EP4264196A1 - Magnetisch-induktives durchflussmessgerät - Google Patents

Magnetisch-induktives durchflussmessgerät

Info

Publication number
EP4264196A1
EP4264196A1 EP21824502.5A EP21824502A EP4264196A1 EP 4264196 A1 EP4264196 A1 EP 4264196A1 EP 21824502 A EP21824502 A EP 21824502A EP 4264196 A1 EP4264196 A1 EP 4264196A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
measuring tube
measuring
conductor
tube body
conductors
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21824502.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias BRÜTSCH
Simon MARIAGER
Frank Voigt
Markus RÜFENACHT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser Flowtec AG
Original Assignee
Endress and Hauser Flowtec AG
Flowtec AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser Flowtec AG, Flowtec AG filed Critical Endress and Hauser Flowtec AG
Publication of EP4264196A1 publication Critical patent/EP4264196A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • 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
    • G01F1/588—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 combined constructions of electrodes, coils or magnetic circuits, accessories therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
    • G01F25/10—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters

Definitions

  • the invention relates to a magnetic-inductive flowmeter with a monitoring device that is set up to determine damage to the measuring tube body.
  • Electromagnetic flowmeters are used to determine the flow rate and volume flow of a flowing medium in a pipeline.
  • a magneto-inductive flowmeter has a magnet system that generates a magnetic field perpendicular to the flow direction of the flowing medium. Individual coils, more rarely permanent magnets, are usually used for this.
  • additional pole shoes are formed and attached to the measuring tube in such a way that the magnetic field lines run essentially perpendicular to the transverse axis or parallel to the vertical axis of the measuring tube over the entire tube cross section.
  • a pair of measuring electrodes attached to the lateral surface of the measuring tube picks up an electrical measuring voltage or potential difference in the medium perpendicular to the direction of flow and to the magnetic field, which arises when a conductive medium flows in the direction of flow with an applied magnetic field. Since the measured voltage depends on the speed of the flowing medium according to Faraday's law of induction, the flow rate u and, with the addition of a known pipe cross-section, the volume flow V can be determined from the induced measuring voltage U.
  • Electromagnetic flowmeters are widely used in process and automation technology for fluids with an electrical conductivity of around 5 pS/cm.
  • Corresponding flow measuring devices are sold by the applicant in a wide variety of embodiments for different areas of application, for example under the name PROMAG.
  • DE 10 2005 044 972 A1 and DE 10 2004 062 680 A1 each describe magneto-inductive sensors that have a measuring tube that can be inserted into a pipeline, has a first end on the inlet side and a second end on the outlet side, with a non-ferromagnetic support tube ais an outer covering of the measuring tube, and a tubular lining, which is accommodated in a lumen of the carrier tube and consists of an electrically insulating material, for guiding a flowing measuring substance which is electrically insulated from the carrier tube.
  • the lining which usually consists of a thermoplastic, duroplastic and/or elastomeric plastic, is used, among other things, to chemically insulate the carrier tube from the medium to be measured.
  • the lining also serves to provide electrical insulation between the carrier tube and the medium, which prevents the voltage induced in the medium from short-circuiting via the carrier tube.
  • a perforated tube welded to the support tube serves as a support body.
  • the support body is connected to the support tube and embedded in the liner by applying the material from which the liner is made to the inside of the support tube.
  • a measuring tube with a metal housing has become known from US Pat. No. 4,513,624 A for mechanical stabilization and for electrical shielding.
  • the metal housing encloses a pipeline carrying the medium specifically for this purpose.
  • magnetic-inductive flowmeters which have a measuring tube body made of an electrically insulating material--for example plastic, ceramic and/or glass. Such measuring tubes do not have an insulating coating.
  • the electrically insulating lining but also the measuring tube body formed from an electrically insulating material, is subject to erosion despite the use of hard-wearing materials.
  • media that carry solid particles - such as sand, gravel and/or rock - cause abrasion of the lining of the pipeline or the body of the measuring tube.
  • the flow profile of the sensor changes as a result of abrasion or deformation of the lining or the electrically insulating measuring tube body.
  • the measuring device delivers incorrect measured values for the volume or mass flow.
  • the chemical or electrical insulation between the medium to be measured and the carrier tube is lost in the case of measuring tubes with a lining on the inside.
  • WO 2010/066518 A1 discloses a measuring device for determining a volume and/or mass flow rate of a measured substance flowing through a measuring tube.
  • That Measuring tube comprises a carrier tube with an inner lining comprising a first layer and a second layer, and a monitoring electrode which is embedded between the first layer and the second layer and is configured to detect damage to the second/first layer.
  • the disadvantage of this, however, is that the monitoring influences the measurement of the volume and/or mass flow.
  • the present invention is therefore based on the object of providing an alternative solution for a magneto-inductive flowmeter with which damage to the lining and/or the electrically insulating measuring tube body due to abrasion can be detected without impairing the measuring performance.
  • the magnetic-inductive flow meter comprises:
  • a measuring tube for conducting a medium in a flow direction, the measuring tube comprising a measuring tube body which is designed to be electrically insulating in sections, the measuring tube body enclosing a measuring tube volume, in which the medium is to be guided, perpendicular to the flow direction;
  • the monitoring device for detecting damage to the measuring tube body, the monitoring device comprising at least one electrically conductive conductor, the conductor being separated at least in sections from the measuring tube volume by an area of the measuring tube body when the measuring tube body is intact, the monitoring device comprising a measuring circuit, wherein the measuring circuit is electrically connected to the at least one conductor and is set up to measure measured values of a measured variable that is dependent at least on an impedance of the at least one conductor, the measuring circuit being set up to compare the measured values with a reference value or a desired value range.
  • the present solution monitors the impedance of the conductor and, based on a change in impedance (i.e. e.g. the electrical resistance, the phase shift between the excitation and measurement signal, the inductance or the capacitance of the conductor) towards a defect in the measuring tube body shut down.
  • the impedance can only be the impedance of the electrical conductor or the impedance of the electrical conductor and other electrical components.
  • the electrical conductor is preferably electrically connected exclusively to the measuring circuit when the measuring tube body is intact
  • the measuring tube body comprises a carrier tube with an inner lateral surface, the measuring tube body comprising an electrically insulating liner, the liner being arranged on the inner lateral surface of the carrier tube, the at least one conductor being embedded in the liner at least in sections and is electrically isolated from the medium to be fed.
  • the liner comprises a layer system made up of at least two layers, the at least one conductor being arranged at least in sections between the two layers.
  • the layer system advantageously includes layers of hard rubber mats or natural rubber mats.
  • the layer system can be formed by applying a liquid casting compound several times.
  • One embodiment provides that the at least two layers are bonded to one another at least in sections by means of an adhesive, wherein the at least one conductor has openings, at least in sections, through which the adhesive extends.
  • the advantage of the configuration lies in the fact that the adhesion between the layers is improved and the formation of bubbles between the at least two layers is avoided.
  • the at least one conductor extends at least in an inlet section and an outlet section of the measuring tube.
  • the at least one conductor extends at least in sections in the form of a loop or a helix along the measuring tube body.
  • the loop-like or helical arrangement of the conductor means that a larger inner lateral surface is covered by the at least one conductor and thus the probability that an abrasion that forms will hit a section of the at least one conductor increases and thus also the probability of detection.
  • the monitoring device comprises at least two conductors, the at least two conductors each having a support tube spacing d T , the support tube spacing d T differing from one another at least in one measuring tube section.
  • a degree of abrasion can be derived by using at least two conductors, which in some sections are at different distances from a lateral surface of the measuring tube body and thus also from the medium to be conveyed. If the inner conductor is severed due to abrasion, this affects the measured values determined. In this state, there is a first degree of abrasion, which, however, allows an error-free measurement of the flow rate-dependent measured variable. If the outer conductors are also severed, then there is a further, in particular final degree of abrasion, which indicates a repair or replacement of the liner. The measuring circuit is set up to determine a degree of abrasion as a function of the measured values determined.
  • One embodiment provides that the at least two conductors are connected to one another at least via a passive electrical component with an electrical impedance. This has the technical effect that no short-circuit occurs when the conductor comes into contact with the medium, which could have a significant impact on the flow measurement.
  • the measuring circuit is connected via two measuring points on the component and via two further measuring points to the ends of the at least two conductors, with the four measuring points being able to be measured through the measuring circuit against one another.
  • the monitoring device comprises at least four conductors, with two conductors of the at least four conductors being connected to one another via a single passive electrical component, with the at least four conductors being connected to the measuring circuit, with the measured values determined from the impedance of the at least four conductors and the at least two components.
  • the monitoring device has at least two passive electrical components, each with an electrical impedance, the at least two components being connected in series or in parallel to one another via the at least two conductors.
  • the monitoring device includes a multiplexer, the multiplexer being set up to switch through between the at least two conductors.
  • FIG. 1 shows a cross section through a first embodiment of the magnetic-inductive flowmeter according to the invention
  • FIG. 2 a perspective, partially sectioned perspective of two configurations of the monitoring device
  • FIG. 3 shows a cross section through a second embodiment of the magnetic-inductive flowmeter according to the invention
  • 4 a perspective perspective of a further embodiment of the monitoring device
  • FIG. 5 shows a cross section through a magnetic-inductive flowmeter according to the prior art
  • FIG. 6 shows a cross section through a third embodiment of the magnetic-inductive flowmeter according to the invention.
  • Figs. 7A-B Views of conductor designs.
  • a measuring tube 2 for conducting a medium in a direction of flow has a measuring tube body which is designed to be electrically insulating in sections and which encloses a measuring tube volume, in which the medium is to be routed, perpendicular to the direction of flow.
  • the measuring tube body comprises a metal carrier tube 3 and a liner 4 made of an electrically insulating material and arranged on an inner lateral surface of the carrier tube 3 .
  • the entire measuring tube body can be formed from a plastic - e.g. as a cast part - and the conductor 7 can be cast at least partially in the measuring tube body.
  • a monitoring device 6 for detecting damage to the measuring tube body with at least one or precisely one electrically conductive conductor 7 is at least partially embedded in the liner 4 and, if the measuring tube body is intact, is at least partially separated from the measuring tube volume or from the medium to be conveyed by a region of the measuring tube body electrically isolated.
  • the conductor 7 is designed to be electrically insulating with respect to the electrically conductive support tube 3 .
  • the monitoring device 6 comprises a measuring circuit 11 which is electrically connected to the at least one conductor 7 and is set up to measure measured values of a measured variable which is at least dependent on an impedance of the at least one conductor. The measured values are then compared with a reference value or a desired value range via the measuring circuit.
  • the conductor 7 is arranged in the liner 4 at least partially in a circle.
  • a warning for the operator of the magneto-inductive flow measuring device is preferably created.
  • FIG. 2 shows a perspective, partially sectioned perspective of two configurations of the monitoring device.
  • One embodiment shows exactly one conductor 7, which is arranged in a support tube 3, shown partially in section.
  • the support tube 3 can be formed from an electrically insulating plastic and the conductor 7 extends on an inner lateral surface of the support tube 3.
  • the conductor 7 extends from an opening to an inlet section, where it extends along the inner lateral surface and the inner circumference of the support tube 3 . From the inlet section, the conductor 7 continues in the longitudinal direction of the support tube 3 to an outlet section, where it extends along the inner lateral surface and the inner circumference of the support tube 3 and assumes an at least partially circular shape. From the outlet section, the conductor 7 runs in the direction of the opening.
  • the conductor 7 is designed as a wire.
  • the first embodiment is very simple, inexpensive and easy to implement.
  • locally resolved defects cannot be resolved by abrasion if they are only located between the inlet section and outlet section.
  • the measurements on the conductor 7 have only a very small influence on the flow rate-dependent induced voltage.
  • the second embodiment differs from the first embodiment essentially in the shape and arrangement of the conductor.
  • the liner and/or the support tube are not shown.
  • the conductor 7 is in the form of a strip, i.e. it has a width and a height, the width being greater than the height.
  • the conductor 7 extends at least in sections in the form of a loop or a helix along the measuring tube body. This covers a larger section of the measuring tube in which abrasion can be detected.
  • the measured values can be electrical resistances of the conductor 7 or impedances, which are determined with a time-varying excitation signal. Alternatively, the phase shift between the excitation signal and the measurement signal can be used as a measured value for determining abrasion.
  • the measuring circuit can be set up to determine the presence of abrasion based on the determined inductance or the capacitance of the conductor 7 .
  • the monitoring device has at least, in particular precisely, two conductors 7.1, 7.2 in addition to the measuring circuit 11.
  • the two conductors 7.1, 7.2 either each have an electrical impedance that is selected such that the measured value determined by means of the measuring circuit 11 does not fall outside the setpoint range in the event of media contact, but only when the conductor 7 is subjected to abrasion.
  • the two conductors 7.1 , 7.2 are connected separately to the measuring circuit 11 or, alternatively, as shown, connected to one another via two nodes and only then to the measuring circuit.
  • the at least two conductors 7.1, 7.2 can be connected to one another at least via one, in particular precisely one, passive electrical component 12 with an electrical impedance or a plurality of electrical components 12.1, 12.2, each with an electrical impedance.
  • the components 12.1, 12.2 are connected in series or in parallel with one another.
  • the at least two conductors 7.1, 7.2 each have different conductors, at least in sections Carrier tube distances d T.
  • the monitoring device can include four conductors 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 and two components 12.1, 12.2, which are each electrically connected to at least two of the four conductors 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 and can be measured by the measuring circuit.
  • the measured values determined by means of the measuring circuit depend—with an intact measuring tube body—on the impedance of the four conductors 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 and the at least two electrical components 12.1, 12.2. If one of the four conductors 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 is damaged by abrasion, this affects the measured values determined and a warning is issued.
  • FIG. 4 shows a perspective perspective of a further embodiment of the monitoring device, which essentially differs from the first embodiment of FIG. 2 in the number of loops through which at least one, in particular precisely one, conductor 7 runs.
  • the conductor extends at least three times from the inlet section 10 to the outlet section 11 of the measuring tube, spanning at least three circle sectors in the inlet section 10 and in the outlet section 11 respectively.
  • two electrical components 12.1, 12.2 with stored impedances as reference values can be connected in series to the conductor 7.
  • FIG. 5 shows a magneto-inductive flow meter 1 known from the prior art.
  • the design and the measuring principle of a magneto-inductive flow meter 1 are known in principle.
  • a medium which has electrical conductivity is passed through a measuring tube 2 .
  • the measuring tube 2 can be designed, for example, as a support tube made of metal with a lining applied on the inside, or have a measuring tube body that is essentially made of an electrically insulating material such as plastic, ceramic, glass and/or concrete.
  • a device 5 for generating a magnetic field is attached to the measuring tube 2 in such a way that the magnetic field lines are oriented essentially perpendicular to a longitudinal direction defined by a measuring tube axis.
  • a saddle coil or a pole shoe with an attached coil and coil core is preferably suitable as the device 5 for generating the magnetic field.
  • a flow-dependent potential distribution occurs in the measuring tube 2, which is tapped off with a device 8 for detecting an induced voltage, preferably with two measuring electrodes mounted opposite one another on the inner wall of the measuring tube 2.
  • these are arranged diametrically and form an electrode axis or are intersected by a transverse axis that runs perpendicular to the magnetic field lines and the measuring tube axis.
  • the volume flow of the medium can be determined.
  • the inner wall of the support tube is covered with an electrically insulating lining - a so-called liner.
  • the magnetic field built up by the device 5, for example an electromagnet is generated by a direct current of alternating polarity which is pulsed by means of an operating circuit. This ensures a stable zero point and makes the measurement insensitive to the influence of electrochemical interference.
  • a measurement circuit 23 is set up to read out the measurement voltage present at the first measurement electrode and the second measurement electrode.
  • An evaluation circuit is set up to determine the flow rate and/or the volume flow of the medium and to output this to the user via a display 38, for example.
  • a fill level monitoring electrode (not shown in Fig. 5), which is optimally attached to the highest point in the measuring tube 2, is used to detect a partial filling of the measuring tube 2 and is set up to forward this information to the user and/or to monitor the fill level when determining the volume flow into account.
  • a reference electrode 33 which is usually attached diametrically to the fill level monitoring electrode or at the lowest point of the pipe cross section, serves to ensure adequate grounding of the medium to be conducted.
  • Fig. 6 shows a cross section through a third embodiment of the magnetic-inductive flowmeter according to the invention, which differs essentially from the embodiment of Fig. 1 in that the liner 4 comprises a layer system of at least two layers 14.1, 14.2 and the at least one conductor 7 is arranged at least in sections between the two layers.
  • a first layer, to which a further layer of the layer system is applied, can preferably be primed with an adhesion promoter.
  • An adhesive in particular a liquid adhesive, is used so that the layers remain connected to one another. In that case it is advantageous if the conductor ? Has openings in which the adhesive can extend, so that no air bubbles form when the layers are bonded.
  • Figs. 7A and 7B show views of configurations of the conductor 7.
  • the conductor 7 can be formed by a cable or a wire. If the conductor 7 is arranged between two layers of a layer system, it is advantageous if the conductor? Has openings 39 in which extend the adhesive connecting the two layers and the adhesion between the two layers can be improved.
  • a conductor ? which consists of a large number of wires which are intertwined with one another in such a way that openings 39 are formed, is a further embodiment of the conductor 7.
  • the leader ? made of an in particular adhesive aluminum adhesive tape, a conductive metallic thin-walled and flexible tape, preferably with openings or an electrically conductive material, in particular on both sides coated tape.
  • the leader ? be designed as a section of the liner that is doped in sections or as a particularly selectively applied thin film, possibly primed.
  • Reference electrode 33 first monitoring electrode 35 second monitoring electrode 36 third monitoring electrode 37

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1), umfassend: ein Messrohr (2) zum Führen eines Mediums in einer Flussrichtung, wobei das Messrohr (2) einen abschnittsweise elektrisch isolierend ausgebildeten Messrohrkörper (32) umfasst; eine Vorrichtung (5) zum Erzeugen eines den Messrohrkörper (32) durchdringenden Magnetfeldes; eine Vorrichtung (8) zum Erfassen einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen, induzierten Spannung im Medium; eine Überwachungsvorrichtung (6) zum Detektieren einer Beschädigung des Messrohrkörpers (32), wobei die Überwachungsvorrichtung (6) mindestens einen elektrisch leitfähigen Leiter (7) umfasst, wobei der Leiter (7) bei intaktem Messrohrkörper durch einen Bereich des Messrohrkörpers zumindest abschnittsweise von dem Messrohrvolumen getrennt ist, wobei die Überwachungsvorrichtung (6) eine Messschaltung (11) umfasst, wobei die Messschaltung (11) mit dem mindestens einen Leiter (7) elektrisch verbunden ist und dazu eingerichtet ist, Messwerte einer zumindest von einer Impedanz des mindestens einen Leiters abhängigen Messgröße zu messen, wobei die Messschaltung dazu eingerichtet ist, die Messwerte jeweils mit einem Referenzwert oder einem Sollwertebereich abzugleichen.

Description

Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät
Die Erfindung betrifft ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät mit einer Überwachungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine Beschädigung des Messrohrkörpers zu ermitteln.
Magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte werden zur Bestimmung der Durchflussgeschwindigkeit und des Volumendurchflusses eines fließenden Mediums in einer Rohrleitung eingesetzt. Ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät weist ein Magnetsystem auf, welches ein Magnetfeld senkrecht zur Flussrichtung des fließenden Mediums erzeugt. Dafür werden üblicherweise einzelne Spulen, seltener Permanentmagnete verwendet. Um ein überwiegend homogenes Magnetfeld zu realisieren, werden zusätzlich Polschuhe so geformt und an dem Messrohr angebracht, dass die Magnetfeldlinien über den gesamten Rohrquerschnitt im Wesentlichen senkrecht zur Querachse bzw. parallel zur Vertikalachse des Messrohres verlaufen. Ein an die Mantelfläche des Messrohres angebrachtes Messelektrodenpaar greift eine senkrecht zur Flussrichtung und zum Magnetfeld anliegende elektrische Messspannung bzw. Potentialdifferenz im Medium ab, die entsteht, wenn ein leitfähiges Medium bei angelegtem Magnetfeld in Flussrichtung fließt. Da die abgegriffene Messspannung laut Faraday’schem Induktionsgesetz von der Geschwindigkeit des fließenden Mediums abhängt, kann aus der induzierten Messspannung U die Durchflussgeschwindigkeit u und, mit Hinzunahme eines bekannten Rohrquerschnitts, der Volumendurchfluss V ermittelt werden.
Magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte finden vielfach Anwendung in der Prozess- und Automatisierungstechnik für Fluide ab einer elektrischen Leitfähigkeit von etwa 5 pS/cm. Entsprechende Durchflussmessgeräte werden von der Anmelderin in unterschiedlichsten Ausführungsformen für verschiedene Anwendungsbereiche beispielsweise unter der Bezeichnung PROMAG vertrieben.
Aufgrund der geforderten hohen mechanischen Stabilität für Messrohre von magnetischinduktiven Durchflussmessgeräten, bestehen diese zumeist aus einem metallischen Trägerrohr von vorgebbarer Festigkeit und Weite, welches innen mit einem elektrisch isolierenden Material von vorgebbarer Dicke, dem so genannten Liner, ausgekleidet ist. Beispielsweise sind in der DE 10 2005 044 972 A1 und in der DE 10 2004 062 680 A1 jeweils magnetisch-induktive Messaufnehmer beschrieben, die ein in eine Rohrleitung einfügbares, ein einlassseitiges erstes Ende und ein auslassseitiges zweites Ende aufweisendes Messrohr mit einem nicht-ferromagnetischen Trägerrohr ais eine äußere Umhüllung des Messrohrs, und einer in einem Lumen des Trägerrohrs untergebrachten, aus einem elektrisch isolierenden Material bestehenden rohrförmigen Auskleidung zum Führen eines strömenden und vom Trägerrohr elektrisch isolierten Messstoffs umfassen. Die üblicherweise aus einem thermoplastischen, duroplastischen und/oder elastomeren Kunststoff bestehende Auskleidung dient unter anderem der chemischen Isolation des Trägerrohrs vom Messstoff. Bei magnetisch-induktiven Messaufnehmern, bei denen das Trägerrohr eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist, beispielsweise bei Verwendung metallischer T rägerrohr, dient die Auskleidung außerdem zur elektrischen Isolation zwischen dem Trägerrohr und dem Messstoff, die ein Kurzschließen der im Messstoff induzierten Spannung über das Trägerrohr verhindert. Durch eine entsprechende Auslegung des Trägerrohrs ist insoweit also eine Anpassung der Festigkeit des Messrohrs an die im jeweiligen Einsatzfall vorliegenden mechanischen Beanspruchungen realisierbar, während mittels der Auskleidung eine Anpassung des Messrohrs an die für den jeweiligen Einsatzfall geltenden elektrischen, chemischen und/oder biologischen Anforderungen realisierbar ist.
Häufig wird zur Befestigung der Auskleidung auch ein sogenannter Stützkörper verwendet, der in die Auskleidung eingebettet ist. In der Patentschrift EP 0 766 069 B1 bspw. dient ein mit dem Trägerrohr verschweißtes Lochblechrohr als Stützkörper. Der Stützkörper wird mit dem Trägerrohr verbunden und in die Auskleidung eingebettet, indem das Material, aus welchem die Auskleidung besteht inwendig in das Trägerrohr aufgetragen wird. Weiterhin ist zur mechanischen Stabilisierung und zur elektrischen Abschirmung aus der Patentschrift US 4,513,624 A ein Messrohr mit einem Metallgehäuse bekannt geworden. Eigens zu diesem Zweck umgibt das Metallgehäuse dabei eine das Medium führende Rohrleitung.
Weiterhin sind magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte bekannt, welche ein aus einem elektrisch isolierenden Material - bspw. Kunststoff, Keramik und/oder Glas - gebildeten Messrohrkörper aufweisen. Bei derartigen Messrohren wird auf eine isolierende Beschichtung verzichtet.
Es hat sich gezeigt, dass die elektrisch isolierende Auskleidung, aber auch der aus einem elektrisch isolierenden Material gebildete Messrohrkörper trotz der Verwendung von strapazierfähigen Materialien einer Erosion unterliegt. Insbesondere Messstoffe die feste Partikel - wie z.B. Sand, Kies und/oder Gestein - mit sich führen, verursachen eine Abrasion der Auskleidung der Rohrleitung bzw. des Messrohrkörpers. Infolge der Abrasion bzw. Deformation der Auskleidung oder des elektrisch isolierenden Messrohrkörpers verändert sich das Durchflussprofil des Messaufnehmers. Aufgrund dessen liefert die Messeinrichtung fehlerhafte Messwerte des Volumen- oder Massedurchflusses. Zudem geht bei Messrohren mit innenseitiger Auskleidung die chemische bzw. elektrische Isolation zwischen Messstoff und Trägerrohr verloren.
Die WO 2010/066518 A1 offenbart eine Messeinrichtung zur Bestimmung eines Volumen- und/oder Massedurchflusses eines durch ein Messrohr strömenden Messstoffes. Das Messrohr umfasst em Trägerrohr mit einer inwendigen Auskleidung, umfassend eine erste Schicht und eine zweite Schicht, und eine Überwachungselektrode, die zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht eingebettet ist und dazu eingerichtet ist eine Beschädigung der zweiten/ersten Schicht zu detektieren. Nachteilig daran ist jedoch, die Beeinflussung der Überwachung auf die Messung des Volumen- und/oder Massedurchflusses.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine alternative Lösung für ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät bereitzustellen, mit welcher eine Beschädigung der Auskleidung und/oder des elektrisch isolierenden Messrohrkörpers durch Abrieb detektiert werden kann, ohne die Messperformance zu beeinträchtigen.
Die Aufgabe wird gelöst durch das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät nach Anspruch 1.
Das erfindungsgemäße magnetisch-induktive Durchflussmessgerät, umfasst:
- ein Messrohr zum Führen eines Mediums in einer Flussrichtung, wobei das Messrohr einen abschnittsweise elektrisch isolierend ausgebildeten Messrohrkörper umfasst, wobei der Messrohrkörper ein Messrohrvolumen, in dem das Medium zu führen ist, senkrecht zur Flussrichtung umschließt;
- eine Vorrichtung zum Erzeugen eines den Messrohrkörper durchdringenden Magnetfeldes;
- eine Vorrichtung zum Erfassen einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen, induzierten Spannung im Medium;
- eine Überwachungsvorrichtung zum Detektieren einer Beschädigung des Messrohrkörpers, wobei die Überwachungsvorrichtung mindestens einen elektrisch leitfähigen Leiter umfasst, wobei der Leiter bei intaktem Messrohrkörper durch einen Bereich des Messrohrkörpers zumindest abschnittsweise von dem Messrohrvolumen getrennt ist, wobei die Überwachungsvorrichtung eine Messschaltung umfasst, wobei die Messschaltung mit dem mindestens einen Leiter elektrisch verbunden ist und dazu eingerichtet ist, Messwerte einer zumindest von einer Impedanz des mindestens einen Leiters abhängigen Messgröße zu messen, wobei die Messschaltung dazu eingerichtet ist, die Messwerte jeweils mit einem Referenzwert oder einem Sollwertebereich abzugleichen.
Anders als bei der WO 2010/066518 A1 , bei der die Messschaltung dazu eingerichtet ist, zwischen einer Überwachungselektrode und einer Referenzelektrode zu messen, um bei der Änderung des Messsignales - aufgrund einer Ausbildung eines Ladungsaustausches zwischen Überwachungselektrode, Medium und Referenzelektrode - auf einen Defekt im Liner zurückzuschließen, wird in der vorliegenden Lösung die Impedanz des Leiters überwacht und ausgehend von einer Änderung der Impedanz (d.h. bspw. des elektrischen Widerstandes, der Phasenverschiebung zwischen Anregungs- und Messsignal, der Induktivität oder der Kapazität des Leiters) auf einen Defekt im Messrohrkörper zu schließen. Die Impedanz kann ausschließlich die Impedanz des elektrischen Leiters oder die Impedanz des elektrischen Leiters und weitere elektrische Bauteile sein. Der elektrische Leiter ist zudem vorzugsweise bei intaktem Messrohrkörper ausschließlich mit der Messschaltung elektrisch verbunden
Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Messrohrkörper ein T rägerrohr mit einer inneren Mantelfläche umfasst, wobei der Messrohrkörper einen elektrisch isolierenden Liner umfasst, wobei der Liner auf der inneren Mantelfläche des Trägerrohres angeordnet ist, wobei der mindestens eine Leiter zumindest abschnittsweise im Liner eingebettet ist und gegenüber dem zu führenden Medium elektrisch isoliert ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Liner ein Schichtsystem aus zumindest zwei Schichten umfasst, wobei der mindestens eine Leiter zumindest abschnittsweise zwischen den zwei Schichten angeordnet ist.
Das Schichtsystem umfasst vorteilhaft Schichten aus Hartgummimatten oder Naturgummimatten. Alternativ kann das Schichtsystem durch ein mehrmaliges Aufträgen einer flüssigen Vergussmasse gebildet sein.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die mindestens zwei Schichten zumindest abschnittsweise stoffschlüssig mittels eines Klebstoffes miteinander verbunden sind, wobei der mindestens eine Leiter zumindest abschnittsweise Öffnungen aufweist, durch welche sich der Klebstoff erstreckt.
Der Vorteil der Ausgestaltung liegt darin, dass die Haftung zwischen den Schichten verbessert und eine Bläschenbildung zwischen den mindestens zwei Schichten vermieden wird.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass sich der mindestens eine Leiter zumindest in einem Einlaufabschnitt und einem Auslaufabschnitt des Messrohres erstreckt.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass sich der mindestens eine Leiter zumindest abschnittsweise schleifenförmig oder helixförmig entlang des Messrohrkörpers erstreckt.
Dies hat den Vorteil, dass eine punktuelle Abrasion früher detektiert werden kann. Die schleifenartige oder helixförmige Anordnung des Leiters führt dazu, dass eine größere innere Mantelfläche durch den mindestens einen Leiter verdeckt wird und somit die Wahrscheinlichkeit, dass eine sich ausbildende Abrasion auf einen Abschnitt des mindestens einen Leiters trifft steigt und somit auch die Detektionswahrscheinlichkeit.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Überwachungsvorrichtung mindestens zwei Leiter umfasst, wobei die mindestens zwei Leiter jeweils einen Trägerrohrabstand dT aufweisen, wobei sich die Trägerrohrabstände dT zumindest in einem Messrohrabschnitt voneinander unterscheiden.
Durch den Einsatz von mindestens zwei Leitern, die abschnittsweise unterschiedlich weit von einer Mantelfläche des Messrohrkörpers und somit auch zum zu führenden Medium beabstandet sind, lässt sich ein Abrasionsgrad ableiten. Wird der innere Leiter aufgrund einer Abrasion durchtrennt, so wirkt sich das auf die ermittelten Messwerte aus. In diesem Zustand liegt ein erster Abrasionsgrad vor, der jedoch ein fehlerfreies Messen der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße gewährt. Sind auch die äußeren Leiter durchtrennt so liegt ein weiterer, insbesondere letzter Abrasionsgrad vor, der auf eine Reparatur oder einen Wechsel des Liners hinweist. Die Messschaltung ist dazu eingerichtet, einen Abrasionsgrad in Abhängigkeit der bestimmten Messwerte zu ermitteln.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die mindestens zwei Leiter zumindest über ein passives elektrisches Bauteil mit einer elektrischen Impedanz miteinander verbunden sind. Dies hat den technischen Effekt, dass sich bei Mediumskontakt des Leiters kein Kurzschluss ausbildet, was einen erheblichen Einfluss auf die Durchflussmessung haben könnte.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Messschaltung über zwei Messpunkte am Bauteil und über zwei weitere Messpunkte mit Enden der mindestens zwei Leiter angeschlossen ist, wobei die vier Messpunkte gegeneinander durch die Messschaltung durchmessbar sind.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Überwachungsvorrichtung mindestens vier Leiter umfasst, wobei jeweils zwei Leiter der mindestens vier Leiter über ein einzelnes passives elektrisches Bauteil miteinander verbunden sind, wobei die mindestens vier Leiter mit der Messschaltung verbunden sind, wobei bei intaktem Messrohrkörper die ermittelten Messwerte von der Impedanz der mindestens vier Leiter und der mindestens zwei Bauteile abhängt.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Überwachungsvorrichtung mindestens zwei passive elektrische Bauelemente mit jeweils einer elektrischen Impedanz aufweist, wobei die mindestens zwei Bauelemente über die mindestens zwei Leiter seriell oder parallel zueinander geschaltet sind.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Überwachungsvorrichtung einen Multiplexer umfasst, wobei der Multiplexer dazu eingerichtet ist, zwischen den mindestens zwei Leitern durchzuschalten.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : einen Querschnitt durch eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes;
Fig. 2: eine perspektivische teilweise geschnittene Perspektive auf zwei Ausgestaltungen der Überwachungsvorrichtung;
Fig. 3: einen Querschnitt durch eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes; Fig. 4: eine perspektivische Perspektive auf eine weitere Ausgestaltungen der Überwachungsvorrichtung;
Fig. 5: einen Querschnitt durch ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach dem Stand der Technik;
Fig. 6: einen Querschnitt durch eine dritte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes; und
Fign. 7A-B: Ansichten auf Ausgestaltungen des Leiters.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes. Ein Messrohr 2 zum Führen eines Mediums in einer Flussrichtung weist einen abschnittsweise elektrisch isolierend ausgebildeten Messrohrkörper auf, weicher ein Messrohrvolumen, in dem das Medium zu führen ist, senkrecht zur Flussrichtung umschließt. Der Messrohrkörper umfasst ein metallisches T rägerrohr 3 und ein auf einer inneren Mantelfläche des T rägerrohrs 3 angeordneten Liner 4 aus einem elektrisch isolierenden Material. Alternativ kann der gesamte Messrohrkörper aus einem Kunststoff gebildet - z.B. als Vergussteil - und der Leiter 7 in dem Messrohrkörper zumindest teilweise mit eingegossen sein. Eine Überwachungsvorrichtung 6 zum Detektieren einer Beschädigung des Messrohrkörpers mit mindestens einen bzw. genau einen elektrisch leitfähigen Leiter 7 ist zumindest teilweise in dem Liner 4 eingebettet und bei intaktem Messrohrkörper durch einen Bereich des Messrohrkörpers zumindest abschnittsweise von dem Messrohrvolumen getrennt bzw. gegenüber dem zu führenden Medium elektrisch isoliert. Außerdem ist der Leiter 7 elektrisch isolierend gegenüber dem elektrisch leitfähigen Trägerrohr 3 ausgebildet. Weiterhin umfasst die Überwachungsvorrichtung 6 eine Messschaltung 11 , welche mit dem mindestens einen Leiter 7 elektrisch verbunden ist und dazu eingerichtet ist, Messwerte einer zumindest von einer Impedanz des mindestens einen Leiters abhängigen Messgröße zu messen. Die gemessenen Messwerte werden dann jeweils über die Messschaltung mit einem Referenzwert oder einem Sollwertebereich abgeglichen. Der Leiter 7 ist zumindest teilweise kreisförmig im Liner 4 angeordnet.
Kommt es zu Abrasion des Liners 4 und des mindestens einen Leiter 7, so wirkt sich das auf die Impedanz des Leiters 7 aus und der Messwert der Messschaltung weicht vom Sollwertebereich ab. Vorzugsweise wird ein Warnhinweis für den Bediener des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes erstellt.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische teilweise geschnittene Perspektive auf zwei Ausgestaltungen der Überwachungsvorrichtung. Eine Ausgestaltung zeigt genau einen Leiter 7, welcher in einem teilweise geschnitten dargestellten Trägerrohr 3 angeordnet ist. Das Trägerrohr 3 kann aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff gebildet sein und der Leiter 7 erstreckt sich auf einer inneren Mantelfläche des Trägerrohres 3. Weiterhin erstreckt sich der Leiter 7 ausgehend von einer Öffnung zu einem Einlaufabschnitt, wo er sich entlang der inneren Mantelfläche und des inneren Umfanges des Trägerrohres 3 erstreckt. Vom Einlaufabschnitt aus verläuft der Leiter 7 weiter in Längsrichtung des T rägerrohres 3 bis zu einem Auslaufabschnitt, wo er sich entlang der inneren Mantelfläche und des inneren Umfanges des Trägerrohres 3 erstreckt und eine zumindest teilweise kreisförmige Form annimmt. Vom Auslaufabschnitt aus verläuft der Leiter 7 in Richtung der Öffnung. Der Leiter 7 ist als Draht ausgebildet. Die erste Ausgestaltung ist sehr einfach, kostengünstig und einfach implementierbar ausgebildet. Dafür können lokal aufgelöste Defekte durch Abrasion dann nicht aufgelöst werden, wenn sie sich ausschließlich zwischen Einlaufabschnitt und Auslaufabschnitt befinden. Zudem haben die Messungen an dem Leiter 7 einen nur sehr geringen Einfluss auf die strömungsgeschwindigkeitsabhängige induzierte Spannung.
Die zweite Ausgestaltung unterscheidet sich von der ersten Ausgestaltung im Wesentlich in der Form und der Anordnung des Leiters. Auf die Darstellung des Liners und/oder des T rägerrohres wurde verzichtet. Der Leiter 7 ist als Band ausgebildet, d.h. er weist eine Breite und eine Höhe auf, wobei die Breite größer ist als die Höhe. Zudem erstreckt sich der Leiter 7 zumindest abschnittsweise schleifenförmig oder helixförmig entlang des Messrohrkörpers. Somit wird ein größerer Abschnitt des Messrohres abgedeckt, in dem eine Abrasion detektiert werden kann. Die Messwerte können elektrische Widerstände des Leiters 7 sein oder Impedanzen, die mit einem zeitlich veränderlichen Anregungssignal bestimmt werden. Alternativ kann die Phasenverschiebung zwischen dem Anregungssignal und dem Messsignal als Messwert zum Bestimmen von Abrasion verwendet werden. Alternativ kann die Messschaltung dazu eingerichtet sein, anhand der ermittelten Induktivität oder der Kapazität des Leiters 7 das Vorliegen einer Abrasion zu ermitteln.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes. In der abgebildeten Ausgestaltung weist die Überwachungsvorrichtung neben der Messschaltung 11 mindestens, insbesondere genau zwei Leiter 7.1 , 7.2 auf. Die zwei Leiter 7.1 , 7.2 weisen entweder selbst jeweils eine elektrische Impedanz auf, die so gewählt ist, dass der mittels der Messschaltung 11 ermittelte Messwert im Falle von medienkontakt nicht außerhalb des Sollwertebereichs fällt, sondern erst bei Abrasion des Leiters 7. Die zwei Leiter 7.1 , 7.2 sind separat mit der Messschaltung 11 verbunden oder alternativ wie abgebildet über zwei Knotenpunkte miteinander und dann erst mit der Messschaltung verbunden. Alternativ können die mindestens zwei Leiter 7.1 , 7.2 zumindest über ein, insbesondere genau ein passives elektrisches Bauteil 12 mit einer elektrischen Impedanz oder mehrere elektrische Bauteile 12.1 , 12.2 mit jeweils einer elektrischen Impedanz miteinander verbunden sein. Die Bauteile 12.1 , 12.2 sind dabei seriell oder parallel zueinander geschaltet. Sie mindestens zwei Leiter 7.1 , 7.2 weisen jeweils zumindest abschnittsweise unterschiedliche Trägerrohrabstände dT auf. Alternativ kann Überwachungsvorrichtung vier Leiter 7.1 , 7.2, 7.3, 7.4 und zwei Bauteile 12.1 , 12.2 umfassen, welche jeweils zumindest mit zwei der vier Leiter 7.1 , 7.2, 7.3, 7.4 elektrisch verbunden und durch die Messschaltung ausmessbar sind. Die mittels der Messschaltung ermittelten Messwerte hängen - bei intaktem Messrohrkörper- von der Impedanz der vier Leiter 7.1 , 7.2, 7.3, 7.4 und der mindestens zwei elektrischen Bauteile 12.1 , 12.2 ab. Wird eine der vier Leiter 7.1 , 7.2, 7.3, 7.4 durch Abrasion beschädigt, so wirkt sich das auf die ermittelten Messwerte aus und ein Warnhinweis wird ausgegeben.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Perspektive auf eine weitere Ausgestaltungen der Überwachungsvorrichtung, die sich im Wesentlich von der ersten Ausgestaltung der Fig. 2 in der Anzahl der Schleifen die der mindestens eine, insbesondere genau ein Leiter 7 durchläuft. Der Leiter erstreckt sich mindestens drei Mal von dem Einlaufabschnitt 10 zum Auslaufabschnitt 11 des Messrohres, wobei er jeweils im Einlaufabschnitt 10 und im Auslaufabschnitt 11 mindestens drei Kreissektoren aufspannt. Alternativ können zwei elektrische Bauteile 12.1 , 12.2 mit hinterlegten Impedanzen als Referenzwerte mit dem Leiter 7 seriell verbunden sein.
Die Fig. 5 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes magnetisch-induktives Durchflussmessgerät 1. Der Aufbau und das Messprinzip eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes 1 sind grundsätzlich bekannt. Durch ein Messrohr 2 wird ein Medium geleitet, welches eine elektrische Leitfähigkeit aufweist. Das Messrohr 2 kann beispielsweise als ein aus Metall gebildetes Trägerrohr mit einer innenseitig aufgebrachten Auskleidung ausgestaltet sein, oder einen Messrohrkörper aufweisen, der im Wesentlichen aus einem elektrisch isolierenden Material, wie Kunststoff, Keramik, Glas und/oder Beton gebildet ist. Eine Vorrichtung 5 zum Erzeugen eines Magnetfeldes ist so am Messrohr 2 angebracht, dass sich die Magnetfeldlinien im Wesentlichen senkrecht zu einer durch eine Messrohrachse definierten Längsrichtung orientieren. Als Vorrichtung 5 zum Erzeugen des Magnetfeldes eignet sich vorzugsweise eine Sattelspule oder ein Polschuh mit aufgesetzter Spule und Spulenkern. Bei angelegtem Magnetfeld entsteht im Messrohr 2 eine durchflussabhängige Potentialverteilung, die mit einer Vorrichtung 8 zum Erfassen einer induzierten Spannung, bevorzugt mit zwei an der Innenwand des Messrohres 2 gegenüberliegend angebrachten Messelektroden abgegriffen wird. In der Regel sind diese diametral angeordnet und bilden eine Elektrodenachse bzw. werden durch eine Querachse geschnitten, die senkrecht zu den Magnetfeldlinien und der Messrohrachse verläuft. Anhand der gemessenen Messspannung U kann, unter Berücksichtigung der magnetischen Flussdichte, die Durchflussgeschwindigkeit und, unter zusätzliche Berücksichtigung der Rohrquerschnittsfläche, der Volumendurchfluss des Mediums bestimmt werden. Um das Ableiten der an der ersten und zweiten Messelektrode anliegenden Messspannung über ein metallisches Trägerrohr zu verhindern, wird die Innenwand des Trägerrohrs mit einer elektrisch isolierenden Auskleidung - einem sogenannten Liner - versehen. Das durch die Vorrichtung 5, beispielsweise einen Elektromagneten, aufgebaute Magnetfeld wird durch einen mittels einer Betriebsschaltung getakteten Gleichstrom wechselnder Polarität erzeugt. Dies gewährleistet einen stabilen Nullpunkt und macht die Messung unempfindlich gegenüber Einflüssen durch elektrochemische Störungen. Eine Messschaltung 23 ist dazu eingerichtet, die an der ersten Messelektrode und der zweiten Messelektroden anliegende Messspannung auszulesen. Eine Auswerteschaltung ist dazu eingerichtet, die Durchflussgeschwindigkeit und/oder den Volumendurchfluss des Mediums zu ermitteln und diese bspw. über eine Anzeige 38 dem Anwender auszugeben. Handelsübliche magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte 1 weisen zusätzlich zu den Messelektroden weitere Elektroden auf. Zum einen dient eine optimalerweise am höchsten Punkt im Messrohr 2 angebrachte Füllstandsüberwachungselektrode (in Fig. 5 nicht abgebildet) dazu, eine Teilbefüllung des Messrohres 2 zu detektieren, und ist dazu eingerichtet diese Information an den Nutzer weiterzuleiten und/oder den Füllstand bei der Ermittlung des Volumendurchflusses zu berücksichtigen. Des Weiteren dient eine Bezugselektrode 33, die üblicherweise diametral zur Füllstandsüberwachungselektrode bzw. am untersten Punkt des Rohrquerschnittes angebracht ist, dazu eine ausreichende Erdung des zu leitenden Mediums zu gewährleisten.
Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch eine dritte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes, die sich im Wesentlichen von der Ausgestaltung der Fig. 1 darin unterscheidet, dass der Liner 4 ein Schichtsystem aus zumindest zwei Schichten 14.1 , 14.2 umfasst und der mindestens eine Leiter 7 zumindest abschnittsweise zwischen den zwei Schichten angeordnet ist. Eine erste Schicht, auf die eine weitere Schicht des Schichtsystems aufgebracht wird, kann vorzugsweise mit einem Haftvermittler geprimert sein. Damit die Schichten miteinander verbunden bleiben wird ein Haftmittel, insbesondere ein flüssiges Klebemittel verwendet. In dem Fall ist es vorteilhaft, wenn der Leiter ? Öffnungen aufweist, in denen sich das Haftmittel erstrecken kann, so dass sich beim stoffschlüssigen Verbinden der Schichten keine Luftblasen ausbilden.
Fign. 7A und 7B zeigen Ansichten auf Ausgestaltungen des Leiters 7. Zum einen kann der Leiter 7 durch ein Kabel oder ein Draht gebildet sein. Ist der Leiter 7 zwischen zwei Schichten eines Schichtsystems angeordnet, so ist es vorteilhaft, wenn der Leiter ? Öffnungen 39 aufweist, in denen sich der die beiden Schichten verbindende Kleber erstrecken und die Haftung zwischen den beiden Schichten verbessert werden kann. Ein Leiter ?, der aus einer Vielzahl an Drähten besteht, welche derart miteinander verflochten sind, dass sich Öffnungen 39 ausbildet ist eine weitere Ausgestaltung des Leiters 7.
Alternativ kann der Leiter ? aus einem insbesondere klebefähigen Aluminiumklebeband, einem leitfähigen metallischen dünnwandigen und flexiblen Band, bevorzugt mit Öffnungen oder ein insbesondere beidseitig mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichtetes Band bestehen. Zudem kann der Leiter ? als ein abschnittsweise dotierter Abschnitt des Liners oder als ein insbesondere selektiv applizierter Dünnfilm ausgebildet sein, eventuell geprimert.
Bezugszeichenhste magnetisch-induktives Durchflussmessgerät 1
Messrohr 2
Trägerrohr 3
Liner 4
Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes 5
Überwachungsvorrichtung 6
Leiter ?
Vorrichtung zum Erfassen einer induzierten Spannung 8
Einlaufabschnitt 9
Auslaufabschnitt 10
Messschaltung 11 elektrisches Bauelement 12
Multiplexer 13
Schicht 14
Messschaltung 23
Gehäuse 31
Messrohrkörper 32
Referenzelektrode 33 erste Überwachungselektrode 35 zweite Überwachungselektrode 36 dritte Überwachungselektrode 37
Anzeige 38
Öffnung 39
Kontaktfläche 40

Claims

Patentansprüche
1. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1), umfassend:
- ein Messrohr (2) zum Führen eines Mediums in einer Flussrichtung, wobei das Messrohr (2) einen abschnittsweise elektrisch isolierend ausgebildeten Messrohrkörper (32) umfasst, wobei der Messrohrkörper ein Messrohrvolumen, in dem das Medium zu führen ist, senkrecht zur Flussrichtung umschließt;
- eine Vorrichtung (5) zum Erzeugen eines den Messrohrkörper (32) durchdringenden Magnetfeldes;
- eine Vorrichtung (8) zum Erfassen einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen, induzierten Spannung im Medium;
- eine Überwachungsvorrichtung (6) zum Detektieren einer Beschädigung des Messrohrkörpers (32), wobei die Überwachungsvorrichtung (6) mindestens einen elektrisch leitfähigen Leiter (7) umfasst, wobei der Leiter (7) bei intaktem Messrohrkörper durch einen Bereich des Messrohrkörpers zumindest abschnittsweise von dem Messrohrvolumen getrennt ist, wobei die Überwachungsvorrichtung (6) eine Messschaltung (11) umfasst, wobei die Messschaltung (11) mit dem mindestens einen Leiter (7) elektrisch verbunden ist und dazu eingerichtet ist, Messwerte einer zumindest von einer Impedanz des mindestens einen Leiters abhängigen Messgröße zu messen, wobei die Messschaltung dazu eingerichtet ist, die Messwerte jeweils mit einem Referenzwert oder einem Sollwertebereich abzugleichen.
2. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei der Messrohrkörper (32) ein Trägerrohr (3) mit einer inneren Mantelfläche umfasst, wobei der Messrohrkörper (32) einen elektrisch isolierenden Liner (4) umfasst, wobei der Liner (4) auf der inneren Mantelfläche des T rägerrohres (3) angeordnet ist, wobei der mindestens eine Leiter (7) zumindest abschnittsweise im Liner (4) eingebettet ist und gegenüber dem zu führenden Medium elektrisch isoliert ist.
3. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei der Liner (4) ein Schichtsystem aus zumindest zwei Schichten (14.1 , 14.2) umfasst, wobei der mindestens eine Leiter (7) zumindest abschnittsweise zwischen den zwei Schichten angeordnet ist.
4. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1) nach Anspruch 2, wobei die mindestens zwei Schichten (14.1 , 14.2) zumindest abschnittsweise stoffschlüssig mittels eines Klebstoffes miteinander verbunden sind, wobei der mindestens eine Leiter (7) zumindest abschnittsweise Öffnungen (39) aufweist, durch welche sich der Klebstoff erstreckt.
5. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1) nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich der mindestens eine Leiter (7) zumindest in einem Einlaufabschnitt (10) und einem Auslaufabschnitt (11) des Messrohres (2) erstreckt.
6. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1) nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich der mindestens eine Leiter (7) zumindest abschnittsweise schleifenförmig oder helixförmig entlang des Messrohrkörpers (32) erstreckt.
7. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1) nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Überwachungsvorrichtung (6) mindestens zwei Leiter (7.1 , 7.2) umfasst, wobei die mindestens zwei Leiter (7.1 , 7.2) jeweils einen Trägerrohrabstand dT aufweisen, wobei sich die Trägerrohrabstände dT zumindest in einem Messrohrabschnitt voneinander unterscheiden.
8. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1) nach Anspruch 7, wobei die mindestens zwei Leiter (7.1 , 7.2) zumindest über ein passives elektrisches Bauteil (12) mit einer elektrischen Impedanz miteinander verbunden sind.
9. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1) nach Anspruch 7 und/oder 8, wobei die Messschaltung (11) über zwei Messpunkte am Bauteil (12) und über zwei weitere Messpunkte mit Enden der mindestens zwei Leiter (7.1 , 7.2) angeschlossen ist, wobei die vier Messpunkte gegeneinander durch die Messschaltung (11) durchmessbar sind.
10. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Überwachungsvorrichtung (6) mindestens vier Leiter (7.1 , 7.2, 7.3, 7.4) umfasst, wobei jeweils zwei Leiter der mindestens vier Leiter (7.1 , 7.2, 7.3, 7.4) über ein einzelnes passives elektrisches Bauteil (12.1 , 12.2) miteinander verbunden sind, wobei die mindestens vier Leiter (7.1 , 7.2, 7.3, 7.4) mit der Messschaltung (11) verbunden sind, wobei bei intaktem Messrohrkörper die ermittelten Messwerte von der Impedanz der mindestens vier Leiter (7.1 , 7.2, 7.3, 7.4) und der mindestens zwei Bauteile (12.1 , 12.2) abhängt.
11. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1) nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Überwachungsvorrichtung (6) mindestens zwei passive elektrische Bauelemente (12.1 , 12.2) mit jeweils einer elektrischen Impedanz aufweist, wobei die mindestens zwei Bauelemente (12.1 , 12.2) über die mindestens zwei
Leiter (7.1 , 7.2) seriell oder parallel zueinander geschaltet sind.
12. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1) nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 11 , wobei die Überwachungsvorrichtung (6) einen Multiplexer (13) umfasst, wobei der Multiplexer (13) dazu eingerichtet ist, zwischen den mindestens zwei Leitern (7.1 , 7.2) durchzuschalten.
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