EP4433779A1 - Messrohrsystem, messrohr, sowie herstellungsverfahren für ein messrohrsystem - Google Patents

Messrohrsystem, messrohr, sowie herstellungsverfahren für ein messrohrsystem

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EP4433779A1
EP4433779A1 EP22814022.4A EP22814022A EP4433779A1 EP 4433779 A1 EP4433779 A1 EP 4433779A1 EP 22814022 A EP22814022 A EP 22814022A EP 4433779 A1 EP4433779 A1 EP 4433779A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
block
channels
measuring
measuring tube
tube system
Prior art date
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Pending
Application number
EP22814022.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dieter Mundschin
Benjamin Schwenter
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
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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 EP4433779A1 publication Critical patent/EP4433779A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
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    • G01F1/8409—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
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    • G01N2011/006—Determining flow properties indirectly by measuring other parameters of the system
    • G01N2011/0073—Determining flow properties indirectly by measuring other parameters of the system acoustic properties

Definitions

  • the invention relates to a sensor of a measuring device for detecting a mass flow rate, a viscosity, a density and/or a variable of a flowable medium derived therefrom, and a corresponding measuring device.
  • in-line measuring devices are often used to measure physical parameters of media flowing in pipelines, such as mass flow, density and/or viscosity, whose measuring transducer of the vibration type allows the medium to flow through becomes.
  • the basic structure of such a measuring device in particular a measuring device configured as a Coriolis flow meter, is described in EP 1 807 681 A1, for example.
  • Coriolis flowmeters typically have at least one or more oscillatable measuring tubes, which can be made to oscillate by means of an oscillating exciter. These vibrations are transmitted over the length of the pipe and are varied by the type of medium in the measuring pipe and its flow rate.
  • a vibration sensor or, in particular, two vibration sensors arranged at a distance from one another can record at least one deflection of the vibrations in the form of a measurement signal or a plurality of measurement signals at another point on the measuring tube.
  • An evaluation unit can then determine the flow, the viscosity and/or the density of the medium from the measurement signal or signals.
  • a Coriolis flow device often has not just a single curved measuring tube, but rather two, four or eight measuring tubes, which run parallel to one another at least in pairs.
  • a higher number of measuring tubes is usually used with larger pipeline diameters and high mass flow rates, so that the flowable medium is divided between several measuring tubes in order not to increase the scale of the measuring tubes exorbitantly.
  • Such measuring devices are known, for example, from WO 2012/150241 A2 and US Pat. No. 4,891,991 A1.
  • such measuring tube arrangements are formed by a defined number of separate measuring tubes, which are then welded, for example, in the area of an inlet and an outlet of the measuring device.
  • the desire is in the direction of weld-free connections.
  • the welded joints sometimes have to be checked for approval and safety purposes, for example using an X-ray process.
  • the welded connections are also critical in high-pressure applications (in the range of over 100 bar), since the welded seams on the measuring tubes in particular cannot usually withstand high pressures.
  • the object of the present invention is therefore to specify a measuring tube arrangement and a measuring device which can also be used at high pressures, in particular at pressures above 100 bar, and which is designed without welding.
  • a measuring tube system for a measuring device comprising:
  • the measuring tube system thus consists of at least one measuring tube which is connected to a measuring block system consisting of two blocks.
  • the measuring tube, or the multiplicity of measuring tubes is led into a channel of the first block and firmly connected to it.
  • the second block which has a corresponding channel on a first side and, in particular, the process connection on a second side, while these sides are connected to corresponding channels, is fluid-tight (in the sense of leak-free) connected to the first block, so that the to be examined Fluid can flow through the corresponding channels of the blocks without being able to escape at the transition area of the first block and the second block.
  • the measuring tube system according to the invention has no welded joints and can also be used reliably in applications in which high pressures (>100 bar) prevail.
  • the measuring tubes each have a conical bead at the end region, with the second channels each having a conical taper.
  • the flange is created by flanging the measuring tube at the first end area. Flaring means em (em or multiple) bending of the edge of the measuring tube.
  • the measuring sensor has the n-fold number of sealing elements, the sealing elements each having a first conical end area and a second conical end area, the sealing elements each being inserted between the first block and the second block in such a way that that the first conical end area of a sealing element ends with the conical flange of the end area of the respective measuring tube and that the second conical end area of the sealing element ends with the conical narrowing of the respective second channel.
  • a sealing element for example a sleeve, is therefore provided for each measuring tube. The sealing element serves to connect the first and the second block in a fluid-tight and leak-free manner.
  • the respective cone on the first end area and on the second end area of the sealing element is designed in such a way that it corresponds to the cone of the bead and the second channel, ie in particular has the same angle and the same diameter.
  • the sealing element rests over a large area on the bead and on the respective second channel.
  • the sealing element has a third channel, which third channel connects the first channel to the second channel after the sealing element has been inserted.
  • the measuring tube system includes a connecting element, in particular a union nut, which is designed to connect the first block to the second block and to form a pressing force between the first block and the second block.
  • the pressing force thus presses the sealing element against the flange and against the second channel of the second block and creates the fluid-tight and leak-free connection between the first and the second block.
  • the connecting element is attached to corresponding receptacles of the first block and the second block.
  • the corresponding recordings are in particular threads.
  • the connecting element is a union nut, for example.
  • the measuring tubes are fastened in the corresponding first channels by means of a soldered connection.
  • the measuring tubes especially if the application is not in the high-pressure range is situated, also be fastened in the corresponding first channels by means of an adhesive bond or mechanically (e.g. by means of hooking).
  • the second channels converge in the second block and leave the second block in a common channel.
  • the second block serves as a distribution block.
  • a second channel, which opens into the common channel, is provided for each measuring tube.
  • the second block has a process connection into which the common channel opens. The fluid thus reaches the respective measuring tube from the process connection via the second channel, the third channel and the first channel without leaking, or vice versa.
  • the first block, or a third block has an n-fold number of further first channels, wherein the measuring tubes are each at least partially guided through the corresponding first channels at the other end region and material, force - or are fixed positively in the corresponding further first channels, wherein a fourth block is provided with n times the number of further second channels penetrating the second block, wherein the first block or the third block and the fourth block are arranged in this way that the further first channels and the further second channels connect to one another in a corresponding manner and the first block or the third block and the fourth block are connected in a fluid-tight but leak-free manner.
  • the inlet and outlet are formed so that the measuring tube system can be completely connected to the process.
  • the first and the second block can each be continuous or consist of several individual blocks (one for the inlet, one for the outlet).
  • measuring tube system according to at least one of the preceding claims, wherein n is equal to 1, wherein n is equal to 2, or wherein n is equal to 4.
  • the measuring tube system is typically designed symmetrically, ie with a number of measuring tubes which is a multiple of 2. In theory, however, any number of measuring tubes (also n greater than 4) can be used.
  • a method for producing a measuring tube system comprising:
  • a measuring device for detecting a mass flow rate, a viscosity, a density and/or a variable derived therefrom of a flowable medium, comprising a measuring tube system according to at least one of the preceding claims, at least one vibration exciter which is designed to excite at least one measuring tube to vibrate, at least one vibration sensor, which is designed to detect at least one deflection of a vibration of the measuring tube, an electronic measuring and/or operating circuit, wherein the electronic measuring and/or operating circuit is designed to detect the at least one To operate the vibration sensor and the at least one vibration exciter and is connected to them by means of electrical connections, the electronic measuring and/or operating circuit being designed to measure the mass flow, the viscosity and/or the density and/or the size of a flowable medium derived therefrom to identify and provide.
  • the measuring device according to the invention is a Coriolis measuring device. This is characterized by the ability to use the flowable medium at high pressures of over 100 bar, whereby the required tightness is achieved by the pressure of the first block on the second block.
  • the present invention is to be explained in more detail with reference to the following figures.
  • FIG. 1 shows a cross section through an exemplary embodiment of the measuring tube system 1 according to the invention.
  • FIG. 1a shows a front view of the cross section
  • FIG. 1b shows the cross section in an isometric perspective.
  • it is a double tube system that has two measuring tubes 100, 100'.
  • the measuring tube system 1 can also have only one measuring tube or a large number of measuring tubes.
  • the measuring tubes 100, 100' are guided into a first block 200.
  • the first block has a corresponding first channel 210, 210' for each of the measuring tubes 100, 100'.
  • the measuring tubes 100, 100' are connected to the channels in a material, non-positive or positive manner, in particular soldered.
  • the end area of the measuring tubes 100, 100' is processed in such a way that a conically widened flange 110, 110' is formed.
  • a second block 300 is also provided. This also has two channels, hereinafter referred to as second channels 310, 310', which open into a common channel 320.
  • the common channel 320 opens in particular into a process connection 640.
  • the second block 300 thus functions as a flow divider.
  • the end area of the second channels 310, 310' facing away from the common channel 320 is conically widened.
  • the parameters (length, widening angle, start and end diameter) of the respective cone correspond to those of the cone of the flange 110, 110'.
  • a sealing element 400, 400' is provided for each of the measuring tubes 100, 100'.
  • Such a sealing element has a first end area 410, 410' and a second end area 420, 420', as well as a third channel 330, 330' between these end areas 410, 420, 410', 420'.
  • the first and second end areas 410, 420, 410', 420' are each tapered in such a way that the first end area 410, 410' fits into the respective flange 110, 110' of a measuring tube 100, 100' and that the second end area 420, 420' fits into the respective end area of a second channel 310, 310' of the second block 300, in particular approximately exactly.
  • the parameters (length, widening angle, start and end diameter) of the respective cone of the first end area correspond to those (length, tapering angle, start and end diameter) of the cone of flanges 110, 110' or the parameters (length, flare angle, start and end diameter) of the respective cone of the first end area correspond to those (length, tapering angle, start and end diameter) of the respective end area of a second channel 310, 310' of the second block 300.
  • One sealing element 400, 400' is now inserted between the first block 200 and the second block 300, more precisely between the flange 110, 110' and the end area of a second channel 310, 310".
  • the second block 300 is in particular cylindrical, with an increase in diameter in the direction of the end region of the second channels 310, 310''.
  • a connecting element 500 in particular a union nut, which has an external thread, is now slipped over this.
  • the first block 200 which has a corresponding recess for (partially) receiving the cylindrical second block 300, has corresponding internal threads in the receptacle.
  • a metallic or ceramic material is selected as the material of the first and the second block 200, 300, as well as the sealing elements 400, 400'' and the connecting element 500, which has sufficient strength to withstand the pressing force.
  • a fastening similar to that described above is provided for the other end area of the measuring tubes 100, 100′′.
  • a first and second block 200, 300 that runs through to the end position of the other end area of the measuring tubes 100, 100" can be used, or a separate third and fourth block, with the blocks being connected with sealing elements according to the invention and which blocks and sealing elements are corresponding first, second, third and common channels as described above.
  • FIG. 2 shows a schematic drawing of a measuring device 600 according to the invention.
  • the measuring tube system 1 is connected to a pipeline 650, which carries the flowable medium, via a process connection 640, 640′′ attached to the inlet and the outlet.
  • a vibration exciter 610 is fitted in a curved area of the measuring tubes 100, 100', which excites the measuring tubes 100, 100' to oscillate. At least one deflection of a vibration of the measuring tubes 100, 100' is detected by at least one, in this example two, vibration sensors 620. Both the vibration exciter 610 and the vibration sensors 620 are connected to an electronic measuring and/or operating circuit 630 arranged inside the measuring device 600 and are operated by it.
  • the electronic measuring and/or operating circuit 630 determines the mass flow rate, the viscosity and/or the density and/or the variable of a flowable medium derived therefrom and makes them available.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Messrohrsystem (1) für ein Messgerät (600), umfassend: - Eine n-fache Anzahl an Messrohren (100, 100') zum Führen eines fließfähigen Mediums, wobei die Messrohre (100, 100') jeweils zwei Endbereiche aufweisen, und wobei n >= 1, - einen ersten Block (200), mit der n-fachen Anzahl den ersten Block (200) durchdringenden ersten Kanälen (210, 210'), wobei die Messrohre (100, 100') jeweils an einem ersten Endbereich zumindest teilweise durch die entsprechenden ersten Kanäle (210, 210') geführt sind und stoff-, kraft- oder formschlüssig in den entsprechenden ersten Kanälen (210, 210') fixiert sind, - einen zweiten Block (300) mit der n-fachen Anzahl den zweiten Block (300) durchdringenden zweiten Kanälen (310, 310'), wobei der erste Block (200) und der zweite Block (300) derart angeordnet sind, dass die ersten Kanäle (210, 210') und die zweiten Kanäle (310, 310') korrespondierend aneinander anschließen und der erste Block (200) und der zweite Block (300) fluiddicht, verbunden sind, sowie auf ein Messgerät (600) umfassend das erfindungsgemäße Messrohrsystem (1), sowie auf ein Herstellungsverfahren des erfindungsgemäßen Messrohrsystems (1).

Description

Messrohrsystem, Messrohr, sowie Herstellungsverfahren für ein Messrohrsystem
Die Erfindung betrifft einen Messaufnehmer eines Messgeräts zum Erfassen eines Massedurchflusses, einer Viskosität, einer Dichte und/oder einer davon abgeleiteten Größe eines fließfähigen Mediums, sowie ein entsprechendes Messgerät.
In der Prozess- und Automatisierungstechnik werden für die Messung physikalischer Parameter von in Rohrleitungen strömenden Medien, wie zum Beispiel dem Massedurchfluss, der Dichte und/oder der Viskosität, oftmals sogenannte ln-line- Messgeräte eingesetzt, deren Messaufnehmer vom Vibrationstyp von dem Medium durch strömt wird. Der grundsätzliche Aufbau eines solchen Messgeräts, insbesondere eines als Coriolis-Durchflussmessgerät ausgestalteten Messgeräts, wird beispielsweise in der EP 1 807 681 A1 beschrieben.
Typischerweise weisen Coriolis-Durchflussmessgeräte zumindest ein oder mehrere schwingfähige Messrohre auf, welche mittels eines Schwingungserregers in Schwingung versetzt werden können. Diese Schwingungen übertragen sich über die Rohrlänge und werden durch die Art des im Messrohr befindlichen fließfähigen Mediums und dessen Durchflussgeschwindigkeit variiert. Ein Schwingungssensor oder insbesondere zwei beabstandet voneinander angeordnete Schwingungssensoren können an einer anderen Stelle des Messrohres mindestens eine Auslenkung der Schwingungen in Form eines Messsignals oder mehrerer Messsignale aufnehmen. Aus dem oder den Messsignalen kann eine Auswerteeinheit sodann den Durchfluss, die Viskosität und/oder die Dichte des Mediums ermitteln.
Häufig weist ein Coriolis-Durchflussgerät nicht nur ein einzelnes gebogenes Messrohr auf, sondern zwei, vier oder acht Messrohre, welche zumindest paarweise parallel zueinander verlaufen. Eine höhere Anzahl von Messrohren kommt in der Regel bei größeren Rohrleitungsdurchmessern und hohen Massendurchflussraten zum Einsatz, so dass das fließfähige Medium auf mehrere Messrohre aufgeteilt wird, um den Maßstab der Messrohre nicht exorbitant zu vergrößern. Derartige Messgeräte sind beispielsweise aus der WO 2012/150241 A2 und der US 4 891 991 A1 bekannt geworden.
In der Regel werden solche Messrohranordnungen durch eine definierte Anzahl von separaten Messrohren gebildet, die dann beispielsweise im Bereich eines Einlasses und eines Auslasses des Messgeräts verschweißt sind.
Der Wunsch geht allerdings in Richtung schweißfreie Verbindungen. Aktuell müssen die Schweißverbindungen für Zulassungs- und Sicherheitszwecken mitunter aufwendig überprüft werden, beispielsweise mittels eines Röntgenverfahrens. Besonders für Hochdruckanwendungen (im Bereich von über 100 bar) sind die Schweißverbindungen darüber hinaus kritisch, da insbesondere die Schweißnähte an den Messrohren hohen Drücken in der Regel nicht standhalten können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Messrohranordnung und ein Messgerät anzugeben, welcher/s auch bei hohen Drücken, insbesondere bei Drücken über 100 bar, eingesetzt werden kann und welcher/s schweißfrei ausgestaltet ist.
Die Aufgabe wird durch ein Messrohrsystem für ein Messgerät gelöst, umfassend:
Eine n-fache Anzahl an Messrohren zum Führen des fließfähigen Mediums, wobei die Messrohre jeweils zwei Endbereiche aufweisen, und wobei n >= 1 , einen ersten Block, mit der n-fachen Anzahl den ersten Block durchdringenden ersten Kanälen, wobei die Messrohre jeweils an einem ersten Endbereich zumindest teilweise durch die entsprechenden ersten Kanäle geführt sind und Stoff-, kraft- oder formschlüssig in den entsprechenden ersten Kanälen fixiert sind, einen zweiten Block mit der n-fachen Anzahl den zweiten Block durchdringenden zweiten Kanälen, wobei der erste Block und der zweite Block derart angeordnet sind, dass die ersten Kanäle und die zweiten Kanäle korrespondierend aneinander anschließen und der erste Block und der zweite Block fluiddicht, doch leckagefrei, verbunden sind.
Das erfindungsgemäße Messrohrsystem besteht also aus mindestens einem Messrohr, welches mit einem Messblocksystem, bestehend aus zwei Blöcken, verbunden ist. Das Messrohr, bzw. die Vielzahl an Messrohren, ist in einen Kanal des ersten Blocks geführt und fest mit diesem verbunden. Der zweite Block, weicher einen korrespondierenden Kanal auf einer ersten Seite und auf einer zweiten Seite insbesondere den Prozessanschluss aufweist, während diese Seiten mit entsprechenden Kanälen verbunden sind, ist fluiddicht (im Sinne von leckagefrei) mit dem ersten Block verbunden, so dass das zu untersuchende Fluid durch die entsprechenden Kanäle der Blöcke fließen kann, ohne am Übergangsbereich des ersten Blocks und des zweiten Blocks austreten zu können.
Das erfindungsgemäße Messrohrsystem weist keine Schweißverbindungen auf und ist auch bei Anwendungen, in denen hohe Drücke (> 100 bar) herrschen, zuverlässig einsetzbar.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Messrohre am Endbereich jeweils eine konische Bördel aufweisen, wobei die zweiten Kanäle jeweils eine konische Verjüngung aufweisen. Die Bördel entsteht durch Bördeln des Messrohres am ersten Endbereich. Unter Bördeln versteht man em (em- oder mehrfaches) Umbiegen des Randes des Messrohrs.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Messaufnehmer die n- fache Anzahl an Dichtelementen aufweist, wobei die Dichtelemente jeweils einen ersten konischen Endbereich und einen zweiten konischen Endbereich aufweisen, wobei die Dichtelemente jeweils derart zwischen dem ersten Block und dem zweiten Block eingelegt sind, dass der erste konische Endbereich eines Dichtelements mit der konischen Bördelung des Endbereichs des jeweiligen Messrohrs abschließt und dass der zweite konische Endbereich des Dichtelements mit der konischen Verjüngung des jeweiligen zweiten Kanals abschließt. Pro Messrohr ist also jeweils ein Dichtelement, beispielsweise eine Hülse, vorgesehen. Das Dichtelement dient zum fluiddichten und leckagefreien Verbinden des ersten und des zweiten Blocks. Es ist vorgesehen, dass der jeweilige Konus am ersten Endbereich und am zweiten Endbereich des Dichtelements derart ausgestaltet ist, dass dieser jeweils dem Konus des Bördels und des zweiten Kanals entspricht, also insbesondere denselben Winkel und denselben Durchmesser aufweist. Dadurch liegt das Dichtelement jeweils großflächig an der Bördel und an dem jeweiligen zweiten Kanal an.
Es ist hierbei vorgesehen, dass das Dichtelement einen dritten Kanal aufweist, welcher dritte Kanal nach dem Einlegen des Dichtelements den ersten Kanal mit dem zweiten Kanal verbindet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Messrohrsystem ein Verbindungselement umfasst, insbesondere eine Überwurfmutter, welches ausgestaltet ist, den ersten Block mit dem zweiten Block zu verbinden und eine Presskraft zwischen dem ersten Block und dem zweiten Block auszubilden. Die Presskraft drückt also das Dichtelement an die Bördelung und an den zweiten Kanal des zweiten Blocks und erzeugt die fluiddichte und leckagefreie Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Block.
Es ist hierbei vorgesehen, dass das Verbindungselement an korrespondierenden Aufnahmen des ersten Blocks und des zweiten Blocks angebracht ist. Die korrespondierenden Aufnahmen sind insbesondere Gewinde. Das Verbindungselement ist beispielsweise eine Überwurfmutter. Durch Anziehen des Verbindungselement drückt der zweite Block auf den ersten Block, wobei die Presskraft erzeugt wird und die konischen Elemente die Dichtheit erzeugen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Messrohre in den entsprechenden ersten Kanälen mittels einer Lötverbindung befestigt sind. Alternativ können die Messrohre, insbesondere, wenn die Anwendung nicht im Hochdruckbereich situiert ist, auch mittels einer Klebeverbmdung oder mechanisch (bspw. mittels Einhakens) in den entsprechenden ersten Kanälen befestigt sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass im Falle, dass n>=2, die zweiten Kanäle in dem zweiten Block zusammenlaufen und den zweiten Block in einem gemeinsamen Kanal verlassen. Der zweite Block dient hierbei als Verteilerblock. Für jedes Messrohr ist ein zweiter Kanal vorgesehen, welche in den gemeinsamen Kanal münden. Es ist hierbei insbesondere vorgesehen, dass der zweite Block einen Prozessanschluss, in welchen der gemeinsame Kanal mündet, aufweist. Das Fluid gelangt so von dem Prozessanschluss über den zweiten Kanal, den dritten Kanal und den ersten Kanal ohne zu lecken in das jeweilige Messrohr, bzw. vice versa.
Messrohrsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Block, oder ein dritter Block, eine n-fache Anzahl an weiteren ersten Kanälen aufweist, wobei die Messrohre jeweils an dem anderen Endbereich zumindest teilweise durch die entsprechenden ersten Kanäle geführt sind und Stoff-, kraft- oder formschlüssig in den entsprechenden weiteren ersten Kanälen fixiert sind, wobei ein vierter Block mit der n- fachen Anzahl den zweiten Block durchdringenden weiteren zweiten Kanälen vorgesehen ist, wobei der erste Block, bzw. der dritte Block, und der vierte Block derart angeordnet sind, dass die weiteren ersten Kanäle und die weiteren zweiten Kanäle korrespondierend aneinander anschließen und der erste Block, bzw. der dritte Block, und der vierte Block fluiddicht, doch leckagefrei, verbunden sind. Somit werden Einlauf und Auslauf gebildet, so dass das Messrohrsystem komplett an den Prozess angeschlossen werden kann. Der erste und der zweite Block kann jeweils durchgängig sein, oder aus mehreren Einzelblöcken (einen für den Einlauf, einen für den Auslauf) bestehen.
Messrohrsystem nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei n gleich 1 ist, wobei n gleich 2 ist, oder wobei n gleich 4 ist. In der Praxis ist das Messrohrsystem typischerweise symmetrisch ausgestaltet, also mit einer Messrohranzahl, welche ein Vielfaches von 2 ist. Es kann aber theoretisch aber eine beliebige Anzahl von Messrohren (auch n größer 4) verwendet werden.
Des Weiteren wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines Messrohrsystems gelöst, umfassend:
Bereitstellen einer n-fachen Anzahl von Messrohren, der n-fachen Anzahl von Dichtelementen, eines ersten Blocks mit der n-fachen Anzahl den ersten Block durchdringenden ersten Kanälen, eines zweiten Blocks mit der n-fachen Anzahl den zweiten Block durchdringenden zweiten Kanälen, und eines Verbindungselements, wobei die Messrohre jeweils zwei Endbereiche zum Führen eines fließfähigen Mediums aufweisen, und wobei die Dichtelemente jeweils einen ersten konischen Endbereich und einen zweiten konischen Endbereich aufweisen, und wobei n >= 1 ;
Stoff-, kraft- oder formschlüssiges Verbinden von jeweils einem Endbereiche der Messrohre mit den entsprechenden ersten Kanälen; Bördeln der Endbereiche der Messrohre zum Bilden einer konischen Bördel;
Derartiges Einlegen der Dichtelemente zwischen dem ersten Block und dem zweiten Block, dass der erste konische Endbereich eines Dichtelements mit der konischen Bördelung des Endbereichs des jeweiligen Messrohrs abschließt und dass der zweite konische Endbereich des Dichtelements mit der konischen Verjüngung des jeweiligen zweiten Kanals abschließt;
Anbringen des Verbindungselements an korrespondierenden Aufnahmen des ersten Blocks und des zweiten Blocks; und
Ausbilden einer Presskraft zwischen dem ersten Block und dem zweiten Block mittels Anziehens des Verbindungselements.
Des Weiteren wird die Aufgabe durch ein Messgerät zum Erfassen eines Massedurchflusses, einer Viskosität, einer Dichte und/oder einer davon abgeleiteten Größe eines fließfähigen Mediums gelöst, umfassend ein Messrohrsystem nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, mindestens einen Schwingungserreger, welcher dazu ausgestaltet ist, das mindestens eine Messrohr zu Schwingungen anzuregen, mindestens einen Schwingungssensor, welcher dazu ausgestaltet ist, mindestens eine Auslenkung einer Schwingung des Messrohrs zu erfassen eine elektronische Mess- und/oder Betriebsschaltung, wobei die elektronische Mess- und/oder Betriebsschaltung dazu ausgestaltet ist, den mindestens einen Schwingungssensor und den mindestens einen Schwingungserreger zu betreiben und mittels elektrischer Verbindungen mit diesen verbunden ist, wobei die elektronische Mess- und/oder Betriebsschaltung dazu ausgestaltet ist, den Massedurchfluss, die Viskosität und/oder die Dichte und/oder die davon abgeleitete Größe eines fließfähigen Mediums zu ermitteln und bereitzustellen.
Insbesondere handelt es sich bei dem erfindungsmäßen Messgerät um ein Coriolis- Messgerät. Dieses zeichnet sich durch die Einsatzfähigkeit bei hohen Drücken von über 100 bar des fließfähigen Mediums auf, wodurch die benötigte Dichtigkeit durch den Druck des ersten Blocks auf den zweiten Block erzielt wird. Die vorliegende Erfindung soll anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert werden.
So zeigen
Fig. 1 : eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messrohrsystems, und
Fig. 2: eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messgeräts.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßem Messrohrsystems 1. Hierbei zeigt Fig.1a eine Frontalansicht des Querschnitts, Fig.1 b zeigt den Querschnitt in einer isometrischen Perspektive. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich um ein Doppelrohrsystem, das zwei Messrohre 100, 100‘ aufweist. Das Messrohrsystem 1 kann jedoch auch lediglich ein Messrohr oder eine Vielzahl von Messrohren aufweisen.
Die Messrohre 100, 100‘ sind in einen ersten Block 200 geführt. Für jedes der Messrohre 100, 100‘ weist der erste Block einen korrespondierenden ersten Kanal 210, 210‘ auf. Die Messrohre 100, 100‘ sind Stoff-, kraft- oder formschlüssig mit den Kanälen verbunden, insbesondere gelötet. Der Endbereich der Messrohre 100, 100‘ wird derart bearbeitet, dass jeweils eine konisch aufgeweitete Bördel 110, 110‘ entsteht.
Des Weiteren ist ein zweiter Block 300 vorgesehen. Dieser weist ebenfalls zwei Kanäle, im Folgenden als zweite Kanäle 310, 310‘ auf, welche in einem gemeinsamen Kanal 320 münden. Der gemeinsame Kanal 320 mündet insbesondere in einen Prozessanschluss 640. Der zweite Block 300 fungiert dadurch als Strömungsteiler. Der jeweils vom gemeinsamen Kanal 320 abgewendete Endbereich der zweiten Kanäle 310, 310‘ ist konisch aufgeweitet. Insbesondere entsprechen die Parameter (Länge, Aufweitungswinkel, Start- und Enddurchmesser) des jeweiligen Konus denen des Konus der Bördel 110, 110‘.
Des Weiteren ist für jedes der Messrohre 100, 100‘ ein Dichtelement 400, 400‘ vorgesehen. Ein solches Dichtelement weist jeweils einen ersten Endbereich 410, 410‘ und einen zweiten Endbereich 420, 420‘, sowie einen dritten Kanal 330, 330‘ zwischen diesen Endbereichen 410, 420, 410‘, 420‘ auf. Der erste und der zweite Endbereich 410, 420, 410‘, 420‘ ist jeweils konisch verjüngt, derart, dass der erste Endbereich 410, 410‘ in die jeweilige Bördelung 110, 110‘ eines Messrohrs 100, 100‘ passt und dass der zweite Endbereich 420, 420‘ in den jeweiligen Endbereich eines zweiten Kanals 310, 310‘ des zweiten Blocks 300, insbesondere annähernd exakt, passt. Insbesondere entsprechen die Parameter (Länge, Aufweitungswinkel, Start- und Enddurchmesser) des jeweiligen Konus des ersten Endbereich denen (Länge, Zuspitzungswinkel, Start- und Enddurchmesser) des Konus der Bördel 110, 110‘, bzw. entsprechend die Parameter (Länge, Aufweitungswinkei, Start- und Enddurchmesser) des jeweiligen Konus des ersten Endbereich denen (Länge, Zuspitzungswinkel, Start- und Enddurchmesser) des jeweiligen Endbereich eines zweiten Kanals 310, 310‘ des zweiten Blocks 300.
Jeweils ein Dichtelement 400, 400‘ wird nun zwischen dem ersten Block 200 und dem zweiten Block 300, genauer zwischen Bördel 110, 110‘ und Endbereich eines zweiten Kanals 310, 310“ eingelegt. Der zweite Block 300 ist insbesondere zylinderförmig, mit einer Erhöhung des Durchmessers in Richtung des Endbereichs der zweiten Kanäle 310, 310“ ausgestaltet. Über diesen wird nun ein Verbindungselement 500, insbesondere eine Überwurfmutter, gestülpt, welches ein Außengewinde aufweist. Der erste Block 200, welche eine entsprechende Vertiefung zur (teilweisen) Aufnahme des zylindrischen zweiten Blocks 300 aufweist, weist entsprechende Innengewinde in der Aufnahme auf. Durch Anziehen des Verbindungselements 500 erzeugt dieses eine Kraft in axialer Richtung der Messrohre 100, 100“ aus und presst den zweiten Block 300 auf den ersten Block 200. Die Endbereiche 410, 410“, 420, 420“ der Dichtelemente 400, 400“ werden nun jeweils auf die Bördel 110, 110“ und auf die Endbereiche der zweiten Kanäle 310, 310“ gepresst und erzeugen dadurch eine fluiddichte und leckagefreie Verbindung. Fluid kann dadurch vom Prozessanschluss 640 in die Messrohre 100, 100“, und vice versa, fließen.
Als Materialien des ersten und des zweiten Blocks 200, 300, sowie der Dichtelemente 400, 400“ und des Verbindungselements 500 wird ein metallisches oder keramisches Material gewählt, welches eine ausreichende Festigkeit zum Widerstehen der Presskraft aufweist.
Für den anderen Endbereich der Messrohre 100, 100“ ist eine ähnliche Befestigung wie obig beschrieben vorgesehen. Es kann hierbei ein bis zur Endposition des anderen Endbereichs der Messrohre 100, 100“ durchgehender erster und zweiter Block 200, 300 verwendet werden, oder aber ein separater dritter und vierter Block, wobei die Blöcke mit Dichtelementen erfindungsgemäßen verbunden sind und welche Blöcke und Dichtelemente entsprechende erste, zweite, dritte und gemeinsame Kanäle, wie obig beschrieben, aufweisen.
Fig. 2 zeigt eine schematische Zeichnung eines erfindungsgemäßen Messgeräts 600. Das Messrohrsystem 1 ist über jeweils einen am Einlauf und am Auslauf angebrachten Prozessanschluss 640, 640“ mit einer Rohrleitung 650 verbunden, welche das fließfähige Medium führt. In einem gebogenen Bereich der Messrohre 100, 100‘ ist ein Schwingungserreger 610 angebracht, welcher die Messrohre 100, 100‘ zu Schwingungen anregt. Mindestens eine Auslenkung einer Schwingung der Messrohre 100, 100‘ wird über mindestens einen, in diesem Beispiel zwei, Schwingungssensoren 620 erfasst. Sowohl der Schwingungserreger 610 als auch die Schwingungssensoren 620 sind mit einer innerhalb des Messgeräts 600 angeordneten elektronischen Mess- und/oder Betriebsschaltung 630 verbunden und werden durch diese betrieben. Anhand der mindestens einen Auslenkung einer Schwingung der Messrohre 100, 100‘ ermittelt die elektronische Mess- und/oder Betriebsschaltung 630 den Massedurchfluss, die Viskosität und/oder die Dichte und/oder die davon abgeleitete Größe eines fließfähigen Mediums und stellt diese bereit.
Bezugszeichenhste
1 Messrohrsystem
100, 100‘ Messrohre
110, 110‘ konische Bördel
200 erster Block
210, 210“ erste Kanäle
300 zweiter Block
310, 310“ zweite Kanäle
320 gemeinsamer Kanal
400, 400“ Dichtelemente
410, 410“ erster konischer Endbereich
420, 420“ zweiter konischer Endbereich
430 dritter Kanal
500 Verbindungselement
600 Messgerät
610 Schwingungserreger
620 Schwingungssensor
630 elektronische Mess- und/oder Betriebsschaltung
640, 640“ Prozessanschluss
650 Rohrleitung

Claims

Patentansprüche
1 . Messrohrsystem (1) für ein Messgerät (600), umfassend:
Eine n-fache Anzahl an Messrohren (100, 100‘) zum Führen eines fließfähigen Mediums, wobei die Messrohre (100, 100‘) jeweils zwei Endbereiche aufweisen, und wobei n >= 1 , einen ersten Block (200), mit der n-fachen Anzahl den ersten Block (200) durchdringenden ersten Kanälen (210, 210‘), wobei die Messrohre (100, 100‘) jeweils an einem ersten Endbereich zumindest teilweise durch die entsprechenden ersten Kanäle (210, 210‘) geführt sind und Stoff-, kraft- und/oder formschlüssig in den entsprechenden ersten Kanälen (210, 210‘) fixiert sind, einen zweiten Block (300) mit der n-fachen Anzahl den zweiten Block (300) durchdringenden zweiten Kanälen (310, 310‘), wobei der erste Block (200) und der zweite Block (300) derart angeordnet sind, dass die ersten Kanäle (210, 210‘) und die zweiten Kanäle (310, 310‘) korrespondierend aneinander anschließen und der erste Block (200) und der zweite Block (300) fluiddicht verbunden sind.
2. Messrohrsystem nach Anspruch 1 , wobei die Messrohre (100, 100‘) am ersten Endbereich jeweils eine konische Bördel (110, 110‘) aufweisen, wobei die zweiten Kanäle (310, 310‘) jeweils eine konische Verjüngung aufweisen.
3. Messrohrsystem nach Anspruch 2, wobei umfassend eine n-fache Anzahl an Dichtelementen (400, 400‘) aufweist, wobei die Dichtelemente (400, 400‘) jeweils einen ersten konischen Endbereich (410, 410‘) und einen zweiten konischen Endbereich (420, 420‘) aufweisen, wobei die Dichtelemente (400, 400‘) jeweils derart zwischen dem ersten Block (200) und dem zweiten Block (300) eingelegt sind, dass der erste konische Endbereich (410, 410‘) eines Dichtelements (400, 400‘) mit der konischen Bördelung (110, 110‘) des ersten Endbereichs des jeweiligen Messrohrs (100, 100‘) abschließt und dass der zweite konische Endbereich (420, 420‘) des Dichtelements (400, 400‘) mit der konischen Verjüngung des jeweiligen zweiten Kanals (310, 310‘) abschließt.
4. Messrohrsystem nach Anspruch 3, wobei das Dichtelement (400, 400‘) einen dritten Kanal (430, 430‘) aufweist, weicher dritte Kanal (430, 430‘) nach dem Einlegen des Dichtelements (400, 400‘) den jeweiligen ersten Kanal (210, 210‘) mit dem jeweiligen zweiten Kanal (310, 310‘) verbindet.
5. Messrohrsystem nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, umfassend ein Verbindungselement (500), insbesondere eine Überwurfmutter, welches ausgestaltet ist, den ersten Block (200) mit dem zweiten Block (300) zu verbinden und eine Presskraft zwischen dem ersten Block (200) und dem zweiten Block (300) auszubilden.
6. Messrohrsystem nach Anspruch 5, wobei das Verbindungselement (500) an korrespondierenden Aufnahmen des ersten Blocks und des zweiten Blocks angebracht ist.
7. Messrohrsystem nach Anspruch 6, wobei die korrespondierenden Aufnahmen Gewinde sind.
8. Messrohrsystem nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Messrohre in den entsprechenden ersten Kanälen (210, 210‘) mittels einer Lötverbindung befestigt sind.
9. Messrohrsystem nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei im Falle, dass n>=2, die zweiten Kanäle (310, 310‘) in dem zweiten Block (300) zusammenlaufen und den zweiten Block (300) in einem gemeinsamen Kanal (320) verlassen.
10. Messrohrsystem nach Anspruch 9, wobei der zweite Block (300) einen Prozessanschluss (640, 640‘), in welchen der gemeinsame Kanal (320) mündet, aufweist.
11. Messrohrsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Block (200), oder ein dritter Block, eine n-fache Anzahl an weiteren ersten Kanälen aufweist, wobei die Messrohre (100, 100‘) jeweils an einem zweiten Endbereich zumindest teilweise durch die entsprechenden ersten weiteren Kanäle geführt sind und Stoff-, kraft- und/oder formschlüssig in den entsprechenden weiteren ersten Kanälen fixiert sind, wobei ein vierter Block mit der n-fachen Anzahl den vierten Block durchdringenden weiteren zweiten Kanälen vorgesehen ist, wobei der erste Block, bzw. der dritte Block, und der vierte Block derart angeordnet sind, dass die weiteren ersten Kanäle und die weiteren zweiten Kanäle korrespondierend aneinander anschließen und der erste Block, bzw. der dritte Block, und der vierte Block fluiddicht verbunden sind.
12. Messrohrsystem nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei n gleich 1 ist, wobei n gleich 2 ist, oder wobei n gleich 4 ist.
13. Verfahren zum Herstellen eines Messrohrsystems (1), umfassend:
Bereitstellen einer n-fachen Anzahl von Messrohren (100, 100‘), der n- fachen Anzahl von Dichtelementen (400, 400‘), eines ersten Blocks (200) mit der n-fachen Anzahl den ersten Block (200) durchdringenden ersten Kanälen (210, 210‘), eines zweiten Blocks (300) mit der n-fachen Anzahl den zweiten Block (300) durchdringenden zweiten Kanälen (310, 310‘), und eines Verbindungselements (500), wobei die Messrohre (100, 100‘) jeweils zwei Endbereiche zum Führen eines fließfähigen Mediums aufweisen, und wobei die Dichtelemente (400, 400‘) jeweils einen ersten konischen Endbereich (410, 410‘) und einen zweiten konischen Endbereich (420, 420‘) aufweisen, und wobei n >= 1 ;
Stoff-, kraft- oder formschlüssiges Verbinden von jeweils einem ersten Endbereich der Messrohre (100, 100‘) mit den entsprechenden ersten Kanälen (210, 210‘);
Bördeln der ersten Endbereiche der Messrohre (100, 100‘) zum Bilden einer konischen Bördel (110, 110‘);
Derartiges Einlegen der Dichtelemente (400, 400‘) zwischen dem ersten Block (200) und dem zweiten Block (300), dass der erste konische Endbereich (410, 410‘) eines Dichtelements (400, 400‘) mit der konischen Bördel (110, 110‘) des ersten Endbereichs des jeweiligen Messrohrs (100, 100‘) abschließt und dass der zweite konische Endbereich (420, 420‘) des Dichtelements (400, 400‘) mit der konischen Verjüngung des jeweiligen zweiten Kanals (310, 310‘) abschließt;
Anbringen des Verbindungselements (500) an korrespondierenden Aufnahmen des ersten Blocks (200) und des zweiten Blocks (300); und Ausbilden einer Presskraft zwischen dem ersten Block (200) und dem zweiten Block (300) mittels Anziehens des Verbindungselements (500).
14. Messgerät (600) zum Erfassen eines Massedurchflusses, einer Viskosität, einer Dichte und/oder einer davon abgeleiteten Größe eines fließfähigen Mediums, umfassend ein Messrohrsystem (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, mindestens einen Schwingungserreger (610), welcher dazu ausgestaltet ist, das mindestens eine Messrohr (100, 100‘) zu Schwingungen anzuregen, mindestens einen Schwingungssensor (620), welcher dazu ausgestaltet ist, mindestens eine Auslenkung einer Schwingung des Messrohrs (100, 100‘) zu erfassen eine elektronische Mess- und/oder Betriebsschaltung (630), wobei die elektronische Mess- und/oder Betriebsschaltung (630) dazu ausgestaltet ist, den mindestens einen Schwingungssensor (620) und den mindestens einen Schwingungserreger (610) zu betreiben und mittels elektrischer Verbindungen mit diesen verbunden ist, wobei die elektronische Mess- und/oder Betriebsschaltung (630) dazu ausgestaltet ist, den Massedurchfluss, die Viskosität und/oder die Dichte und/oder die davon abgeleitete Größe eines fließfähigen Mediums zu ermitteln und bereitzustellen.
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