FI97321C - Sähkömagneettinen läpivirtausmittari - Google Patents

Description

97321 Sähkömagneettinen läpivirtausmittari. - Elektromagnetisk genomströmningsmätare.

Keksinnön kohteena on sähkömagneettinen läpivirtausmittari, jossa on lämpöäkestävästä materiaalista oleva paineenkestävä mittaputki ja mittaputkea ympäröivä vaippa ruostumattomasta teräksestä, joiden välissä on tiivistetty tila, jossa on vähintään napakengillä ja keloilla varustettu magneettilaite, jolloin mittaputkeen on järjestetty yksi tai useampi mittaelekt-rodi. Tällainen sähkömagneettinen läpivirtausmittari on tunnettu julkaisusta DE 34 23 921 A1 .

Tällaisia läpivirtausmittareita käytetään juoksevien aineiden nopeuksien mittaamiseen ja niillä on käyttöä erilaisilla aloilla, esimerkiksi elintarviketeollisuudessa.

Mittaputken on muodostuttava materiaalista, joka on erittäin paineenkestävää, kemiallisesti stabiilia ja muotolujaa ja lisäksi muodostaa hyvän sähköisen eristeen. Nämä vaatimukset täyttää erityisesti keramiikka, esim. AI2O3, mutta myös muut materiaalit, kuten lämmönkestävä muovi, ovat sopivia. Vaippa muodostuu tavallisesti ruostumattomasta teräksestä, tavallisesti ruostumattomasta austeniittisesta teräksestä (1.4301), jolla on hyvä kemiallinen kestävyys ja jota voidaan syväveto-tekniikkaa käyttäen helposti muovata. Viimeksi mainittu omi-;* naisuus on ulkovaipaltaan teräksestä muodostuvien läpivirtaus- mittareiden valmistuksen yhteydessä tärkeä ja jolloin päästään alhaisiin materiaalikustannuksiin. Tällaiset ulkovaipat ovat valuteknisesti valmistettavissa myös austeniittisesta teräksestä, mitä lukuisissa käyttökohteissa vaaditaan.

Ruostumattomalla teräksellä, erityisesti austeniittisella teräksellä, on kuitenkin haitallisella tavalla paljon suurempi lämpölaajenemiskerroin kuin mittaputkessa käytettävällä materiaalilla, kuten esimerkiksi keramiikalla tai muovilla. Lisäksi on erittäin vaikeata kiinnittää ruostumattomasta teräksestä muodostuva vaippa keraamiseen tai muoviseen putkeen.

2 97321

Erityisesti erilaisissa käyttösovellutuksissa, joissa nesteitä on mitattava suurella lämpötila-alueella, on tärkeää varmistaa hinnaltaan edullinen ja luotettava tiivistys mittaputken ja ruostumattoman teräsvaipan välillä. Lisäksi tiivistyksen on oltava kemiallisesti stabiili tai kestävä. Lisäksi vaippa on voitava kiinnittää hinnaltaan edullisella tavalla mittaputkeen.

Julkaisusta DE 34 239 21 A1 tunnetussa läpivirtausmittarissa tiivistys muodostuu kalliista O-renkaasta ja kiinnitys tapahtuu tiivistettäessä mittaputkea ympäröivään tilaan. O-renkaasta muodostuvalla tiivistyksellä on edelleen se epäkohta, että kemiallinen kestävyys riippuu O-renkaan materiaalista.

Keksinnön tehtävänä on poistaa edellä mainitut vaikeudet ja aikaansaada valmistusteknisesti yksinkertainen ja hinnaltaan edullinen tiivistys mittaputken materiaalin ja ruostumattomasta teräksestä muodostuvan materiaalin välille, jolloin tiivistys on yhtä kestävä kuin ruostumattomasta teräksestä muodostuva vaippa ja lisäksi soveltuu suurille lämpötila-alueille korkeissa käyttölämpötiloissa.

Tämä tehtävä ratkaistaan patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa esitetynlaisen sähkömagneettisen läpivirtausmittarin yhteydessä siten, että vähintään yksi pää vaipasta on taivutettu muodostamalla samankeskinen sisärengas ja sisärenkaan ympärille on • järjestetty kiinni teräksestä oleva kompensaatiorengas, ja vaippa on sovitettu huoneen lämpötilassa mittaputken päälle, jolloin kompensaatiorenkaan teräksellä on lämpölaajenemisker-roin, joka on mittaputken materiaalin ja vaipan ruostumattoman teräksen kertoimien välissä, ja vaipan, kompensaatiorenkaan ja mittaputken välinen kimmoisuussuhde on valittu siten, että kompensaatiorengas puristaa myös korkeammissa lämpötiloissa vaipan sisärenkaan vasten mittaputkea ja varmistaa tiivistyksen.

Läpivirtausmittarissa, jossa on ruostumattomasta austeniitti- 3 97321 sesta teräksestä oleva vaippa, kompensaatiorengas muodostuu sopivimmin ruostumattomasta ferriittisestä teräksestä.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin oheisessa piirustuksessa esitetyn sovellutusesimerkin avulla, jossa:

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen läpivirtausmittarin pitkittäisleikkausta.

Kuviot 2a ja 2b esittävät ruostumattomasta teräksestä muodostuvan ja sisärenkaalla varustetun vaipan sekä siihen järjestetyn kompensaatiorenkaan osaleikkausta ennen ja jälkeen mittaputken päälle puristamista.

Kuviossa 1 pitkittäisleikkauksena esitetyssä keksinnön mukaisen läpivirtausmittarin suositeltavassa sovellutusmuodossa on mittaputki 1, joka on päistään varustettu kahdella hieman säteettäisesti ulospäin osoittavalla laipalla (2, 3). Mitta-putki 1 on molemmista päistään liitetty johtoon, jonka lävitse mitattava neste virtaa. Mittaputki 1 muodostuu keraamisesta materiaalista (Al20s) tai muusta sopivasta materiaalista, esim. muovista, joka on paineenkestävää, kemiallisesti stabiilia ja muotolujaa ja joka muodostaa hyvän sähköisen eristeen. Mitta-putken 1 ympärillä on ruostumattomasta teräksestä, tavallisesti austeniittisesta teräksestä oleva vaippa 4. Tiivistetyssä on-telotilassa teräsvaipan 4 ja mittaputken 1 välissä on magneet-tisinduktiiviseen läpivirtausmittaukseen soveltuva magneetti-laite. Se muodostuu mm. mittaputken 1 ympärillä olevista napa-kengistä 5 ja keloista 6 sekä magneettipiirin sulkevasta iek-sestä 7. Kohtisuorasti napakenkien 5 symmetriatasoon nähden *. ulottuvalle akselille on järjestetty mittaputken 1 viereen kaksi mittasensoria 8. Piirustuksessa esittämättä jätetty johdotus johdetaan aukon 10 kautta ulos.

Tekniikan tasoon kuuluvissa 1äpivirtausmittareissa tiivistys 97321 4 tapahtuu ruostumattomasta teräksestä muodostuvan vaipan.ja mittaputken välisen hitsiliitoksen avulla käyttäen ontelotilaan järjestettyä pinnotusta tai erityisesti muodostettua 0-rengasta.

Jotta nyt aikaansaataisiin valmistusteknisesti yksinkertainen ja hinnaltaan edullinen tiivistys esimerkiksi keraamista tai muovista muodostuvan mittaputken 1 ja austeniittisesta teräksestä muodostuvan ruostumattoman vaipan 4, joka soveltuu korkeille käyttölämpötiloille ja laajalle lämpötila-alueelle, välille, on teräksestä (esim. 1.4301) muodostuva vaippa 1 vähintään yhdessä päässä taivutettu kaksinkertaisesti siten sisäänpäin, että muodostuu samankeskinen sisärengas tai vaippa-rengas 20. Kuviot 2a ja 2b esittävät vaipparenkaan 20 osaleikkausta ennen ja jälkeen mittaputken 1 laipan 2 päälle puristamista .

Ruostumattomasta austeniittisesta teräksestä oleva vaippa 4 syvävedetään useissa työvaiheissa. Ruostumattomasta ferriitti-sestä teräksestä (esim. 1.4016) oleva itsenäinen kompensaatio-rengas 21 valmistetaan samoin syvävetämällä. Ennen viimeistä työvaihetta austeniittisesta teräksestä muodostuvan vaipan 4 syvävedon yhteydessä kompensaatiorengas 21 sovitetaan vaipan 4 taivutetun sisärenkaan 20 sisään. Tämän jälkeen kompensaatio-rengas 21 yhdessä vaipan kanssa vedetään suurella tarkkuudella mittaan siten, että sisärenkaalla 20, kuten kuviosta 2a ilmenee, on tarkasti määrätty negatiivinen välys, esimerkiksi keraamista muodostuvan mittaputken 1 laippaan 2 nähden. Tämän jälkeen vaippa 4 puristetaan yhdessä paikallaan olevan kompen-saatiorenkaan 21 kanssa mittaputken 1 laipan 2 päälle, kuten kuviossa 2b on esitetty.

Tällä sovellutusmuodolla on se oleellinen etu, että kompen-saatiorenkaan 21 materiaalilla, nimittäin ruostumattomalla ferriittisellä teräksellä, on lineaarinen lampolaajenemisker- I «M t liiti I I m . | 97321 5 roin noin ΙΟχΙΟ-6, kun taas austeniittisella teräksellä on lämpölaajenemiskerroin noin 18xl0~6 ja keräämillä 8,5xl0~6. Lämpötilan kohoamisen aiheuttamien lämpölaajenemiserojen yhteydessä kompensaatiorenkaan 21 vaipan 4 ja keraamisen mittaputken 1 välillä kompensaatiorengas 21 laajenee lämpötilan kohotessa vähemmän kuin sisärengas 20. Tämän seurauksena kompensaatiorengas 21 tarttuu lämpötilan kohotessa voimakkaammin sisärenkaaseen 20. Valitsemalla oikein vaipan 4, kompensaatiorenkaan 21 ja mittaputken 1 kimmoisuussuhteet säilyy puristus, jolla kompensaatiorengas 21 puristaa sisärengasta 20 vasten mittaputkea 1, myös korkeammissa lämpötiloissa.

Näiden toimenpiteiden ansiosta läpivirtausmittari on käyttökelpoinen korkeammissa käyttölämpötiloissa, esim. lämpötilaan 300°C saakka, mihin tunnetut läpivirtausmittarit eivät sovellu. Viimeksi mainittuja voidaan käyttää ainoastaan lämpötiloihin noin 120°C saakka, koska tiivistys korkeimmissa lämpötiloissa ei enää ole varmaa. Suurin lämpötila valitaan siten, että mittaputki 1 säilyy riittävässä määrin kiinnitettynä teräs-vaippaan. Tällöin tiivistys säilyy koko lämpötila-alueella noin -20°C - 300°C kimmoisena.

t »

Claims (6)

6 97321

1. Sähkömagneettinen läpivirtausmittari, jossa on lämpöäkestä-västä materiaalista oleva paineenkestävä mittaputki (1) ja mittaputkea (1) ympäröivä vaippa (4) ruostumattomasta teräksestä, joiden välissä on tiivistetty tila, jossa on vähintään napakengillä (5) ja keloilla (6) varustettu magneettilaite, jolloin mittaputkeen (1) on järjestetty yksi tai useampi mitta-elektrodi (8), tunnettu siitä, että vähintään yksi pää vaipasta (4) on taivutettu muodostamalla samankeskinen sisärengas (20) ja sisärenkaan (20) ympärille on järjestetty kiinni teräksestä oleva kompensaatiorengas (21), ja vaippa (4) on sovitettu huoneen lämpötilassa mittaputken (1) päälle, jolloin kompensaatiorenkaan (21) teräksellä on lämpölaajenemiskerroin, joka on mittaputken (1) materiaalin ja vaipan (4) ruostumattoman teräksen kertoimien välissä, ja vaipan (4), kompensaatio-renkaan (21) ja mittaputken (1) välinen kimmoisuussuhde on valittu siten, että kompensaatiorengas (21) puristaa myös korkeammissa lämpötiloissa vaipan (4) sisärenkaan (20) vasten mittaputkea (1) ja varmistaa tiivistyksen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen läpivirtausmittari, jossa on austeniittisesta teräksestä oleva vaippa (4), tunnettu siitä, että kompensaatiorengas (21) muodostuu ruostumattomasta ferriittisestä teräksestä. • «

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen läpivirtausmittari, tunnettu siitä, että teräksestä muodostuva vaippa (4) ja teräksestä muodostuva kompensaatiorengas (21) on syvävedetty erillisissä työvaiheissa, että kompensaatiorengas (21) on sovitettu paikalleen vaipan (4) renkaaseen (20) ennen viimeistä syvävetovaihetta ja yhdessä vaipan (4) kanssa syvävedetty negatiivisen välyksen omaavaan mittaan mittaputken (1) ulko-halkaisijaan nähden ja että vaippa (4) on puristettu kompensaatiorenkaan (21) kanssa huoneen lämpötilassa mittaputken (1) päälle. 97321 7

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen läpivirtausmit-tari, tunnettu siitä, että mittaputki (1) muodostuu keraamisesta materiaalista.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen läpivirtausmit-tari, tunnettu siitä, että mittaputki (1) muodostuu muovista.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen läpivirtausmit-tari, tunnettu siitä, että mitattavien aineiden lämpötila ja lämpötila, jonka yhteydessä läpivirtausmittaria voidaan käyttää, on välillä -20°C ja 300°C. • ( 8 97321