NL8900021A - Elektromagnetische doorstroommeter. - Google Patents

Description

Elektromagnetische doorstroommeter

De uitvinding heeft betrekking op een elektromagnetische doorstroommeter met een drukvaste meetbuis van warmtebestendig materiaal en een deze meetbuis omgevende, roestvaststalen mantel, waartussen een afgedichte ruimte overblijft waarin zich een magnetisch systeem voorzien tenminste van poolschoenen en wikkelspoelen, en met één of meer in de meetbuis stekende meetsensoren. Een dergelijke elektromagnetische doorstroommeter is bekend uit het DE 3423921 Al.

Zulke doorstroommeters worden gebruikt voor het meten van de snelheid van fluïdums en worden in velerlei toepassingsgebieden, waaronder in de levensmiddelenindustrie, gebruikt.

De meetbuis moet met name van een soort materiaal zijn dat zeer drukvast is, chemisch bestendig en vormvast is en bovendien een goede elektrische isolator is. In het bijzonder voldoet keramiek, bijv. AI2O3, aan deze eisen, maar ook andere materialen zoals warmtebe-stendige kunststof zijn denkbaar. De mantel is vrijwel altijd van roestvast staal, veelal van austenitisch roestvast staal (1,4301) daar dit materiaal een grote chemische bestendigheid heeft en goed kan worden diepgetrokken. Deze laatste eigenschap is van belang bij de fabricage van dergelijke doorstroommeters met stalen buitenmantel daar dit lage materiaalkosten met zich meebrengt. Het zou ook mogelijk zijn dergelijke buitenmantels door gieten te verkrijgen mits het materiaal ook een austenitische staalsoort is daar deze soort staal voor een groot aantal toepassingen vereist is.

Het roestvaste staal, met name het austenitische staal, heeft echter als nadeel een veel grotere thermische uitzettingscoëffi-ciënt dan die van het voor de meetbuis toegepaste materiaal, zoals keramiek of kunststof. Bovendien is het vrij lastig om de stalen mantel luchtdicht aan de keramische of kunststof meetbuis te bevestigen.

Het is met name voor de verschillende toepassingen, waarin vloeistoffen over een groot temperatuurgebied moeten worden gemeten, van belang dat een goedkope en betrouwbare afdichting tussen de meetbuis en de roestvaststalen mantel wordt gewaarborgd. Tevens moet deze afdichting voldoende chemisch resistent zijn. Ook moet de mantel op goedkope manier tangentiaal ten opzichte van de meetbuis kunnen worden gefixeerd.

Bij de uit bovengenoemd Offenlegungsschrift bekende doorstroommeter is de afdichting gerealiseerd met een kostbare O-ring constructie en is de fixering gerealiseerd door de ruimte rondom de meet-buis af te dichten. De O-ring afdichting heeft als verder nadeel dat de chemische bestendigheid afhankelijk is van het materiaal van de O-ring.

De uitvinding beoogt bovengenoemde problemen te ondervangen en een fabricagetechnisch eenvoudige en goedkope afdichting tussen het materiaal van de meetbuis en de stalen mantel te verschaffen die even chemisch bestendig is als de stalen mantel en bovendien geschikt is voor grote temperatuurbereiken tot in hogere bedrijfstemperaturen.

Dit wordt bij een elektromagnetische doorstroommeter van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding aldus bereikt dat de roestvaststalen mantel aan tenminste een uiteinde een zodanig omgebogen gedeelte heeft dat een concentrische binnenring wordt gevormd, en dat een stalen compensatiering vast rond deze binnenring is aangebracht, waarbij het staal van de compensatiering een uitzettingscoëfficiënt heeft met een waarde tussen die van het materiaal van de meetbuis en die van de roestvaststalen mantel.

Bij een doorstroommeter, waarin de roestvast stalen mantel van austenitisch staal is, is bij een voordelige uitvoeringsvorm volgens de uitvinding dan de compensatiering van roestvrij ferritisch staal.

De uitvinding zal aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld nader worden toegelicht met verwijzing naar de tekeningen, waarin: figuur 1 een langsdoorsnede aanzicht geeft van de doorstroommeter volgens de uitvinding; en figuren 2a en 2b langsdoorsnede aanzichten geven van een deel van de stalen mantel met binnenring en daarin aangebrachte compensatiering voor en na het persen op de meetbuis.

De in figuur 1 aangegeven langsdoorsnede van een voorkeursuitvoering van de doorstroommeter volgens de uitvinding bevat een meetbuis 1 die aan de uiteinden twee enigszins uitgebogen flenzen 2, 3 heeft. Deze meetbuis is aan weerszijden aangesloten op de de betreffende te meten vloeistoffen voerende leiding. De meetbuis is uitgevoerd veelal van keramisch materiaal (AI2O3) of van een ander materiaal, bijv. kunststof, dat zeer drukvast, chemisch bestendig en vormvast is, en een goede elektrische isolator is. Rond de meetbuis is een roestvaststalen mantel 4, veelal van austenitisch staal, aangebracht. In de afgedichte holle ruimte tussen stalen mantel 4 en meetbuis 1 is een voor de betreffende meting vereist magnetisch systeem aangebracht. Dit bevat onder meer poolschoenen 5 rond de meetbuis en de wikkelspoelen 6 en het de magnetische keten sluitende juk 7. In een as loodrecht op het symmetrievlak van de poolschoenen 5 steken twee meetsensoren 8 in de meetbuis i naar binnen. Via de doorvoeropening 10 wordt de verder niet-aangegeven bekabeling naar buiten geleid.

Bij de uit de stand van de techniek bekende doorstroommeters is de afdichting gerealiseerd bijv. met behulp van een in de holle ruimte aangebrachte coating, door een lasverbinding tussen stalen mantel en meetbuis, of met behulp van speciale O-ringconstructies.

Teneinde nu een fabricagetechnisch eenvoudige en goedkope afdichting tussen bijv. keramiek, of kunststof, en austenitisch stalen mantel te realiseren die voor hogere bedrijfstemperaturen en over een groot temperatuurbereik geschikt is, is de stalen mantel (1,4301) aan tenminste een uiteinde zodanig tweemaal naar binnen omgebogen dat een concentrische binnenring of mantelring 20 is verkregen.

In de figuren 2a en 2b is een deel van deze mantelring voor-en na- het persen op de flens van de meetbuis aangegeven.

De roestvast austenitisch stalen mantel 4 wordt in verschillende gangen diepgetrokken. Een afzonderlijke compensatiering 21 van ferritisch roestvrijstaal (1,4016) is eveneens afzonderlijk diepgetrokken. Voorafgaande aan de laatste dieptrekgang van de austenitisch stalen mantel is de compensatiering 21 in de omgebogen ring 20 van de mantel geplaatst. Vervolgens wordt deze compensatiering samen met de mantel nauwkeurig op maat getrokken zodat deze, zoals in figuur 2a is aangegeven, een nauwkeurig gedefinieerde negatieve speling heeft ten opzichte van de bijv. keramische flens 2 van de meetbuis 1. Bij kamertemperatuur wordt nu de stalen mantel samen met de compensatiering op de meetbuis geperst zoals in figuur 2b is aangegeven.

Het grote voordeel van deze uitvoering is dat het materiaal van de compensatiering, namelijk ferritisch roestvrijstaal, een uitzettingscoëfficiënt heeft die tussen die van de roestvaststalen mantel en die van het materiaal van de meetbuis is gelegen. Ferritisch roestvrijstaal heeft een lineaire uitzettingscoëfficiënt van ca. 10.10"^, terwijl austenitisch roestvaststaal een uitzettingscoëfficiënt heeft van ca. 18.10“^ en keramiek een uitzettingscoëfficiënt heeft van 8,5.10-6. Door het daardoor teweeg gebrachte verschil in uitzetting bij een temperatuurverhoging tussen compensatiering, mantel en keramiek zet de compensatiering bij verhoging van temperatuur minder uit dan de mantelring. Hierdoor klemt deze compensatiering zich bij temperatuur-verhoging strakker vast om de mantelring. Door nu een juiste keuze van verhouding van stijfheid van mantel, compensatiering en meetbuis blijft de compensatiering de mantelring tegen de meetbuis aandrukken ook bij hogere temperaturen.

Daardoor is deze doorstroommeter toepasbaar bij hogere be-drijfstemperaturen, bijv. tot aan 300° C, hetgeen bij de doorstroomme-ters uit de stand van de techniek niet mogelijk is. Deze konden slechts tot een temperatuur van ca. 120° C worden gebruikt doordat bij hogere temperaturen de afdichting niet meer was gewaarborgd. De maximale bedrijf stemperatuur wordt zodanig gekozen dat de meetbuis voldoende ten opzichte van de stalen mantel gefixeerd blijft. Hierbij is de afdichting over het gehele temperatuurbereik, bijv. van -20° C tot 300° C, elastisch.

Claims (7)

1. Elektromagnetische doorstroommeter met een drukvaste meetbuis van warmtebestendig materiaal en een deze meetbuis omgevende, roestvaststalen mantel, waartussen een afgedichte ruimte overblijft waarin zich een magnetisch systeem bevindt voorzien tenminste van de poolschoenen en wikkelspoelen, en met één of meer in de meetbuis stekende meetsensoren, met het kenmerk, dat de roestvaststalen mantel aan tenminste een uiteinde een zodanig omgebogen gedeelte heeft dat een concentrische binnenring wordt gevormd, en dat een stalen compensatie-ring vast rond de binnenring is aangebracht, waarbij het staal van de compensatiering een uitzettingscoëfficiënt heeft met een waarde tussen die van het materiaal van de meetbuis en die van de roestvaststalen mantel.

2. Doorstroommeter volgens conclusie 1, waarbij de roestvaststalen mantel van austenitisch staal is, met het kenmerk, dat de compensatiering van roestvrij ferritisch staal is.

3. Doorstroommeter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de stalen mantel en de stalen compensatiering in afzonderlijke gangen zijn diepgetrokken, dat de compensatiering voor de laatste dieptrekgang in de mantelring is geplaatst en dan samen met de mantel op maat is diepgetrokken met negatieve speling ten opzichte van de buitendiameter van de meetbuis, en dat de mantel samen met de compensatiering bij kamertemperatuur op de meetbuis wordt geperst.

4. Doorstroommeter volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de verhouding van stijfheid van mantel, compensatiering en meetbuis zodanig is gekozen dat de compensatiering de mantelring, ook bij hogere temperaturen, op de meetbuis aangedrukt houdt waardoor de afdichting gewaarborgd blijft.

5. Doorstroommeter volgens conclusie 1, waarin de meetbuis van keramiek is.

6. Doorstroommeter volgens conclusie 1, waarin de meetbuis van kunststof is.

7. Doorstroommeter volgens één der vorige conclusies, met het kenmerk, dat het bij de te meten stoffen behorende temperatuurge-bied, waarin de meter kan worden bedreven, loopt van ongeveer -20 tot 300° C.