WO2010112325A1 - Magnetisch-induktive durchflussmesseinrichtung - Google Patents

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WO2010112325A1
WO2010112325A1 PCT/EP2010/053277 EP2010053277W WO2010112325A1 WO 2010112325 A1 WO2010112325 A1 WO 2010112325A1 EP 2010053277 W EP2010053277 W EP 2010053277W WO 2010112325 A1 WO2010112325 A1 WO 2010112325A1
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WO
WIPO (PCT)
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housing
magnetic
measuring tube
measuring device
flange
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/053277
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Roger Kerrom
Simon Stingelin
Beat Tschudin
Thomas Zingg
Original Assignee
Endress+Hauser Flowtec Ag
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Filing date
Publication date
Application filed by Endress+Hauser Flowtec Ag filed Critical Endress+Hauser Flowtec Ag
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/14—Casings, e.g. of special material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L23/00—Flanged joints
    • F16L23/006—Attachments
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/18—Supports or connecting means for meters
    • G01F15/185—Connecting means, e.g. bypass conduits

Definitions

  • the invention relates to a magnetic-inductive flow measuring device for clamping between an upstream and a downstream pipeline.
  • connection flanges of the electromagnetic flowmeter are connected by bolts to the connecting flanges of the adjacent pipelines.
  • the pitch circle diameter of the flowmeter flanges shall match the pitch circle diameter of the flanges on the piping.
  • the measuring tube In order to withstand the same pressure as in the piping, the measuring tube must be made of a suitable material of a certain thickness.
  • the measuring tube of a magnetic-inductive flow measuring device usually consists of a metallic carrier tube, which is provided on its inside with an insulating lining.
  • Measuring tubes are also known from the prior art become, which consist of plastic. These plastic measuring tubes are only resilient to a certain extent.
  • Magnetic-inductive flow sensors are used in industrial measurement technology, in particular for measuring volume flows.
  • an at least to a small extent electrically conductive medium whose volume flow is to be measured passed through a measuring tube which is penetrated by a magnetic field substantially perpendicular to the tube axis.
  • the magnetic field is usually generated by two opposing coils, between which the measuring tube runs.
  • Perpendicular to the magnetic field moving charge carriers generate perpendicular to their flow direction, a voltage that can be tapped off via measuring electrodes.
  • two measuring electrodes are arranged opposite each other on both sides of the measuring tube such that an imaginary connecting line between the two measuring electrodes runs perpendicular to an imaginary connecting line between the coils.
  • the measuring electrodes are either capacitively or galvanically coupled to the medium.
  • the generated voltage is proportional to a flow velocity of the medium measured over a cross-section of the measuring tube and thus proportional to the volume flow.
  • grounding washers When measuring the induced voltage, it is important that clear potential conditions are taken care of, ie the medium must also be connected to a reference potential, also referred to as the zero point of the circuit, of the electromagnetic flowmeter.
  • a reference potential also referred to as the zero point of the circuit
  • grounding washers For this purpose it is known to use grounding washers.
  • the patent EP 1186867 B1 describes such a grounding disk.
  • the grounding plate is used, for example, between a connecting flange of a pipeline and the magnetic-inductive flow measuring device and clamped there.
  • the grounding disk is wetted by the medium flowing through the measuring tube.
  • the medium is at least one end of the magnetic-inductive Flow measuring device to the potential of the circuit zero, usually a ground potential, set. Bad contacts or potential differences lead to offset errors in the measuring system.
  • the introduction of the ground plates increases the space required by the magnetic-inductive flowmeter.
  • loose ground disks create additional potential leakage at the connection between the
  • the invention is therefore based on the object to propose a compact magneto-inductive flow measuring device.
  • a housing in which housing a measuring tube is arranged, which measuring tube is flowed through by a medium, wherein the housing upstream and downstream each having an end face, wherein at least one end opening of the housing by a flange is closed, and wherein the flange is at least partially made of an electrically conductive material or coated with an electrically conductive material, and wherein the flange is wetted by the medium and electrically interacts with the medium, and further for setting and / or determination of a reference potential serves.
  • the magnetic-inductive flow measuring device can be clamped between two pipes to save space.
  • the lateral housing seal can be achieved by the flange or attaching the flange.
  • the fact that the flange of the medium. is wetted or wetted in particular in the measuring operation of the medium, either a present in the medium potential, so a reference potential can be measured or a potential equalization between the potential of the medium and a reference potential, in particular the circuit zero point of the magnetic-inductive flow measuring device, take place.
  • the flange disk can interact electrically with the medium, at least in the area in which it is wetted by the medium, and serve to set and / or determine the reference potential.
  • the reference potential may, for example, be the earth potential.
  • the housing of the magnetic-inductive flow measuring device can, for example, consist of a hollow-cylindrical housing body, in which the measuring tube, in particular coaxially, is arranged.
  • the measuring tube in particular coaxially
  • an insulating liner piping grounding is not possible via the pipes, but can, for example, by means of a grounding plate, in particular the flange of the proposed magnetic-inductive flow measuring device done.
  • a first flange disc can seal upstream and a second flange disc downstream of the frontal openings of the housing and thereby the measuring path of the electromagnetic flowmeter are protected from electrical disturbances, which originate from the upstream or downstream side.
  • the flange closes the housing and the measuring tube from the front side.
  • the flow measuring device can be connected, for example, to the upstream and / or downstream pipeline via the flange plate. The fact that the flange disc terminates both the measuring tube and the housing end face and the
  • the flange disk can be connected in an electrically conductive manner, for example, to the upstream and the downstream pipe and / or to the medium flowing through the measuring pipe.
  • the housing has a housing neck, and the housing is manufactured in one piece, in particular by means of a pressure casting process.
  • the housing neck may, for example, protrude from the hollow cylindrical housing body and for the implementation of
  • the flange is attached to the housing.
  • electrically conductive connection means for example.
  • Metallic screws or bolts a possibly occurring potential equalization between the potential of the medium and a reference potential in particular the so-called.
  • the housing of the magnetic inductive flow measuring device can for this purpose consist of a conductive material, in particular a metal, for example aluminum.
  • the flange can also serve to seal the lumen environment side as well as against a guided in the measuring tube medium.
  • the measuring tube is made entirely of a plastic.
  • the magnetic field generated by the magnet system can couple interference-free without, for example, caused by magnetic materials distortions of the magnetic field in the measuring tube.
  • low production costs are achieved by the measuring tube made of plastic, as, inter alia, material costs are saved, since the lining of a metallic measuring tube, for example, with an insulating layer is eliminated.
  • the measuring tube by means of a
  • the flange on a central bore, through which central bore of the medium flows into the measuring tube, and which central bore is aligned with the measuring tube.
  • This central bore has substantially the same diameter, i. the same nominal size, as the measuring tube, so that both can be arranged in alignment with each other. As a result, no turbulence and pressure losses are generated in the medium flowing through the measuring tube.
  • the flange may thus be, for example, substantially annular, to seal a lumen between the measuring tube and the housing body and provided by the provided in the flange
  • Measuring tube, flange and piping preferably have the same nominal size.
  • the measuring tube on at least one end of positioning cams, which serve to align the Flanis on the measuring tube.
  • the Flange Disc Positioning pins used to align the flange disc with the housing.
  • the flange can be arranged on the housing and the measuring tube.
  • the orientation of the central bore of the flange relative to the measuring tube is crucial for a proper, in particular pressure loss, operation of the flow measuring device.
  • a magnet system for generating a magnetic field passing through the measuring tube is arranged in a lumen between the measuring tube and the housing.
  • the coils are arranged between the measuring tube and the housing. The coils of the magnet system can be arranged and fixed to the measuring tube.
  • a ring-shaped groove is provided on an end face of the measuring tube, which serves to hold a sealing ring.
  • a groove may be introduced, which groove serves to hold a sealing ring.
  • the flange can be placed on the groove and sealing ring and by, for example, by the distortion of the
  • the flange may be secured by the introduction of fasteners such as screws or bolts to the housing, wherein the contact pressure thereby occurring on the sealing ring also supports the sealing of the lumen relative to the medium.
  • the adjacent pipes on connection flanges for clamping the magnetic-inductive flow measuring device.
  • the connecting flanges of the adjacent pipes on connection flanges for clamping the magnetic-inductive flow measuring device.
  • pipelines are connected to one another via spacer bolts, and the flowmeter introduced between the pipelines thereby clamped.
  • the magnetic-inductive flowmeter can be clamped between these pipes by connecting the connecting flanges of the pipes, for example via spacer bolts.
  • the flange serves to transmit the forces occurring by the clamping both on the housing and on the measuring tube.
  • the force acting on the flow meter by the bracing can be distributed through the flange disc to both the meter tube and the housing.
  • the lumen can be filled with a casting agent, for example a foam.
  • the potting agent can also serve to absorb the pressure acting on the flow meter by the tensioning. As a result, the external forces occurring during assembly will be evenly distributed to the flow meter.
  • At least two measuring electrodes which interact electrically with the measured substance and are introduced in particular into the measuring tube, are provided which serve measuring electrodes for tapping a voltage which is induced in the measuring medium flowing through the measuring tube by the magnet system.
  • the housing on its outer side recesses and / or protrusions on which recesses or formations aids, in particular centering, can be applied, which serve to align the measuring tube to the pipes. Since the arrangement of the provided for guiding the spacer bolts holes in the connecting flanges of the pipes depends on the respective standard, it is necessary, for example. To avoid tilting and leaking insertion of the flow measuring device to align the flow meter accordingly.
  • the housing has corresponding recesses for receiving centering sleeves, for Alignment of the flow measuring device and the spacer bolts to serve according to the Stanfordflanskorm.
  • FIG. 1 shows a section through the longitudinal axis of a magnetic-inductive flow measuring device
  • FIG. 2 shows a perspective view of the magnetic-inductive flow measuring device.
  • FIG. 1 shows the housing 1, the flange discs 10, 11 and the measuring tube 14 of the magnetic-inductive flow measuring device.
  • the housing 1 has a neck and a hollow cylindrical body.
  • a measuring tube 14 is arranged in the housing 1.
  • the measuring tube 14 is arranged substantially coaxially with the hollow cylindrical basic body in the housing 1.
  • the housing 1 is frontally limited by a first and a second flange 11, 12.
  • the first and second flange 11, 12 thereby close the frontal openings of the housing 1.
  • the flange discs 11, 12 thereby form the upstream and downstream lateral termination of the hollow cylindrical housing body.
  • the measuring tube 14 is disposed completely within the housing 1 and thereby protected against environmental, for example, corrosive influences.
  • a magnet system is mounted, which magnet system consists of a pair of saddle coils 5.
  • the magnet system also has a magnetic return in the form of a return plate 7 for guiding the generated magnetic field.
  • the arrangement of the coils 5 via provided on the outside of the measuring tube 1 ribs 15.
  • the ribs 15 project radially to the measuring tube longitudinal axis on the outside of the measuring tube 14 and serve to position the Coils 5.
  • the magnet system By shedding the lumen, for example, with a foam, not shown, between the measuring tube 14 and the housing 1, in which lumen the magnet system is arranged, the magnet system can be fixed in the arrangement shown.
  • the coils 5 and da entire magnet system can be mounted and fixed without tools.
  • the flange disks 10, 11 are fastened to the housing 1 by screws 16 and / or bolts 16, which are introduced into the wall of the housing 1. Between the medium, not shown, and a ground potential possibly occurring equipotential bonding currents are on the electrically conductive flange 10, 11, the bearing surface between the flange 10, 11 and housing 1 or about to attach the flange 10, 11 used on the housing 1 bolts or screws 16, via the housing 1 and finally via a connected to the ground potential electrical connection line, not shown derived.
  • the connection line can be connected to a connection 12.
  • the potential of the medium to be measured is set to a reference potential. This reference potential is usually the ground potential, usually the ground potential.
  • the housing 1 has on its outer side parallel to the longitudinal axis of the hollow cylindrical housing body extending recesses 8.
  • the flange also have corresponding recesses 8.
  • the recesses 8 serve to center the magnetic-inductive
  • FIG. 2 shows a perspective view of the magnetic-inductive flow measuring device.
  • the magnetic-inductive flow measuring device can be aligned and connected to a plurality of connecting flanges with different flange standards.
  • centering sleeves can be applied to the spacer bolts, which centering sleeves are placed in the recesses and thereby aligned with the magnetic-inductive flow measuring device.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine magnetisch-induktive Durchflussmesseinrichtung zum Einspannen zwischen einer stromaufwärtigen und einer stromabwärtigen Rohrleitung, mit einem Gehäuse (1), in welchem Gehäuse (1) ein Messrohr (14) angeordnet ist, welches Messrohr (14) von einem Messstoff durchströmbar ist, wobei das Gehäuse (1) stromaufwärtig und stromabwärtig je eine Stirnseite aufweist, wobei wenigstens eine stirnseitige Öffnung des Gehäuses durch eine Flanschscheibe (10, 11) verschlossen ist, und wobei die Flanschscheibe (10, 11) wenigstens teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht oder mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichtet ist, und wobei die Flanschscheibe (10, 11) von dem Messstoff benetzbar ist und elektrisch mit dem Messstoff wechselwirkt, und ferner zur Einstellung und/oder Bestimmung eines Referenzpotentials dient.

Description

Magnetisch-induktive Durchflussmesseinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine magnetisch-induktive Durchflussmesseinrichtung zum Einspannen zwischen einer stromaufwärtigen und einer stromabwärtigen Rohrleitung.
Aus dem Stand der Technik sind magnetisch-induktive Durchflussmesseinrichtungen mit Anschlussflanschen bekannt geworden. Diese Anschlussflansche der magnetisch-induktiven Durchflussmesseinrichtung werden mittels Bolzen an die Anschlussflansche der angrenzenden Rohrleitungen angeschlossen. Damit das Messrohr der magnetisch-induktiven Durchflussmesseinrichtung mit den angrenzenden Rohrleitungen präzise zentriert ist, muss der Lochkreisdurchmesser der Anschlussflansche der Durchflussmesseinrichtung mit dem Lochkreisdurchmesser der Anschlussflansche auf den Rohrleitungen übereinstimmen.
Demgegenüber sind aus dem Stand der Technik des Weiteren auch flanschlose Durchflussmesseinrichtungen bekannt geworden. Diese werden zwischen die Anschlussflansche zweier angrenzender Rohrleitungen eingespannt. Die Messeinrichtung wird dafür mittels Distanzbolzen, die durch die Lochungen der Anschlussflansche der Rohrleitungen geführt sind eingespannt. Mit solchen einspannbaren magnetisch-induktiven Durchflussmesseinrichtungen beschäftigt sich die Erfindung.
Um demselben Druck wie er in den Rohrleitungen vorliegt zu widerstehen, muss das Messrohr aus einem geeigneten Material einer gewissen Stärke gefertigt sein. Das Messrohr einer magnetisch-induktiven Durchflussmesseinrichtung besteht dafür meist aus einem metallischen Trägerrohr, welches an seiner Innenseite mit einer isolierenden Auskleidung versehen ist. Aus dem Stand der Technik sind auch Messrohre bekannt geworden, die aus Kunststoff bestehen. Diese Kunststoff-Messrohre sind aber nur bis zu einem gewissen Grad belastbar.
Magnetisch-induktive Durchflussmessaufnehmer werden in der industriellen Messtechnik insbesondere zur Messung von Volumenströmen eingesetzt.
Dabei wird ein zumindest in geringem Umfang elektrisch leitfähiger Messstoff, dessen Volumenstrom gemessen werden soll, durch ein Messrohr geleitet, das im Wesentlichen senkrecht zur Rohrachse von einem Magnetfeld durchsetzt ist. Das Magnetfeld wird dabei in der Regel durch zwei einander gegenüberliegende Spulen erzeugt, zwischen denen das Messrohr verläuft. Senkrecht zum Magnetfeld bewegte Ladungsträger erzeugen senkrecht zu deren Durchflussrichtung eine Spannung, die über Messelektroden abgreifbar ist. Hierzu werden z.B. zwei Messelektroden einander gegenüberliegend zu beiden Seiten des Messrohrs derart angeordnet, dass eine gedachte Verbindungslinie zwischen den beiden Messelektroden senkrecht zu einer gedachten Verbindungslinie zwischen den Spulen verläuft. Die Messelektroden sind mit dem Messstoff entweder kapazitiv oder galvanisch gekoppelt. Die erzeugte Spannung ist proportional zu einer über einen Querschnitt des Messrohres gemittelten Strömungsgeschwindigkeit des Messstoffs und damit proportional zum Volumenstrom.
Bei der Messung der induzierten Spannung ist es wichtig, dass für eindeutige Potentialverhältnisse gesorgt wird, d.h. auch der Messstoff muss mit einem Referenzpotential, auch als Schaltungsnullpunkt bezeichnet, der magnetisch- induktiven Durchflussmesseinrichtung verbunden sein. Für diesen Zweck ist es bekannt Erdungsscheiben zu verwenden. In der Patentschrift EP 1186867 B1 ist eine solche Erdungsscheibe beschrieben. Die Erdungsscheibe wird bspw. zwischen einem Anschlussflansch einer Rohrleitung und der magnetisch-induktiven Durchflussmesseinrichtung eingesetzt und dort eingespannt. Die Erdungsscheibe wird dabei von dem das Messrohr durchströmenden Messstoff benetzt. Dadurch wird der Messstoff an mindestens einem Ende der magnetisch-induktiven Durchflussmesseinrichtung auf das Potential des Schaltungsnullpunkts, üblicherweise eines Massepotentials, gelegt. Schlechte Kontakte oder Potentialdifferenzen führen zu Offset-Fehlern im Messsystem. Das Einbringen der Erdungsscheiben erhöht jedoch den Platzbedarf der magnetisch- induktiven Durchflussmesseinrichtung. Außerdem entstehen durch die losen Erdungsscheiben zusätzliche potentielle Leckagestellen an der Verbindung zwischen dem eingebrachten Messgerät und den Rohrleitungen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kompakte magnetisch- induktive Durchflussmesseinrichtung vorzuschlagen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Gehäuse vorgesehen ist, in welchem Gehäuse ein Messrohr angeordnet ist, welches Messrohr von einem Messstoff durchströmbar ist, wobei das Gehäuse stromaufwärtig und stromabwärtig je eine Stirnseite aufweist, wobei wenigstens eine stirnseitige Öffnung des Gehäuses durch eine Flanschscheibe verschlossen ist, und wobei die Flanschscheibe wenigstens teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht oder mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichtet ist, und wobei die Flanschscheibe von dem Messstoff benetzbar ist und elektrisch mit dem Messstoff wechselwirkt, und ferner zur Einstellung und/oder Bestimmung eines Referenzpotentials dient.
Durch die in das Gehäuse integrierte und die magnetisch-induktive Durchflussmesseinrichtung umgebungsseitig abschließende Flanschscheibe ist die magnetisch-induktive Durchflussmesseinrichtung platzsparend zwischen zwei Rohrleitungen einspannbar. Die seitliche Gehäuseabdichtung kann durch die Flanschscheibe bzw. das Anbringen der Flanschscheibe erreicht werden. Dadurch, dass die Flanschscheibe von dem Messstoff. benetzbar ist bzw. insbesondere im Messbetrieb von dem Messstoff benetzt wird, kann entweder ein in dem Messstoff vorliegendes Potential, also ein Referenzpotential, gemessen werden oder ein Potentialausgleich zwischen dem Potential des Messstoffs und einem Referenzpotential, insbesondere dem Schaltungsnullpunkt der magnetisch-induktiven Durchflussmesseinrichtung, erfolgen. Durch das elektrisch leitfähige Material aus dem die Flanschscheibe besteht oder mit dem die Flanschscheibe beschichtet ist, kann die Flanschscheibe wenigstens in dem Bereich in dem sie von dem Messstoff benetzt wird, elektrisch mit dem Messstoff wechselwirken und zur Einstellung und/oder Bestimmung des Referenzpotentials dienen. Bei dem Referenzpotential kann es sich bspw. um das Erdpotential handeln. Das zusätzliche Montieren, insbesondere Einspannen, einer losen Erdungsscheibe, und damit das Einbringen einer weiteren potentiellen Leckagestelle an der Verbindung zwischen magnetischinduktiver Durchflussmesseinrichtung und den anschließenden Rohrleitungen, ist nicht mehr erforderlich. Es ist ausschließlich die magnetisch-induktive Durchflussmesseinrichtung mit den anschließenden, stromabwärtigen und stromaufwärtigen, Rohrleitungen zu zentrieren, um die Einstellung eines Referenzpotentials im Messstoff zu ermöglichen. Dadurch werden Montagefehler verhindert. Zudem entfällt eine Dichtvorrichtung, wie sie bspw. im Stand der Technik zwischen einer separaten Erdungsscheibe und dem magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät einzubringen wäre. Das Gehäuse der magnetisch-induktive Durchflussmesseinrichtung kann bspw. aus einem hohlzylindrischen Gehäusekörper bestehen, in dem das Messrohr, insbesondere koaxial, angeordnet ist. Insbesondere bei Rohrleitungen aus Kunststoff oder bei mit einem isolierenden Liner ausgekleideten Rohrleitungen ist eine Erdung nicht über die Rohrleitungen möglich, sondern kann bspw. mittels einer Erdungsscheibe, insbesondere der Flanschscheibe der vorgeschlagenen magnetisch-induktiven Durchflussmesseinrichtung, geschehen. Eine erste Flanschscheibe kann dabei stromaufwärtig und eine zweite Flanschscheibe stromabwärtig die stirnseitigen Öffnungen des Gehäuses abdichten und dadurch die Messstrecke der magnetisch-induktiven Durchflussmesseinrichtung vor elektrischen Störungen, welche von der stromaufwärtigen oder stromabwärtigen Seite herrühren geschützt werden. In einer Ausgestaltung der Erfindung schließt die Flanschscheibe das Gehäuse und das Messrohr stirnseitig ab. Die Durchflussmesseinrichtung ist stirnseitig über die Flanschscheibe bspw. an die stromaufwärtige und/oder stromabwärtige Rohrleitung anschließbar. Dadurch dass die Flanschscheibe sowohl das Messrohr als auch das Gehäuse stirnseitig abschließt und zur
Einstellung und/oder Bestimmung eines Referenzpotentials, insbesondere als Erdungsscheibe benutzt wird, ist kein zusätzliches separates Bauteil erforderlich. Die Flanschscheibe kann im eingespannten Zustand elektrisch leitend bspw. mit der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Rohrleitung und/oder mit dem das Messrohr durchströmenden Messstoff verbunden sein.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Gehäuse einen Gehäusehals auf, und das Gehäuse ist einteilig insbesondere mittels eines Druck- Gussverfahren gefertigt. Der Gehäusehals kann bspw. von dem hohlzylindrischen Gehäusekörper abstehen und zur Durchführung von
Verbindungskabeln zwischen dem in dem Gehäuse angeordneten u.a. aus dem Messrohr bestehenden Messaufnehmer und einem bspw. oberhalb des Gehäusehalses angeordneten Messumformer dienen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Flanschscheibe an dem Gehäuse befestigt. Dadurch kann die abdichtende und gehäusebildende Wirkung der Flanschscheiben erreicht werden. Zudem kann über bspw. elektrisch leitfähige Verbindungsmittel, bspw. metallische Schrauben oder Bolzen, ein ggf. auftretender Potentialausgleichstrom zwischen dem Potential des Messstoffs und einem Referenzpotential insbesondere dem sog. Schaltungsnullpunkt der magentisch-induktiven Durchflussmesseinrichtung über die Flanschscheibe und das Gehäuse des Messrohrs abfließen. Das Gehäuse der magnetischinduktiven Durchflussmesseinrichtung kann dafür aus einem leitfähigen Material insbesondere einem Metall bspw. Aluminium bestehen. Die Flanschscheibe kann außerdem dazu dienen, das Lumen umgebungsseitig als auch gegen einen in dem Messrohr geführten Messstoff abzudichten. In einer Ausgestaltung der Erfindung besteht das Messrohr vollständig aus einem Kunststoff. In ein Messrohr aus Kunststoff kann das mittels des Magnetsystems erzeugte Magnetfeld störungsfrei ohne bspw. durch magnetische Materialien verursachte Verzerrungen des Magnetfeldes in das Messrohrs einkoppeln. Zudem werden durch das Messrohr aus Kunststoff niedrige Herstellungskosten erreicht, da u.a. Materialkosten eingespart werden, da das Auskleiden eines bspw. metallischen Messohrs mit einer isolierenden Schicht entfällt.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Messrohr mittels eines
Spritzgussverfahrens hergestellt. Um den Betriebsdrücken standzuhalten mit denen der Messstoff durch die Rohrleitungen und das Messrohr strömt hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das Messrohr mittels eines Spritzgussverfahrens zu fertigen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Flanschscheibe eine Zentralbohrung auf, durch welche Zentralbohrung der Messstoff in das Messrohr strömt, und welche Zentralbohrung fluchtend mit dem Messrohr ausgerichtet ist. Diese Zentralbohrung weist im Wesentlichen denselben Durchmesser, d.h. dieselbe Nennweite, auf wie das Messrohr, so dass beide fluchtend zueinander angeordnet werden können. Dadurch werden keine Verwirbelungen und Druckverluste in dem das Messrohr durchströmenden Messstoff erzeugt. Die Flanschscheibe kann also bspw. im Wesentlichen ringförmig sein, um ein Lumen zwischen Messrohr und Gehäusekörper abzudichten und durch die in der Flanschscheibe vorgesehene
Zentralbohrung von dem Messstoff durch ström bar sein. Messrohr, Flanschscheibe und Rohrleitungen weisen vorzugsweise die gleichen Nennweite auf.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Messrohr an wenigstens einem Ende Positioniernocken auf, welche zum Ausrichten der Flanscheibe an dem Messrohr dienen. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Flanschscheibe Positionierstifte auf, die zum Ausrichten der Flanschscheibe an dem Gehäuse dienen. Dadurch kann die Flanschscheibe an dem Gehäuse und dem Messrohr angeordnet werden. Insbesondere die Ausrichtung der Zentralbohrung der Flanschscheibe gegenüber dem Messrohr ist für eine bestimmungsgemäße, insbesondere druckverlustfreien, Funktionsweise der Durchflussmesseinrichtung ausschlaggebend.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist in einem Lumen zwischen dem Messrohr und dem Gehäuse ein Magnetsystem zur Erzeugung eines das Messrohr durchsetzenden Magnetfeldes angeordnet. Um eine kompakte Durchflussmesseinrichtung zu erreichen, sind die Spulen zwischen dem Messrohr und dem Gehäuse angeordnet. Die Spulen des Magnetsystems können dabei an dem Messrohr angeordnet und befestigt werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist an einer Stirnseite der Messrohrs, eine ringförmig verlaufende Nut vorgesehen, die zur Halterung eines Dichtrings dient. In die den Rohrleitungen zugewandte Stirnseite des Messrohrs, kann eine Nut eingebracht sein, welche Nut zur Halterung eines Dichtrings dient. Die Flanschscheibe kann auf Nut und Dichtring aufgelegt werden und durch bspw. den durch das Verspannen der
Durchflussmesseinrichtung auf die Flanschscheibe wirkenden Druck das Lumen zwischen Messrohr und Gehäuse abdichten. Zudem kann die Flanschscheibe durch das Einbringen von Befestigungsmitteln wie Schrauben oder Bolzen an dem Gehäuse befestigt sein, wobei der dadurch auftretende Anpressdruck auf den Dichtring ebenso die Abdichtung des Lumens gegenüber dem Messstoff unterstützt.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weisen die angrenzenden Rohrleitungen Anschlussflansche zum Einspannen der magnetisch-induktiven Durchflussmesseinrichtung auf. Die Anschlussflansche der angrenzenden
Rohrleitungen werden bspw. über Distanzbolzen miteinander verbunden, und das zwischen den Rohrleitungen eingebrachte Durchflussmessgerät dadurch eingespannt. Das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät kann zwischen diese Rohrleitungen eingespannt werden, indem die Anschlussflansche der Rohrleitungen bspw. über Distanzbolzen verbunden werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung dient die Flanschscheibe dazu, die durch das Einspannen auftretenden Kräfte sowohl auf das Gehäuse als auch auf das Messrohr zu übertragen. Bspw. kann die durch das Verspannen auf die Durchflussmesseinrichtung einwirkende Kraft durch die Flanschscheibe sowohl auf das Messrohr als auch auf das Gehäuse verteilt werden. Des Weiteren kann das Lumen mit einem Vergussmittel bspw. einem Schaum gefüllt werden. Das Vergussmittel kann ebenfalls dazu dienen, den durch das Verspannen auf die Durchflussmesseinrichtung einwirkenden Druck aufnehmen. Dadurch werden die bei der Montage auftretenden äußeren Kräfte gleichmäßig auf die Durchflussmesseinrichtung verteilt werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind wenigstens zwei mit dem Messstoff elektrisch wechselwirkende insbesondere in das Messrohr eingebrachte Messelektroden vorgesehen, welche Messelektroden zum Abgreifen einer Spannung dienen, welche in dem das Messrohr durchströmenden Messstoff durch das Magnetsystem induziert wird.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Gehäuse an seiner Außenseite Aussparungen und/oder Ausformungen auf, an welche Aussparungen bzw. Ausformungen Hilfsmittel, insbesondere Zentrierhülsen, anlegbar sind, die zur Ausrichtung des Messrohrs an den Rohrleitungen dienen. Da die Anordnung der zur Führung der Distanzbolzen vorgesehenen Bohrungen in den Verbindungsflanschen der Rohrleitungen von der jeweiligen Norm abhängt, ist es erforderlich bspw. um ein Verkanten und undichtes Einsetzen der Durchflussmesseinrichtung zu vermeiden, die Durchflussmesseinrichtung entsprechend genau auszurichten. Das Gehäuse weist dafür bspw. entsprechende Ausnehmungen auf, die zur Aufnahme von Zentrierhülsen, zur Ausrichtung der Durchflussmesseinrichtung und der Distanzbolzen entsprechend der Anschlussflanschnorm dienen.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : einen Schnitt durch die Längsachse einer magnetisch-induktiven Durchflussmesseinrichtung, und
Fig. 2: eine perspektivische Ansicht der magnetisch-induktiven Durchflussmesseinrichtung.
Figur 1 zeigt das Gehäuse 1 , die Flanschscheiben 10, 11 und das Messrohr 14 der magnetisch-induktiven Durchflussmesseinrichtung. Das Gehäuse 1 weist einen Hals und einen hohlzylindrischen Grundkörper auf. In dem Gehäuse 1 ist ein Messrohr 14 angeordnet. Das Messrohr 14 ist im Wesentlichen koaxial zu dem hohlzylindrischen Grundkörper in dem Gehäuse 1 angeordnet. Das Gehäuse 1 ist stirnseitig durch eine erste und eine zweite Flanschscheibe 11 , 12 begrenzt. Die erste und zweite Flanschscheibe 11 , 12 verschließen dabei die stirnseitigen Öffnungen des Gehäuses 1. Die Flanschscheiben 11 , 12 bilden dabei den stromaufwärtigen und stromabwärtigen seitlichen Abschluss des hohlzylindrischen Gehäusekörpers.
Das Messrohr 14 ist vollständig innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet und dadurch gegen umgebungsbedingte bspw. korrosive Einflüsse geschützt. An dem Messrohr 14 ist ein Magnetsystem angebracht, welches Magnetsystem aus einem Sattelspulenpaar 5 besteht. In die Sattelspulen 5 sind Eisenkerne 6 eingebracht. Das Magnetsystem weist zudem eine magnetische Rückführung in Form eines Rückführblechs 7 zur Führung des erzeugten Magnetfeldes auf. Die Anordnung der Spulen 5 erfolgt über an der Außenseite des Messrohrs 1 vorgesehene Rippen 15. Die Rippen 15 stehen radial zur Messrohrlängsachse an der Außenseite des Messrohrs 14 hervor und dienen zur Positionierung der Spulen 5. Durch vergießen des Lumens bspw. mit einem Schaum, nicht gezeigt, zwischen Messrohr 14 und Gehäuse 1 , in welchem Lumen das Magnetsystem angeordnet ist, kann das Magnetsystem in der gezeigten Anordnung fixiert werden. Die Spulen 5 bzw. da gesamte Magnetsystem können dadurch werkzeuglos montiert und fixiert werden.
Die Flanschscheiben 10, 11 sind durch Schrauben 16 und/oder Bolzen 16, welche in die Wandung des Gehäuses 1 eingebracht sind an dem Gehäuse 1 befestigt. Zwischen dem Messstoff, nicht gezeigt, und einem Erdungspotential ggf. auftretende Potentialausgleichsströme werden über die elektrisch leitfähigen Flanschscheiben 10, 11 , der Auflagefläche zwischen Flanschscheibe 10, 11 und Gehäuse 1 bzw. über zur Befestigung der Flanschscheibe 10 , 11 an dem Gehäuse 1 verwendete Bolzen oder Schrauben 16, über das Gehäuse 1 und schließlich über eine mit dem Erdungspotential verbundene elektrische Verbindungsleitung, nicht gezeigt, abgeleitet. Die Verbindungsleitung kann an einem Anschluss 12 angeschlossen sein. Mittels der als Erdungsscheiben verwendeten Flanschscheiben 10, 11 wird das Potential des Messstoffs auf ein Referenzpotential eingestellt. Dieses Referenzpotential ist üblicherweise das Massepotential, üblicherweise das Erdpotential.
Das Gehäuse 1 weist auf seiner Außenseite parallel zur Längsachse des hohlzylindrischen Gehäusekörpers verlaufende Ausnehmungen 8 auf. Die Flanschscheiben weisen ebenfalls entsprechende Ausnehmungen 8 auf. Die Ausnehmungen 8 dienen zum Zentrieren der magnetisch-induktiven
Durchflussmesseinrichtung mit den Rohrleitungen, nicht gezeigt. Durch diese Ausnehmungen 8 ist nur ein Gehäuse 1 für eine Nennweite bei verschiedenen Anschlussflanschnormen erforderlich.
Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht der magnetisch-induktiven Durchflussmesseinrichtung. Durch die Ausnehmungen 8 an der Außenseite des Gehäuses 1 kann die magnetisch-induktive Durchflussmesseinrichtung an eine Vielzahl von Anschlussflanschen mit verschiedenen Flanschnormen ausgerichtet und angeschlossen werden. Dafür können bspw. Zentrierhülsen an die Distanzbolzen angelegt werden, welche Zentrierhülsen in die Ausnehmungen angelegt und dadurch die magnetisch-induktive Durchflussmesseinrichtung ausgerichtet werden.
Bezugszeichenliste
Gehäuse Dichtring Positionierstift Dichtring Sattelspule Eisenkern Rückführblech Ausnehmung zur Ausrichtung der Durchflussmesseinrichtung Positioniernocken Erste Flanschscheibe Zweite Flanschscheibe Anschluss Massekabel Messelektrode Messrohr Rippen zur Halterung des Magnetsystems, insb. der Sattelspule Schraube

Claims

Patentansprüche
1. Magnetisch-induktive Durchflussmesseinhchtung zum Einspannen zwischen einer stromaufwärtigen und einer stromabwärtigen Rohrleitung, mit einem Gehäuse (1 ), in welchem Gehäuse (1 ) ein Messrohr (14) angeordnet ist, welches Messrohr (14) von einem Messstoff durch ström bar ist, wobei das Gehäuse (1 ) stromaufwärtig und stromabwärtig je eine Stirnseite aufweist, wobei wenigstens eine stirnseitige Öffnung des Gehäuses durch eine
Flanschscheibe (10, 11 ) verschlossen ist, und wobei die Flanschscheibe (10, 11 ) wenigstens teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht oder mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichtet ist, und wobei die Flanschscheibe (10, 11 ) von dem Messstoff benetzbar ist und elektrisch mit dem Messstoff wechselwirkt, und ferner zur Einstellung und/oder Bestimmung eines Referenzpotentials dient.
2. Magnetisch-induktive Durchflussmesseinhchtung nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschscheibe (10, 11 ) das Gehäuse und das Messrohr (14) stirnseitig abschließt.
3. Magnetisch-induktive Durchflussmesseinhchtung nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1 ) einen Gehäusehals aufweist, und dass das Gehäuse (1 ) einteilig insbesondere mittels eines Druck- Gussverfahren gefertigt ist.
4. Magnetisch-induktive Durchflussmesseinhchtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschscheibe (10, 11 ) an dem Gehäuse (1 ) befestigt ist.
5. Magnetisch-induktive Durchflussmesseinhchtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (14) vollständig aus einem Kunststoff besteht.
6. Magnetisch-induktive Durchflussmesseinhchtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (14) mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt ist.
7. Magnetisch-induktive Durchflussmesseinhchtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (14) an wenigstens einem Ende Positioniernocken (9) aufweist, welche zum Ausrichten der Flanschscheibe (10, 11 ) an dem Messrohr (14) dienen.
8. Magnetisch-induktive Durchflussmesseinhchtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschscheibe (10, 11 ) Positionierstifte aufweist, die zum Ausrichten der Flanschscheibe (10, 11 ) an dem Gehäuse (1 ) dienen.
9. Magnetisch-induktive Durchflussmesseinhchtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschscheibe (10, 11 ) eine Zentralbohrung aufweist, durch welche Zentralbohrung der Messstoff in das Messrohr (14) strömt, und dass die Zentralbohrung der Flanschscheibe (10, 11 ) fluchtend mit dem Messrohr (14) ausgerichtet ist.
10. Magnetisch-induktive Durchflussmesseinhchtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Lumen zwischen dem Messrohr (14) und dem Gehäuse (1 ) ein Magnetsystem zur Erzeugung eines das Messrohr (14) durchsetzenden Magnetfeldes angeordnet ist.
11. Magnetisch-induktive Durchflussmesseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Stirnseite der Messrohrs (14), eine ringförmig verlaufende Nut vorgesehen ist, die zur Halterung eines Dichtrings (4) dient.
12. Magnetisch-induktive Durchflussmesseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die angrenzenden Rohrleitungen Anschlussflansche zum Einspannen der magnetisch-induktiven Durchflussmesseinrichtung aufweisen.
13. Magnetisch-induktive Durchflussmesseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Flanschscheibe (10, 11 ) die durch das Einspannen auftretenden Kräfte sowohl auf das Gehäuse (1 ) als auch auf das Messrohr (14) übertragen werden.
14. Magnetisch-induktive Durchflussmesseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei mit dem Messstoff elektrisch wechselwirkende insbesondere in das Messrohr (14) eingebrachte Messelektroden (13) vorgesehen sind, welche Messelektroden (13) zum Abgreifen einer Spannung dienen, welche in dem das Messrohr (14) durchströmenden Messstoff durch das Magnetsystem induziert wird.
15. Magnetisch-induktive Durchflussmesseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse an seiner Außenseite Aussparungen (8) und/oder Ausformungen (8) aufweist, an welche Aussparungen (8) bzw. Ausformungen (8) Hilfsmittel, insbesondere Zentrierhülsen, anlegbar sind, die zur Ausrichtung des Messrohrs (14) an den Rohrleitungen dienen.
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