ist, ist die Funktionalität des Durchflussmessgeräts in einem weiten Anwendungsbereich sichergestellt.
[0013] 2. In einer zweiten Anwendung wird die Pulverbeschichtung, z.B. aus
PA11/12 direkt als Linermaterial verwendet. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das Auftragen der Innenbeschichtung des Messrohres in einem Verfahrensschritt erfolgen kann. Hier entfallen das Reinigen, das Strahlen und das Primern des Messrohres. Je nach Anwendung ist vorgesehen, dass mehrere Schichten der Pulverbeschichtung übereinander aufgetragen werden. Generell lässt sich mit dieser Ausgestaltung eine hohe Reduktion der Herstellungskosten erreichen. [0014] 3. Eine dritte Anwendung sieht vor, dass auf einen bekannten Liner eine Schutzschicht aus dem pulverbeschichtbaren Kunststoff bzw. auf der Pulverbeschichtung aufgetragen wird. Diese Schutzschicht verhindert die Diffusion von Wasserdampf in den Liner bzw. durch den Liner hindurch zum leitfähigen Messrohr. Bevorzugt handelt es sich bei dem Liner um ein Elastomer, insbesondere um ein Polyurethan. Der pulverschichtbare Kunststoff ist als Versiegelungsschicht auf den Elastomer-Liner aufgebracht.
[0015] PA11 und PA12 besitzen aufgrund ihres polaren Charakters eine gute chemische Ankopplung an übliche Linermaterialien wie Polyurethan. Der aus mehreren Schichten zusammengesetzte Liner hat somit eine hohe Formstabilität und zeichnet sich durch eine hohe Wassedampfdiffusions- und Temperaturwechselbeständigkeit aus. Möglich ist es selbstverständlich, sowohl den Primer als auch die Versiegelungsschicht aus pulverbeschicht-barem hydrophobem Kunststoff zu fertigen. Hier ist das Messrohr quasi redundant wasserdampfundurchlässig.
[0016] Üblicherweise liegt die Schichtdicke des Kunststoffs bzw. des Polyamids, die in einem Applikationsverfahren aufgetragen werden kann, bei maximal 1 mm. Sind größere Schichtdicken erforderlich, muss gegebenenfalls der Beschichtungsvorgang mehrfach durchgeführt werden.
[0017] Wie bereits an vorhergehender Stelle erwähnt, handelt es sich bei dem Durchflussmessgerät beispielsweise um ein magnetisch induktives Durchflussmessgerät mit einem Magnetsystem, das ein das Messrohr durchsetzendes, im wesentlichen quer zur Messrohrachse verlaufendes Magnetfeld erzeugt. Weiterhin sind zumindest zwei mit dem Medium koppelnden Messelektroden vorgesehen, die in Bohrungen im Messrohr angebracht sind und die in einem im wesentlichen senkrecht zum Magnetfeld liegenden Bereich des Messrohres angeordnet sind. Eine Regel-/Auswerte-einheit liefert anhand der in die Messelektroden induzierten Messspannung Information über den Volumen- oder Massestrom des Mediums in dem Messrohr.
[0018] Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts sieht vor, dass es sich bei den Messelektroden jeweils um Elektroden mit einem Elektrodenschaft handelt, der in einem ersten mit dem Medium in Kontakt kommenden Endbereich aufgeweitet ist, und dass jeweils zwischen einer der Innenfläche des Messrohres zugewandten Auflagefläche des aufgeweiteten Endbereichs der Messelektrode und der entsprechenden Innenfläche des Messrohres eine Dichtung vorgesehen ist. Hierdurch lässt sich effektiv die Gefahr vermindern, dass Medium in den Bereich zwischen der Bohrung und der Messelektrode gelangt und dort einen Kurzschluss verursacht. Aufgrund der hervorragenden Temperaturbeständigkeit und der hohen chemischen Beständigkeit wird bevorzugt eine PTFE-Dichtung, insbesondere eine PTFE-Dichtscheibe, verwendet.
[0019] Um die Gefahr der Undichtigkeit des Messrohrs im kritischen Bereich einer Messelektrode weiter zu verringern, ist an der Auflagefläche des aufgeweiteten Endbereichs eine umlaufende Rastkante vorgesehen, die sich im montierten Zustand in die Dichtung eindrückt.
[0020] Darüber hinaus schlägt eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungs-gemäßen magnetisch induktiven Durchflussmessgeräts vor, dass im zweiten Endbereich der Messelektrode eine Befestigungsvorrichtung vorgesehen ist, die so ausgestaltet und bezüglich des Elektrodenschafts derart angeordnet ist, dass die Messelektrode mit einer vorgegebenen Mindestanzugskraft in der Bohrung des Messrohres befestigt ist - und zwar unabhängig von den im Messrohr herrschenden Temperaturbedingungen.
[0021] Weiterhin sind in den beiden Endbereichen des Messrohres
Befestigungs-elemente zur Befestigung des Durchflussmessgeräts in der Rohrleitung vorgesehen. Bei den Befestigungselementen handelt es sich um feste Flansche, um lose Flansche oder das Messrohr ist als Wafer ausgebildet. Alle Varianten von Befestigungselementen werden von der Anmelderin in Verbindung mit den von ihr gefertigten Durchflussmessgeräten angeboten.
[0022] In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Durchflussmess-geräts wird vorgeschlagen, dass die Befestigungselemente und/oder die Außenfläche des Messrohres zumindest in den beiden Endbereichen des Messrohres gleichfalls mit dem pulverbeschichtbaren Kunststoff versehen ist. Hierdurch lassen sich die üblichen Verfahrensschritte zur Behandlung der Flansche, insbesondere das Verzinken, einsparen. Zudem wird durch das Aufbringen der Pulverbeschichtung die Optik des Durchflussmessgeräts eindeutig verbessert.
[0023] Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
[0024] Fig. 1 : eine schematische Darstellung magnetisch-induktiven
Durchflussmess-geräts, bei dem das erfindungsgemäße Messrohr eingesetzt ist,
[0025] Fig. 2: eine vergrößerte Ansicht des mit A in Fig. 1 gekennzeichneten Ausschnitts, der eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messrohres skizziert,
[0026] Fig. 3: eine vergrößerte Ansicht des mit A in Fig. 1 gekennzeichneten Ausschnitts, der eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messrohres zeigt,
[0027] Fig. 4: eine vergrößerte Ansicht des mit A in Fig. 1 gekennzeichneten Ausschnitts, der eine dritte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messrohres zeigt, und
[0028] Fig. 5: einen Längsschnitt durch eine vierte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messrohres in Teilansicht.
[0029] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines magnetisch induktiven Durchflussmessgeräts 1. Das erfindungsgemäße Messrohr 2 wird von dem Medium 11 in Richtung der Messrohrachse 3 durchflössen. Das Medium 11 ist zumindest in geringem Umfang elektrisch leitfähig.
[0030] Das Messrohr 2 ist an seiner Innenfläche 30 mit einem Liner 18 ausgekleidet. Der Liner 18 besteht aus einem nicht-leitfähigen Material, das in hohem Maße chemisch und/oder mechanisch beständig ist. Der Liner 18 besteht bevorzugt aus einem für Trinkwasseranwendungen zugelassenen Kunststoff. Hierdurch ist das Durchflussmessgerät 1 universell für die unterschiedlichsten Applikationen einsetzbar.
[0031] Das senkrecht zur Strömungsrichtung des Mediums 11 ausgerichtete Magnet-feld B wird über ein Magnetsystem, so z.B. über zwei diametral angeordnete Spulenanordnungen 6, 7 bzw. über zwei Elektromagnete erzeugt. Unter dem Einfluss der Magnetfeldes B wandern in dem Medium 11 befindliche Ladungs-träger je nach Polarität zu den beiden entgegengesetzt gepolten Mess-elektroden 4, 5 ab. Die sich an den Messelektroden 4, 5 aufbauende Messspannung ist proportional zu der über den Querschnitt des Messrohres 2 gemittelten Strömungsgeschwindigkeit des Mediums 11 , d. h. sie ist ein Maß für den Volumenstrom des Mediums 11 in dem Messrohr 2. Das Messrohr 2 ist übrigens über Verbindungselemente, z. B. Flansche 27 - wie sie in Fig. 5 zu sehen sind - mit einer Rohrleitung 33, durch die das Medium 11 hindurchströmt, verbindbar.
[0032] Bei den beiden Messelektroden 4, 5 handelt es sich um pilzkopfförmige Mess-elektroden 4, 5, die in direktem Kontakt mit dem Medium 11 stehen. Selbstverständlich sind in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Lösung auch Stiftelektroden einsetzbar. Die Ankopplung an das Medium 11 kann darüber hinaus natürlich auch kapazitiver Natur sein.
[0033] Über Verbindungsleitungen 12, 13 sind die Messelektroden 4, 5 mit der Regel-Auswerteeinheit 8 verbunden. Die Verbindung zwischen den Spulenan-ordnungen 6, 7 und der Regel-/Auswerteeinheit 8 erfolgt über die Verbindungsleitungen 14, 15. Die Regel-/Auswerteeinheit 8 ist über die Verbindungsleitung 16 mit einer Eingabe-/Ausgabeeinheit 9 verbunden. Der Auswerte-/Regeleinheit 8 ist die Speichereinheit 10 zugeordnet.
[0034] In den Figuren Fig. 2 bis Fig. 4 sind vergrößerte Ansichten des mit A in Fig. 1 gekennzeichneten Ausschnitts in Schnittdarstellung zu sehen. Die Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4 beziehen sich auf unterschiedliche Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Messrohrs 2. Das Messrohr 2 ist jeweils aus einem leitfähigen Material, bevorzugt aus Edelstahl, gefertigt.
[0035] Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausgestaltung handelt es sich bei dem Primer 17 um einen pulverbeschichtbaren Kunststoff, insbesondere um PA11 oder PA 12. Beide Polyamid sind in hohem Maße undurchlässig für Wasserdampf. Auf den pulverbeschichteten Polyamid-Primer 17 ist ein Kunststoff-Liner 18 aufgebracht. Bei dem Liner 18 kann es sich beispielsweise um ein Gieß-elastomer wie Polyurethan handeln. Selbstverständlich kann auf den Liner 18 noch eine zusätzliche Versiegelungsschicht 28 aufgebracht werden. Wiederum kommt für die Versiegelung des Polyurethans bevorzugt eine pulverbeschichtbare Polyamidschicht (z.B. PA11 , PA 12 mit Trinkwasser-zulassung) in Frage.
[0036] Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist der Liner 18 unmittelbar über ein Pulverbeschichtungsverfahren auf die Innenfläche 30 des Messrohres 2 appliziert. Typische Schichtdicken beim Pulverbeschichten liegen im Millimeterbereich.
[0037] Die in Fig. 4 gezeigte Ausgestaltung des Messrohres 2 weist drei Lagen auf: den Primer 17, den Liner 18 und eine Versiegelungsschicht 28. Hier ist nur die Versiegelungsschicht 28 über eine Pulverbeschichtung auf den Liner 18 aufgetragen.
[0038] Bei den Messelektrode 4; 5 handelt es sich um pilzkopfförmige
Mess-elektroden 4; 5 mit jeweils einem Elektrodenschaft 26 und einem pilzkopf-förmigen Hut 25. Über die Auflagefläche 29 des Hutes 25 an der Innenfläche 30 des Messrohres 2, die Schnapphülse 23, das Schraubgewinde 21 und die Mutter 24 ist die Messelektrode 4; 5 in der Bohrung 20 des Messrohres 2 federnd fixiert. Gleichzeitig ist der Liner 18 ggf. punktuell im Bereich der Messelektrode 4; 5 fixiert. Um eine Abdichtung der Messelektrode 4; 5 gegen den Prozess hin zu erreichen und so zu verhindern, dass Medium in den Bereich zwischen Bohrung 20 und Messelektrode 4, 5 eindringt, ist eine Dichtung 19 vorgesehen. Die Dichtung 19 ist bevorzugt als Dichtring ausgebildet und besteht im gezeigten Fall aus PTFE.
[0039] Die Befestigungsvorrichtung 21 , 22, 23 für die Messelektrode 4; 5 ist so ausgestaltet und bezüglich des Elektrodenschafts 26 federnd derart angeordnet, dass die Messelektrode 4, 5 unabhängig von den im Messrohr 2 herrschenden Temperaturbedingungen klemmend in der Bohrung 20 mit einer vorgegebenen Mindestanzugskraft befestigt ist. Es versteht sich von selbst, dass die Befestigungsvorrichtung 21 , 22, 23 nicht auf die gezeigte Ausgestaltung beschränkt ist, sondern dass jede bekannte Klemm- und Befestigungsvorrichtung für Messelektroden 4, 5 in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendbar ist.
[0040]
[0041] Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Messrohr 2 in Teilansicht. Das Messrohr 2 ist an seiner mit dem Medium 11 in Kontakt kommenden Innenfläche 30 mit einem pulverbeschichtbaren Liner 18 ausgekleidet. Selbstverständlich kann jede der zuvor genannten Ausgestaltungen der Auskleidung des Messrohres 2 -pulverbeschichteter Liner 18 in Alleinstellung / mit oder ohne Primer 17 / mit oder ohne Versiegelungsschicht 28 - zur Anwendung kommen. Der über ein Pulverbeschichtungsverfahren aufgebrachte Liner 18 erstreckt sich über den Befestigungsflansch 27 hinaus und deckt auch zumindest einen Teilbereich der Außenfläche 34 des Messrohres 2 ab. Hierdurch lassen sich die zeitintensiven Bearbeitungsverfahren zum Verzinken der Flansche 27 einsparen. Zudem zeichnet sich eine pulverbeschichtete Oberfläche gegenüber einer verzinkten durch eine bessere Optik aus.
[0042]
[0043] Bezugszeichenliste
1. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät
2. Messrohr
3. Messrohrachse
4. Messelektrode
5. Messelektrode
6. Magnetsystem
7. Magnetsystem
8. Regel-/Auswerteeinheit
9. Eingabe-/Ausgabeeinheit
10. Speichereinheit
11. Medium
12. Verbindungsleitung
13. Verbindungsleitung
14. Verbindungsleitung
15. Verbindungsleitung 16. Verbindungsleitung
17. Primer
18. Liner
19. Dichtung / Dichtscheibe
20. Bohrung
21. Schraubgewinde
22. Mutter
23. Schnapphülse
24. Rastelement / Rastkante
25. pilzkopfförmiger bzw. aufgeweiteter Endbereich
26. Elektrodenschaft
27. Flansch
28. Versiegelungsschicht
29. Auflagefläche
30. Innenfläche
31. erster Endbereich
32. zweiter Endbereich
33. Rohrleitung
34. Außenfläche
35. Kunststoffschicht

Claims

Ansprüche
1. 1. Messrohr (2) für ein Durchflussmessgerät (1), das den Volumendurchfluss oder den Massedurchfluss eines in einer Rohrleitung (33) strömenden Mediums (11) bestimmt oder überwacht, dadurch gekennzeichnet, dass ein pulverbeschichtbarer Kunststoff als Primer (17), als Liner (18) oder als Schutzschicht (28) für einen Liner (18) zumindest im Bereich der von dem Medium (11) durchströmten Innenfläche des Messrohres (2) aufgebracht ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem pulverbeschichtbaren Kunststoff um Polyamid, insbesondere um PA11 oder PA12 handelt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Liner (18) um ein Elastomer, insbesondere um ein Polyurethan, handelt und dass der pulverschichtete Kunststoff bzw. das pulverbeschichtete Polyamid als Versiegelungsschicht (28) auf den Elastomer-Liner (18) aufgebracht ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke des pulverbeschichteten Kunststoffs bzw. des pulverbeschichteten Polyamids in der Größenordnung von 1mm liegt.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Durchflussmessgerät um ein magnetisch induktives Durchflussmessgerät (1) mit einem Magnetsystem (6, 7), das ein das Messrohr (2) durchsetzendes, im wesentlichen quer zur Messrohrachse (3) verlaufendes Magnetfeld (B) erzeugt, mit zumindest zwei mit dem Medium (11) koppelnden Messelektroden (4, 5), die in Bohrungen (20) im Messrohr (2) angebracht sind und die in einem im wesentlichen senkrecht zum Magnetfeld (B) liegenden Bereich des Messrohres (2) angeordnet sind, und mit einer Regel-/Auswerteeinheit (8), die anhand der in die Messelektroden (4, 5) induzierten Messspannung Information über den Volumen- oder Massestrom des Mediums (11) in dem Messrohr (2) liefert.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei einer Messelektrode (4, 5) um eine Elektrode mit einem Elektrodenschaft (26) handelt, der in einem ersten mit dem Medium (11) in Kontakt kommenden Endbereich (25) aufgeweitet ist, und dass jeweils zwischen einer der Innenfläche (30) des Messrohres (2) zugewandten Auflagefläche (29) des aufgeweiteten Endbereichs (25) der Messelektrode (4, 5) und der angrenzenden Innenfläche (30) des Messrohres (2) eine Dichtung (19) vorgesehen ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Dichtung (19) um eine PTFE-Dichtung, insbesondere um eine PTFE-Dichtscheibe handelt.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Auflagefläche (29) des aufgeweiteten Endbereichs (25) der Messelektrode (4, 5) eine umlaufende Rastkante (24) vorgesehen ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Endbereich der Messelektrode (4, 5) eine Befestigungsvorrichtung (21 , 22, 23) vorgesehen ist, die so ausgestaltet und bezüglich des derart Elektrodenschafts (26) angeordnet ist, dass die Messelektrode (4, 5) unabhängig von den im Messrohr (2) herrschenden Temperaturbedingungen klemmend in der Bohrung (20) mit einer vorgegebenen Mindestanzugskraft befestigt ist.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in den beiden Endbereichen (31 , 32) des Messrohres (2) Befestigungselemente (27) zur Befestigung des Durchflussmessgeräts (1) in der Rohrleitung (33) vorgesehen sind.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (27) und/oder die Außenfläche (34) des Messrohres (2) zumindest in den beiden Endbereichen (31 , 32) des Messrohres (2) mit dem pulverbeschichtbaren Kunststoffschicht (35) versehen ist.
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