WO2018033349A1 - Messrohr für ein messgerät sowie verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Messrohr für ein messgerät sowie verfahren zu dessen herstellung Download PDF

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WO2018033349A1
WO2018033349A1 PCT/EP2017/068712 EP2017068712W WO2018033349A1 WO 2018033349 A1 WO2018033349 A1 WO 2018033349A1 EP 2017068712 W EP2017068712 W EP 2017068712W WO 2018033349 A1 WO2018033349 A1 WO 2018033349A1
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measuring tube
immersion body
pipeline
measuring
wall
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PCT/EP2017/068712
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Stephan Wiedemann
Daniel Koch
Angelika GOLL
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Endress+Hauser Wetzer Gmbh+Co. Kg
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    • 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
    • F16L41/00—Branching pipes; Joining pipes to walls
    • F16L41/008—Branching pipes; Joining pipes to walls for connecting a measuring instrument
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D11/00—Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
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    • G—PHYSICS
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    • 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
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    • 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/14—Supports; Fastening devices; Arrangements for mounting thermometers in particular locations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/02—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/0007—Fluidic connecting means
    • G01L19/0023—Fluidic connecting means for flowthrough systems having a flexible pressure transmitting element

Definitions

  • the invention relates to a measuring tube for guiding a medium in a pipeline, with at least a partial section of a pipeline and a
  • Measuring tubes with immersion bodies are used in conjunction with a plurality of measuring devices and / or field devices for determining at least one process variable, which are manufactured and distributed in great variety by the applicant.
  • the process variable to be determined and / or monitored is
  • the flow of a flowing fluid through a measuring tube or the level of a medium in a container.
  • it can also be given by the pressure, the density, the viscosity, the conductivity, the temperature or the ph value.
  • optical sensors such as turbidity or absorption sensors are known.
  • thermometer Description introduction to thermometer. It should be noted, however, that the considerations made in this connection can be transferred directly to other measuring and / or field devices in which a measuring element or measuring insert is to be integrated in a pipeline.
  • the measuring element can also be arranged inside a protective tube.
  • the pipeline, the measuring element or optionally the measuring tube and the protective tube are often by means of suitable
  • thermometers used in each case.
  • the measuring insert is often arranged in a protective tube, which is located in a section of the pipeline, frequently also referred to as a measuring tube.
  • the thermometers must then be able to record the temperature in the respective process as precisely as possible. This requires u. a. a good heat coupling between the measuring insert and the
  • An example of a hygienic measuring point is, for example, in
  • the measuring point for measuring a physical quantity consists of a pipe section with an opening in which an adapter is sealingly attached, which adapter can accommodate a probe.
  • the pipe section in turn has a flattening with an opening through which a flattening, or a flat surface is formed, and which opening is filled by the adapter in the flattened pipe section.
  • the adapter is further connected by a material connection with the flattened tube wall in the plane of the opening or in a plane parallel to the flattening surface.
  • Measuring insert particularly preferred for temperature determination, is from the DE
  • the receiving device has a first and a second portion, which are separated by a shoulder from each other, wherein the shoulder has a shape substantially a section of the
  • the lateral surface of a tubular wall of a process container corresponds to which wall the receiving device can be inserted.
  • the measuring tube must be deformed or changed in cross section. Depending on the material properties of each used
  • the object of the present invention is to specify an alternative for a sanitary measuring tube, in particular a hygienically correct thermometer, in which stresses within the material used for the production can likewise be avoided.
  • the object is achieved by a measuring tube according to claim 1, a
  • the object according to the invention is achieved by a measuring tube for guiding a medium comprising at least a partial section of a pipeline, or at least one pipeline section, and at least one immersion body, wherein the immersion body extends at least partially into the partial section of the pipeline, and wherein at least the partial section of the pipeline Pipe and the immersion body made of one piece and by means of a milling process, in particular by means of a
  • a sensor protrudes into the measuring tube in order to determine a chemical and / or physical measurand of a medium that is located in the pipeline.
  • Immersion body for example, provided in the form of a protective tube, in which protective tube, for example, a measuring insert, preferably for determining the temperature, can be introduced.
  • the immersion body can also be a pitot tube or another bluff body which projects at least partially into the pipeline.
  • the pipeline for example a round tube, a square tube, a rectangular tube or a pipe bend, consists for example of a metallic material.
  • Milling processes belong to the group of metal-cutting manufacturing processes and thus to the separation processes.
  • a blank or base body excess material is mechanically separated in the form of chips by means of a milling tool with predeterminable cutting edge, which rotates at high speed around its own axis to produce the respective desired component.
  • a milling tool with predeterminable cutting edge, which rotates at high speed around its own axis to produce the respective desired component.
  • either the milling tool or the blank or the base body along a predetermined contour along. In contrast to drilling, this movement is perpendicular or oblique to
  • Milling process has become known, which are subdivided, for example, in the context of the DIN standard DIN8589 in plan, round, screw, Wälz-, profile and Formfräsvon.
  • the corresponding methods are known per se from the prior art.
  • Particularly advantageous in the context of the present invention is the so-called
  • High-speed cutting which is characterized in comparison to the aforementioned milling method by particularly high speeds of the milling tools and concomitantly by lower cutting forces and a particularly low chip thickness of the separated chips.
  • measuring tubes which are composed of several sub-components, can also on
  • the longitudinal axis of the measuring tube In a preferred embodiment of the measuring tube, the longitudinal axis of the measuring tube
  • Immersion body substantially at a defined angle, in particular in
  • the angle can be in relation to various requirements to the respective
  • Measuring tube for example, with respect to the induced by the immersion body flow resistance, to be adjusted. It is advantageous if at least one transition region between a wall of the subsection of the pipeline and a wall of the immersion body is free of dead space. In this way, in particular the formation of deposits and / or biofilms within the measuring tube can be avoided.
  • the transition region is, as a consequence of the production according to the invention by means of a milling process and the associated possibility of producing the measuring tube in one piece, also free of joints and / or gaps.
  • At least one radius in a transition region between a wall in a transition region between a wall of the subsection of the pipeline and a wall of the immersion body is at least 3 mm. Such a radius in the transition region is particularly advantageous in terms of avoiding the formation of deposits and / or biofilms.
  • Measuring tube at least one hygiene determination in particular according to at least one of the standards according to ASME, BPE, 3A or EHEDG, is sufficient.
  • ASME Standard Metal Organic Chemical Vapor
  • BPE BPE
  • 3A or EHEDG EHEDG
  • the mentioned standards for hygienic applications specify different conditions for a radius in a transition region between a wall of the subsection of the pipeline and your wall of the submerged body parallel to its longitudinal axis. Further provisions relate, for example, to the respective ones
  • ASME American Society of Mechanical Engineers
  • BPE BPE
  • 3-A Sanitary Standards Incorporation
  • EHEDG European Hygienic Design Group
  • EHEDG EHEDG
  • Typical requirements for a component by at least one of the aforementioned hygiene regulations relate in particular to the geometry and / or surface of the respective component, which should be such that no deposits can form and the respective component is easy to clean and / or sterilize.
  • the EHEDG standard excludes sharp-edged transitions. Therefore, for example, an angle between two adjoining surfaces> 135 °, and / or the radius in the range of
  • a surface roughness of ⁇ 0.78 ⁇ is required.
  • the ability to meet such requirements, among other things depends on the particular component. In particular, in the case of components with small dimensions, it may be that appropriate specifications can not be consistently adhered to. In such cases, there is an adequate
  • At least one end region of the subsection of the pipeline is designed such that it can be connected to a pipe element, for example a pipe bend or a further pipe, in particular welded or is screwed.
  • a pipe element for example a pipe bend or a further pipe, in particular welded or is screwed.
  • the measuring tube is designed essentially in the form of a T-piece or in the form of a corner piece.
  • the immersion body can then be arranged, for example, in the partial region which branches off from the respective main line, that is, the branch which is usually integrated into an existing pipeline.
  • the immersion body can be bent in each case
  • an orientation of the immersion body can be selected perpendicular to the wall of the curved portion in the immediate vicinity of the immersion body, but other angles are of course possible.
  • a mutual alignment of measuring tube and immersion body can be advantageously selected, in which the immersion body extends into a straight portion of the corner piece, in which case the length of the immersion body is substantially freely selectable.
  • the end region of the immersion body may be designed in the form of a flat surface, but it may also taper in diameter or taper. Such an embodiment may, where appropriate, in particular with regard to a
  • the immersion body Since the immersion body is not aligned perpendicular to the flow direction of the medium in this case, it does not act as a kind of baffle for the medium. If the immersion body designed in the form of a protective tube for receiving a sensor element, so there is a significant increase in the accuracy of the measurement
  • the measuring tube is designed in the form of a corner piece, wherein in at least one end region of the corner piece, in particular at least partially bent tubular element, arranged, in particular welded, is.
  • corner piece in particular at least partially bent tubular element, arranged, in particular welded, is.
  • a corner piece can be converted into a kind of T-piece.
  • the protective tube is preferably designed to be airtight.
  • the medium may in turn be, for example, liquid or gaseous.
  • the sensor element may, for example, be a measuring insert, in particular for detecting the temperature, preferably in the form of a measuring insert at the tip of which the measuring sensor is arranged, and which can be introduced into the immersion body.
  • flow-optimized immersion body can further reduce vibrations of the immersion body, which are caused by the flowing medium. It should be noted at this point that for the immersion body in addition to the examples mentioned many other geometries are conceivable, which also fall under the present invention. Many of the examples would not be feasible without the application of a generative manufacturing process.
  • the thickness of at least one wall of the immersion body is configured such that from the wall of the
  • Immersion body enclosed volume has a substantially adapted to the geometry of the sensor element, in particular circular, inner cross-sectional area, and that the wall of the immersion body-containing outer cross-sectional area perpendicular to its longitudinal axis is a substantially oval, cuboid, triangular, arrow-shaped, diamond-shaped, circular segment-shaped or wing-like geometry. Based on the outer cross-sectional area, the immersion body thus has a flow-optimized geometry. On the other hand, for the internal cross-sectional area of the volume enclosed by the wall of the immersion body, a geometrical dimension of one in the
  • Submerged body introduced sensor element, esp. A substantially circular inner cross-sectional area selected. This allows a particularly simple and accurate insertion of the sensor element in the immersion body. In the case of a thermometer, this is particularly advantageous with respect to the heat coupling between the sensor element and the immersion body, which is usually given by a protective tube in this example.
  • the measuring tube consists of a metal, in particular of stainless steel. This material is used particularly frequently in the field of sterile process technology and, depending on the processing, in particular the surfaces, meets high hygiene requirements.
  • the object according to the invention is also achieved by a measuring device
  • Embodiments and a sensor element which is introduced into the immersion body are described.
  • the measuring device is preferably used to determine the temperature, wherein the
  • the Sensor element comprises a sensor for determining the temperature.
  • the measuring device is therefore preferably a thermometer, in particular a thermometer with an immersion body in the form of a protective tube.
  • the object according to the invention is achieved by a method for producing a measuring tube for guiding a medium comprising at least a partial section of a pipeline and at least one immersion body, wherein the immersion body at least partially extends into the partial section of the pipeline, and wherein at least the partial section of the pipeline and the immersion body made of one piece and by means of a milling process, in particular by means of a
  • the measuring tube in the region facing the medium is at least partially configured in relation to its geometry such that the flow profile of the medium is optimized and / or the measuring performance of the medium
  • the use according to the invention of a milling method permits the production of a measuring tube free from dead space, gap-free and joint-free which is suitable for hygienic applications.
  • the low chip thicknesses that occur in particular during high-speed machining enable typical requirements of common hygiene standards, in particular with regard to maximum surface roughness or conditions for transition radii, to be fulfilled directly during the milling process. Accordingly, no post-processing of the measuring tube are necessary advantageous.
  • a particular advantage results for small dimensioned measuring tubes, in particular those with a tube diameter of about 10-30 mm and / or a diameter of Immersion body of about 6mm or less. Such measuring tubes are due to their small geometric dimensions of a post-processing, such as a polishing process, not accessible.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a measuring tube with a dip body according to the prior art
  • FIG. 2 shows a first embodiment of a one-piece measuring tube according to the invention in the form of a T-piece in two different perspective views a) and b), and
  • Fig. 3 shows a second embodiment of a one-piece measuring tube according to the invention a) in the form of a corner piece and b) in the form of a corner piece with two welded pipe bends.
  • FIG. 1 shows a measuring tube 1 according to the prior art with a partial section of a pipeline 2 through which a medium M flows and an immersion body 3 which projects partially into the partial section of the pipeline 2. It is therefore a measuring tube 1 in the form of a T-piece.
  • the longitudinal axis L of the immersion body 3 is substantially perpendicular to the wall W of the pipe 2. It should be noted, however, that for the angle ⁇ between the wall of the W of the pipe 2 and the longitudinal axis of the immersion body, an angle not equal to 90 ° can be selected .
  • a dead space is in each case in the transition region B between the pipeline 2 and immersion body 3, which is disadvantageous in particular for the use of the measuring tube 1 in the field of sterile process engineering.
  • a sensor element 4 of a field device (here, only the sensor element is shown, a field device often also contains at least one electronic unit) is inserted into the immersion body 3.
  • the immersion body 3 may be a protective tube, and the sensor element 4 may be the measuring insert of a thermometer.
  • Fig. 2a shows a schematic representation of a first invention
  • Embodiment of a measuring tube 1 The longitudinal axis L of the immersion body 3 extends as in Fig. 1 substantially perpendicular to the wall W of the pipe 2. It should be noted, however, that even for an inventive measuring tube 1 for the angle ⁇ between the wall of the W of Pipe 2 and the longitudinal axis of
  • Immersion also an angle not equal to 90 ° can be selected.
  • the radius r in the transition region B is preferably at least 3 mm to meet the requirements of common hygiene standards.
  • ausgestaltetes measuring tube 1 which is ideal for use in the sterile
  • both the cross-sectional area A and the thickness d of the wall of the immersion body 3 as well as the volume V enclosed by the wall of the immersion body, in particular the internal cross-sectional area A ', can be used. be selected according to certain conditions resulting from the process and / or the sensor element 4 used.
  • the thickness d of the wall of the immersion body 3 can also be both homogeneous and inhomogeneous.
  • the respectively selected geometries for the measuring tube 1 are preferably aimed at optimizing the flow profile of the medium M flowing through the measuring tube and / or for improving the measuring performance of the respectively used sensor element.
  • the flow resistance opposing the medium M through the immersion body 3 can also correlate directly with the achievable measurement performance.
  • At least one end region 5a, 5b of the subsection of the pipeline 2 is configured such that it can be connected to a tubular element, for example a pipe bend or another pipeline (not shown here), in particular welded or
  • the immersion body 3 is screwed. Also optionally, the immersion body 3 via a
  • Mounting unit 7 have, which may be in particular a thread, and which serves for the attachment of a measuring insert 4 in the immersion body 3.
  • FIG. 1 A second advantageous embodiment of a measuring tube 1 according to the invention, here in the form of a corner piece, is shown in FIG. Also this design for a
  • inventive measuring tube 1 is characterized in particular by dead space
  • Transition areas B off The explained in connection with FIG. 2 advantages and design options apply to the corner piece shown in Fig. 3 analogous to Fig. 2. On already explained reference numerals will not be re-entered accordingly.
  • the immersion body 3 is substantially parallel to the wall W of a first portion 2a of the pipeline.
  • a second subregion of the pipeline 2b again runs perpendicular to the first subregion 2 of the pipeline.
  • the embodiment according to FIG. 3 a allows the length L of the immersion body 3 to be in the
  • Embodiments can be significantly extended. This offers especially in the case of one
  • the possibility also results in one or, as shown here, in both end regions 5a, 5b, a tubular element 6a configured bent for this embodiment, 6b attached.
  • the measuring tube 1 corresponds to the embodiment according to FIG. 3a.
  • special requirements for example of an existing pipeline system, can be addressed.
  • 6a, 6b pipe elements, z. B. curved pipe pieces

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Messrohr (1) zum Führen eines Mediums (M), umfassend zumindest einen Teilabschnitt einer Rohrleitung (2) und zumindest einen Eintauchkörper (3), wobei der Eintauchkörper (3) zumindest teilweise in den Teilabschnitt Rohrleitung (2) hineinreicht. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Messgerät mit einem entsprechenden Messrohr (1) sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines Messrohres (1). Erfindungsgemäß sind zumindest der Teilabschnitt der Rohrleitung (2) und der Eintauchkörper (3) aus einem Stück gefertigt und mittels eines Fräsverfahrens, insbesondere mittels einer Hochgeschwindigkeitszerspanung, hergestellt.

Description

MESSROHR FÜR EIN MESSGERÄT SOWIE VERFAHREN ZU DESSEN HERSTELLUNG
Die Erfindung bezieht sich auf ein Messrohr zum Führen eines Mediums in einer Rohrleitung, mit zumindest einem Teilabschnitt einer Rohrleitung und einem
Eintauchkörper, auf ein Messgerät mit einem derartigen Messrohr sowie auf ein
Verfahren zur Herstellung eines Messrohrs mit einem Eintauchkörper.
Messrohre mit Eintauchkörpern werden in Zusammenhang mit einer Vielzahl von Messgeräten und/oder Feldgeräten zur Bestimmung zumindest einer Prozessgröße eingesetzt, welche in großer Vielfalt von der Anmelderin hergestellt und vertrieben werden. Die zu bestimmende und/oder zu überwachende Prozessgröße ist
beispielsweise der Durchfluss eines strömenden Fluides durch ein Messrohr, oder der Füllstand eines Mediums in einem Behälter. Sie kann aber auch durch den Druck, die Dichte, die Viskosität, die Leitfähigkeit, die Temperatur oder den ph-Wert gegeben sein. Auch optische Sensoren, wie Trübungs- oder Absorptionssensoren sind bekannt.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit beschränkt sich die nachfolgende
Beschreibungseinleitung jedoch auf Thermometer. Es sei jedoch darauf verwiesen, dass sich die in diesem Zusammenhang angestellten Überlegungen direkt auf andere Mess- und/oder Feldgeräte übertragen lassen, bei welchen ein Messelement oder Messeinsatz in einer Rohrleitung integriert werden soll. Das Messelement kann ferner innerhalb eines Schutzrohres angeordnet sein. Die Rohrleitung, das Messelement oder gegebenenfalls das Messrohr und das Schutzrohr werden vielfach mittels geeigneter
Dichtungsmechanismen form- und kraftschlüssig miteinander verbunden oder auch direkt miteinander verschweißt und/oder verklebt. Dabei können jedoch Spalte, Fugen und/oder Toträume entstehen.
Insbesondere im Bereich der sterilen Verfahrenstechnik müssen an die jeweils verwendeten Thermometer höchste Anforderungen gestellt werden. Im Falle eines in eine Rohrleitung integrierten Thermometers wird der Messeinsatz häufig in einem Schutzrohr, welches sich in einem Teilabschnitt der Rohrleitung, häufig auch als Messrohr bezeichnet, befindet, angeordnet. Die Thermometer müssen dann einerseits dazu in der Lage sein, die Temperatur im jeweiligen Prozess möglichst genau zu erfassen. Dies erfordert u. a. eine gute Wärmeankopplung zwischen dem Messeinsatz und dem
Schutzrohr. Andererseits muss die jeweilige Ausgestaltung des Messrohres mit dem Schutzrohr jedoch auch eine sterile Produktion gewährleisten. Um beispielsweise Ablagerungen bzw. die Bildung eines Biofilms innerhalb der Rohrleitung bzw. innerhalb des Messrohrs zu verhindern, sollte diese bzw. dieses so ausgestaltet sein, dass eine rückstandsfreie Reinigung möglich ist. Diese Problematik wird bspw. in dem Artikel „Totraumfreies Schutzrohr" abrufbar unter http://www.prozesstechnik-online.de/firmen/- /article/31534493/37267194/Totra umfrei es-
Schutzrohr/art_co_INSTANCE_0000/maximized/ geschildert.
Ein Beispiel für eine hygienegerechte Messstelle ist beispielsweise in der
Offenlegungsschrift DE 102010037994 A1 beschrieben. Die Messstelle zur Messung einer physikalischen Größe besteht aus einem Rohrabschnitt mit einer Öffnung, in der ein Adapter dichtend befestigt ist, welcher Adapter eine Messsonde aufnehmen kann. Der Rohrabschnitt weist wiederum eine Abplattung mit einer Öffnung auf, durch die eine Abflachung, bzw. eine ebene Fläche entsteht, und welche Öffnung durch den Adapter in dem abgeflachten Rohrabschnitt ausgefüllt wird. Der Adapter ist ferner durch eine stoffliche Verbindung mit der abgeflachten Rohrwandung in der Ebene der Öffnung oder in einer Ebene parallel zur Abflachungsfläche verbunden.
Ein weiteres Beispiel für eine hygienegerechte Aufnahmeeinrichtung für einen
Messeinsatz, besonders bevorzugt zur Temperaturbestimmung, ist aus der DE
1020121 12579 A1 bekannt geworden. Die Aufnahmevorrichtung weist einen ersten und einen zweiten Abschnitt auf, welche über einen Absatz voneinander getrennt sind, wobei der Absatz eine Form aufweist, die im Wesentlichen einem Ausschnitt aus der
Mantelfläche einer rohrartigen Wandung eines Prozessbehälters, bspw. einer Rohrleitung oder eines Tanks, entspricht, in welche Wandung die Aufnahmevorrichtung einsetzbar ist.
Für beide der genannten Beispiele muss das Messrohr verformt bzw. im Querschnitt verändert werden. Je nach den Materialeigenschaften des jeweils verwendeten
Werkstoffs, insb. die Plastizität und/oder Duktilität, kann es dabei jedoch leicht zu
Spannungen innerhalb des Materials kommen, welche die Stabilität des Messrohres beeinträchtigen können. Zur Vermeidung derartiger Probleme ist aus der bisher noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen
1020151 12424.6 ein hygienegerechtes Messrohr sowie ein Verfahren zu dessen
Herstellung bekannt geworden, bei welchem das Messrohr wird mittels eines generativen Verfahrens, insbesondere mittels eines 3D-Druck Verfahrens hergestellt ist. Auf diese Weise können Spannungen innerhalb der jeweilig verwendeten Materialien vermieden werden, sodass Verformungen und/oder Querschnittsänderungen nicht notwendig sind. Auf diese deutsche Patentanmeldung wird im Folgenden vollumfänglich Bezug genommen.
Ausgehend vom genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Alternative für ein hygienegerechtes Messrohr, insb. ein hygienegerechtes Thermometer anzugeben, bei welchem ebenfalls Spannungen innerhalb des zur Herstellung verwendeten Materials vermieden werden können. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Messrohr gemäß Anspruch 1 , ein
Messgerät mit einem erfindungsgemäßen Messrohr wie in Anspruch 16, sowie durch ein Verfahren zur Herstellung eines Messrohrs gemäß Anspruch 17 gelöst.
Bezüglich des Messrohrs wird die erfindungsgemäße Aufgabe gelöst durch ein Messrohr zum Führen eines Mediums umfassend zumindest einen Teilabschnitt einer Rohrleitung, oder um einen Rohrleitungsabschnitt, und zumindest einen Eintauchkörper, wobei der Eintauchkörper zumindest teilweise in den Teilabschnitt der Rohrleitung hineinreicht, und wobei zumindest der Teilabschnitt der Rohrleitung und der Eintauchkörper aus einem Stück gefertigt und mittels eines Fräsverfahrens, insbesondere mittels einer
Hochgeschwindigkeitszerspanung, hergestellt sind. In das Messrohr ragt beispielsweise ein Messaufnehmer hinein, um eine chemische und/oder physikalische Messgröße eines Mediums zu bestimmen, das sich in der Rohrleitung befindet. Dabei ist ein
Eintauchkörper bspw. in Form eines Schutzrohres vorgesehen, in welches Schutzrohr beispielsweise ein Messeinsatz, vorzugsweise zur Bestimmung der Temperatur, eingebracht werden kann. Bei dem Eintauchkörper kann es sich aber auch um ein Staurohr oder einen anderen Staukörper handeln, der in die Rohrleitung zumindest teilweise hineinragt. Die Rohrleitung, beispielsweise ein Rundrohr, ein Quadratrohr, ein Rechteckrohr oder ein Rohrbogen, besteht dabei beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff.
Fräsverfahren gehören zur Gruppe der spanenden Fertigungsverfahren und damit zu den Trennverfahren. Von einem Rohteil oder Grundkörper wird zur Herstellung des jeweiligen gewünschten Bauteils überschüssiges Material auf mechanischem Weg in Form von Spänen mittels eines Fräswerkzeugs mit vorgebbarer Schneidkante, welches sich mit hoher Geschwindigkeit um eine eigene Achse dreht, abgetrennt. Um eine gewünschte geometrische Ausgestaltung zu erhalten, wird entweder das Fräswerkzeug oder das Rohteil bzw. der Grundkörper entlang einer vorgegebenen Kontur entlang beweg. Im Gegensatz zum Bohren erfolgt diese Bewegung senkrecht oder schräg zur
Rotationsachse des Fräswerkzeugs. Im Laufe der Zeit sind viele verschiedene
Fräsverfahren bekannt geworden, welche beispielsweise im Rahmen der DIN-Norm DIN8589 in Plan-, Rund-, Schraub-, Wälz-, Profil- und Formfräsverfahren unterteilt werden. Die entsprechenden Verfahren sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt. Besonders vorteilhaft im Kontext der vorliegenden Erfindung ist die sogenannte
Hochgeschwindigkeitszerspanung (englisch High Speed Cutting kurz HSC), welche sich im Vergleich zu den zuvor genannten Fräsverfahren durch besonders hohe Drehzahlen der Fräswerkzeuge und damit einhergehend durch geringere Schnittkräften und eine besonders geringe Spandicke der abgetrennten Späne auszeichnet.
Vorteilhaft lassen sich mittels der HSC-Verfahren auch vergleichsweise dünnwandige Rohteile oder Werkstücke bearbeiten sowie hohe Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit der jeweiligen Bauteile erfüllen. Somit ermöglicht die
Hochgeschwindigkeitszerspanung eine besonders große Gestaltungsfreiheit für die jeweils herzustellenden Bauteile. Bezogen auf ein erfindungsgemäßes Messrohr erlaubt die Anwendung eines
Fräsverfahrens dessen direkte und einstückige Herstellung. Insbesondere kann ein totraum-, fugen- und/oder spaltfreies Messrohr mit einem Eintauchkörper, welches bestens zum Einsatz für sterile Anwendungen geeignet ist, hergestellt werden. Im
Vergleich zu auf herkömmliche Art und Weise hergestellten Messrohren kann
insbesondere unter Anwendung einer Hochgeschwindigkeitszerspanung eine deutlich erhöhte Stabilität erzielt werden, da möglicherweise herstellungsbedingte Spannungen innerhalb des Messrohres, verringert werden. Im Gegensatz zu Messrohren, welche aus mehreren Teilkomponenten zusammengesetzt werden, kann ferner auch auf
Dichtungsmechanismen, Schweißnähte Verklebungen, oder ähnliches, verzichtet werden. Dies bedingt in der Folge gegenüber herkömmlichen Herstellungsverfahren vorteilhaft außerdem deutlich verkürzte Montagezeiten.
Darüber hinaus können bisher nicht, oder nur schwer realisierbare Formen und/oder Geometrien für die Rohrleitung sowie den Eintauchkörper gewählt werden, welche verschiedene technische Vorteile, insb. in Bezug auf Strömungseigenschaften des jeweiligen Mediums aufweisen können.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Messrohres verläuft die Längsachse des
Eintauchkörpers im Wesentlichen in einem definierten Winkel, insbesondere im
Wesentlichen senkrecht zu einer Wandung des Teilabschnitts der Rohrleitung. Der Winkel kann dabei in Bezug auf verschiedenste Anforderungen an das jeweilige
Messrohr, beispielsweise in Bezug auf den durch den Eintauchkörper hervorgerufenen Strömungswiderstand, angepasst werden. Es ist von Vorteil, wenn zumindest ein Übergangsbereich zwischen einer Wandung des Teilabschnitts der Rohrleitung und einer Wandung des Eintauchkörpers totraumfrei ist. Auf diese Weise kann insbesondere die Bildung von Ablagerungen und/oder Biofilmen innerhalb des Messrohres vermieden werden. Der Übergangsbereich ist als Konsequenz der erfindungsgemäßen Herstellung mittels eines Fräsverfahrens und der damit einhergehenden Möglichkeit, das Messrohr einstückig herzustellen, ferner fugen- und/oder spaltfrei.
In einer Ausgestaltung beträgt zumindest ein Radius in einem Übergangsbereich zwischen einer Wandung in einem Übergangsbereich zwischen einer Wandung des Teilabschnitts der Rohrleitung und einer Wandung des Eintauchkörpers mindestens 3mm. Ein derartiger Radius im Übergangsbereich ist besonders vorteilhaft in Bezug auf die Vermeidung der Bildung von Ablagerungen und/oder Biofilmen.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des Messrohres beinhaltet, dass das
Messrohr zumindest einer Hygienebestimmung, insbesondere nach zumindest einem der Standards gemäß ASME, BPE, 3A oder EHEDG, genügt. Die genannten Standards für Hygieneanwendungen geben beispielsweise verschiedene Bedingungen für einen Radius in einem Übergangsbereich zwischen einer Wandung des Teilabschnitts der Rohrleitung und deiner Wandung des Eintauchkörpers parallel zu seiner Längsachse an. Weitere Bestimmungen betreffen beispielweise die jeweilige
Oberflächenbeschaffenheit der Materialien, insb. im Bereich der jeweils dem Medium zugewandten Bereichen der jeweiligen Oberflächen, sowie Auswahlbestimmungen für die zu verwendenden Materialien. Für die sterile Verfahrenstechnik haben internationale oder nationale Kontrollbehörden Standards, u. a. für die Herstellung, und Ausgestaltung des jeweils verwendeten
Equipments erarbeitet. Beispielhaft sei hier auf die Standards der„American Society of Mechanical Engineers" (ASME), insbesondere auf den sog.„ASME Bioprocessing Equippment - Standard" (BPE), der "3-A Sanitary Standards Incorporation" (3-A), oder auch der "European Hygienic Design Group" (EHEDG) verwiesen.
Die Standards gemäß ASME, BPE und 3A sind dabei insbesondere für den
amerikanischen Raum relevant, während der Standard gemäß EHEDG mehrheitlich in Europa zum Tragen kommt. Typische Anforderungen an ein Bauteil durch zumindest einer der genannten Hygienebestimmungen betreffen insbesondere die Geometrie und/oder Oberfläche des jeweiligen Bauteils, welches derart beschaffen sein sollte, dass sich keine Ablagerungen bilden können und das jeweilige Bauteil einfach zu reinigen und/oder sterilisieren ist. Der Standard gemäß EHEDG schließt beispielsweise ferner scharfkantige Übergänge aus. Daher sollte beispielsweise ein Winkel zwischen zwei aneinander angrenzenden Flächen >135°, und/oder der Radius im Bereich des
Übergangs zweier Flächen >3,2mm sein. Darüber hinaus wird eine Oberflächenrauhigkeit von <0,78μιη gefordert. Die Möglichkeit, derartige Vorgaben erfüllen zu können, hängt dabei unter anderem auch von dem jeweiligen Bauteil ab. Insbesondere im Falle von Bauteilen mit kleinen Abmessungen kann es sein, dass entsprechende Vorgaben nicht konsequent eingehalten werden können. In solchen Fällen gilt es eine adäquate
Anpassung durch beispielsweise den bestmöglichen Kompromiss zu finden, wobei jeder Einzelfall separat zu prüfen ist.
Es ist von Vorteil, wenn zumindest ein Endbereich des Teilabschnitts der Rohrleitung derart ausgestaltet ist, dass er mit einem Rohrelement, beispielsweise einem Rohrbogen oder einer weiteren Rohrleitung verbindbar, insbesondere verschweißbar oder verschraubbar ist. Aber auch andere dem Fachmann wohlbekannte Verfahren zur
Verbindung eines Messrohrs mit einem Abschnitt einer Rohrleitung oder ähnlichem sind möglich und fallen unter die vorliegende Erfindung. In einer Ausgestaltung ist das Messrohr im Wesentlichen in Form eines T-Stücks oder in Form eines Eck-Stücks ausgestaltet. Im Falle eines Messrohrs in Form eines T-Stücks kann der Eintauchkörper dann beispielsweise in dem Teilbereich angeordnet sein, welcher von der jeweiligen Hauptleitung, das ist der Zweig, welcher üblicherweise in eine bestehende Rohrleitung integriert wird, abzweigt. Bei einem Messrohr in Form eines Eck- Stücks wiederum kann der Eintauchkörper beispielsweise im jeweils gebogenen
Teilbereich des Eck-Stücks angeordnet werden. Dabei kann eine Ausrichtung des Eintauchkörpers senkrecht zur Wandung des gebogenen Teilbereichs in unmittelbarer Umgebung zum Eintauchkörper gewählt werden, aber auch andere Winkel sind selbstverständlich möglich. Insbesondere kann vorteilhaft eine gegenseitige Ausrichtung von Messrohr und Eintauchkörper gewählt werden, bei welcher der Eintauchkörper in einen geraden Abschnitt des Eckstücks hineinreicht, wobei in diesem Falle die Länge des Eintauchkörpers im Wesentlichen frei wählbar ist. Ferner ist die geometrische
Ausgestaltung in einem Endbereich des Eintauchkörpers im Wesentlichen frei wählbar. Der Endbereich des Eintauchkörpers kann in Form einer ebenen Fläche ausgestaltet sein, er kann sich aber ebenfalls im Durchmesser verjüngen oder spitz zulaufen. Eine derartige Ausgestaltung hat gegebenenfalls insbesondere im Hinblick auf ein
Ström ungsprofil eines durch das Messrohr strömenden Mediums eine vorteilhafte Wirkung. Da der Eintauchkörper in diesem Fall nicht senkrecht zur Strömungsrichtung des Mediums ausgerichtet ist, wirkt er nicht als eine Art Prallwand für das Medium. Ist der Eintauchkörper in Form eines Schutzrohres zur Aufnahme eines Sensorelements ausgestaltet, so ergibt sich eine deutliche Erhöhung der Messgenauigkeit des
Sensorelements.
Gemäß einer Ausgestaltung ist das Messrohr in Form eines Eck-Stücks ausgestaltet, wobei in zumindest einem Endbereich des Eck-Stückes ein, insbesondere zumindest abschnittsweise gebogenes Rohrelement, angeordnet, insbesondere angeschweißt, ist. Auf diese Weise können besondere Anforderungen an die Geometrie des Messrohrs insbesondere mit Hinblick auf ein bestehendes Rohrleitungssystem, erfüllt werden.
Beispielsweise lässt sich ein Eck-Stück zu einer Art T-Stück umrüsten.
Es ist von Vorteil, wenn der Eintauchkörper ein Schutzrohr zur Aufnahme eines
Sensorelements oder Messeinsatzes eines Feldgeräts ist. Das Schutzrohr ist dabei vorzugsweise messstoffdicht ausgestaltet. Das Medium kann wiederum beispielsweise flüssig oder gasförmig sein. Bei dem Sensorelement kann es sich beispielweise um einen Messeinsatz, insbesondere zur Erfassung der Temperatur, handeln, vorzugsweise in Form eines Messeinsatzes an dessen Spitze der Messaufnehmer angeordnet ist, und welcher in den Eintauchkörper eingebracht werden kann.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Messrohres weist die
Querschnittsfläche des Eintauchkörpers senkrecht zu seiner Längsachse eine im
Wesentlichen kreisrunde, ovale, quaderförmige, dreieckige, pfeilförmige, rauteförmige, kreissegmentförmige oder flügelähnliche Geometrie auf. Besagte Geometrien bieten insbesondere eine vorteilhafte Wirkung in Bezug auf den durch den Eintauchkörper hervorgerufenen Strömungswiderstand innerhalb der Rohrleitung. Ein
strömungsoptimierter Eintauchkörper kann ferner Vibrationen des Eintauchkörpers, welche durch das strömende Medium hervorgerufen werden, verringern. Es sei an dieser Stelle darauf verwiesen, dass für den Eintauchkörper nebst den genannten Beispielen noch viele andere Geometrien denkbar sind, welche ebenfalls unter die vorliegende Erfindung fallen. Viele der Beispiele wären ohne die Anwendung eines generativen Fertigungsverfahrens gar nicht realisierbar.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Messrohres ist die Dicke zumindest einer Wandung des Eintauchkörpers derart ausgestaltet, dass das von der Wandung des
Eintauchkörpers eingeschlossene Volumen eine im Wesentlichen an die Geometrie des Sensorelements angepasste, insbesondere kreisrunde, Innen-Querschnittsfläche aufweist, und dass die die Wandung des Eintauchkörpers beinhaltende Außen- Querschnittsfläche senkrecht zu seiner Längsachse eine im Wesentlichen ovale, quaderförmige, dreieckige, pfeilförmige, rautenförmige, kreissegmentförmige oder flügelähnliche Geometrie aufweist. Bezogen auf die äußere Querschnittsfläche weist der Eintauchkörper also eine strömungsoptimierte Geometrie auf. Für die Innen- Querschnittsfläche des von der Wandung des Eintauchkörpers eingeschlossenen Volumens wird dagegen eine auf die geometrischen Abmessungen eines in den
Eintauchkörper eingebrachten Sensorelements, insb. eine im Wesentlichen kreisrunde Innen-Querschnittsfläche gewählt. Dies ermöglicht eine besonders einfache und passgenaue Einführung des Sensorelements in den Eintauchkörper. Im Falle eines Thermometers ist dies insbesondere vorteilhaft in Bezug auf die Wärmeankopplung zwischen dem Sensorelement und dem Eintauchkörper, welcher in diesem Beispiel üblicherweise durch ein Schutzrohr gegeben ist.
Es ist von Vorteil, wenn das Messrohr aus einem Metall, insbesondere aus rostfreiem Edelstahl, besteht. Dieses Material wird besonders häufig im Bereich der sterilen Verfahrenstechnik eingesetzt und genügt, je nach Bearbeitung, insbesondere der Oberflächen, hohen Hygieneanforderungen Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Messgerät
umfassend zumindest ein Messrohr nach zumindest einer der beschriebenen
Ausgestaltungen und ein Sensorelement, welches in den Eintauchkörper eingebracht ist.
Das Messgerät dient bevorzugt der Bestimmung der Temperatur, wobei das
Sensorelement einen Messaufnehmer zur Bestimmung der Temperatur umfasst. Es handelt sich bei dem Messgerät also bevorzugt um ein Thermometer, insbesondere um ein Thermometer mit einem Eintauchkörper in Form eines Schutzrohres.
Bezüglich des Verfahrens wird die erfindungsgemäße Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Messrohres zum Führen eines Mediums, umfassend zumindest einen Teilabschnitt einer Rohrleitung und zumindest einen Eintauchkörper, wobei der Eintauchkörper zumindest teilweise in den Teilabschnitt der Rohrleitung hineinreicht, und wobei zumindest der Teilabschnitt der Rohrleitung und der Eintauchkörper aus einem Stück gefertigt und mittels eines Fräsverfahrens, insbesondere mittels einer
Hochgeschwindigkeitszerspanung, hergestellt werden.
Die im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschriebenen Vorteile gelten in analoger Weise ebenfalls für das erfindungsgemäße Verfahren.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird das Messrohr im dem Medium zugewandten Bereich in Bezug auf seine Geometrie zumindest teilweise derart ausgestaltet, dass das Strömungsprofil des Mediums optimiert und/oder die Messperformance des
Sensorelements verbessert wird.
Die in Zusammenhang mit dem Messrohr und/oder Messgerät erläuterten
Ausgestaltungen lassen sich mutatis mutandis auch auf die vorgeschlagenen Verfahren anwenden und umgekehrt.
Zusammenfassend erlaubt der erfindungsgemäße Einsatz eines Fräsverfahrens, insbesondere einer Hochgeschwindigkeitszerspanung, die Herstellung eines für hygienische Anwendungen geeigneten, totraumfreien, spalt- und fugenfreien Messrohres. Die insbesondere bei einer Hochgeschwindigkeitszerspanung auftretenden, geringen Spandicken ermöglichen, dass typische Anforderungen gängiger Hygienestandards, insbesondere in Bezug auf eine maximale Oberflächenrauhigkeit oder Bedingungen für Übergangsradien direkt während des Fräsvorgangs erfüllt werden können. Entsprechend sind vorteilhaft keine Nachbearbeitungen des Messrohres notwendig. Ein besonderer Vorteil ergibt sich für klein dimensionierte Messrohre, insbesondere solche mit einem Rohrdurchmesser von etwa 10-30 mm und/oder einem Durchmesser des Eintauchkörpers von etwa 6mm oder weniger. Solche Messrohre sind aufgrund ihrer geringen geometrischen Dimensionierung einer Nachbearbeitung, beispielsweise einem Poliervorgang, gar nicht zugänglich. Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen im Folgenden näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung eines Messrohrs mit einem Eintauchkörper gemäß Stand der Technik,
Fig. 2: eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen einstückigen Messrohres in Form eines T-Stücks in zwei verschiedenen perspektivischen Ansichten a) und b), und
Fig. 3 eine zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen einstückigen Messrohres a) in Form eines Eck-Stücks und b) in Form eines Eck-Stücks mit zwei angeschweißten Rohrbögen.
In Fig. 1 ist ein Messrohr 1 gemäß Stand der Technik mit einem Teilabschnitt einer von einem Medium M durchflossenen Rohrleitung 2 und einem Eintauchkörper 3, welcher teilweise in den Teilabschnitt der Rohrleitung 2 hineinragt, gezeigt. Es handelt sich also um ein Messrohr 1 in Form eines T-Stücks. Die Längsachse L des Eintauchkörpers 3 verläuft im Wesentlichen senkrecht zur Wandung W der Rohrleitung 2. Es sei jedoch darauf verwiesen, dass für den Winkel α zwischen der Wandung des W der Rohrleitung 2 und der Längsachse des Eintauchkörpers auch ein Winkel ungleich 90° gewählt werden kann. Für das in Fig. 1 gezeigte Messrohr 1 ist jeweils im Übergangsbereich B zwischen Rohrleitung 2 und Eintauchkörper 3 ein Totraum, welcher insbesondere für den Einsatz des Messrohres 1 im Bereich der sterilen Verfahrenstechnik nachteilig ist.
In der in Fig. 1 gezeigten Ansicht ist in den Eintauchkörper 3 ein Sensorelement 4 eines Feldgeräts (hier ist nur das Sensorelement gezeigt, ein Feldgerät beinhaltet oftmals ferner zumindest eine Elektronikeinheit) eingebracht. In einer beispielhaften Ausgestaltung kann es sich bei dem Eintauchkörper 3 um ein Schutzrohr, und bei dem Sensorelement 4 um den Messeinsatz eines Thermometers handeln. Fig. 2a zeigt eine schematische Darstellung einer ersten erfindungsgemäßen
Ausgestaltung eines Messrohrs 1. Die Längsachse L des Eintauchkörpers 3 verläuft wie in Fig. 1 im Wesentlichen senkrecht zur Wandung W der Rohrleitung 2. Es sei jedoch darauf verwiesen, dass auch für ein erfindungsgemäßes Messrohr 1 für den Winkel α zwischen der Wandung des W der Rohrleitung 2 und der Längsachse des
Eintauchkörpers auch ein Winkel ungleich 90° gewählt werden kann. Im Gegensatz zu dem in Fig. 1 gezeigten Messrohr 1 tritt bei dem Beispiel gemäß Fig. 2a aufgrund der erfindungsgemäßen Herstellung im Übergangsbereich B zwischen Rohrleitung 2 und dem Eintauchkörper 3 kein Totraum auf. Dies ist noch besser in der Ansicht in Fig. 2b zu erkennen. Der Radius r im Übergangsbereich B beträgt bevorzugt mindestens 3mm zur Erfüllung der Forderungen gängiger Hygienestandards.
Erfindungsgemäß handelt es sich also ein totraumfreies, spalt- und fugenfrei
ausgestaltetes Messrohr 1 , welches bestens für den Einsatz in der sterilen
Verfahrenstechnik oder auch anderen Anwendungen mit hohen Hygieneanforderungen geeignet, da aufgrund der Beschaffenheit des Messrohres 1 eine rückstandsfreie
Reinigung möglich ist.
Durch die erfindungsgemäße Anwendung eines Fräsverfahrens ergeben sich viele unterschiedliche Gestaltungsmöglichkeiten für das Messrohr 1. Insbesondere können sowohl die Querschnittsfläche A als auch die Dicke d der Wandung des Eintauchkörpers 3 sowie das von der Wandung des Eintauchkörpers eingeschlossene Volumen V, insbesondere die Innen-Querschnittsfläche A' nach bestimmten sich durch den Prozess und/oder das verwendete Sensorelement 4 ergebenden Bedingungen gewählt werden. Die Dicke d der Wandung des Eintauchkörpers 3 kann ferner sowohl homogen als auch inhomogen sein. Die jeweils gewählten Geometrien für das Messrohr 1 zielen bevorzugt auf eine Optimierung des Strömungsprofils des jeweils durch das Messrohr fließenden Mediums M und/oder auf eine Verbesserung der Messperformance des jeweils verwendeten Sensorelements ab. Der dem Medium M durch den Eintauchkörper 3 entgegengesetzte Strömungswiderstand kann dabei auch direkt mit der erzielbaren Messperformance korrelieren.
Optional und unabhängig von der weiteren Ausgestaltung des Messrohres 1 , ist zumindest ein Endbereich 5a, 5b des Teilabschnitts der Rohrleitung 2 derart ausgestaltet, dass er mit einem Rohrelement, beispielsweise einem Rohrbogen oder einer weiteren Rohrleitung (hier nicht gezeigt) verbindbar, insbesondere verschweißbar oder
verschraubbar ist. Ebenfalls optional kann ferner der Eintauchkörper 3 über eine
Befestigungseinheit 7 verfügen, welche insbesondere ein Gewinde sein kann, und welche der Befestigung eines Messeinsatzes 4 in dem Eintauchkörper 3 dient.
Eine zweite vorteilhafte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Messrohres 1 , hier in Form eines Eck-Stücks, ist in Fig. 3 gezeigt. Auch diese Ausgestaltung für ein
erfindungsgemäßes Messrohr 1 zeichnet sich insbesondere durch totraumfreie
Übergangsbereiche B aus. Die in Zusammenhang mit Fig. 2 erläuterten Vorteile und Ausgestaltungsmöglichkeiten gelten für das in Fig. 3 gezeigte Eck-Stück analog zu Fig. 2. Auf bereits erläuterte Bezugszeichen wird entsprechend nicht erneut eingegangen. Für Fig. 2 verläuft der Eintauchkörper 3 im Wesentlichen parallel zur Wandung W eines ersten Teilbereichs 2a der Rohrleitung. Ein zweiter Teilbereich der Rohrleitung 2b verläuft wiederum senkrecht zum ersten Teilbereich 2 der Rohrleitung. Es versteht sich jedoch von selbst, dass auch andere Winkel zwischen den Teilbereichen 2a, 2b der Rohrleitung möglich sind und unter die vorliegende Erfindung fallen. Vorteilhaft ermöglicht die Ausgestaltung gemäß Fig. 3a, dass die Länge L des Eintauchkörpers 3 im
Wesentlichen frei wählbar und somit im Gegensatz zu anderen möglichen
Ausgestaltungen deutlich verlängert werden kann. Dies bietet insbesondere im Falle einer
Ausgestaltung des Eintauchkörpers 3 als Schutzrohr zur Aufnahme eines
Sensorelements 4 [hier nicht eingezeichnet] messtechnische Vorteile, insbesondere mit
Hinblick auf die Beeinflussung des Strömungsprofils des Mediums M durch den
Eintauchkörper 3.
Im Falle einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messrohres 1 als Eck-Stück ergibt sich, wie in Fig. 3b dargestellt, weiterhin die Möglichkeit, in einem, oder wie hier gezeigt in beiden Endbereichen 5a, 5b jeweils ein, für diese Ausführung gebogen ausgestaltetes Rohrelement 6a, 6b angebracht. Für das hier gezeigte Beispiel, jedoch nicht grundsätzlich zwingend, entspricht das Messrohr 1 der Ausgestaltung gemäß Fig. 3a. Mit der Variante der Erfindung gemäß Fig. 3b kann auf besondere Anforderungen, beispielsweise eines bestehenden Rohrleitungssystems eingegangen werden.
Bezugszeichenliste
1 Messrohr
2 Rohrleitung oder Teilabschnitt einer Rohrleitung
3 Eintauchkörper
4 Sensorelement
5a, 5b Endbereiche des Messrohre
6a, 6b Rohrelemente, z. B. gebogene Rohrstücke
L Längsachse des Eintauchkörpers
W Wandung der Rohrleitung
α Winkel zwischen W und L
B Übergangs B zwischen Rohrleitung und Eintauchkörper
D Dicke der Wandung des Eintauchkörpers
A Querschnittsfläche des Eintauchkörpers
Innen-Querschnittsfläche des Eintauchkörpers
V Von der Wandung des Eintauchkörpers eingeschlossenes Volumen

Claims

Patentansprüche
Messrohr (1 ) zum Führen eines Mediums (M),
umfassend zumindest einen Teilabschnitt einer Rohrleitung (2) und zumindest einen Eintauchkörper (3),
wobei der Eintauchkörper (3) zumindest teilweise in den Teilabschnitt Rohrleitung (2) hineinreicht,
gekennzeichnet dadurch,
dass zumindest der Teilabschnitt der Rohrleitung (2) und der Eintauchkörper (3) aus einem Stück gefertigt und mittels eines Fräs Verfahrens, insbesondere mittels einer Hochgeschwindigkeitszerspanung, hergestellt sind.
Messrohr (1 ) nach Anspruch 1 ,
gekennzeichnet dadurch,
dass die Längsachse (L) des Eintauchkörpers (3) im Wesentlichen in einem definierten Winkel (a), insbesondere im Wesentlichen senkrecht zu einer Wandung (W) des Teilabschnitts der Rohrleitung (2), verläuft.
Messrohr nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet dadurch,
dass zumindest ein Übergangsbereich (B) zwischen einer Wandung (W) des Teilabschnitts der Rohrleitung (2) und einer Wandung des Eintauchkörpers (3) totraumfrei ist.
Messrohr nach zumindest einem der Ansprüche 1-3,
gekennzeichnet dadurch,
dass zumindest ein Radius (r) in einem Übergangsbereich (B) zwischen einer Wandung (W) des Teilabschnitts der Rohrleitung (2) und einer Wandung des Eintauchkörpers (3) mindestens 3mm beträgt.
Messrohr nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet dadurch,
dass das Messrohr (1 ) zumindest einer Hygienebestimmung, insbesondere nach zumindest einem der Standards gemäß ASME, BPE, 3A oder EHEDG, genügt.
Messrohr nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet dadurch,
dass zumindest ein Endbereich (5a, 5b) des Teilabschnitts der Rohrleitung derart ausgestaltet ist, dass er mit einem Rohrelement (6a, 6b), beispielsweise einem Rohrbogen oder einer weiteren Rohrleitung verbindbar, insbesondere verschweißbar oder verschraubbar ist.
Messrohr nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet dadurch,
dass das Messrohr (1 ) im Wesentlichen in Form eines T-Stücks oder in Form eines Eck-Stücks ausgestaltet ist.
Messrohr nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet dadurch,
dass der Eintauchkörper (3) eine Befestigungseinheit (7), insbesondere ein Gewinde, zur Befestigung eines Messeinsatzes (4) in dem Eintauchkörper (3) umfasst. 9. Messrohr nach Anspruch 8,
gekennzeichnet dadurch,
dass das Messrohr (1 ) in Form eines Eck-Stücks ausgestaltet ist, wobei in zumindest einem Endbereich des Eck-Stückes ein, insbesondere zumindest abschnittsweise gebogenes Rohrelement (6a, 6b), angebracht, insbesondere angeschweißt, ist.
10. Messrohr nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet dadurch,
dass der Eintauchkörper (3) ein Schutzrohr zur Aufnahme eines Sensorelements (4) eines Feldgeräts ist.
1 1. Messrohr nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet dadurch,
dass die Querschnittsfläche (A) des Eintauchkörpers (3) senkrecht zu seiner Längsachse (L) eine im Wesentlichen kreisrunde, ovale, quaderförmige, dreieckige, pfeilformige, rautenförmige, kreissegmentformige oder flügelähnliche Geometrie aufweist.
12. Messrohr nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche
gekennzeichnet dadurch,
dass die Dicke (D) zumindest einer Wandung des Eintauchkörpers (3) derart ausgestaltet ist, dass das von der Wandung des Eintauchkörpers (3) eingeschlossene Volumen (V) eine im Wesentlichen an die Geometrie des Sensorelements (4) angepasste, insbesondere kreisrunde, Innen- Querschnittsfläche (Α') aufweist, und dass die die Wandung des Eintauchkörpers (3) beinhaltende Außen-Querschnittsfläche (A) senkrecht zu seiner Längsachse (L) eine im Wesentlichen ovale, quaderförmige, dreieckige, pfeilförmige, rauteförmige, kreissegmentförmige oder flügelähnliche Geometrie aufweist. 13. Messrohr nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet dadurch,
dass das Messrohr (1 ) aus einem Metall, insbesondere aus rostfreiem Edelstahl, besteht. 14. Messgerät umfassend zumindest ein Messrohr (1 ) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche und ein Sensorelement (4), welches in den
Eintauchkörper (3) eingebracht ist.
15. Messgerät zur Bestimmung der Temperatur nach Anspruch 14,
gekennzeichnet dadurch,
dass das Sensorelement (4) einen Messaufnehmer zur Bestimmung der
Temperatur umfasst.
16. Verfahren zur Herstellung eines Messrohres (1 ) zum Führen eines Mediums (M), umfassend zumindest einen Teilabschnitt einer Rohrleitung (2) und zumindest einen Eintauchkörper (3), wobei der Eintauchkörper (3) zumindest teilweise in den Teilabschnitt der Rohrleitung (2) hineinreicht,
gekennzeichnet dadurch,
dass zumindest der Teilabschnitt der Rohrleitung (2) und der Eintauchkörper (3) aus einem Stück gefertigt und mittels eines Fräs Verfahrens, insbesondere mittels einer Hochgeschwindigkeitszerspanung, hergestellt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16,
gekennzeichnet dadurch,
dass das Messrohrs (1 ) im dem Medium (M) zugewandten Bereich in Bezug auf seine Geometrie zumindest teilweise derart ausgestaltet wird, dass das
Strömungsprofil des Mediums (M) optimiert und/oder die Messperformance des Sensorelements (4) verbessert wird.
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