WO2021121973A1 - Messrohr, aufnahmeeinheit und magnetisch-induktives durchflussmessgerät - Google Patents

Messrohr, aufnahmeeinheit und magnetisch-induktives durchflussmessgerät Download PDF

Info

Publication number
WO2021121973A1
WO2021121973A1 PCT/EP2020/084125 EP2020084125W WO2021121973A1 WO 2021121973 A1 WO2021121973 A1 WO 2021121973A1 EP 2020084125 W EP2020084125 W EP 2020084125W WO 2021121973 A1 WO2021121973 A1 WO 2021121973A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
measuring
measuring tube
receptacle
receiving unit
electrode part
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/084125
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Voigt
Steffen Ziegler
Heinerich Hagenmeyer
Original Assignee
Endress+Hauser Flowtec Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress+Hauser Flowtec Ag filed Critical Endress+Hauser Flowtec Ag
Publication of WO2021121973A1 publication Critical patent/WO2021121973A1/de

Links

Classifications

    • 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
    • G01F1/584—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 constructions of electrodes, accessories therefor
    • 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
    • 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
    • G01F1/586—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 constructions of coils, magnetic circuits, accessories therefor
    • 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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a measuring tube, a receiving unit and a magnetic-inductive flow measuring device.
  • Electromagnetic flowmeters are used to determine the flow rate and volume flow of a flowing medium in a process line.
  • An electromagnetic flowmeter has a magnet system that generates a magnetic field perpendicular to the direction of flow of the flowing medium. Individual coils are usually used for this.
  • pole pieces are additionally shaped and attached in such a way that the magnetic field lines run essentially perpendicular to the transverse axis or parallel to the vertical axis of the measuring tube over the entire pipe cross-section.
  • a pair of measuring electrodes attached to the outer surface of the measuring tube picks up an electrical measuring voltage or potential difference that is applied perpendicular to the direction of flow and to the magnetic field, which occurs when a conductive medium flows in the direction of flow when a magnetic field is applied. Since the measured voltage, according to Faraday’s law of induction, depends on the speed of the flowing medium, the flow rate u and, with the addition of a known pipe cross-section, the volume flow V can be determined from the induced measurement voltage U. So far there are only a few flowmeters that make use of Faraday’s law of magnetic induction and are also suitable for so-called single-use applications. Single-use applications require that the parts in contact with the medium can be exchanged. In the case of electromagnetic flowmeters, it would therefore be the measuring electrodes and parts of the measuring tube, such as the liner or the entire measuring tube body.
  • the invention is based on the object of providing a magnetic-inductive flow measuring device for disposable applications which ensures reduced stress on the connection contacts when the measuring tube is inserted into the measuring tube receptacle of the receiving unit.
  • the object is achieved by the measuring tube according to claim 1, the receiving unit according to claim 9 and the magnetic-inductive flow measuring device according to claim 13.
  • the measuring tube according to the invention for guiding a flowable medium in a longitudinal direction comprising: an in particular one-piece measuring tube body with a longitudinal axis, the measuring tube body having a mounting surface for the mechanically detachable installation of the measuring tube in a receiving unit in a position, in particular defined by the mounting surface;
  • Two measuring electrodes for forming a galvanic contact with the medium the measuring electrodes being arranged on opposite sides of the measuring tube body, the measuring electrodes each being arranged in a receptacle, the receptacles being integrally formed in the measuring tube body, the receptacles each having a first and have a second area, the first area having a first longitudinal axis, the second area having a second longitudinal axis, the first longitudinal axis and the longitudinal axis of the measuring tube body forming a longitudinal plane, the second longitudinal axis intersecting the longitudinal plane.
  • connection contacts for the measuring electrodes in the receiving unit can be determined independently of the position of the section of the measuring electrodes that can be acted upon by the medium in the measuring tube body, which simplifies the mounting of the measuring tube.
  • Conventional measuring tubes have diametrically arranged measuring electrodes, the connection contacts for the measuring electrodes being connected to the ends of the measuring electrodes, so that the connection contacts are also arranged diametrically.
  • such a solution is not recommended for single-use applications in which the measuring tube of the magnetically inductive flow measuring device can be exchanged.
  • the measuring electrodes each have a measuring electrode body, wherein the measuring electrode body is designed in at least two parts, wherein a first measuring electrode part is designed in the shape of a pin and has a front area and an end area, the front area being set up to form a galvanic contact with the medium and the end area being a receptacle for a second
  • measuring electrode part which is designed complementary to a front area of a second electrode part, wherein the first measuring electrode part is arranged in the first area, wherein the second measuring electrode part has an end area which has a receptacle which is set up to be contacted with a measuring circuit via connection contacts, wherein the second measuring electrode part is arranged in the second area, the second measuring electrode part being inserted in the receptacle of the measuring tube body and in particular electrical contact with the first measuring electrode part.
  • a two-part design of the measuring electrodes simplifies the manufacture of the measuring tube. While a measuring electrode part is already encapsulated in the injection molding process by the casting compound forming the measuring tube body, the second measuring electrode part can subsequently be inserted into the intended receptacle in an assembly step.
  • One embodiment provides that the second measuring electrode part of the first
  • Measuring electrode is shorter than the second measuring electrode part of the second measuring electrode.
  • connection contacts which have contact areas that protrude into the measuring tube receptacle of the receiving unit have the disadvantage that the connection contact arranged in the inlet of the measuring tube receptacle can be massively rubbed off or even damaged when the measuring tube is inserted, through the measuring tube body or by the associated measuring electrodes, which in a bad way electrical contact with the measuring electrodes of the measuring tubes used.
  • the problem arises in particular when the contact areas of the connection contacts and the measuring electrodes each lie in a common plane.
  • connection contacts arranged in the inlet of the measuring tube receptacle are prevented from becoming a mechanical contact through the end section of the measuring electrode first inserted into the measuring receptacle - the first measuring electrode and thus possible damage.
  • a joint is preferably incorporated into the measuring tube body, which prevents the individual connection contacts from coming into contact with the measuring tube body when imported in accordance with regulations, the joint extending in the cross-sectional plane of the measuring electrodes.
  • the joint can extend from the first measuring electrode to the second measuring electrode.
  • the measuring electrodes each have a measuring electrode body, the measuring electrode body being formed by a curved circular cylinder and in particular being L-shaped.
  • the advantage of the design is that the subsequent assembly step is the second
  • the measuring electrode body has a bend, so that the end section is brought into the specified position for contacting a connection contact.
  • the measuring electrode body is preferably encapsulated by means of the casting compound forming the measuring electrode body. This increases the tightness of the measuring electrodes in the measuring tube body against the penetration of the medium to be conveyed.
  • the measuring electrodes are positively connected to the measuring tube body and no longer have to be additionally fixed.
  • a temperature sensor that can be acted upon by medium is arranged in the measuring tube body, which temperature sensor is set up to determine a measurement signal dependent on the medium temperature, the measuring electrodes being arranged in a first cross-sectional plane, the temperature sensor being arranged in a second cross-sectional plane , wherein the second cross-sectional plane is spaced apart from the first cross-sectional plane in the longitudinal direction of the measuring tube body.
  • the advantage of the embodiment is that, in addition to the flow measurement variable, such as
  • Flow rate, volume flow and / or mass flow information about the medium temperature can be obtained.
  • the arrangement of the temperature sensor offset from the measuring electrode level prevents eddies from forming on the temperature sensor which protrudes into the channel of the measuring tube that is suitable for guiding the medium and which falsify the determination of the flow measurement variable.
  • the temperature sensor in particular a thermocouple or a resistance thermometer, is preferably a platinum measuring resistor which has an at least two-pole plug connector. Such a configuration enables a cost-effective integration of a temperature sensor in a disposable measuring tube.
  • the plug connector comprises a jack plug, a jack socket, a USB plug or a USB socket.
  • the plug connection between the plug connector of the measuring tube and the receiving unit increases the mechanical strength of the measuring tube in the measuring tube receptacle.
  • Jack plugs and jack sockets are particularly suitable for one-way applications for reasons of cost.
  • the plug connector has a reference axis, in particular a longitudinal axis, which runs parallel to an electrode axis connecting the two measuring electrodes and lying in a longitudinal plane of the measuring tube body.
  • Such a configuration enables the measuring tube to be unambiguously and easily assembled into a measuring tube receptacle provided with a further designed complementary to the plug connector of the temperature sensor
  • the plug connector arranged in the receiving unit is connected to the measuring circuit and this is set up to use the temperature sensor to determine a measured variable that is dependent on the medium temperature.
  • the receiving unit comprising: - a housing, wherein the housing has a measuring tube holder, the measuring tube holder being designed to receive a measuring tube for guiding a flowable medium in the flow direction, in particular the measuring tube according to the invention, - a magnetic field generating device for generating a through the
  • the magnetic field generating device comprising a coil and a coil core, the magnetic field generating device being arranged in the housing; - At least two connection contacts which are set up to electrically connect measuring electrodes of the measuring tube to a measuring circuit, the connection contacts each having a contact area, the contact areas protruding from the housing, the connection contacts being arranged in the measuring tube receptacle, a first connection contact and a second connection contact are arranged offset from one another in the magnetic field direction in a first cross-sectional plane.
  • the first connection contact is arranged closer to the base area and protrudes further into the measuring tube receptacle.
  • the second connection contact is arranged in the input area of the measuring tube holder and only protrudes slightly into the measuring tube holder.
  • the second connection contact preferably does not come into contact with the measuring tube body.
  • the measuring tube receptacle has a base surface and two leg surfaces, the base surface delimiting the measuring tube receptacle in an assembly direction of the measuring tube, the leg surfaces delimiting the measuring tube receptacle perpendicular to the assembly direction and to the longitudinal direction of the measuring tube, with the connection contacts in one of the two leg surfaces are arranged.
  • a plug connector is arranged in the base area, the plug connector being set up to connect a temperature sensor to the
  • the embodiment has the advantage that, in addition to determining a measured flow variable, the medium temperature can also be determined. Disposable solutions known so far for electromagnetic flow measuring devices are limited exclusively to the determination of the volume flow or the flow rate. With the embodiment, exchangeable measuring tubes can each be provided with a temperature sensor, which can then be connected to the measuring circuit via the plug connector arranged in the base area. In addition, it has the advantage that an incorrect arrangement of the measuring tube in the measuring tube receptacle is avoided.
  • a third connection contact is set up to connect a reference electrode to a reference potential, in particular to a ground potential, the third connection contact being arranged in a third cross-sectional plane that is offset in the longitudinal direction from the first cross-sectional plane, the third connection contact being for first and / or second connection contact is arranged offset in the magnetic field direction.
  • a reference electrode is provided for this, which can be connected to the measuring circuit via a further connection contact.
  • the third connection contact is advantageously in the longitudinal direction and in
  • Magnetic field direction offset to the first connection contact and the second connection contact is particularly in the case of measuring tubes with a small nominal diameter, a reference electrode arranged in the measuring electrode plane or opposite to the direction of flow can cause turbulence in the medium to be conveyed, which would falsify the flow measurement.
  • the electromagnetic flowmeter according to the invention comprises:
  • a receiving unit in particular the receiving unit according to the invention.
  • an exchangeable measuring tube in particular the measuring tube according to the invention, the measuring tube being arranged in the receiving unit in a form-fitting and / or force-fitting manner.
  • Such a one-way solution for flow measurements has the advantage that not only can the production be implemented cost-effectively, but also the individual ones Reusable component, in the case of the receiving unit and the connection contacts arranged in the receiving unit.
  • FIG. 1 a perspective view of an embodiment of the receiving unit
  • FIG. 2 a longitudinal section through the configuration of the receiving unit depicted in FIG. 1;
  • FIG. 1 a perspective view of an embodiment of the receiving unit
  • FIG. 3 a close-up view from the longitudinal section of FIG. 2 of the connection contacts
  • FIG. 4 a close-up view from a cross section of the receiving unit from FIG. 1, in particular the measuring tube holder with inserted measuring tube, and a close-up view from a cross section of the receiving unit, in particular the measuring tube holder without inserted measuring tube;
  • FIG. 5 a longitudinal section through the configuration of the receiving unit depicted in FIG. 1, in particular through the fixing device and a close-up view of the measuring tube receptacle;
  • FIG. 6 a cross section through the embodiment of the receiving unit depicted in FIG. 1, in particular through the fixing device;
  • FIG. 9 a cross section through the embodiment of the receiving unit shown in FIG. 7 with an inserted measuring tube
  • the receiving unit 22 comprises a housing 23 which has a measuring tube receptacle 24.
  • the measuring tube holder 24 serves to receive and guide a measuring tube. In the case of the present receiving unit 22, the measuring tube must be inserted in a straight line in the assembly direction.
  • the measuring tube receptacle 24 is delimited by a base surface 31 in the assembly direction.
  • the base surface 31 is part of the housing wall.
  • the measuring tube receptacle 24 is in one direction perpendicular to the mounting direction and perpendicular to the longitudinal direction of the measuring tube 1 through two Leg surfaces 46.1, 46.2 limited.
  • the leg surfaces 46.1, 46.2 can extend over several levels.
  • the fixing body 53 is part of a fixing device and is designed to be resilient. This means that when the measuring tube is inserted into the measuring tube receptacle 24, a force perpendicular to the mounting direction displaces the fixing body in the direction of the interior of the housing. If the measuring tube is in the installation position, the spring presses the fixing body into a receptacle provided in the measuring tube body.
  • Terminal contacts 28.1, 28.2, 28.3, which have contact areas 29 that protrude into the measuring tube receptacle 24, are arranged in the leg surface 46.1.
  • Connection contacts 28.1, 28.2, 28.3 are designed to be resilient and connected to a measuring circuit. When the measuring tube is inserted, the connection contacts 28.1, 28.2, 28.3 are displaced in the direction of the interior of the housing. The resilient design ensures that in the final installation state of the measuring tube the connection contacts 28.1, 28.2, 28.3 are moved in the direction of the starting position and thus form mechanical contact with the respectively assigned measuring electrode or reference electrode of the measuring tube.
  • the connection between the connection contacts 28.1, 28.2, 28.3 and the respective measuring electrodes or the reference electrode is positive and / or non-positive.
  • a plug connector 32 is arranged in the base area 31, which is used to connect a temperature sensor arranged in the measuring tube to the measuring circuit arranged in particular in the housing.
  • the plug connector 32 is designed to be complementary to the contact connection of the temperature sensor.
  • the contact connection of the temperature sensor is designed as a jack plug and the plug connector 32 is designed as a jack socket.
  • 2 shows a longitudinal section through an embodiment of the receiving unit 22.
  • the measuring circuit 30 and operating circuit 44 are arranged in the housing 23 of the receiving unit 22.
  • the measuring circuit 30 is set up to measure a measuring voltage at the measuring electrodes of the measuring tube. For this purpose, it is connected to connection contacts 28 which, when the measuring tube 1 is inserted, form an electrical contact with the measuring electrodes 3.
  • the operating circuit 44 is set up to apply a coil signal to the coil 26.
  • the magnetic field generating device 25 is arranged in the interior of the housing 23.
  • the magnetic field generating device 25 comprises a coil core 27 and a coil 26, the coil core 27 extending through a coil cross section.
  • the coil 26 is arranged behind the base surface 31 in the assembly direction.
  • the coil core 27 has a first sub-section which extends through the coil 26 and two sub-sections which, starting from the first sub-section, extend in the direction of the leg surfaces 46.1, 46.2. In the longitudinal section of the coil core, the coil core 27 assumes the shape of a C or a horseshoe.
  • the Magnetic field generating device 25 has the form of a magnetic field generating device 25 commonly used in shaded pole motors.
  • the coil core 27 is preferably made in one piece.
  • the coil core 27 can be formed from a solid, magnetically conductive material, from a single sheet metal part or from a large number of sheet metal parts that are stacked and connected to one another, in particular in the transverse direction of the coil core.
  • the coil core 27 has a first coil core section 48.1, which extends through the coil 26, and a second coil core section 48.2 which, starting from the first coil core section 48.1, extends in the direction of one of the two, in particular parallel, leg surfaces 46.1, 46.2.
  • a measuring tube 1 is mechanically detachable and, in particular, is arranged in a form-fitting and / or force-fitting manner.
  • the coil core 27 is separated from the measuring tube 1 at least by the wall of the housing 23.
  • FIG. 3 shows a close-up view from the longitudinal section of FIG.
  • connection contacts 28.1, 28.2 are arranged in the leg surface 46.1 and are in contact with the measuring electrodes 3.1, 3.2 via the contact areas 29.1, 29.2.
  • the measuring electrodes 3.1, 3.2 each have a measuring electrode body 9, which has a first measuring electrode part 10.1, which is arranged in a first area 5.1 of the receptacle and a second measuring electrode part 10.2, which is arranged in a second area 5.2, the direction of the longitudinal axes 6.1, 6.2 of the two measuring electrode parts 10.1, 10.2 differentiate.
  • the measuring electrodes 3.1, 3.2 are each made in two parts and are arranged in a receptacle in the measuring electrode body.
  • At least the first measuring electrode part 10.1 of the measuring electrodes 3.1, 3.2 was at least partially encapsulated in an injection molding process.
  • the second measuring electrode part 10.2 was inserted into the intended second area 5.2 of the receptacle after the injection molding process.
  • the front area 11 of a first measuring electrode part 10.1 extends into the channel of the measuring tube body 2 that is suitable for guiding the medium.
  • the first measuring electrode part 10.1 also has a receptacle 13 in the end area 12 which is complementary to a front area 14 of the second measuring electrode part 10.2.
  • the front area 14 of the second measuring electrode part 10 is arranged in the receptacle 13 of the first measuring electrode part 10.1.
  • the second measuring electrode part 10.2 has an end region 15 with a receptacle 16 which is used to receive a section of a connection contact 28.
  • the longitudinal axis of the first measuring electrode part 10.1 corresponds to the electrode axis 21.
  • the longitudinal axis of the second measuring electrode part 10.2 is aligned inclined to the longitudinal axis of the first measuring electrode part 10.1.
  • the longitudinal axis of the first measuring electrode part 10.1 and the longitudinal axis of the second measuring electrode part 10.2 form an angle of approximately 90 °.
  • the first measuring electrode part 10.1 and the second measuring electrode part 10.2 each have a cylindrical basic shape.
  • the receptacle 14 of the first measuring electrode part 10.1 also has a cylindrical basic shape.
  • the receptacle 16 of the second measuring electrode part 10.2 is designed as a convex depression and thus enables the connection contact 28.1, 28.2 to be introduced more easily.
  • the second measuring electrode part 10.2 of the first measuring electrode 3.1 is shorter than the second measuring electrode part 10.2 of the second measuring electrode 3.2. This is related to the arrangement of the connection contacts 28.1, 28.2 in the housing 23.
  • the connection contact 28.2 is arranged in the entrance of the measuring tube receptacle 24, while the connection contact 28.1 is closer to the base surface of the measuring tube receptacle 24.
  • the contact area 29.1 of the first connection contact 28.1 which is arranged after the second connection contact 28.2 in the assembly direction, is arranged offset in a direction perpendicular to the assembly direction and perpendicular to the longitudinal direction of the measuring tube body or in the direction perpendicular to the longitudinal plane of the measuring tube body 2 running through the electrode axis 21.
  • the connection contacts 28 are designed to be resilient.
  • a section of the measuring tube body 2 displaces the respective contact area 29 of the connection contact 28 in the direction of the interior of the housing. This compresses the spring. If the measuring tube 1 is in the installed state, the spring drives the contact area into the original position, this being guided into the receptacle 16 of the second measuring electrode part 10.2 and forming a positive or at least mechanical and electrical contact with it.
  • the contact areas 29 of the connection contacts 28 are pin-shaped and rounded.
  • the measuring electrode body 9 of the measuring electrodes 3.1, 3.2 is formed from a material which comprises metal.
  • the respective measuring electrode 3.1, 3.2 takes the form of a pointed electrode.
  • the measuring tube 1 shown comprises a measuring electrode 3.1, which at least partly in the to lead the
  • a temperature sensor 17 is arranged offset in the longitudinal direction of the measuring tube 1.
  • the temperature sensor 17 is suitable for determining a measured variable proportional to the medium temperature.
  • a measuring circuit arranged in the housing is set up for this purpose with the temperature sensor 17 communicate.
  • the contact with the temperature sensor 17 takes place via a plug connector 19 which is arranged in the base surface of the measuring tube receptacle 24.
  • the connection body of the temperature sensor 17, which is designed to be complementary to the plug connector 19 is plugged onto the plug connector 19 or inserted into the plug connector 19.
  • a reference electrode 33 is arranged, which serves to ground the medium.
  • the reference electrode 33 is designed as a pointed electrode and is connected to the measuring circuit via a third connection contact 28.3. In the installed state, the contact area 29.3 of the third connection contact 28.3 extends in a receptacle of the reference electrode 33.
  • the third connection contact 28.3 is also designed to be resilient.
  • the first measuring electrode 3.1 or the first connection contact 28.1 is located in a first cross-sectional plane 18.1, while the reference electrode 33 is located in a second cross-sectional plane 18.2, which is arranged offset in the longitudinal direction of the measuring tube 1.
  • the fixing device 54 shown comprises a fixing body 53 and a spring which is attached to an inner surface 57 of the housing 23 is arranged.
  • a section of the fixing body 53 rests on an inside of the housing wall, in particular on a section of the wall on which the leg surface 46.2 is located.
  • the leg surface 46.2 there is an opening 56 through which the fixing body 53 extends.
  • the fixing body 53 protrudes into the measuring tube receptacle 24.
  • the fixing body 53 comprises a pressing surface 59, which has a solder vector that is the sum of two
  • Base vectors is formed, namely from a first base vector which points exclusively opposite to the mounting direction and a second base vector which points into the measuring tube receptacle 24 and runs perpendicular to the first base vector.
  • a plug connector 19 is arranged, which is designed as a sleeve, in particular as a latch sleeve.
  • the connector has a longitudinal axis which runs parallel to a measuring electrode axis of the measuring tube.
  • the plug connector 19 is arranged offset to the coil 26 in the longitudinal direction of the measuring tube (not shown).
  • the fixing device 54 shown comprises two fixing bodies 53.1 53.2 which are arranged in the housing 23 and are each designed to be resilient.
  • the fixing bodies 53.1, 53.2 are arranged offset in the longitudinal direction of the measuring tube receptacle 24. Between the fixation body 53.1, 53.2, the coil core 27 of the magnetic field generating device extends.
  • the fixing device 54 is arranged exclusively on one side of the measuring tube receptacle 24.
  • the connection contacts 28 for the measuring electrodes and the reference electrode are attached on the opposite side.
  • In the leg surface 46.2 there are two openings 56.1, 56.2, through which one of the fixing bodies 53.1, 53.2 extends.
  • the fixing body 53 has a pressing surface 59, which ensures that a straight insertion of the measuring tube 1 into the measuring tube receptacle 24 when there is contact between the pressing surface 59 of the fixing body 53 and the pressing surface 55 of the measuring tube 1 in a movement of the fixing body 53 perpendicular to the direction of assembly
  • the pressure surface 59 therefore has a perpendicular vector that is formed from a sum of two basic vectors, namely a first basic vector that points exclusively opposite to the mounting direction and a second basic vector that points into the measuring tube receptacle 24 and runs perpendicular to the first basic vector
  • FIG. 7 shows a perspective view of a further embodiment of the receiving unit 22 with the measuring tube 1 inserted.
  • the embodiment shown in FIG. 7 differs from the embodiment shown above (see FIGS. 1 to 6) mainly in the embodiment of the measuring tube 1, the The magnetic field generating device arranged in the housing and the measuring tube receptacle 24.
  • FIG. 8 shows a longitudinal section through the receiving unit 22 depicted in the embodiment of FIG. 7, a close-up view of the measuring tube holder 24 and a close-up view of a cross section of the measuring tube holder 24, each with the measuring tube 1 inserted.
  • the magnetic field generating device 25 shown corresponds essentially to the magnetic field generating device Device 25 from FIG. 2.
  • the essential difference is that two subsections of the coil core 27 each extend through an opening 45.
  • the coil core 27 is formed in one piece or in several parts from a solid magnetic core or from at least one individual sheet metal part or from a large number of sheet metal parts that are stacked and connected to one another, in particular in the longitudinal direction of the pole piece. The same applies to the pole piece 35.
  • the pole piece 35 unlike usual, is not arranged in the housing 23, but on the measuring tube body 2.
  • the pole piece 35 has a base surface 40 which, in the installed state, is in contact with the coil core 27.
  • the magnetic field thus generated by the coil is guided through the coil core to the pole piece 35 arranged on the measuring tube 1, which at least partially spans the channel of the measuring tube, as a result of which a substantially homogeneous magnetic field is formed inside the channel.
  • the measuring tube 1 comprises two diametrically arranged pole shoes 35.1, 35.2.
  • the pole shoes 35.1, 35.2 are partially encapsulated by the casting compound forming the measuring tube body 2 by means of an injection molding process, but at least to the extent that the side surfaces 38, 39 and the end surfaces 36, 37 are at least partially covered and the base surface 40 is free or partially exposed, so that there is no disadvantageous intermediate layer between the base surface 40 of the pole piece 35 and the coil core 27.
  • the base area 40 is designed to be complementary to the respective end section of the coil core 27. In the embodiment shown, the base surface 40 and the associated end section of the coil core 27 are designed as a flat surface.
  • connection contacts corresponds to the depicted configuration from FIG. 3.
  • FIG. 9 shows a cross section through the embodiment of the receiving unit 22 shown in FIG. 7 with the measuring tube 1 inserted, the measuring tube 1 being inserted in the measuring tube receptacle 24 in a form-fitting and non-positive manner.
  • the measuring tube 1 has a receptacle 34 into which exactly one pole piece 35 is inserted.
  • the receptacle 34 is designed in such a way that the pole shoe 35 is positively connected to the measuring tube body 2.
  • the end faces 36, 37 touch the measuring tube body 2 as do the side faces 38, 39.
  • the measuring tube 1 is connected to a hose system via the process connections 60.
  • the measuring tube 1 has two diametrically arranged measuring electrodes 3.1, 3.2, which are each made in two parts.
  • a first measuring electrode part has a first
  • the measuring tube 1 has a temperature sensor 17 with a plug connector, which is designed to be complementary to a plug connector arranged in the receiving unit, in particular in the measuring tube receptacle.
  • the illustrated connector of the temperature sensor 17 is a jack plug.
  • the electrode axis 21, the reference axis 20 of the temperature sensor 17 and the longitudinal axis of the measuring tube body 7 lie in a common longitudinal plane 8.
  • the measuring tube body 2 has two diametrically arranged receptacles 34 each for a pole piece 35, a reference straight line connecting the pole pieces 35 intersecting the longitudinal axis 7 of the measuring tube 1 perpendicularly.
  • the pole shoes 35 are integrated into the measuring tube body 2 in such a way that only a base area 40 is exposed, which is brought into contact with the respective coil core arranged in the receiving unit.
  • the base area 40 is planar in the embodiment shown.
  • the measuring tube 1 has two offset in the longitudinal direction of the measuring tube 1
  • Receivers 52.1, 52.2 which are set up to exclude a fixing body of a fixing device arranged in the receiving unit.
  • a pressure surface 55 extends in the assembly direction.
  • the pressure surface 55 has a perpendicular vector which is formed from the sum of two basis vectors, namely a first basis vector which points in the assembly direction (see arrow) and a second basis vector which is oriented perpendicular to the first basis vector and parallel to the second longitudinal axis 6.2.
  • the pressing surface 55 is used to convert a straight assembly movement of the measuring tube 1 in the assembly direction into a straight movement of the fixing body in the direction of the interior of the housing.
  • the fixing body is evenly pushed into the
  • the spring of the fixing device causes the fixing body to be moved in the direction of the receptacle 52.
  • the receptacle 52 is designed to be complementary to a section of the fixing body.
  • a guide surface 32 is provided between the receptacle 52 and the pressure surface 55, which is inclined to the pressure surface 55 and is shaped in such a way that when there is a tensile force on the measuring tube opposite to the assembly direction, the fixing body is guided out of the receptacle 52 and thus the shape and / or frictional connection between measuring tube 1 and receiving unit is released.
  • an additional unlocking device is not necessary.
  • a longitudinal plane of the measuring tube body which is oriented perpendicular to the electrode axis 21, divides the receptacles 52.1, 52.2 into two sides.
  • the longitudinal plane is not a mirror plane, since only one of the two sides has a guide surface 32.
  • the opposite side has a stop surface, the solder vector of which points essentially exclusively in the assembly direction.
  • the measuring tube body 2 is designed in one piece and manufactured by means of an injection molding process. List of reference symbols

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Messrohr (1) zum Führen eines fließfähigen Mediums in eine Längsrichtung, umfassend: - einen insbesondere einstückig ausgebildeten Messrohrkörper (2) mit einer Längsachse (7), wobei der Messrohrkörper (2) eine Montagefläche aufweist, zum mechanisch lösbaren Einbau des Messrohres (1) in eine Aufnahmeeinheit (22) in einer, insbesondere durch die Montagefläche definierten Position; - zwei Messelektroden (3.1, 3.2) zum Bilden eines galvanischen Kontaktes mit dem Medium, wobei die Messelektroden (3.1, 3.2) auf gegenüberliegenden Seiten des Messrohrkörpers (2) angeordnet sind, wobei die Messelektroden (3.1, 3.2) jeweils in einer Aufnahme (4) angeordnet sind, wobei die Aufnahmen (4) in dem Messrohrkörper (2) integral ausgebildet sind, wobei die Aufnahmen (4) jeweils einen ersten und einen zweiten Bereich (5.1, 5.2) aufweisen, wobei der erste Bereich (5.1) eine erste Längsachse (6.1) aufweist, wobei der zweite Bereich (5.2) eine zweite Längsachse (6.2) aufweist, wobei die erste Längsachse (6.1) und die Längsachse (7) des Messrohrkörpers (2) eine Längsebene (8) bilden, wobei die zweite Längsachse (6.2) die Längsebene (8) schneidet. Zudem betrifft die Erfindung eine Aufnahmeeinheit (22) und ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (58).

Description

Messrohr, Aufnahmeeinheit und magnetisch-induktives Durchflussmessgerät
Die Erfindung betrifft ein Messrohr, eine Aufnahmeeinheit und ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät.
Magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte werden zur Bestimmung der Durchflussgeschwindigkeit und des Volumendurchflusses eines fließenden Mediums in einer Prozessleitung eingesetzt. Ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät weist ein Magnetsystem auf, das ein Magnetfeld senkrecht zur Flussrichtung des fließenden Mediums erzeugt. Dafür werden üblicherweise einzelne Spulen verwendet. Um ein überwiegend homogenes Magnetfeld zu realisieren, werden zusätzlich Polschuhe so geformt und angebracht, dass die Magnetfeldlinien über den gesamten Rohrquerschnitt im Wesentlichen senkrecht zur Querachse bzw. parallel zur Vertikalachse des Messrohres verlaufen. Ein an die Mantelfläche des Messrohres angebrachtes Messelektrodenpaar greift eine senkrecht zur Flussrichtung und zum Magnetfeld anliegende elektrische Messspannung bzw. Potentialdifferenz ab, die entsteht, wenn ein leitfähiges Medium bei angelegtem Magnetfeld in Flussrichtung fließt. Da die abgegriffene Messspannung laut Faraday’schem Induktionsgesetz von der Geschwindigkeit des fließenden Mediums abhängt, kann aus der induzierten Messspannung U die Durchflussgeschwindigkeit u und, mit Hinzunahme eines bekannten Rohrquerschnitts, der Volumendurchfluss V ermittelt werden. Bisher gibt es nur wenige Durchflussmessgeräte, die sich das Faraday’sche Gesetz der magnetischen Induktion zu Nutze machen und gleichzeitig für sogenannte Einweg- Anwendungen geeignet sind. Einweg-Anwendungen setzen voraus, dass die mediumsberührenden Teile ausgewechselt werden können. Bei magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte wären es demnach die Messelektroden und Teile des Messrohres, wie z.B. der Liner oder der gesamte Mess rohrkörper.
Die DE 10 2016 118 064 A1 lehrt ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät, welches eine U-förmige Messrohraufnahme für austauschbare Messrohre aufweist. Dabei befindet sich das Magnetsystem im Messgerätegehäuse und die Gegenkontakte für die im Messrohr angebrachten Messelektroden in der Messrohraufnahme. Nachteilig an den bereits bekannten magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräten für Einweg-Anwendungen ist, dass die Anschlusskontakte in der Messrohraufnahme durch ein häufiges Wechseln der Messrohre stark beansprucht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät für Einweg-Anwendungen bereitzustellen, welches eine reduzierte Beanspruchung der Anschlusskontakte beim Einführen des Messrohres in die Messrohraufnahme der Aufnahmeeinheit gewährleistet. Die Aufgabe wird gelöst durch das Messrohr nach Anspruch 1 , die Aufnahmeeinheit nach Anspruch 9 und das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät nach Anspruch 13.
Das erfindungsgemäße Messrohr zum Führen eines fließfähigen Mediums in eine Längsrichtung, umfassend: - einen insbesondere einstückig ausgebildeten Messrohrkörper mit einer Längsachse, wobei der Messrohrkörper eine Montagefläche aufweist, zum mechanisch lösbaren Einbau des Messrohres in eine Aufnahmeeinheit in einer, insbesondere durch die Montagefläche definierten Position;
- zwei Messelektroden zum Bilden eines galvanischen Kontaktes mit dem Medium, wobei die Messelektroden auf gegenüberliegenden Seiten des Messrohrkörpers angeordnet sind, wobei die Messelektroden jeweils in einer Aufnahme angeordnet sind, wobei die Aufnahmen in dem Messrohrkörper integral ausgebildet sind, wobei die Aufnahmen jeweils einen ersten und einen zweiten Bereich aufweisen, wobei der erste Bereich eine erste Längsachse aufweist, wobei der zweite Bereich eine zweite Längsachse aufweist, wobei die erste Längsachse und die Längsachse des Messrohrkörpers eine Längsebene bilden, wobei die zweite Längsachse die Längsebene schneidet. Vorteilhaft ist, dass die Anordnung der Anschlusskontakte für die Messelektroden in der Aufnahmeeinheit unabhängig von der Position des mit dem Medium beaufschlagbaren Abschnittes der Messelektroden im Messrohrkörper festgelegt werden kann, was zu einer Vereinfachung der Montierbarkeit des Messrohres führt. Herkömmliche Messrohre weisen diametral angeordnete Messelektroden auf, wobei die Anschlusskontakte für die Messelektroden mit den Enden der Messelektroden verbunden sind, so dass auch die Anschlusskontakte diametral angeordnet sind. Eine derartige Lösung empfiehlt sich jedoch nicht für Einweg-Anwendungen, bei denen das Messrohr des magnetisch induktiven Durchflussmessgerätes auswechselbar ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Messelektroden jeweils einen Messelektrodenkörper aufweisen, wobei der Messelektrodenkörper mindestens zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein erstes Messelektrodenteil stiftförmig ausgebildet ist und einen Frontbereich und einen Endbereich aufweist, wobei der Frontbereich dazu eingerichtet ist einen galvanischen Kontakt mit dem Medium zu bilden und der Endbereich eine Aufnahme für einen zweiten
Messelektrodenteil aufweist, der komplementär zu einem Frontbereich eines zweiten Elektrodenteils ausgestaltet ist, wobei das erste Messelektrodenteil im ersten Bereich angeordnet ist, wobei das zweite Messelektrodenteil einen Endbereich aufweist, der eine Aufnahme aufweist, die dazu eingerichtet ist über Anschlusskontakte mit einer Messschaltung kontaktiert zu werden, wobei der zweite Messelektrodenteil im zweiten Bereich angeordnet ist, wobei der zweite Messelektrodenteil in der Aufnahme des Messrohrkörpers eingesetzt ist und in einem insbesondere elektrischen Kontakt mit dem ersten Messelektrodenteil steht.
Eine Zweiteiligkeit der Messelektroden vereinfacht die Herstellung des Messrohres. Während ein Messelektrodenteil bereits im Spritzverfahren durch die den Messrohrkörper bildende Vergussmasse umspritzt wird, kann der zweite Messelektrodenteil nachträglich in einem Montageschritt in die vorgesehen Aufnahme eingesetzt werden. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das zweite Messelektrodenteil der ersten
Messelektrode kürzer als das zweite Messelektrodenteil der zweiten Messelektrode ist.
Anschlusskontakte, welche Kontaktbereiche aufweisen, die in die Messrohraufnahme der Aufnahmeeinheit hineinragen haben den Nachteil, dass der im Eingang der Messrohraufnahme angeordnete Anschlusskontakt beim Einführen des Messrohres, durch den Messrohrkörper oder durch die zugehörige Messelektroden massiven abgerieben oder gar geschädigt werden können, was in einem schlechten elektrischen Kontakt mit dem Messelektroden der eingesetzten Messrohre führt. Die Problematik taucht insbesondere dann auf, wenn die Kontaktbereiche der Anschlusskontakte und der Messelektroden jeweils in einer gemeinsamen Ebene liegen. Durch das Verkürzen des zweiten Elektrodenteils der ersten Messelektrode wird vermieden, dass es beim Einführen des Messrohres in die Messrohraufnahme der Aufnahmeeinheit, die im Eingang der Messrohraufnahme angeordnete Anschlusskontakte durch den Endabschnitt der zuerst in die Messaufnahme eingeführten Messelektrode - die erste Messelektrode - zu einem mechanischen Kontakt und somit zu möglichen Schäden kommt. Vorzugsweise ist in dem Messrohrkörper eine Fuge eingearbeitet, die vermeidet, dass die einzelnen Anschlusskontakte bei vorschriftsmäßigen Einfuhren mit dem Messrohrkörper in Kontakt kommen, wobei sich die Fuge in der Querschnittsebene der Messelektroden erstreckt. Beispielsweise kann sich die Fuge ausgehend von der ersten Messelektrode bis zur zweiten Messelektrode erstrecken.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Messelektroden jeweils einen Messelektrodenkörper aufweisen, wobei der Messelektrodenkörper durch einen gebogenen Kreiszylinder gebildet ist und insbesondere L-förmig ist. Vorteilhaft an der Ausgestaltung ist, dass der nachträgliche Montageschritt der zweiten
Messelektrodenteile vermieden werden kann. Dafür weißt der Messelektrodenkörper eine Biegung auf, so dass der Endabschnitt zum Kontaktieren mit einem Anschlusskontakt in die vorgegeben Position gebracht wird. Auch in dem Fall ist der Messelektrodenkörper vorzugsweise mittels der den Messelektrodenkörper bildenden Vergussmasse umspritzt. Dies erhöht die Dichtigkeit der Messelektroden im Messrohrkörper gegen dem Eindringen des zu führenden Mediums. Zudem sind die Messelektroden formschlüssig mit dem Messrohrkörper verbunden und müsse nicht mehr zusätzlich fixiert werden.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass im Messrohrkörper ein insbesondere mit Medium beaufschlagbarer Temperatursensor angeordnet ist, der dazu eingerichtet ist, ein von der Mediumstemperatur abhängiges Messsignal zu ermitteln, wobei die Messelektroden in einer ersten Querschnittsebene angeordnet sind, wobei der Temperatursensor in einer zweiten Querschnittsebene angeordnet ist, wobei die zweite Querschnittsebene zur ersten Querschnittsebene in Längsrichtung des Messrohrkörpers beabstandet ist. Vorteilhaft an der Ausgestaltung ist, dass zusätzlich zur Durchflussmessgröße, wie
Durchflussgeschwindigkeit, Volumendurchfluss und/oder Massedurchfluss auch Auskunft über die Mediumstemperatur erlangt werden kann. Das zur Messelektrodenebene versetzte Anordnen des Temperatursensors verhindert, dass sich Wirbel an dem in den zum Führen des Mediums geeigneten Kanal des Messrohr hineinragenden Temperatursensor ausbilden, welche die Bestimmung der Durchflussmessgröße verfälschen.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Temperatursensor, insbesondere ein Thermoelement oder ein Widerstandthermometer, vorzugsweise ein Platin- Messwiderstand ist, der einen zumindest zweipoligen Steckverbinder aufweist. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht ein kostengünstige Integration eines Temperatursensors in ein Einweg-Messrohr.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Steckverbinder ein Klinkenstecker, eine Klinkenbuchse, einen USB-Stecker oder USB-Buchse umfasst. Derartige Steckverbinder sind bereits bekannt. In der vorliegenden Erfindung erhöht die Steckverbindung zwischen Steckverbinder des Messrohres und der Aufnahmeeinheit die mechanische Festigkeit des Messrohres in der Messrohraufnahme. Klinkenstecker und Klinkenbuchsen sind besonders aus Kostengründen für Einweg-Anwendungen geeignet.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Steckverbinder eine Bezugsachse, insbesondere eine Längsachse aufweist die parallel zu einer die beiden Messelektroden verbindenden und in einer Längsebene des Messrohrkörpers liegenden Elektrodenachse verläuft.
Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht ein eindeutiges und montagefreundliches Einführen des Messrohres in eine vorgesehene Messrohraufnahme mit einem komplementär zum Steckverbinder des Temperatursensors ausgebildeten weiteren
Steckverbinder. Dabei ist der in der Aufnahmeeinheit angeordnete Steckverbinder mit der Messschaltung verbunden und diese dazu eingerichtet mittels der Temperatursensor eine von der Mediumstemperatur abhängigen Messgröße zu ermitteln.
Die erfindungsgemäße Aufnahmeeinheit, umfassend: - ein Gehäuse, wobei das Gehäuse eine Messrohraufnahme aufweist, wobei die Messrohraufnahme dazu ausgebildet ist ein Messrohr zum Führen eines fließfähigen Mediums in Fließrichtung, insbesondere das erfindungsgemäße Messrohr aufzunehmen, - eine magnetfelderzeugende Vorrichtung zum Erzeugen eines durch die
Messrohraufnahme reichenden Magnetfeldes mit einer Magnetfeldrichtung, wobei die Magnetfeldrichtung senkrecht zur Fließrichtung steht, wobei die magnetfelderzeugende Vorrichtung eine Spule und einen Spulenkern umfasst, wobei die magnetfelderzeugende Vorrichtung im Gehäuse angeordnet ist; - mindestens zwei Anschlusskontakte, die dazu eingerichtet sind, Messelektroden des Messrohres mit einer Messschaltung elektrisch zu verbinden, wobei die Anschlusskontakte jeweils einen Kontaktbereich aufweisen, wobei die Kontaktbereiche aus dem Gehäuse hervorstehen, wobei die Anschlusskontakte in der Messrohraufnahme angeordnet sind, wobei ein erster Anschlusskontakt und ein zweiter Anschlusskontakt in einer ersten Querschnittsebene gegeneinander in Magnetfeldrichtung versetzt angeordnet sind.
Der erste Anschlusskontakt ist näher zur Basisfläche angeordnet und ragt weiter in die Messrohraufnahme hinein. Der zweite Anschlusskontakt ist im Eingangsbereich der Messrohraufnahme angeordnet und ragt nur geringfügig in die Messrohraufnahme hinein. Beim Einfuhren des Messrohres wird ein Kontakt zwischen der Messelektrode, welche dazu vorgesehen ist mit dem ersten Anschlusskontakt kontaktiert zu werden und dem zweiten Anschlusskontakt vermieden. Vorzugsweise kommt der zweite Anschlusskontakt nicht in Kontakt mit dem Messrohrkörper. Durch das Versetzen der beiden für die zwei Messelektroden des Messrohres vorgesehenen Anschlusskontakte wird verhindert, dass es zu einer mechanischen Überbeanspruchung des im Eingang der Messrohraufnahme angeordneten zweiten Anschlusskörpers kommt. Zudem wird ein falsch orientiertes Einführen des Messrohres in die Messrohraufnahme verhindert. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Messrohraufnahme eine Basisfläche und zwei Schenkelflächen aufweist, wobei die Basisfläche die Messrohraufnahme in eine Montagerichtung des Messrohres begrenzt, wobei die Schenkelflächen die Messrohraufnahme senkrecht zur Montagerichtung und zur Längsrichtung des Messrohres begrenzt, wobei die Anschlusskontakte in einer der beiden Schenkelflächen angeordnet sind.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass ein Steckverbinder in der Basisfläche angeordnet ist, wobei der Steckverbinder dazu eingerichtet ist, einen Temperatursensor mit der
Messschaltung elektrisch zu verbinden. Die Ausgestaltung hat den Vorteil, dass zusätzlich zur Ermittlung einer Durchflussmessgröße auch die Mediumstemperatur ermittelt werden kann. Bisher bekannte Einweg-Lösungen für magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte beschränken sich ausschließlich auf die Ermittlung des Volumendurchflusses bzw. der Durchflussgeschwindigkeit. Mit der Ausgestaltung können austauschbare Messrohre jeweils mit einem Temperatursensoren versehen werden, welcher dann über den in der Basisfläche angeordneten Steckverbinder mit der Messschaltung verbindbar ist. Zudem hat sie den Vorteil, dass ein fehlerhaftes Anordnen des Messrohres in der Messrohraufnahme vermieden wird. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass ein dritter Anschlusskontakt dazu eingerichtet ist eine Referenzelektrode mit einem Referenzpotential, insbesondere mit einem Erdungspotential zu verbinden, wobei der dritte Anschlusskontakt in einer dritten Querschnittsebene angeordnet ist, die zur ersten Querschnittsebene in Längsrichtung versetzt ist, wobei der dritte Anschlusskontakt zum ersten und/oder zweiten Anschlusskontakt in Magnetfeldrichtung versetzt angeordnet ist.
Bei elektrisch isolierend ausgebildeten Messrohrkörpern ist es notwendig das Potential im zu führenden Medium zu kontrollieren. Dafür ist eine Referenzelektrode vorgesehen, welche über einen weiteren Anschlusskontakt mit der Messschaltung verbindbar ist. Vorteilhafterweise ist der dritte Anschlusskontakt in Längsrichtung und in
Magnetfeldrichtung versetzt zu dem ersten Anschlusskontakt und dem zweiten Anschlusskontakt angeordnet. Gerade bei Messrohren mit einer geringen Nennweite kann eine in der Messelektrodenebenen oder eine entgegengesetzt zur Fließrichtung angeordnete Referenzelektrode Verwirbelungen im zu führenden Medium verursachen, was die Durchflussmessung verfälschen würde.
Das erfindungsgemäße magnetisch-induktive Durchflussmessgerät umfasst:
- eine Aufnahmeeinheit, insbesondere die erfindungsgemäße Aufnahmeeinheit; und
- ein auswechselbares Messrohr, insbesondere das erfindungsgemäße Messrohr, wobei das Messrohr in der Aufnahmeeinheit form- und/oder kraftschlüssig angeordnet ist.
Eine derartige Einweg-Lösung für Durchflussmessungen hat den Vorteil, dass nicht nur die Herstellung kostengünstig realisierbar ist, sondern auch die Erhaltung der einzelnen Mehrweg-Komponente, in dem Fall der Aufnahmeeinheit und der in der Aufnahmeeinheit angeordneten Anschlusskontakte.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : eine perspektivische Ansicht einer Ausgestaltung der Aufnahmeeinheit; Fig. 2: einen Längsschnitt durch die Ausgestaltung der in Fig. 1 abgebildeten Aufnahmeeinheit;
Fig. 3: eine Nahansichten aus dem Längsschnitt der Fig. 2 auf die Anschlusskontakte;
Fig. 4: eine Nahansichten aus einem Querschnitt der Aufnahmeeinheit aus Fig. 1 , insbesondere der Messrohraufnahme mit eingesetztem Messrohr und eine Nahansichten aus einem Querschnitt der Aufnahmeeinheit, insbesondere der Messrohraufnahme ohne eingesetztem Messrohr;
Fig. 5: einen Längsschnitt durch die Ausgestaltung der in Fig. 1 abgebildeten Aufnahmeeinheit, insbesondere durch die Fixiervorrichtung und eine Nahansicht der Messrohraufnahme; Fig. 6: einen Querschnitt durch die in der Fig. 1 abgebildeten Ausgestaltung der Aufnahmeeinheit, insbesondere durch die Fixiervorrichtung;
Fig. 7: eine perspektivische Ansicht auf eine weitere Ausgestaltung der Aufnahmeeinheit mit eingesetztem Messrohr;
Fig. 8: einen Längsschnitt durch die Ausgestaltung der in Fig. 7 abgebildeten Aufnahmeeinheit, eine Nahansicht der Messrohraufnahme und eine Nahansicht eines Querschnittes der Messrohraufnahme mit eingesetztem Messrohr;
Fig. 9: einen Querschnitt durch die in Fig. 7 abgebildeten Ausgestaltung der Aufnahmeeinheit mit eingesetztem Messrohr; und
Fig. 10: eine perspektivische Ansicht auf eine Ausgestaltung des Messrohres. Die Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausgestaltung der Aufnahmeeinheit 22. Die Aufnahmeeinheit 22 umfasst ein Gehäuse 23, welches eine Messrohraufnahme 24 aufweist. Die Messrohraufnahme 24 dient dazu ein Messrohr aufzunehmen und zu führen. Dabei muss bei der vorliegenden Aufnahmeeinheit 22 das Messrohr geradlinig in Montagerichtung eingeführt werden. Die Messrohraufnahme 24 wird durch eine Basisfläche 31 in Montagerichtung begrenzt. Die Basisfläche 31 ist Teil der Gehäusewandung. Zudem wird die Messrohraufnahme 24 in eine Richtung senkrecht zur Montagerichtung und senkrecht zur Längsrichtung des Messrohres 1 durch zwei Schenkelflächen 46.1 , 46.2 begrenzt. Die Schenkelfläche 46.1 , 46.2 können sich dabei über mehrere Ebenen erstrecken. In der Schenkelfläche 46.2 sind zwei Öffnungen eingebracht durch die sich jeweils ein Fixierkörper 53 erstreckt. Der Fixierkörper 53 ist Teil einer Fixiervorrichtung und federnd ausgebildet. Das heißt, dass beim Einfuhren des Messrohres in die Messrohraufnahme 24, eine Kraft senkrecht zur Montagerichtung den Fixierkörper in Richtung des Gehäuseinneren verdrängt. Ist das Messrohr in Einbauposition drückt die Feder den Fixierkörper in eine im Messrohrkörper vorgesehene Aufnahme.
In der Schenkelfläche 46.1 sind Anschlusskontakte 28.1 , 28.2, 28.3 angeordnet, welche Kontaktbereiche 29 aufweisen, die in die Messrohraufnahme 24 hineinragen. Die
Anschlusskontakte 28.1 , 28.2, 28.3 sind federnd ausgebildet und mit einer Messschaltung verbunden. Beim Einführen des Messrohres werden die Anschlusskontakte 28.1 , 28.2, 28.3 in Richtung Gehäuseinneres verdrängt. Die federnde Ausgestaltung sorgt dafür, dass im finalen Einbauzustand des Messrohres die Anschlusskontakte 28.1 , 28.2, 28.3 in Richtung der Ausgangslage bewegt werden und somit einen mechanischen Kontakt mit der jeweils zugeordneten Messelektrode oder Referenzelektrode des Messrohres bilden. Dabei ist die Verbindung zwischen den Anschlusskontakte 28.1 , 28.2, 28.3 und den jeweiligen Messelektroden oder der Referenzelektrode form- und/oder kraftschlüssig.
In der Basisfläche 31 ist ein Steckverbinder 32 angeordnet, welcher dazu dient einem im Messrohr angeordneten Temperatursensor mit der insbesondere im Gehäuse angeordneten Messchaltung zu verbinden. Der Steckverbinder 32 ist dabei komplementär zum Kontaktanschluss des Temperatursensors ausgestaltet. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Kontaktanschluss des Temperatursensors als Klinkenstecker und der Steckverbinder 32 als Klinkenbuchse ausgebildet. Die Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausgestaltung der Aufnahmeeinheit 22. Im Gehäuse 23 der Aufnahmeeinheit 22 ist die Messschaltung 30 und Betriebsschaltung 44 angeordnet. Die Messschaltung 30 ist dazu eingerichtet ein Messspannung an den Messelektroden des Messrohres zu messen. Dafür ist sie mit Anschlusskontakten 28 verbunden, welche beim Einführen des Messrohres 1 einen elektrischen Kontakt mit den Messelektroden 3 bilden. Die Betriebsschaltung 44 ist dazu eingerichtet ein Spulensignal an die Spule 26 anzulegen. Zudem ist die magnetfelderzeugende Vorrichtung 25 im Inneren des Gehäuse 23 angeordnet. Die magnetfelderzeugende Vorrichtung 25 umfasst einen Spulenkern 27 und eine Spule 26, wobei sich der Spulenkern 27 durch einen Spulenquerschnitt erstreckt. Die Spule 26 in Montagerichtung hinter der Basisfläche 31 angeordnet. Der Spulenkern 27 weist einen ersten Teilabschnitt welcher sich durch die Spule 26 erstreckt und zwei Teilabschnitt, welche ausgehend von dem ersten Teilabschnitt in Richtung der Schenkelflächen 46.1 , 46.2 erstrecken. Im Längsschnitt des Spulenkerns nimmt der Spulenkern 27 die Form eines C‘s an, bzw. eines Hufeisens. Die magnetfelderzeugende Vorrichtung 25 weist die Form einer im Spaltpolmotor üblicherweise verwendeten magnetfelderzeugenden Vorrichtung 25. Der Spulenkern 27 ist vorzugsweise einteilig ausgebildet. Der Spulenkern 27 kann aus einem massiven magnetisch leitfähigen Werkstoff, aus einem einzelnen Blechteil oder aus einer Vielzahl an insbesondere in Querrichtung des Spulenkerns gestapelten und miteinander verbundenen Blechteilen gebildet sein. Der Spulenkern 27 weist einen ersten Spulenkernabschnitt 48.1 , welcher sich durch die Spule 26 erstreckt, und einen zweiten Spulenkernabschnitt 48.2 welcher sich ausgehend von dem ersten Spulenkernabschnitt 48.1 in Richtung einer der zwei, insbesondere parallelen Schenkelfläche 46.1 , 46.2 erstreckt.
In der Messrohraufnahme 24 ist ein Messrohr 1 mechanisch lösbar und insbesondere form- und/oder kraftschlüssig angeordnet. In der abgebildeten Ausgestaltung ist der Spulenkern 27 zumindest durch die Wandung des Gehäuses 23 von dem Messrohr 1 getrennt. Die Fig. 3 zeigt eine Nahansichten aus dem Längsschnitt der Fig. 2. Die
Anschlusskontakte 28.1 , 28.2 sind in der Schenkelfläche 46.1 angeordnet und stehen über die Kontaktbereiche 29.1 , 29.2 in Kontakt mit den Messelektroden 3.1 , 3.2. Die Messelektroden 3.1 , 3.2 weisen jeweils einen Messelektrodenkörper 9 auf, weicher einen ersten Messelektrodenteil 10.1 , welcher in einem ersten Bereich 5.1 der Aufnahme angeordnet ist und einen zweiten Messelektrodenteil 10.2 aufweist, welcher in einem zweiten Bereich 5.2 angeordnet ist, wobei sich die Richtung der Längsachsen 6.1 , 6.2 der beiden Messelektrodenteile 10.1 , 10.2 unterscheiden. In der abgebildeten Ausgestaltung sind die Messelektroden 3.1 , 3.2 jeweils zweiteilig ausgebildet und in einer Aufnahme im Messelektrodenkörper angeordnet. Zumindest der erste Messelektrodenteil 10.1 der Messelektroden 3.1 , 3.2 wurde in einem Spritzgussverfahren zumindest teilweise umspritzt. Der zweite Messelektrodenteil 10.2 wurde nach dem Spritzgussverfahren in den vorgesehenen zweiten Bereich 5.2 der Aufnahme eingesetzt. Der Frontbereich 11 eines ersten Messelektrodenteils 10.1 erstreckt sich in den zum Führen des Mediums geeigneten Kanal des Messrohrkörpers 2. Der erste Messelektrodenteil 10.1 weist zudem im Endbereich 12 eine Aufnahme 13 auf, welche komplementär zu einem Frontbereich 14 des zweiten Messelektrodenteils 10.2 ausgebildet ist. Der Frontbereich 14 des zweiten Messelektrodenteils 10 ist in der Aufnahme 13 des ersten Messelektrodenteils 10.1 angeordnet. Der zweite Messelektrodenteil 10.2 weist einen Endbereich 15 mit einer Aufnahme 16 auf, welche dazu dient einen Teilabschnitt eines Anschlusskontaktes 28 aufzunehmen. Die Längsachse des ersten Messelektrodenteils 10.1 entspricht der Elektrodenachse 21. Die Längsachse des zweiten Messelektrodenteils 10.2 ist zur Längsachse des ersten Messelektrodenteils 10.1 geneigt ausgerichtet. In der abgebildeten Ausgestaltung bilden die Längsachse des ersten Messelektrodenteils 10.1 und die Längsachse des zweiten Messelektrodenteils 10.2 einen Winkel von ca. 90°. Der erste Messelektrodenteil 10.1 und der zweite Messelektrodenteil 10.2 weisen jeweils eine zylindrische Grundform auf. Auch die Aufnahme 14 des ersten Messelektrodenteils 10.1 weist eine zylindrische Grundform auf. Die Aufnahme 16 des zweiten Messelektrodenteils 10.2 ist als konvexe Vertiefung ausgebildet und ermöglicht somit ein erleichtertes Einführung des Anschlusskontaktes 28.1 , 28.2. Der zweite Messelektrodenteil 10.2 der ersten Messelektrode 3.1 ist kürzer als der zweite Messelektrodenteil 10.2 der zweiten Messelektrode 3.2. Die hängt mit der Anordnung der Anschlusskontakte 28.1 , 28.2 im Gehäuse 23 zusammen. Der Anschlusskontakte 28.2 ist im Eingang der Messrohraufnahme 24 angeordnet, während sich der Anschlusskontakte 28.1 näher zur Basisfläche der Messrohraufnahme 24 befindet. Der Kontaktbereich 29.1 des ersten Anschlusskontaktes 28.1 , welcher in Montagerichtung nach dem zweiten Anschlusskontakt 28.2 angeordnet ist, ist in einer Richtung senkrecht zur Montagerichtung und senkrecht zur Längsrichtung des Messrohrkörpers bzw. in Richtung senkrecht zur durch die Elektrodenachse 21 verlaufende Längsebene des Messrohrkörpers 2 versetzt angeordnet. Das heißt, dass der Kontaktbereich 29.1 weiter in die Messrohraufnahme 24 hineinragt, als der Kontaktbereich 29.2 des zweiten Anschlusskontaktes 28.2. Dies ermöglicht ein einfaches und sicheres Einführen des Messrohres 1 in die Messrohraufnahme 24. Die Anschlusskontakte 28 sind federnd ausgebildet. Beim Einführen des Messrohres 1 verdrängt ein Abschnitt des Messrohrkörpers 2 den jeweiligen Kontaktbereich 29 des Anschlusskontaktes 28 in Richtung des Gehäuseinneren. Dabei wird die Feder zusammengestaucht. Ist das Messrohr 1 im Einbauzustand, so treibt die Feder den Kontaktbereich in die ursprüngliche Stellung, wobei dieser in die Aufnahme 16 des zweiten Messelektrodenteils 10.2 geführt wird und mit diesem eine formschlüssige oder zumindest einen mechanischen und elektrischen Kontakt bildet. Die Kontaktbereiche 29 der Anschlusskontakte 28 sind pinförmig ausgebildet und abgerundet.
Der Messelektrodenkörper 9 der Messelektroden 3.1 , 3.2 ist aus einem Werkstoff gebildet, welcher Metall umfasst. Im mediumsberührenden Frontbereich der Messelektroden 3.1 , 3.2 nimmt die jeweilige Messelektrode 3.1 , 3.2 die Form einer Spitzelektrode an.
Die Fig. 4 zeigt eine Nahansichten aus einem Querschnitt der Aufnahmeeinheit, insbesondere der Messrohraufnahme 24 mit eingesetztem Messrohr 1 und eine Nahansichten aus einem Querschnitt der Aufnahmeeinheit, insbesondere der Messrohraufnahme 24 ohne eingesetztem Messrohr 1. Das abgebildete Messrohr 1 umfasst eine Messelektrode 3.1 , welche zumindest teilweise in den zum Führen des
Mediums geeigneten Kanal hineinragt. In Längsrichtung des Messrohres 1 versetzt ist ein Temperatursensor 17 angeordnet. Der Temperatursensor 17 ist dazu geeignet eine zur Mediumstemperatur proportionale Messgröße zu bestimmen. Eine im Gehäuse angeordnete Messschaltung ist dazu eingerichtet mit dem Temperatursensor 17 zu kommunizieren. Der Kontakt mit dem Temperatursensor 17 erfolgt über einen Steckverbinder 19, welcher in der Basisfläche der Messrohraufnahme 24 angeordnet ist. Durch ein Einfuhren des Messrohres in eine Montagerichtung wird der komplementär zum Steckverbinder 19 ausgebildete Anschlusskörper des Temperatursensors 17 auf den Steckverbinder 19 gesteckt bzw. in den Steckverbinder 19 eingeführt. Im unteren Teil des Messrohres 1 - d.h. unterhalb der Längsebene des Messrohres - ist eine Referenzelektrode 33 angeordnet, welche zur Erdung des Mediums dient. Die Referenzelektrode 33 ist als Spitzelektrode ausgebildet und über einen dritten Anschlusskontakte 28.3 mit der Messschaltung verbunden. Im Einbauzustand erstreckt sich der Kontaktbereich 29.3 des dritten Anschlusskontaktes 28.3 in einer Aufnahme der Referenzelektrode 33. Der dritte Anschlusskontakte 28.3 ist ebenfalls federnd ausgebildet. Die erste Messelektrode 3.1 bzw. der erste Anschlusskontakt 28.1 befindet sich in einer ersten Querschnittsebene 18.1 , während sich die Referenzelektrode 33 in einer zweiten Querschnittsebene 18.2 befindet, die in Längsrichtung des Messrohres 1 versetzt angeordnet ist.
Die Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt durch die Ausgestaltung der in Fig. 1 abgebildeten Aufnahmeeinheit 22, insbesondere durch die Fixiervorrichtung 54 und eine Nahansicht der Messrohraufnahme 24. Die abgebildete Fixiervorrichtung 54 umfasst einen Fixierkörper 53 und eine Feder, welche an einer Innenfläche 57 des Gehäuses 23 angeordnet ist. Im ursprünglichen Zustand liegt ein Teilabschnitt des Fixierkörpers 53 auf einer Innenseite der Gehäusewandung auf, insbesondere auf einen Teilabschnitt der Wandung, an welcher sich die Schenkelfläche 46.2 befindet. In der Schenkelfläche 46.2 befindet sich eine Öffnung 56 durch welche sich der Fixierkörper 53 erstreckt. Der Fixierkörper 53 ragt in die Messrohraufnahme 24 hinein. Der Fixierkörper 53 umfasst eine Andrückfläche 59, welche einen Lotvektor aufweist, der aus einer Summe zweier
Basisvektoren gebildet ist, nämlich aus einem ersten Basisvektor der ausschließlich entgegengesetzt zur Montagerichtung zeigt und einen zweiten Basisvektor, der in die Messrohraufnahme 24 zeigt und senkrecht zum ersten Basisvektor verläuft.
In der Basisfläche 47 der Messrohraufnahme 24 ist ein Steckverbinder 19 angeordnet, welcher als Hülse, insbesondere als Klinkenhülse ausgebildet ist. Der Steckverbinder weist eine Längsachse auf, welche parallel zu einer Messelektrodenachse des Messrohres verläuft. Der Steckverbinder 19 ist in Längsrichtung des Messrohres (nicht abgebildet) zur Spule 26 versetzt angeordnet.
Die Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch die in der Fig. 1 abgebildeten Ausgestaltung der Aufnahmeeinheit 22, insbesondere durch die Fixiervorrichtung 54. Die abgebildete Fixiervorrichtung 54 umfasst zwei Fixierkörper 53.1 53.2, welche im Gehäuse 23 angeordnet und jeweils federnd ausgebildet sind. Die Fixierkörper 53.1 , 53.2 sind in Längsrichtung der Messrohraufnahme 24 versetzt angeordnet. Zwischen den Fixierkörper 53.1 , 53.2 erstreckt sich der Spulenkern 27 der magnetfelderzeugende Vorrichtung. Die Fixiervorrichtung 54 ist ausschließlich auf einer Seite der Messrohraufnahme 24 angeordnet. Auf der entgegengesetzten Seite sind die Anschlusskontakte 28 für die Messelektroden und die Referenzelektrode angebracht. In der Schenkelfläche 46.2 befinden sich zwei Öffnung 56.1 , 56.2, durch welche sich jeweils einer der Fixierkörper 53.1 , 53.2 erstreckt.
Der Fixierkörper 53 weist eine Andrückfläche 59 auf, die dafür sorgt, dass ein geradliniges Einführen des Messrohres 1 in die Messrohraufnahme 24 bei Kontakt zwischen Andrückfläche 59 des Fixierkörpers 53 und Andrückfläche 55 des Messrohres 1 in eine Bewegung des Fixierkörpers 53 senkrecht zur Montagerichtung in Richtung
Gehäuseinneres umgesetzt wird. Die Andrückfläche 59 weist daher einen Lotvektor auf, der aus einer Summe zweier Basisvektoren gebildet ist, nämlich aus einem ersten Basisvektor der ausschließlich entgegengesetzt zur Montagerichtung zeigt und einen zweiten Basisvektor, der in die Messrohraufnahme 24 zeigt und senkrecht zum ersten Basisvektor verläuft
Die Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht einerweiteren Ausgestaltung der Aufnahmeeinheit 22 mit eingesetztem Messrohr 1. Die in der Fig. 7 abgebildete Ausgestaltung unterscheidet sich von der zuvor abgebildeten Ausgestaltung (siehe Fig. 1 bis 6) hauptsächlich in der Ausgestaltung des Messrohres 1 , der im Gehäuse angeordneten magnetfelderzeugenden Vorrichtung und der Messrohraufnahme 24.
Die Fig. 8 zeigt einen Längsschnitt durch die in der Ausgestaltung der Fig. 7 abgebildeten Aufnahmeeinheit 22, eine Nahansicht der Messrohraufnahme 24 und eine Nahansicht eines Querschnittes der Messrohraufnahme 24, jeweils mit eingesetztem Messrohr 1. Die abgebildete magnetfelderzeugende Vorrichtung 25 entspricht im Wesentlichen der magnetfelderzeugenden Vorrichtung 25 aus der Fig. 2. Der wesentliche Unterschied liegt darin, dass sich zwei Teilabschnitt des Spulenkerns 27 jeweils durch eine Öffnung 45 erstreckt. Der Spulenkern 27 ist einstückig oder mehrteilig aus einem massiven Magnetkern oder aus mindestens einem einzelnen Blechteil oder aus einer Vielzahl an insbesondere in Längsrichtung des Polschuhs gestapelten und miteinander verbundenen Blechteilen gebildet. Gleiches gilt für den Polschuh 35. Der Polschuh 35 ist anders als üblich nicht im Gehäuse 23, sondern am Messrohrkörper 2 angeordnet. Der Polschuh 35 weist eine Grundfläche 40 auf, welche im Einbauzustand in Berührung mit dem Spulenkern 27 steht. Das somit durch die Spule erzeugte Magnetfeld wird durch den Spulenkern zum am Messrohr 1 angeordneten Polschuh 35 geführt, weicher den Kanal des Messrohres zumindest teilweise überspannt, wodurch sich im Inneren des Kanals ein im Wesentlichen homogenes Magnetfeld bildet. In der abgebildeten Ausgestaltung umfasst das Messrohr 1 zwei diametral angeordnete Polschuhe 35.1 , 35.2. Die Polschuhe 35.1 , 35.2 sind mittels eines Spritzgussverfahrens teilweise durch die den Messrohrkörper 2 bildenden Vergussmasse umspritzt, aber zumindest soweit, dass die Seitenflächen 38, 39 und die Stirnflächen 36, 37 zumindest teilweise bedeckt sind und die Grundfläche 40 frei bzw. teilweise freigelegt ist, so dass zwischen Grundfläche 40 des Polschuhs 35 und Spulenkern 27 keine nachteilige Zwischenschicht vorhanden ist. Die Grundfläche 40 ist komplementär zum jeweiligen Endabschnitt des Spulenkerns 27 ausgestaltet. In der abgebildeten Ausgestaltung sind die Grundfläche 40 und der dazugehörige Endabschnitt des Spulenkerns 27 als eine ebene Fläche ausgebildet.
Die Ausgestaltung der Anschlusskontakte entspricht der abgebildeten Ausgestaltung aus Fig. 3.
Die Fig. 9 zeigt einen Querschnitt durch die in der Fig. 7 abgebildeten Ausgestaltung der Aufnahmeeinheit 22 mit eingesetztem Messrohr 1 , wobei das Messrohr 1 form- und kraftschlüssig in der Messrohraufnahme 24 eingesetzt ist. Anders als in der Fig. 6 abgebildeten Ausgestaltung weist das Messrohr 1 eine Aufnahme 34 auf, in welche genau ein Polschuh 35 eingesetzt ist. Die Aufnahme 34 ist derart ausgebildet, dass der Polschuh 35 formschlüssig mit dem Messrohrkörper 2 verbunden ist. Die Stirnflächen 36, 37 berühren den Messrohrkörper 2 ebenso wie die Seitenflächen 38,39. Ein nachträgliches Entnehmen des Polschuhs 35 aus der Aufnahme 34 ist nicht möglich, da der Polschuh 35 mit dem den Messrohrkörper 2 bildenden Vergussmaterial umspritzt ist, bzw. da der Polschuh 35 im Messrohrkörper 2 integriert ist. Die Grundfläche 40 des Polschuhs 35 berührt den Spulenkern 27, welcher sich durch eine Öffnung in der Stirnfläche der Messrohraufnahme erstreckt. Die Anordnungen und Ausgestaltungen der Anschlusskontakte 28 und der Fixiervorrichtung 54 entsprechen den vorherigen, abgebildeten Ausgestaltungen. Das Messrohr 1 ist über die Prozessanschlüsse 60 mit einem Schlauchsystem verbunden.
Die Fig. 10 zeigt eine perspektivische Ansicht auf eine Ausgestaltung des Messrohres 1. Das Messrohr 1 weist zwei diametral angeordnete Messelektroden 3.1 , 3.2 auf, welche jeweils zweiteilig ausgebildet sind. Ein erstes Messelektrodenteil weist eine erste
Längsachse 6.1 auf, welche senkrecht zur Längsachse 7 des Messrohres 1 verläuft und der Elektrodenachse 21 entspricht. Der zweite Messelektrodenteil weist eine zweite Längsachse 6.2 auf, welche senkrecht zur ersten Längsachse verläuft. Zudem weist das Messrohr 1 einen Temperatursensor 17 mit einem Steckverbinder auf, welcher komplementär zu einem in der Aufnahmeeinheit, insbesondere in der Messrohraufnahme angeordneten Steckverbinder ausgebildet ist. Der abgebildete Steckverbinder des Temperatursensors 17 ist ein Klinkenstecker. Die Elektrodenachse 21 , die Bezugsachse 20 des Temperatursensors 17 und die Längsachse des Messrohrkörpers 7 liegen in einer gemeinsamen Längsebene 8.
Der Messrohrkörper 2 weist zwei diametral angeordnete Aufnahmen 34 für jeweils einen Polschuh 35 auf, wobei eine die Polschuhe 35 verbindende Bezugsgerade die Längsachse 7 des Messrohres 1 senkrecht schneidet. Die Polschuhe 35 sind so in den Messrohrkörper 2 integriert, dass ausschließlich eine Grundfläche 40 freigelegt ist, welche mit dem jeweiligen in der Aufnahmeeinheit angeordneten Spulenkern in Kontakt gebracht wird. Die Grundfläche 40 ist in der abgebildeten Ausgestaltung planar ausgebildet. Zudem weist das Messrohr 1 zwei in Längsrichtung des Messrohres 1 versetzte
Aufnahmen 52.1 , 52.2 auf, welche dazu eingerichtet sind einen Fixierkörper einer in der Aufnahmeeinheit angeordneten Fixiervorrichtung auszunehmen. Ausgehend von den Aufnahmen 52.1 , 52.2 erstreckt sich in Montagerichtung jeweils eine Andrückfläche 55. Die Andrückfläche 55 weist einen Lotvektor auf, welcher aus der Summe zweier Basisvektoren gebildet ist, nämlich einem ersten Basisvektor, welcher in Montagerichtung (siehe Pfeil) zeigt und einem zweiten Basisvektor welcher senkrecht zum ersten Basisvektor und parallel zur zweiten Längsachse 6.2 orientiert ist. Die Andrückfläche 55 dient dazu eine geradlinige Montagebewegung des Messrohres 1 in Montagerichtung in eine geradlinige Bewegung des Fixierkörpers in Richtung des Gehäuseinneren umzuwandeln. Durch die Andrückfläche 55 wird der Fixierkörper gleichmäßig in das
Gehäuseinnere verdrängt. Nach dem Überwinden der Andrückfläche bewirkt die Feder der Fixiervorrichtung, dass der Fixierkörper in Richtung der Aufnahme 52 bewegt wird.
Die Aufnahme 52 ist komplementär zu einem Teilabschnitt des Fixierkörpers ausgebildet. In der abgebildeten Ausgestaltung ist zwischen Aufnahme 52 und Andrückfläche 55 eine Führungsfläche 32 vorgesehen, welche zur Andrückfläche 55 geneigt ausgebildet ist und derart geformt ist, dass bei einer Zugkraft am Messrohr entgegengesetzt zur Montagerichtung der Fixierkörper aus der Aufnahme 52 geführt und somit die form- und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen Messrohr 1 und Aufnahmeeinheit gelöst wird. Nach der Ausgestaltung ist eine zusätzliche Entriegelvorrichtung nicht notwendig. Eine Längsebene des Messrohrkörpers, welche senkrecht zur Elektrodenachse 21 orientiert ist teilt die Aufnahmen 52.1 , 52.2 jeweils in zwei Seiten ein. Dabei ist die Längsebene keine Spiegelebene, da ausschließlich eine der beiden Seiten eine Führungsfläche 32 aufweist. Die entgegengesetzte Seite weist eine Stoppfläche auf, deren Lotvektor im Wesentlichen ausschließlich in Montagerichtung zeigt. Der Messrohrkörper 2 ist einstückig ausgebildet und mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt. Bezugszeichenliste
1 Messrohr
2 Messrohrkörper
3 Messelektrode
3.1 erste Messelektrode
3.2 zweite Messelektrode
4 Aufnahme
5.1 erste Bereich
5.2 zweite Bereich
6.1 erste Längsachse
6.2 zweite Längsachse
7 Längsachse des Messrohrkörpers
8 Längsebene
9 Messelektrodenkörper
10 Messelektrodenteil
10.1 erstes Messelektrodenteil
10.2 zweites Messelektrodenteil
11 Frontbereich des ersten Messelektrodenteils
12 Endbereich des ersten Messelektrodenteils
13 Aufnahme im Endbereich des ersten Messelektrodenteils
14 Frontbereich des zweiten Messelektrodenteils
15 Endbereich des zweiten Messelektrodenteils
16 Aufnahme im Endbereich des zweiten Messelektrodenteils
17 Temperatursensor
18.1 erste Querschnittsebene
18.2 zweite Querschnittsebene
19 Steckverbinder
20 Bezugsachse des Temperatursensors
21 Elektrodenachse
22 Aufnahmeeinheit
23 Gehäuse
24 Messrohraufnahme
25 magnetfelderzeugende Vorrichtung
26 Spule
27 Spulenkern
28 Anschlusskontakte
28.1 erste Anschlusskontakt
28.2 zweite Anschlusskontakt WO 2021/121973 PCT/EP2020/084125
28.3 dritte Anschlusskontakt
29 Kontaktbereich
30 Messschaltung
31 Basisfläche 32 Führungsfläche
33 Referenzelektrode
34 Aufnahme
35 Polschuh
36 erste Stirnfläche 37 zweite Stirnfläche
38 erste Seitenfläche
39 zweite Seitenfläche
40 Grundfläche
41 Längsebene 42 Feldführungskörper
43 Kontaktfläche
44 Betriebsschaltung
45 Öffnung
46 Schenkelfläche 47 Basisfläche
48 Spulenkernabschnitt
49 Feldführungskörper
50 Kontaktflächen
51 Stirnseite 52 Aufnahme
53 Fixierkörper
54 Fixiervorrichtung
55 Andrückfläche des Messrohres
56 Öffnung 57 Innenfläche
58 magnetisch-induktives Durchflussmessgerät
59 Andrückfläche des Fixierkörpers
60 Prozessanschluss

Claims

WO 2021/121973 PCT/EP2020/084125Patentansprüche
1 . Messrohr (1) zum Führen eines fließfähigen Mediums in eine Längsrichtung, umfassend:
- einen insbesondere einstückig ausgebildeten Messrohrkörper (2) mit einer Längsachse
(7), wobei der Messrohrkörper (2) eine Montagefläche aufweist, zum mechanisch lösbaren Einbau des Messrohres (1) in eine Aufnahmeeinheit (22) in einer, insbesondere durch die Montagefläche definierten Position; - zwei Messelektroden (3.1 , 3.2) zum Bilden eines galvanischen Kontaktes mit dem
Medium, wobei die Messelektroden (3.1 , 3.2) auf gegenüberliegenden Seiten des Messrohrkörpers (2) angeordnet sind; dass die Messelektroden (3.1 , 3.2) jeweils in einer Aufnahme (4) angeordnet sind, wobei die Aufnahmen (4) in dem Messrohrkörper (2) integral ausgebildet sind, wobei die Aufnahmen (4) jeweils einen ersten und einen zweiten Bereich (5.1 ,
5.2) aufweisen, wobei der erste Bereich (5.1) eine erste Längsachse (6.1) aufweist, wobei der zweite Bereich (5.2) eine zweite Längsachse (6.2) aufweist, wobei die erste Längsachse (6.1) und die Längsachse (7) des Messrohrkörpers
(2) eine Längsebene (8) bilden, wobei die zweite Längsachse (6.2) die Längsebene (8) schneidet.
2. Messrohr nach Anspruch 1 , wobei die Messelektroden (3) jeweils einen Messelektrodenkörper (9) aufweisen, wobei der Messelektrodenkörper (9) mindestens zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein erstes Messelektrodenteil (10.1) stiftförmig ausgebildet ist und einen Frontbereich (11) und einen Endbereich (12) aufweist, wobei der Frontbereich (11) dazu eingerichtet ist einen galvanischen Kontakt mit dem Medium zu bilden und der Endbereich (12) eine Aufnahme (13) für einen zweiten Messelektrodenteil (10.2) aufweist, der komplementär zu einem Frontbereich (14) eines zweiten Elektrodenteils (10.2) ausgestaltet ist, wobei das erste Messelektrodenteil (10.1) im ersten Bereich (5.1) angeordnet ist, wobei das zweite Messelektrodenteil (10.2) einen Endbereich (15) aufweist, der eine Aufnahme (16) aufweist, die dazu eingerichtet ist über Anschlusskontakte (28) mit einer Messschaltung kontaktiert zu werden, wobei der zweite Messelektrodenteil (10.2) im zweiten Bereich (5.2) angeordnet ist, wobei der zweite Messelektrodenteil (10.2) in der Aufnahme (4) des Messrohrkörpers (2) eingesetzt ist und in einem insbesondere elektrischen Kontakt mit dem ersten Messelektrodenteil (10.1) steht.
3. Messrohr nach Anspruch 1 und/oder 2, wobei das zweite Messelektrodenteil (10.2) der ersten Messelektrode (3.1) kürzer als das zweite Messelektrodenteil (10.2) der zweiten Messelektrode (3.2) ist.
4. Messrohr nach Anspruch 1 , wobei die Messelektroden (3) jeweils einen Messelektrodenkörper (9) aufweisen, wobei der Messelektrodenkörper (9) durch einen gebogenen Kreiszylinder gebildet ist und insbesondere L-förmig ist.
5. Messrohr nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei im Messrohrkörper (9) ein insbesondere mit Medium beaufschlagbarer
Temperatursensor (17) angeordnet ist, der dazu eingerichtet ist, ein von der Mediumstemperatur abhängiges Messsignal zu ermitteln, wobei die Messelektroden (3) in einer ersten Querschnittsebene (18.1) angeordnet sind, WO 2021/121973 PCT/EP2020/084125 wobei der Temperatursensor (17) in einer zweiten Querschnittsebene (18.2) angeordnet ist, wobei die zweite Querschnittsebene (18.2) zur ersten Querschnittsebene (18.1) in Längsrichtung des Messrohrkörpers (2) beabstandet ist.
6. Messrohr nach Anspruch 5, wobei der Temperatursensor (17), insbesondere ein Thermoelement oder ein Widerstandthermometer, vorzugsweise ein Platin-Messwiderstand ist, der einen zumindest zweipoligen Steckverbinder (19) aufweist.
7. Messrohr nach Anspruch 6, wobei der Steckverbinder (19) ein Klinkenstecker, eine Klinkenbuchse, einen USB-Stecker oder USB-Buchse umfasst.
8. Messrohr nach Anspruch 6 und/oder 7, wobei der Steckverbinder (19) eine Bezugsachse (20), insbesondere eine Längsachse aufweist die parallel zu einer die beiden Messelektroden (3.1 , 3.2) verbindenden und in einer Längsebene (8) des Messrohrkörpers (2) liegenden Elektrodenachse (21) verläuft.
9. Aufnahmeeinheit (22), umfassend:
- ein Gehäuse (23), wobei das Gehäuse (23) eine Messrohraufnahme (24) aufweist, wobei die Messrohraufnahme (24) dazu ausgebildet ist ein Messrohr (1) zum Führen eines fließfähigen Mediums in Fließrichtung, insbesondere das Messrohr (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufzunehmen,
- eine magnetfelderzeugende Vorrichtung (25) zum Erzeugen eines durch die Messrohraufnahme (24) reichenden Magnetfeldes mit einer Magnetfeldrichtung, wobei die Magnetfeldrichtung senkrecht zur Fließrichtung steht, wobei die magnetfelderzeugende Vorrichtung (25) eine Spule (26) und einen Spulenkern (27) umfasst, wobei die magnetfelderzeugende Vorrichtung (25) im Gehäuse (23) angeordnet ist; - mindestens zwei Anschlusskontakte (28), die dazu eingerichtet sind, Messelektroden des Messrohres (1) mit einer Messschaltung (30) elektrisch zu verbinden, wobei die Anschlusskontakte (28) jeweils einen Kontaktbereich (29) aufweisen, wobei die Ko ntaktbe reiche (29) aus dem Gehäuse (23) hervorstehen, wobei die Anschlusskontakte (28) in der Messrohraufnahme (24) angeordnet sind; wobei ein erster und zweiter Anschlusskontakt (28.1 , 28.2) in einer ersten
Querschnittsebene (18.1) gegeneinander in Magnetfeldrichtung versetzt angeordnet sind.
10. Aufnahmeeinheit (22) nach Anspruch 9, wobei die Messrohraufnahme (24) eine Basisfläche (31) und zwei Schenkelflächen (32) aufweist, wobei die Basisfläche die Messrohraufnahme (24) in eine Montagerichtung des Messrohres (1) begrenzt, wobei die Schenkelflächen (32) die Messrohraufnahme senkrecht zur Montagerichtung und zur Längsrichtung des Messrohres (1) begrenzt, wobei die Anschlusskontakte (28) in einer der beiden Schenkelflächen (32) angeordnet sind.
11 . Aufnahmeeinheit (22) nach einem der Ansprüche 9 bis 10, wobei ein Steckverbinder (19) in der Basisfläche (31) angeordnet ist, wobei der Steckverbinder (19) dazu eingerichtet ist, einen Temperatursensor (17) mit der Messschaltung (30) elektrisch zu verbinden.
12. Aufnahmeeinheit (22) nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , wobei ein dritter Anschlusskontakt (28.3) dazu eingerichtet ist eine Referenzelektrode mit einem Referenzpotential, insbesondere mit einem Erdungspotential zu verbinden, wobei der dritte Anschlusskontakt (28.3) in einer dritten Querschnittsebene angeordnet ist, die zur ersten Querschnittsebene (18.1) in Längsrichtung versetzt ist, wobei der dritte Anschlusskontakt (28.3) zum ersten und/oder zweiten Anschlusskontakt (28.1 , 28.2) in Magnetfeldrichtung versetzt angeordnet ist.
13. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (58), umfassend: - eine Aufnahmeeinheit (22), insbesondere die Aufnahmeeinheit (22) nach einem der
Ansprüche 9 bis 12; und
- ein auswechselbares Messrohr (1), insbesondere das Messrohr (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Messrohr (1) in der Aufnahmeeinheit (22) form- und/oder kraftschlüssig angeordnet ist.
PCT/EP2020/084125 2019-12-18 2020-12-01 Messrohr, aufnahmeeinheit und magnetisch-induktives durchflussmessgerät WO2021121973A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019135017.4 2019-12-18
DE102019135017.4A DE102019135017B3 (de) 2019-12-18 2019-12-18 Messrohr, Aufnahmeeinheit und magnetisch-induktives Durchflussmessgerät

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021121973A1 true WO2021121973A1 (de) 2021-06-24

Family

ID=73695027

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2020/084125 WO2021121973A1 (de) 2019-12-18 2020-12-01 Messrohr, aufnahmeeinheit und magnetisch-induktives durchflussmessgerät

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102019135017B3 (de)
WO (1) WO2021121973A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021118129A1 (de) 2021-07-14 2023-01-19 Endress+Hauser SE+Co. KG Feldgerät der Automatisierungstechnik

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4195515A (en) * 1976-06-28 1980-04-01 Smoll Owen C In line electromagnetic flow measurement transducer
US4346604A (en) * 1980-07-14 1982-08-31 Narco Bio-Systems, Inc. Electromagnetic flow probe
US20100313675A1 (en) * 2009-06-12 2010-12-16 Sensus Metering Systems Magnetic flow meter and method of manufacturing a magnetic flow meter
US20150377666A1 (en) * 2014-06-30 2015-12-31 Rosemount Inc. Magnetic flowmeter flowtube assembly with interchangeable liner/electrode module
DE102015116676A1 (de) * 2015-01-20 2016-07-21 Krohne Ag Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät und Verfahren zum Herstellen einer Messelektrode
DE102016118064A1 (de) 2016-09-25 2018-03-29 Krohne Ag Messrohr zum Einsetzen in eine Messrohraufnahme eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts und magnetisch-induktives Durchflussmessgerät

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1206953A (en) 1967-02-04 1970-09-30 Mawdsley S Ltd Improvements in or relating to electromagnetic flowmeter heads
JP3410818B2 (ja) 1994-06-20 2003-05-26 愛知時計電機株式会社 電磁流量計と流管部
DE102012109312A1 (de) 2012-10-01 2014-04-03 Endress + Hauser Flowtec Ag Temperatursensor und Durchflussmessgerät

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4195515A (en) * 1976-06-28 1980-04-01 Smoll Owen C In line electromagnetic flow measurement transducer
US4346604A (en) * 1980-07-14 1982-08-31 Narco Bio-Systems, Inc. Electromagnetic flow probe
US20100313675A1 (en) * 2009-06-12 2010-12-16 Sensus Metering Systems Magnetic flow meter and method of manufacturing a magnetic flow meter
US20150377666A1 (en) * 2014-06-30 2015-12-31 Rosemount Inc. Magnetic flowmeter flowtube assembly with interchangeable liner/electrode module
DE102015116676A1 (de) * 2015-01-20 2016-07-21 Krohne Ag Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät und Verfahren zum Herstellen einer Messelektrode
DE102016118064A1 (de) 2016-09-25 2018-03-29 Krohne Ag Messrohr zum Einsetzen in eine Messrohraufnahme eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts und magnetisch-induktives Durchflussmessgerät

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019135017B3 (de) 2021-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3301409B1 (de) Messrohr zum einsetzen in eine messrohraufnahme eines magnetisch-induktiven durchflussmessgeräts und magnetisch-induktives durchflussmessgerät
DE202005001549U1 (de) Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät
DE202007010372U1 (de) Universal-Steckverbinder für Micro-Speicherkarten
EP2098838B1 (de) Füllstandmessgerät
DE19752977C2 (de) Druckerfassungsgerät
WO2021063710A1 (de) Messaufnehmer, messrohr, messgerät, magnetisch-induktive durchflussmessstelle
WO2021121973A1 (de) Messrohr, aufnahmeeinheit und magnetisch-induktives durchflussmessgerät
DE102010028132A1 (de) Gassensor und Verfahren zu dessen Herstellung
EP3433897B1 (de) Deckel für ein gehäuse, batteriesensor und verfahren zum herstellen eines batteriesensors
EP4078099B1 (de) Magnetisch-induktives durchflussmessgerät
DE102008059661B4 (de) Optischer Sensor
WO2012171639A1 (de) Elektrisches verbindungsmodul mit unterbrechbarem stromkreis
DE102016121701A1 (de) Anschlussstecker für ein medizinisches Instrument
DE102017004517A1 (de) Testsockel und Kontaktierungsvorrichtung zur Kontaktierung eines Hochfrequenzsignals
EP1994370B1 (de) Potentialausgleich zwischen einem medium und dem messaufnehmer eines durchflussmessgeräts
DE102019135013A1 (de) Messrohr, Aufnahmeeinheit und magnetisch-induktives Durchflussmessgerät
EP4168749B1 (de) Magnetisch-induktive durchflussmesssonde
EP4211434A1 (de) Dreidimensionaler schaltungsträger, anordnung aus einem solchen schaltungsträger und einer metallischen hülse, messgerät der prozessmesstechnik mit einer solchen anordnung sowie verwendung einer solchen anordnung
DE102017215515A1 (de) Kontaktelement, Steckeranschlusseinheit und Steuergerät
DE9005156U1 (de) Elektrischer Steckverbinder nach dem Stumpfkontaktprinzip
WO2021063701A1 (de) Messaufnehmer, messrohr und magnetisch-induktive durchflussmessstelle
DE102020121155A1 (de) Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät
WO2024022652A1 (de) Magnetisch-induktives durchflussmessgerät
WO2019016241A1 (de) Steckverbindung mit einem hilfskontakt
WO2021063700A1 (de) Messaufnehmer, messrohr und magnetisch-induktive durchflussmessstelle

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20817303

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20817303

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1