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Die
Erfindung betrifft einen Messaufnehmer eines magnetisch induktiven
Durchflussmessgeräts.
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Magnetisch
induktive Durchflussmessgeräte werden
in der industriellen Messtechnik zur Messung von Volumenströmen eingesetzt.
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Dabei
wird ein zumindest in geringem Umfang elektrisch leitfähiges Medium,
dessen Volumenstrom gemessen werden soll, durch ein Messrohr geleitet,
das im wesentlichen senkrecht zur Rohrachse von einem Magnetfeld
durchsetzt ist. Senkrecht zum Magnetfeld bewegte Ladungsträger induzieren
senkrecht zu deren Durchflussrichtung eine Spannung, die über entsprechend
angeordnete Elektroden abgreifbar ist. Die Elektroden sind hierzu
mit dem Medium entweder kapazitiv oder galvanisch gekoppelt. Die
induzierte Spannung ist proportional zu einer über einen Querschnitt des Messrohres
gemittelten Strömungsgeschwindigkeit
des Mediums und damit proportional zum Volumenstrom.
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Herkömmliche
magnetisch induktive Durchflussmessgeräte weisen einen Messaufnehmer
auf, der ein Messrohr umfasst, das in ein bestehendes Rohrleitungssystem
eingesetzt wird, und während der
Messung von dem Medium durchströmt
wird. 1 zeigt einen solchen Messaufnehmer. Der Messaufnehmer
weist eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfelds und eine
Vorrichtung zum Aufnehmen der im Medium induzierten Spannung auf.
Diese beiden Vorrichtungen sind am, im und/oder um das Messrohr 1 angeordnet.
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Das
Medium wird über
das bestehende Rohrleitungssystem durch das Messrohr hindurch geleitet.
Das bestehende Rohrleitungssystem weist eine Zuleitung 3 auf,
die mit einem ersten Ende des Messrohrs 1 verbunden ist
und es weist eine Ableitung 5 auf, die mit einem dem ersten
Ende gegenüberliegenden
zweiten Ende des Messrohrs 1 verbunden ist. Steht das Rohrleitungssystem
unter Druck, so müssen
die beiden Anschlüsse,
typischer Weise werden hier Flansche eingesetzt, zwischen der Zuleitung 3 und
dem Messrohr 1 und zwischen der Ableitung 5 und
dem Messrohr 1 druckfest aufgebildet sein. Das gleiche
gilt natürlich
auch für
das Messrohr 1 selbst.
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Entsprechend
sind Messrohre herkömmlicher
Durchflussmessaufnehmer und deren Anschlüsse in der Regel sehr massive
und damit schwere und in der Herstellung teure metallische Bauelemente.
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In
der
EP 1 544 582 A1 ist
ein Messaufnehmer eines magnetisch induktiven Durchflussmessgeräts beschrieben.
Dieser umfasst ein Messrohr, das in ein bestehendes Rohrleitungssystem
eingesetzt wird, indem das Messrohr mit der Zuleitung und der Ableitung
fest verbunden wird. In das Messrohr ist ein Einsatz eingesetzt,
in dem eine Vorrichtung zur Erzeugung des Magnetfelds und eine Vorrichtung
zur Aufnahme der induzierten Spannung integriert ist. Der Einsatz
weist innen einen rohrförmigen
durchgängigen
Strömungskanal
auf, durch den im Betrieb das Medium hindurch strömt.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung einen kostengünstigen Messaufnehmer eines
magnetisch induktiven Durchflussmessaufnehmer anzugeben.
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Hierzu
besteht die Erfindung in einem Messaufnehmer eines magnetisch induktiven
Durchflussmessgeräts
zum Messen eines Durchflusses eines Mediums durch ein bestehendes
Rohrleitungssystem, welches Rohrleitungssystem zwei miteinander über eine
mechanische Verbindung verbindbare Rohre aufweist, mit
- – einem
Einsatz,
- – der
im Betrieb im Inneren des Rohrleitungssystem angeordnet ist,
- – der
innen einen durchgängigen
Strömungskanal aufweist,
der im eingebauten Zustand parallel zu einer Längsachse der Rohre verläuft und
im Messbetrieb von dem Medium durchströmt wird,
- – in
dem eine Vorrichtung zur Erzeugung eines den Strömungskanal durchsetzenden Magnetfelds
integriert ist, und
- – in
dem eine Vorrichtung zur Aufnahme einer in das Medium induzierten
Spannung integriert ist.
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Gemäß einer
Weiterbildung weist der Einsatz mindestens einen rohrförmigen Abschnitt
auf, an den ein sich radial nach außen erstreckenden Absatz angeformt
ist, der in eine zwischen den beiden Rohren bestehende mechanische
Verbindung einspannbar ist, und dazu dient, den Einsatz im Rohrleitungssystem
mechanisch zu befestigen.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung weisen die Vorrichtung zur Erzeugung
des Magnetfeld und/oder die Vorrichtung zur Aufnahme der induzierten
Spannung Anschlussleitungen auf, die über eine Durchführung im
Absatz aus dem Rohrleitungssystem heraus geführt sind.
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Gemäß einer
Weiterbildung ist im Einsatz eine Vorortelektronik angeordnet, die
- – dazu
dient, mittels der Vorrichtung zur Erzeugung des den Strömungskanal
durchsetzenden Magnetfelds, das Magnetfeld zu erzeugen, und/oder
- – dazu
dient, anhand der mittels der Vorrichtung zur Aufnahme der induzierten
Spannung aufgenommenen Spannung ein Messsignal abzuleiten und einer
weiteren Verarbeitung, Auswertung und/oder Anzeige zugänglich zu
machen.
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Gemäß einer
ersten Variante der Erfindung erstreckt sich der Einsatz im eingebauten
Zustand in eines der beiden Rohre des bestehenden Rohrleitungssystems.
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Gemäß einer
zweiten Variante der Erfindung erstreckt sich der Einsatz im eingebauten
Zustand in beide Rahre des bestehenden Rohrleitungssystems.
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Gemäß einer
ersten Ausgestaltung weist der Einsatz eine äußere Mantelfläche auf,
die an mindestens einem der Rohre des bestehenden Rohrleitungssystems
anliegt.
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Gemäß einer
zweiten Ausgestaltung besteht zwischen dem Einsatz und einer inneren
Mantelfläche
des bestehenden Rohrleitungssystem im eingebauten Zustand ein mindestens
einen rohrförmigen Abschnitt
des Einsatzes koaxial umgebender Spalt. Der sich radial nach außen erstreckende
Absatz des Einsatzes weist Ausnehmungen auf, und jeder rohrförmige Abschnitt
des Einsatzes ist im Messbetrieb innen und außen vom Medium umströmt, wobei
derjenige Anteil des Mediums, der den Einsatz außen umströmt durch die Ausnehmungen hindurch
strömt.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung ist in dem Einsatz eine die Vorrichtung
zur Erzeugung des Magnetfelds und mindestens einen vom Magnetfeld
durchsetzten Bereich des Strömungskanal
umgebende elektrisch und magnetisch leitfähige Hülse vorgesehen.
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Gemäß einer
Ausgestaltung sind in dem Einsatz verbleibende Hohlräume mittels
einer Vergussmasse ausgefüllt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform besteht
der der Einsatz aus einem Kunststoff.
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Ein
Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Einsatz, in dem die
Vorrichtung zur Erzeugung des Magnetfelds und die Vorrichtung zur
Aufnahme der induzierten Spannung integriert sind, unmittelbar in
das ohnehin bestehende Rohrleitungssystem eingesetzt wird. Die mechanische
Stabilität
und Druckfestigkeit ist damit automatisch durch die mechanische
Stabilität
und Druckfestigkeit des bestehenden Rohrleitungssystems gegeben.
Insbesondere ist kein zusätzliches
stabiles Messrohr erforderlich. Entsprechend entfallen auch dessen
Anschlüsse.
Hierdurch ist der Messaufnehmer sehr kostengünstig herstellbar.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass bestehende Rohrleitungssysteme
mit dem Einsatz nachgerüstet
werden können,
ohne dass Raum für ein
ausreichend langes Messrohr geschaffen werden muss.
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Die
Erfindung und weitere Vorteile werden nun anhand der Figuren der
Zeichnung, in denen fünf Ausführungsbeispiele
dargestellt sind, näher
erläutert;
gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt
einen herkömmlichen
Messaufnehmer eines magnetisch induktiven Durchflussmessaufnehmers
mit einem in ein bestehendes Rohrleitungssystem eingesetzten Messrohr;
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2 zeigt
einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Messaufnehmer, dessen Einsatz
in ein Rohr des bestehenden Rohrleistungssystems eingesetzt ist;
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3 zeigt
einen weiteren Schnitt durch den in 2 dargestellten
Messaufnehmer, wobei die hier dargestellte Schnittebene gegenüber der
in 2 dargestellten Schnittebene um 90° gedreht
ist;
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4 zeigt
einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Messaufnehmer mit einer
Vorortelektronik;
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5 zeigt
einen Längsschnitt
durch einen erfindungsgemäßen Messaufnehmer
mit einem Einsatz, der sich in zwei aneinander angrenzende Rohre des
bestehenden Rohrleitungssystems erstreckt;
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6 zeigt
einen Querschnitt durch den Einsatz des in 5 dargestellten
Messaufnehmers in der Ebene der Stirnfläche einer der Einsatzhälften;
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7 zeigt
einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Messaufnehmer, bei dem
sich der Einsatz in eines der Rohre erstreckt, und zwischen dem
Einsatz und dem Rohr ein einen rohrförmigen Abschnitt des Einsatzes
koaxial umgebender Spalt besteht; und
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8 zeigt
einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Messaufnehmer, bei dem
sich der Einsatz in zwei Rohre erstreckt, und zwischen dem Einsatz
und den Rohren ein die rohrförmigen
Abschnitte des Einsatzes koaxial umgebender Spalt besteht.
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2 zeigt
einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Messaufnehmer eines magnetisch induktiven
Durchflussmessgeräts.
Letzteres dient zur Messung eines Durchflusses eines Mediums durch ein
bestehendes Rohrleitungssystem. Das Rohrleitungssystem weist zwei
miteinander über
eine mechanische Verbindung 7 verbindbare Rohre 9, 11 auf. Die
Verbindung 7 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
eine Flanschverbindung. Es sind aber auch andere in der Durchflussmesstechnik
hinlänglich
bekannte mechanische Verbindungsweisen, z.B. mechanische Kupplungen
oder Schnellverschlüsse, in
Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Messaufnehmer
einsetzbar. Das erste Rohr 9 bildet eine Ableitung, das
Rohr 11 eine Zuleitung. Dies ist in 2 durch
einen Pfeil dargestellt, der die Strömungsrichtung des Mediums anzeigt.
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Erfindungsgemäß weist
der Messaufnehmer einen Einsatz 13 auf, der im Betrieb
im Inneren des bestehenden Rohrleitungssystems angeordnet ist. In dem
in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Einsatz 13 in
das Rohr 9 eingeschoben. Der Einsatz 13 ist rohrförmig und
weist innen einen durchgängigen
Strömungskanal 15 auf,
der im eingebauten Zustand parallel zu einer Längsachse L der Rohre 9, 11 verläuft und
im Messbetrieb von dem Medium durchströmt wird.
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In
dem Einsatz 13 ist eine Vorrichtung 17 zur Erzeugung
eines den Strömungskanal 15 durchsetzenden
Magnetfelds und eine Vorrichtung 19 zur Aufnahme einer
in das Medium induzierten Spannung integriert.
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Beide
Vorrichtungen 17, 19 sind in einer im wesentlichen
hohlzylindrischen Ausnehmung 23 mit kreisringscheibenförmigem Querschnitt
im Inneren des Einsatzes 13 angeordnet. Die Vorrichtung 17 zur Erzeugung
des Magnetfeldes umfasst in dem in 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel
zwei im Einsatz 13 einander gegenüberliegend angeordnete Elektromagnete 25,
die jeweils eine Sattelspule 27, einen von der Sattelspule 27 umgebenen
Polkern 29 und einen Polschuh 31 aufweisen.
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Zusätzlich ist
in dem Einsatz 13 vorzugsweise eine elektrisch und magnetisch
leitfähige
Hülse 32 vorgesehen,
die die Vorrichtung 17 zur Erzeugung des Magnetfelds und
mindestens einen vom Magnetfeld durchsetzten Bereich des Strömungskanal 15 umgibt.
Diese Hülse 32 dient
zum einen zur Abschirmung des Messaufnehmers nach außen und
zum anderen zur Rückführung bzw.
zur Begrenzung des im Inneren erzeugten Magnetfeldes. In dem hier
dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Hülse 32 ein
metallisches Rohrsegment, das in die Ausnehmung 23 eingesetzt
ist. Zur Erleichterung der Montage sind die Polkerne 29 und
die Polschuhe 31 vorzugsweise fest mit der Hülse 32 verbunden.
Dies erfolgt beispielsweise durch in den Figuren nicht dargestellte
Schrauben, die von innen durch die Polschuhe 31 und die Polkerne 29 in
Gewindebohrungen in der Hülse 32 eingeschraubt
werden.
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Die
Erfindung ist aber nicht auf diese spezielle Form der Vorrichtung
zur Erzeugung des Magnetfelds beschränkt.
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Die
Vorrichtung 19 zur Aufnahme der induzierten Spannung ist
in 3 dargestellt. 3 zeigt einen
weiteren Schnitt durch den in 2 dargestellten
Messaufnehmer, dessen Schnittebene gegenüber der in 2 dargestellten
Schnittebene um 90° gedreht
ist. Die Vorrichtung 19 umfasst in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
zwei einander gegenüberliegend
angeordnete Elektroden 33. Die Elektroden 33 sind
dabei derart angeordnet, dass eine Verbindungslinie zwischen den
Elektroden 33 senkrecht zu einer die beiden Elektromagnete 25 verbindenden Linie
verläuft.
Die Elektroden 33 weisen einen Elektrodenkopf 35 auf,
der in den Strömungskanal 15 weist
und mit dem Medium in Kontakt steht. An den Elektrodenkopf 35 ist
jeweils ein Elektrodenstift 37 angeformt, der durch eine
an den Strömungskanal 15 angrenzende
Außenwand
des Einsatzes 13 hindurch in die Ausnehmung 23 hinein
führt.
Die Elektroden 33 sind beispielsweise mittels einer in
der Ausnehmung 23 auf den Elektrodenstift 37 geschraubten
Mutter 39 befestigt. Alternativ können auch andere Arten von kapazitiv
oder galvanisch an das Medium gekoppelten Elektroden eingesetzt
werden.
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Der
Einsatz 13 ist im wesentlichen rohrförmig und weist einen sich radial
nach außen
erstreckenden Absatz 41 auf, der durch die mechanische
Verbindung 7 zwischen den beiden Rohren 9, 11 einspannbar
ist, und dazu dient, den Einsatz 13 im Rohrleitungssystem
mechanisch zu befestigen. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Absatz 41 zwischen den beiden Flanschen der Verbindung 7 eingespannt.
Zwischen dem Absatz 41 und jedem der Flansche ist beispielsweise
eine in den Figuren nicht dargestellte Flachdichtung angeordnet.
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In
dem Absatz 41 ist endseitig auf dessen nach außen weisenden
Stirnfläche
eine Durchführung 43 vorgesehen, über die
Anschlussleitungen 45 der Vorrichtung 17 zur Erzeugung
des Magnetfeld und Anschlussleitungen 47 der Vorrichtung 19 zur Aufnahme
der induzierten Spannung aus dem Rohrleitungssystem heraus geführt sind.
Die Anschlussleitungen 45 und 47 werden hierzu
von den Sattelspulen 27 und den Elektroden 33 in
der Ausnehmung 23 parallel zur Längsachse des Einsatzes 13 bis
zu einem an den Absatz 41 angrenzenden Bereich der Ausnehmung 23 geführt. Dieser
Bereich dient als Kabelkanal für
die Anschlussleitungen 45, 47 in dem diese zusammengefasst
und zur Durchführung 43 geführt werden.
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Alternativ
kann in dem Einsatz 13, vorzugsweise in der Ausnehmung 23,
eine Vorortelektronik 49 angeordnet sein, die dazu dient,
mittels der Vorrichtung 17 zur Erzeugung des den Strömungskanal 15 durchsetzenden
Magnetfelds, das Magnetfeld zu erzeugen, und/oder die dazu dient,
anhand der mittels der Vorrichtung 19 zur Aufnahme der
induzierten Spannung aufgenommenen Spannung ein Messsignal abzuleiten
und einer weiteren Verarbeitung, Auswertung und/oder Anzeige zugänglich zu
machen. Die Vorortelektronik 49 kann unter anderem beispielsweise
dazu dienen, ein aufgenommenes Messsignal Vorort zu verstärken. Alternativ
oder zusätzlich kann
sie eine Stromquelle enthalten, die zur Erzeugung des Magentfeldes
eingesetzt wird, und beispielsweise von außen über die Durchführung 43 gespeist
und/oder gesteuert wird.
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Die
Vorortelektronik 49 ist in dem in 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel
dargestellt, dass ansonsten identisch zu dem in den 2 und 3 dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist. Die Vorortelektronik 49 ist vorzugsweise in dem an
die Durchführung 43 angrenzenden
Bereich der Ausnehmung 23 angeordnet. Die Anschlussleitungen 45, 47 werden dort
je nach Ausgestaltung der Vorortelektronik 49 im Kabelkanal
gebündelt
und zur Vorortelektronik 49 bzw. zur Durchführung 43 geführt. Anschlussleitungen 50 der
Vorortelektronik 49 werden vorzugsweise ebenfalls über die
Durchführung 43 nach
außen
geführt.
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Ist
eine Vorortelektronik 49 vorhanden, so wird der Messaufnehmer über die
Durchführung 43 mit
Energie versorgt und/oder es wird das Messsignal über die
Durchführung 43 nach
außen
geführt. Zusätzlich kann über die
Durchführung 43 eine
vorzugsweise bidirektionale Kommunikation mit dem Messaufnehmer
erfolgen. Die Kommunikation kann auf vielfältige Weise, z.B. über in der
Industrie übliche Kommunikationsstandards,
sowohl leitungsgebunden als auch über entsprechende Sende- und/oder Empfangseinrichtungen
drahtlos erfolgen.
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Bei
dem in den 2 und 3 dargestellten
Ausführungsbeispiel
erstreckt sich der Einsatz 23 im eingebauten Zustand nur
in eines der beiden Rohre, hier das Rohr 9, des bestehenden
Rohrleitungssystems.
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Alternativ
kann der Messaufnehmer einen Einsatz 51 aufweisen, der
sich im eingebauten Zustand in beide Rohre 9, 11 des
bestehenden Rohrleitungssystems erstreckt. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel
ist in den 5 und 6 dargestellt.
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Auch
hier ist der Einsatz 51 im Betrieb im Inneren des Rohrleitungssystem
angeordnet und weist innen einen durchgängigen rohrförmigen Strömungskanal 15 auf,
der im eingebauten Zustand parallel zu einer Längsachse der Rohre 9, 11 verläuft und
im Messbetrieb von dem Medium durchströmt wird. Es ist eine Vorrichtung 17 zur
Erzeugung eines den Strömungskanal
durchsetzenden Magnetfelds und eine Vorrichtung 19 zur
Aufnahme einer in das Medium induzierten Spannung in dem Einsatz 51 integriert.
Die Vorrichtungen 17, 19 sind abgesehen von deren räumlichen
Anordnung im Einsatz 51 und der Führung der Anschlussleitungen 55, 57 identisch
zu den zuvor beschriebenen in den 2 und 3 dargestellten
Vorrichtungen 17, 19 und daher hier nicht erneut
im Detail beschrieben.
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Der
Einsatz 51 besteht aus zwei spiegelsymmetrischen Einsatzhälften 51a, 51b,
die jeweils einen rohrförmigen
Abschnitt aufweisen, an den endseitig ein sich radial nach außen erstreckender
Absatz 53a, 53b angeformt ist. Der rohrförmige Abschnitt
der Einsatzhälfte 51a erstreckt
sich in das Rohr 9 und der rohrförmige Abschnitt des Einsatzhälfte 51b erstreckt sich
in das Rohr 11. Die beiden Einsatzhälften 51a, 51b sind
miteinander derart verbunden, dass die jeweiligen Stirnflächen der
Absätze 53a, 53b aneinander
liegen. 6 zeigt einen Schnitt durch
den Einsatz 51 in der Ebene der Stirnfläche der Einsatzhälfte 51a.
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Die
Absätze 53a, 53b weisen
vier durchgehende Bohrungen 55 auf, die die Absätze 53a, 53b parallel
zur Längsachse
des Einsatzes 51 durchdringen. Die beiden Einsatzhälften 53a, 53b werden durch
in diese Bohrungen 58 eingesetzte Bolzenschrauben miteinander
verbunden.
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Die
Vorrichtungen 17, 19 sind in einer im wesentlichen
hohlzylindrischen Ausnehmung 57 mit kreisringscheibenförmigem Querschnitt
im Inneren des Einsatzes 51 angeordnet. Die Ausnehmung 57 wird
durch zwei aneinander anschließende
hohlzylindrische Ausnehmungen 57a und 57b der
einzelnen Einsatzhälften 51a, 51b gebildet.
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Jede
Einsatzhälfte 51a, 51b weist
auf dessen Stirnfläche
des jeweiligen Absatzes 53a, 53b eine ringförmig umlaufende
Nut 59a, 59b auf, die als Kabelkanal für die Anschlussleitungen 45, 47 der Vorrichtungen 17 und 19 dient.
Die Vorrichtung 17 zur Erzeugung des Magnetfeldes ist symmetrisch
zu den beiden aneinander angrenzenden Stirnflächen der Absätze 53a, 53 in
die Ausnehmung 57 eingesetzt. Die beiden Elektromagnete 25 weisen
jeweils eine durchgehende Bohrung 61 auf, die durch den
Polschuh 31, den Polkern 39 und die elektrisch
leitfähige Hülse 32 hindurchführt und
in dem durch die Nuten 59a, 59b gebildeten Kabelkanal
mündet.
Zusätzlich sind
auf den Stirnflächen
der jeweiligen Absätze 53a, 53b jeweils
zwei an die Polschuhe 31 angrenzende kreisringsegmentförmige Nuten 63a, 63b vorgesehen.
Die Anschlussleitungen 45 der Sattelspulen 27 verlaufen
von den Sattelspulen 27 durch die Ausnehmungen 57a,
bzw. 57b durch die kreisringsegmentförmige Nuten 63a, 63b und
die jeweiligen Bohrungen 61 hindurch in den Kabelkanal.
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Die
Vorrichtung 19 umfasst auch hier zwei einander gegenüberliegend
angeordnete Elektroden 33, die derart angeordnet, dass
eine Verbindungslinie zwischen den Elektroden 33 senkrecht
zu einer die beiden Sattelspulen 27 verbindenden Linie
verläuft.
Jeder Absatz 53a, 53b weist auf dessen Stirnfläche an der
entsprechenden Position für
die jeweilige Elektrode 33 eine Kerbe 65a, 65b auf,
die von der Ausnehmung 57a, 57b in den Strömungskanal 15 führt. Im
montierten Zustand weist der Elektrodenkopf 35 in den Strömungskanal 15 und
der zugehörige
Elektrodenstift 37 führt
durch die Kerbe auf der Höhe
der Stirnflächen
der beiden Absätze 53a, 53b in
die Ausnehmung 57 hinein.
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Die
Elektroden 33 sind auch hier mittels einer in der Ausnehmung 57 auf
den Elektrodenstift 37 geschraubten Mutter 39 befestigt.
Die Elektrodenstifte 37 weisen radial nach außen. Die
Anschlussleitungen 47 der Vorrichtung 19 sind
an die Elektroden 33 angeschlossen und führen durch
die Ausnehmungen 57a, 57b mit dem Kabelkanal verbindende
Aussparungen 67a, 67b in den Stirnflächen der
Absätze 53a, 53b in
den Kabelkanal.
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Die
Anschlussleitungen 45, 47 der Vorrichtung 17 zur
Erzeugung des Magnetfeldes und der Vorrichtung 19 zur Aufnahme
der induzierten Spannung werden vorzugsweise im Kabelkanal an einer Stelle
gebündelt
und gemeinsam durch in den Absätzen 53a, 53b vorgesehenen
Durchführung 69 nach außen geführt.
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Auch
hier kann selbstverständlich
in der Ausnehmung 57 eine Vorortelektronik vorgesehen sein, an
die eine oder beide Vorrichtungen 17, 19 angebunden
sind. Die hierzu in Verbindung mit dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel
angeführten
Details gelten dann entsprechend auch hier.
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Bei
den beiden bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen weisen die
Einsätze 13, 51 jeweils
eine äußere Mantelfläche auf,
die an mindestens einem der Rohre 9, 11 des bestehenden
Rohrleitungssystems anliegt. Bei dem in den
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2, 3 und 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist dies die äußere Mantelfläche des rohrförmigen Abschnitts
des Einsatzes 13. Bei dem in den 5 und 6 dargestellten
Ausführungsbeispiel
sind dies die äußeren Mantelfläche der
rohrförmigen
Abschnitte der beiden Einsatzhälften 51a, 51b.
Diese Ausführungsformen
bieten den Vorteil, dass der Strömungskanal 15 einen
verhältnismäßig großen lichten
Durchmesser aufweist und der Strömungswiderstand
durch den Einsatz 13, 51 nicht unnötig erhöht wird.
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Bei
Anwendungen, bei denen eine Erhöhung des
Strömungswiderstandes
unkritisch ist, z.B. weil das bestehende Rohrleitungssystem Rohre
mit sehr großem
Durchmesser aufweist, besteht die Möglichkeit, den Einsatz des
erfindungsgemäßen Durchflussmessaufnehmers
derart auszubilden, dass dieser innen und außen von dem Medium umspült ist. 7 zeigt
einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Durchflussmessaufnehmer,
bei dem zwischen dem Einsatz 71 und einer inneren Mantelfläche 73 des
bestehenden Rohrleitungssystem im eingebauten Zustand ein Spalt 75 besteht.
Der Einsatz 71 ist beispielsweise analog zu dem in den 2 und 3 aufgebaut
und umfasst eine darin integrierte Vorrichtung zur Erzeugung eines
Magnetfeldes und eine ebenfalls darin integrierte Vorrichtung zur
Aufnahme der induzierten Spannung. Beide Vorrichtungen sind in 7 nicht
erneut im Detail dargestellt. Er weist einen rohrförmigen Abschnitt 77 auf,
der sich in das Rohr 9 hinein erstreckt. An diesen ist
endseitig ein sich radial nach außen erstreckender Absatz 79 angeformt,
der endseitig durch die Verbindung zwischen den beiden Rohren 9, 11 eingespannt
ist. Der Spalt 75 zwischen dem rohrförmigen Abschnitt 77 und
den inneren Mantelfläche 73 des
Rohres 9 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zylinderförmig und
umgibt den rohrförmigen
Abschnitt 77 koaxial. Endseitig grenzt der Spalt 75 an
einen in das Rohrleistungssystem hinein ragenden ringförmigen Bereich
des Absatzes 79 an. Der Absatz 79 weist in diesem
an den Spalt 75 angrenzenden Bereich Ausnehmungen 81 auf,
durch die ein in den Spalt 75 hinein strömender Anteil
des Mediums wieder austreten kann. Der rohrförmige Abschnitt 77 des
Einsatzes 71 ist im Messbetrieb innen und außen vom
Medium umströmt, wobei
derjenige Anteil des Mediums, der den Einsatz 71 außen umströmt durch
die Ausnehmungen 81 hindurch strömt. Diese Variante bietet den
Vorteil, dass sich zwischen dem Einsatz 71 und den Rohren 9, 11 keine
Ablagerungen bilden können.
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Völlig analog
kann auch auf der Basis des in den 5 und 6 dargestellten
Ausführungsbeispiels
ein Messaufnehmer ausgebildet werden, bei dem der Einsatz innen
und außen
von dem Medium umspült
ist. Eine solche Variante ist in 8 dargestellt.
Auch dort besteht zwischen dem Einsatz 83 und einer inneren
Mantelfläche 85 des
bestehenden Rohrleitungssystem im eingebauten Zustand ein Spalt 87.
Der Einsatz 83 ist analog zu dem in den 5 und 6 aufgebaut
und umfasst eine darin integrierte Vorrichtung zur Erzeugung eines
Magnetfeldes und eine ebenfalls darin integrierte Vorrichtung zur
Aufnahme der induzierten Spannung. Beide Vorrichtungen sind in 8 nicht
erneut im Detail dargestellt. Der Einsatz 83 weist zwei
rohrförmige
Abschnitte 89 und 91 auf, von denen sich der Abschnitt 89 in
das Rohr 9 und der Abschnitt 91 in das Rohr 11 hinein
erstreckt. Dort wo die beiden Abschnitte 89, 91 aneinander
angrenzen ist ein sich radial nach außen erstreckender Absatz 93 angeformt,
der endseitig durch die Verbindung 7 zwischen den beiden
Rohren 9, 11 eingespannt ist. Der Spalt 87 zwischen
den rohrförmigen
Abschnitten 89, 91 und den inneren Mantelflächen 85 der
Rohre 9, 11 weist zwei zylinderförmige Teilspalte
auf, die jeweils einen der rohrförmigen
Abschnitt 89, 91 koaxial umgeben und endseitig durch
einen in das Rohrleistungssystem hinein ragenden ringförmigen Bereich
des Absatzes 93 voneinander getrennt sind. Der Absatz 93 weist
in diesem an die Teilspalte angrenzenden Bereich Ausnehmungen 95 auf,
durch die ein in den im Rohr 9 befindlichen Teil des Spaltes 87 hinein
strömender
Anteil des Mediums hindurch in den im Rohr 11 befindlichen
Teil des Spaltes 87 wieder austreten kann. Die rohrförmigen Abschnitte 89, 91 des
Einsatzes 83 sind im Messbetrieb innen und außen vom
Medium umströmt.
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Die
Einsätze 13, 51, 71, 83 der
erfindungsgemäßen Durchflussmessaufnehmer
bestehen vorzugsweise aus einem Kunststoff. Dies bietet den Vorteil,
das der gesamte Messaufnehmer sehr leicht ist und kostengünstig herstellbar
ist. Die Wahl des Kunststoffes wird dabei in Abhängigkeit von dem Medium getroffen,
dessen Durchfluss gemessen werden soll. Ist das Medium z.B. Wasser,
so kann als Kunststoff z.B. Polyvinylchlorid (PVC) verwendet werden. Weitere
insb. auch chemisch und/oder mechanisch hochbeständige Kunststoffe sind in der
Durchflussmesstechnik bekannt. Sie werden dort z.B. zur Auskleidung
von Messrohren eingesetzt. Der Einsatz kann beispielsweise ein vorgefertigtes
Kunststoffteil sein, in das die Vorrichtung 17 zur Erzeugung
des Magnetfeldes und die Vorrichtung 19 zur Aufnahme der
induzierten Spannung nachträglich
eingesetzt werden. In diesem Fall werden nach der Montage der beiden
Vorrichtungen 17, 19 im Einsatz verbleibende Hohlräume vorzugsweise
mittels einer Vergussmasse ausgefüllt.
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Alternativ
kann der Einsatz ein Spritzgussteil sein. In dem Fall werden die
Vorrichtungen 17, 19 vorzugsweise vormontiert
und in eine Spritzgussform eingesetzt, in der sie dann vollständig in
den Kunststoff des jeweiligen Einsatzes eingebettet werden.
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Ein
Einsatz 13, 51, 71 bzw. 83 aus
Kunststoff bietet den Vorteil, dass keine zusätzlichen Maßnahmen erforderlich sind,
um die einzelnen Komponenten der Vorrichtungen 17, 19 gegeneinander
zu isolieren.
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Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Messaufnehmer besteht darin,
dass die erfindungsgemäßen Einsätze, z.B.
die Einsätze 13, 51, 71 bzw. 83,
sowohl in Rohrleitungssysteme eingesetzt werden können, in
denen die Rohre 9, 11 aus Metall bestehen, als
auch in solchen, in denen die Rohre 9, 11 aus
Kunststoff bestehen.