DE102013103970A1

DE102013103970A1 - Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät insbesondere für Hochdruckanwendungen

Info

Publication number: DE102013103970A1
Application number: DE102013103970.7A
Authority: DE
Inventors: Matthias Achermann; Severin Ramseyer
Original assignee: Endress and Hauser Flowtec AG; Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date: 2013-04-19
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2014-11-20
Anticipated expiration: 2033-04-20
Also published as: US20160069717A1; CA2908166A1; RU2610043C1; CN105229427A; DE102013103970B4; CN105229427B; US9568346B2; WO2014170104A1; CA2908166C

Abstract

Ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät insbesondere für Hochdruckanwendungen bei Mediumsdrücken oberhalb von 51 bar mit einem Messrohr (4) an welchem eine mehrteilige Elektrodenverankerung (1) zur Befestigung einer Messelektrode (7) angeordnet ist, welche folgende Bauteile aufweist: a) einen Kupplungsaufsatz (2), welcher materialschlüssig mit dem Messrohr (4) verbunden ist und wobei der Kupplungsaufsatz (2) eine Nut aufweist oder zusammen mit dem Messrohr (4) eine Nut (29) ausbildet, b) einen Kupplungseinsatz (3) zur Führung und/oder Fixierung der Messelektrode (7), welcher mit dem Kupplungsaufsatz (2) über eine Kupplung verbunden ist, wobei der Kupplungseinsatz (3) Verankerungsflügel (19) aufweist, welche durch eine Teilrotation in die Nut (29) eingreifen und dadurch die Kupplung bewirken, sowie ein Montageverfahren einer Elektrodenverankerung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Montageverfahren einer Elektrodenverankerung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
Magnetisch induktive Durchflussmessgeräte werden in vielfältigen Anwendungsgebieten genutzt. Speziell im Bereich der Hochdruckanwendungen stellt sich das Problem der Verankerung der Messelektroden, welche in das Messrohr hineinragen.
Hierfür wurden in der Vergangenheit verschiedene Verankerungskonzepte beschrieben, die aus unterschiedlichen Gründen keine befriedigende Lösung darstellen.
Die DE 10 2007 004 827 A1 offenbart in einer Ausführungsvariante eine Jochkonstruktion. Eine derartige Konstruktion führt allerdings zu einer übermäßigen Gehäusedimensionierung. Die US 7 938 020 , die US 2004 014 90 46 und die US 3 924 466 offenbaren jeweils Schraubverbindungen oder Schraubeinsätze zur Verankerung der Messelektrode. Diese Verschraubungen können allerdings Dichtigkeitsprobleme aufweisen. Die US 4 388 834 offenbart eine sogenannte Pilzkopfelektrode, deren Festlegung am Messrohr aufgrund ihrer Pilzkopfgeometrie erfolgt. Die US 4 567 775 offenbart eine Vollvergussvariante mit welcher eine Verankerung der Messelektrode erreicht wird.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät mit einer Elektrodenverankerung mit hoher Druckstabilität und geringer Bauhöhe bereitzustellen, sowie ein Verfahren zur Konstruktion einer solchen Elektrodenverankerung und ein dafür designtes Werkzeug bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch die Gegenstände der Ansprüche 1, 14 und 15.
Erfindungsgemäß weist ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät, welches insbesondere für Hochdruckanwendungen geeignet ist, ein Messrohr auf, an welchem eine mehrteilige Elektrodenverankerung zur Befestigung einer Messelektrode angeordnet ist, wobei die Elektrodenverankerung folgende Bauteile aufweist:

a) einen Kupplungsaufsatz, welcher materialschlüssig mit dem Messrohr verbunden ist und wobei der Kupplungsaufsatz eine Nut aufweist oder zusammen mit dem Messrohr eine Nut ausbildet,
b) einen Kupplungseinsatz zur Führung und/oder Fixierung der Messelektrode, welcher mit dem Kupplungsaufsatz über eine Kupplung verbunden ist, wobei der Kupplungseinsatz Verankerungsflügel aufweist, welche durch eine Teilrotation in die Nut eingreifen und dadurch die Kupplung bewirken.

Der Kuppelaufsatz kann somit bereits eine Nut aufweisen oder erst im Zusammenspiel mit dem Messrohr eine Nut bilden. In diese Nut greifen Verankerungsflügel ein. Das Befestigen und lösen erfolgt dabei, wie bei einem Bajonettverschluss, durch eine Teilrotation, beispielsweise um 90°.
Diese Elektrodenverankerung ist dazu geeignet Elektroden auch bei hohen Mediumsdrücken, beispielsweise bei Mediumsdrücken oberhalb von 50 bar, sicher am Rohr zu befestigen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Es ist von Vorteil, wenn der Kupplungseinsatz eine parallel zur Messelektrodenachse verlaufende Aussparung aufweist, in welcher die Messelektrode und/oder einen damit verbundenen Messelektrodenaufsatz angeordnet ist. Diese Aussparung ermöglicht eine Führung der Messelektrode innerhalb des Kupplungseinsatzes.
Es ist von Vorteil, wenn die Messelektrode oder der mit der Messelektrode verbundene Messelektrodenaufsatz durch einem Presssitz gegen den Kupplungseinsatz festgelegt ist. Der Presssitz ermöglicht eine zumindest einseitige Fixierung der Messelektrode, welche – wie z. B. in 2 dargestellt – gegen die Dichtfläche eines Dichteinsatzes gepresst wird.
Es ist von Vorteil, wenn der Außenumfang des Messrohres im Bereich der Elektrodenverankerung eine ebene Fläche aufweist. Dies ermöglicht eine große Verbindungsfläche zwischen dem Messrohr und dem Kupplungsaufsatz und damit eine hohe Abrissfestigkeit.
Die Verankerungsflügel und der Kupplungsaufsatz weisen vorteilhaft aufeinanderliegende Flächen, sogenannte Kupplungsflächen auf, welche gegenüber der ebenen Fläche des Außenumfangs des Messrohres einen Neigungswinkel zur Vorgabe der Rotationsrichtung bei der Kupplung beider des Kupplungsaufsatzes mit dem Kupplungseinsatz aufweist. Dadurch wird bei der Montage die Drehrichtung intuitiv vorgegeben, da in der entgegengesetzten Rotationsrichtung ein Anschlug ausgebildet ist.
Der Kupplungsaufsatz ist vorteilhaft am Messrohr angeschweißt und vorzugsweise mittels umlaufender Schweißnähte befestigt. Dadurch wird der Materialschluss ermöglicht. Der Kupplungsaufsatz und ggf. auch der Kupplungseinsatz besteht dabei ebenso wie das Messrohr aus Metall, insbesondere aus Stahl.
Die Teilrotation für die Kupplung erfolgt vorteilhaft in einem Winkel von 45–135°, vorzugsweise 60–120°, insbesondere 80–100°. Gleiches gilt für das Lösen der Kupplung.
Die Kupplung erfolgt vorteilhaft als eine formschlüssige Kupplung.
Der Kupplungsaufsatz kann vorteilhaft als zwei L-förmige Haltebügel ausgebildet sein, welche lediglich einen geringen Platzbedarf aufweisen und welche die Verankerungsflügel des Kupplungseinsatzes hintergreifen.
Es ist von Vorteil, wenn die parallel zur Messelektrodenachse verlaufende Aussparung des Kupplungseinsatzes eine Dämpfungshülse aufweist zur Dämpfung der Bewegungsfreiheit der Messelektrode und/oder des Messelektrodenaufsatzes innerhalb der Aussparung und/oder zur elektrischen Isolation der Messelektrode gegenüber dem Kupplungseinsatz.
Die Messelektrode kann abschnittsweise von einem in einer Bohrung im Messrohr angeordneten Einsatz aus druckdichtem Material umgeben sein, welcher sich über die gesamte Länge der Bohrung erstreckt und welcher eine endständige Dichtfläche, vorzugsweise in Form einer Auskragung, aufweist, auf welcher der Messelektrodenaufsatz aufliegt. Durch diese Ausgestaltung wird eine zusätzlichverbesserte Druckdichtigkeit erreicht.
Es ist von Vorteil, wenn die Dichtfläche eine in radialer Richtung nach außen gewölbte Materialwölbung aufweist.
Das Messrohr kann vorteilhaft zumindest bereichsweise von innen mit einer elektrisch-isolierenden Materialschicht ausgekleidet sein, wobei die Messelektrode diese Materialschicht durchsetzt und wobei die Materialschicht im Bereich der Messelektrode eine Materialwölbung in Richtung der Messrohrachse aufweist.
Erfindungsgemäß weist ein Montageverfahren einer Elektrodenverankerung für eine Messelektrode an einem Messrohr eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes die folgenden Schritte auf:

a) Ggf. Anbringen von außenumfänglichen planaren Flächen auf dem Messrohr des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes;
b) Festlegung eines Kupplungsaufsatzes auf dem Außenumfang des Messrohres vorzugsweise unter Ausbildung einer Nut zusammen mit dem Messrohr;
c) Einführen eines Kupplungseinsatzes in den Kupplungsaufsatz senkrecht zum Messrohr;
d) Rotationsbewegung des Kupplungseinsatzes wobei am Kupplungseinsatz angeordnete Verankerungsflügel in die Nut oder in eine im Kupplungsaufsatz angeordnete Nut eingreifen und wobei während der Rotationsbewegung ein teilweise in dem Kupplungseinsatz angeordneter Messelektrodenaufsatz oder eine Messelektrode durch Presssitz gegen den Kupplungseinsatz gedrückt werden.

Die Montage der Elektrodenverankerung kann auf einfache Weise durch einen nicht näher dargestellten Steckschlüssel ermöglicht werden.
Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Sie zeigen:
1 schematische Darstellung einer Elektrodenverankerung auf dem Messrohr eines erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes;
2 Schnittansicht der Elektrodenverankerung;
3a–3c verschiedene Ansichten eines Kupplungseinsatzes als Teil der Elektrodenverankerung;
4a–4c verschiedene Ansichten eines Kupplungsaufsatzes als Teil der Elektrodenverankerung;
5 Schnittansicht einer zweiten modifizierten Elektrodenverankerung;
6 Schnittansicht einer dritten modifizierten Elektrodenverankerung;
Der Aufbau und das Messprinzip eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes ist grundsätzlich bekannt. Gemäß dem Faraday'schen Induktionsgesetz wird in einem Leiter, der sich in einem Magnetfeld bewegt, eine Spannung induziert. Beim magnetisch-induktiven Messprinzip entspricht der fließende Messstoff dem bewegten Leiter. Ein Magnetfeld mit konstanter Stärke wird durch zwei Feldspulen zu beiden Seiten eines Messrohres erzeugt. Senkrecht dazu befinden sich an der Rohrinnenwand des Messrohres zwei Messelektroden, welche die beim Durchfließen des Messstoffes erzeugte Spannung abgreifen. Die induzierte Spannung verhält sich proportional zur Durchflussgeschwindigkeit und damit zum Volumendurchfluss. Das durch die Feldspulen aufgebaute Magnetfeld wird durch einen getakteten Gleichstrom wechselnder Polarität erzeugt. Dies gewährleistet einen stabilen Nullpunkt und macht die Messung unempfindlich gegenüber Einflüssen durch Mehrphasenstoffe, Inhomogenitäten in der Flüssigkeit oder geringer Leitfähigkeit. Es sind magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte mit Spulenanordnungen mit mehr als zwei Feldspulen bekannt und anderer geometrischer Anordnung bekannt.
Hochdruckanwendungen von Magnetisch-induktiven Durchflussmessern stellen die bereits bekannten Elektrodenkonstruktionen vor neue Herausforderungen. Auf die Messelektroden, welche direkt in das Messrohr hineinragen wirkt dabei ein hoher Druck. Daher müssen die Messelektroden besonders abrissfest verankert werden. Auch die Druckdichtigkeit ist ein wichtiger Aspekt bei der Entwicklung einer hochdruckgeeigneten Elektrodenverankerung. Ein weiterer Aspekt ist der kompakte Aufbau der Elektrodenverankerung, da in vielen Anwendungsfällen nur begrenzt Platz für ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät besteht. Größere Gehäuseaufbauten und Elektrodenverankerungen sind daher von Nachteil. Besonderer Fokus liegt dabei auf die Einbauhöhe der Elektrodenverankerung, also um welchen Abstand die Elektrodenverankerung vom Messrohr hervorsteht.
1 zeigt eine Elektrodenverankerung 1 für eine Messelektrode 7 eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes mit einem Messrohr 4. Die Elektrodenverankerung 1 umfasst eine am Außenumfang des Messrohres 4 angebrachte Kupplungsaufsatz 2 in Form zweier sich gegenüberstehenden Haltebügel. Der Kupplungsaufsatz 2 ist materialschlüssig, vorzugsweise durch Schweißverbindungen, am Messrohr 4 angebracht. Dadurch erfolgt kein Eingriff in das Messrohr 4, was zu Druckinstabilität und zu Dichtigkeitsproblemen bei Hochdruckanwendungen führen würde.
Der dargestellte Kupplungsaufsatz ist in seiner Form als Haltebügel lediglich als ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Elektrodenverankerung zu verstehen, da diese Variante besonders platzsparend ist. Der Kupplungsaufsatz 2 kann auch als Halteplatte ausgebildet sein, sofern entsprechende Öffnungen zur Aufnahme eines Kupplungseinsatzes 3 vorgesehen sind und Verankerungsflächen, welche bei Verdrehen des Kupplungseinsatzes 3 dessen Festlegung an oder in der Halterung 2 erlauben.
Der Kupplungsaufsatz wird im Detail in 4a–4c dargestellt. Es weist ein Verankerungssegment 21 auf, welches einseitig-endständig durch Schweißverbindungen an dem Messrohr 4 festgelegt ist und radial aus dem Außenumfang des Messrohres 4 hervorsteht. Das Verankerungssegment geht in einer 90° Biegung (α) in ein Kupplungssegment 22 über. Dieses Kupplungssegment 22 verläuft im Wesentlichen parallel zur Messrohrachse. In 1 erkennt man, dass die beiden Kupplungssegmente 22 der Haltebügel des Kupplungsaufsatzes 2 sich gegenüberstehen bzw. jeweils zueinander ausgerichtet sind. Dabei weist jedes Kupplungssegment eine stirnseitige Endfläche 28 auf, die jeweils in einer Ebene senkrecht zur Messrohrachse angeordnet ist.
Das Verankerungssegment 21 hat eine durchschnittliche Dimension (Breite·Länge) von zumindest 10·10 mm, vorzugsweise mehr als 12·12 mm. Dabei steht das Verankerungssegment 21 incl. Biegung, und somit auch der Kupplungsaufsatz, vorzugsweise maximal 25 mm, insbesondere maximal 20 mm, aus dem Messrohr 4 hervor. Dies ermöglicht eine kompakte Bauweise des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes.
Das Kupplungssegment 22 hat vorzugsweise eine durchschnittliche Dimension (Breite·Höhe) von 10·5 mm. Die Länge des Kupplungssegments incl. Biegung beträgt vorzugsweise 12–30 mm.
Das Kupplungssegment 22 weist eine Kupplungsfläche bzw. Kupplungsoberfläche 23 auf welche dem Außenumfang des Messrohres 4 gegenüberliegt. Diese Kupplungsoberfläche 23 ist geneigt, so dass der seitliche Abstand x₂ der ersten Seitenkante der Kupplungsfläche 23 zum Außenumfang des Messrohres 4 größer ist als der seitliche Abstand y₂ der zweiten Seitenkante der Kupplungsfläche 23 zum Außenumfang des Messrohres 4. In die Nut zwischen der Kupplungsfläche 23 und dem Außenumfang des Messrohres 4 greift der Kupplungseinsatz 3 – insbesondere dessen Verankerungsflügel 19 – ein. Dies erfolgt durch eine bajonettartige Drehbewegung. Die Neigung der Kupplungsfläche 23 verhindert gibt eine bestimmte Drehrichtung vor, in welche der Kupplungseinsatz 3 zur Kupplung mit dem Kupplungsaufsatz 2 gedreht werden muss. Die besagte Nut weist dabei eine Höhe ausgehend vom Außenumfang des Messrohres von vorzugsweise 30–70% der Gesamthöhe, insbesondere 35–65% der Gesamthöhe des Kupplungsaufsatzes 2 auf.
Das Kupplungssegment 22 weist endständig eine kreisbogenförmige Aussparung 27 auf, welche einem Teil der Außenkontur des Kupplungseinsatzes 3 nachempfunden ist. Dadurch wird ein Verrutschen des Kupplungseinsatzes 3 verhindert und eine Führung der Drehbewegung bei der Kupplung des Kupplungseinsatzes 3 mit dem Kupplungsaufsatz 2 gewährleistet.
Die in den 4a–4c dargestellte Ausführungsvariante des Kupplungsaufsatzes 2 wurde zwecks Nachweises der Verbindungsstabilität mit dem Messrohr 4 einem Abrisstest unterzogen. Dabei wurde der Kupplungsaufsatz 2 bis zur Maximalbelastung des zur Verfügung stehenden Messgerätes von 2 Tonnen belastet. Es konnte in diesem Messbereich kein Abriss festgestellt werden.
1 zeigt weiterhin den Kupplungseinsatz 3, welcher in seiner Verankerungsposition mit dem Kupplungsaufsatz 2 gekuppelt ist. Der Kupplungseinsatz 3 ist weist einen zylindrischen Kernkörper 20 auf. In einem unteren Teilsegment des Kernkörpers 20 sind Verankerungsflügel 19 ausgebildet, welche radial, vorzugsweise zumindest 1 mm, besonders bevorzugt zumindest 2 mm, aus der Mantelfläche des Kernkörpers hervorstehen. Ein Verankerungsflügel weist dabei eine Kupplungsfläche bzw. Kupplungsoberfläche 18 auf, welche gegenüber einer parallel zur Kreisfläche des Kernkörpers 20, einen Neigungswinkel aufweist. Dieser Neigungswinkel beträgt vorzugsweise 1–10°. Er entspricht dem Neigungswinkel der Kupplungsoberfläche 23 des Kupplungsaufsatzes 2.
Der Kupplungseinsatz 3 und der Kupplungsaufsatz 2 sind jeweils aus Metall, vorzugsweise aus Edelstahl gefertigt.
Der Kupplungseinsatz 3 weist eine rotationssymmetrische zylindrische Aussparung 14, welche sich zur Messrohrwandung hin aufweitet und welche parallel zur Messelektrodenachse der stiftförmigen Messelektrode 7 verläuft. In dieser Aussparung ist eine Dämpfungshülse 13 aus isolierendem Material angeordnet, welche die Messelektrode 7 und sich daran anschließenden Messelektrodenaufsatz 8 elektrisch gegenüber den metallischen Bauteilen – insbesondere gegenüber dem Kupplungseinsatz – abschirmt. Gleichzeitig dämpft die Dämpfungshülse die axiale Bewegung des Messelektrodenaufsatzes 8 und der Messelektrode 7 in der rotationssymmetrischen zylindrischen Aussparung des Kupplungseinsatzes 3. Der Messelektrodenaufsatz 3 weist in einem Endbereich ein Gewinde auf, an welcher eine Befestigungsmutter 16 zur axialen Befestigung des Messelektrodenaufsatzes 8 angreift. Außerdem greift an dem Gewinde eine Gegenmutter 17 an. Zwischen der Befestigungsmutter 16 und der Gegenmutter 17 ist eine Elektrodenklemme angeordnet.
In 1 sind der Einfachheit halber weitere an-sich bekannte Bauteile des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes nicht dargestellt. Dies betrifft z. B. ein Magnetsystem, ein Auswerteeinheit, ein Gehäuse, usw. Lediglich Feststellsegmente 5 für ein Magnetsystem sind schematisch angedeutet.
In 2 wird die Anordnung der Elektrodenverankerung 1 näher dargestellt. Man erkennt, dass an der Stelle, an welcher die Elektrodenverankerung angeordnet ist, der Außenumfang des Messrohres eine planare Ebene aufweist, um eine bessere Positionierung des Kupplungsaufsatzes auf dem Messrohr zu ermöglichen. Der Kupplungsaufsatz ist durch eine oder mehrere vorzugsweise umlaufende Schweißverbindungen 15 am Messrohr 4 angebracht. Das Messrohr weist einen Einsatz 10 auf mit einer Auskragung 11, welche am Außenumfang des Messrohres aufliegt. Auf der zur Auskragung gegenüberliegenden Seite des Einsatzes 10 mündet dieser an einem an der Innenseite des Messrohres 4 angebrachten Liner 9. Der Einsatz 10 und der Liner 9 bestehen jeweils aus elektrisch-isolierendem Material. Besonders geeignet aufgrund seiner zusätzlich dichtenden Eigenschaften bei hohen Drücken ist Gummi. Der Einsatz und der Liner kann durch Vulkanisieren miteinander verbunden sein.
Die Messelektrode 7 kann in den Einsatz 10 eingesteckt sein oder fest mit dem Einsatz durch Kleben, Vulkanisieren oder Umspritzen verbunden sein.
Die Auskragung 11 des Einsatzes weist eine stirnseitige Dichtfläche 12 auf, auf welcher die Elektrodenverankerung aufliegt. Hierzu weist die Dichtfläche ggf. rillenförmige Dichtrillen 26 auf der stirnseitigen Dichtfläche auf.
5 zeigt eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Elektrodenverankerung, wobei die stirnseitige Dichtfläche 12 des Einsatzes 10 eine nach außen gerichtete Materialwölbung 24 aufweist. Diese Dichtfläche dient der zusätzlichen Dichtung bei höheren Drücken.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann auch der Liner eine zur Messrohrachse gerichtete Materialwölbung aufweisen, welche eine zusätzliche Dichtigkeit bei hohen Mediumsdrücken schafft.
Grundsätzlich bietet die Kupplung zwischen dem Kupplungsaufsatz 2 und den Kupplungseinsatz 3 über den Eingriff der Verankerungsflügel 19 in die Nut zwischen dem Kupplungssegment 22 und dem Messrohr einen gegenüber Schraubverbindungen deutlich besseren und insbesondere druckstabileren Halt. Darüber hinaus ist die Messelektrode durch die 90°-Drehbewegung schnell und intuitiv montierbar und bei Bedarf auch demontierbar.
Die in 1–6 gezeigte Elektrodenverankerung 1 besticht durch seine geringe Einbauhöhe (weniger als 25 mm) – so dass die Gehäusedimensionierung des gesamten magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes sehr kompakt ausgeführt werden kann.
Ein Verfahren zur Montage einer Elektrodenverankerung für eine Messelektrode an einem Messrohr eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes die folgenden Schritte auf:

Nachfolgend werden einzelne Schritte und weitere optionale Schritte zur Konstruktion näher erläutert.
Die planaren Flächen gemäß Schritt a) können beispielsweise durch Abfeilen oder Abfräsen ausgebildet werden.
Das Festlegen des Kuppelaufsatzes gemäß Schritt b) erfolgt vorzugsweise durch Anschweißend an ein Messrohr. Dabei bildet sich vorteilhaft eine Nut aus. Alternativ kann bereits der Kuppelaufsatz selbst eine Nut aufweisen.
Im Anschluss kann der Einsatz 10 in der Bohrung des Messrohres, welcher die Messelektrode aufnimmt, eingeführt – beispielsweise eingegossen werden. In diesen Einsatz wird die Messelektrode 7 anschließend eingesteckt. Eine Verbindung zur Messelektrode kann auch durch Verkleben oder Umgießen mit Dichtungsmaterial geschaffen werden.
Der Messelektrodenaufsatz 8 und die Dämpfungshülse 13 können bereits im Kupplungseinsatz vormontiert vorliegen und durch die Befestigungsmutter 14 fixiert sein.
Im Anschluss wird der Kupplungseinsatz in den Kupplungsaufsatz eingeführt. Dies geschieht durch Einstecken.
Durch anschließendes Verdrehen wird der Kupplungseinsatz im Kupplungsaufsatz festgelegt, wobei die L-förmigen Haken des Kupplungsaufsatzes den Kupplungseinsatz hintergreifen und somit am Messrohr fixieren. Bei der Festlegung erfolgt auch eine Kontaktierung zwischen Messelektrodenaufsatz 8 und der Messelektrode 7.
Bezugszeichenliste

1: Elektrodenverankerung
2: Kupplungsaufsatz
3: Kupplungseinsatz
4: Messrohr
5: Magnetsystem-Feststellsegmente
6: Elektrodenklemme
7: Messelektrode
8: Elektrodenaufsatz
9: Liner
10: Einsatz
11: Überstand bzw. Auskragung
12: Dichtfläche
13: Dämpfungshülse
14: Zylindrische Aussparung
15: Schweißnaht
16: Befestigungsmutter
17: Gegenmutter
18: Kupplungsfläche
19: Verankerungsflügel
20: Kernkörper
21: Verankerungssegment
22: Kupplungssegment
23: Kupplungsfläche
24: Materialwölbung
25: Materialwölbung
26: Dichtrillen
27: Aussparung
28: Endflächen
29: Nut

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007004827 A1 [0004]
US 7938020 [0004]
US 20040149046 [0004]
US 3924466 [0004]
US 4388834 [0004]
US 4567775 [0004]

Claims

Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät insbesondere für Hochdruckanwendungen bei Mediumsdrücken oberhalb von 51 bar mit einem Messrohr (4) an welchem eine mehrteilige Elektrodenverankerung (1) zur Befestigung einer Messelektrode (7) angeordnet ist, welche folgende Bauteile aufweist: c) einen Kupplungsaufsatz (2), welcher materialschlüssig mit dem Messrohr (4) verbunden ist und wobei der Kupplungsaufsatz (2) eine Nut aufweist oder zusammen mit dem Messrohr (4) eine Nut (29) ausbildet, d) einen Kupplungseinsatz (3) zur Führung und/oder Fixierung der Messelektrode (7), welcher mit dem Kupplungsaufsatz (2) über eine Kupplung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungseinsatz (3) Verankerungsflügel (19) aufweist, welche durch eine Teilrotation in die Nut (29) eingreifen und dadurch die Kupplung bewirken.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungseinsatz (3) eine parallel zur Messelektrodenachse verlaufende Aussparung (14) aufweist, in welcher die Messelektrode (7) und/oder einen damit verbundenen Messelektrodenaufsatz (8) angeordnet ist.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelektrode (7) oder der mit der Messelektrode verbundene Messelektrodenaufsatz (8) durch gegen den Kupplungseinsatz (3) mit diesem zusammengefügt wird und dabei form- sowie kraftschlüssig gehalten wird.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenumfang des Messrohres (4) im Bereich der Elektrodenverankerung (1) eine ebene Fläche aufweist.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verankerungsflügel (19) und der Kupplungsaufsatz (2) aufeinanderliegende Flächen (18, 23) aufweisen, welche gegenüber der ebenen Fläche des Außenumfangs des Messrohres (4) einen Neigungswinkel aufweist, der zur Vorgabe der Rotationsrichtung der beiden Kupplungskomponenten, also dem Kupplungseinsatz und dem Kupplungsaufsatz, vorgesehen ist.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsaufsatz (2) am Messrohr (4) angeschweißt ist und vorzugsweise mittels umlaufender Schweißnähte (15) befestigt ist.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilrotation der Kupplungseinsatz (3) vom Kupplungsaufsatz (2) durch Teilrotation um einen Winkel von 45–135°, vorzugsweise 60–120°, insbesondere 80–100° lösbar ist.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung sich dadurch auszeichnet, dass zwischen dem Kupplungseinsatz (3) und dem Kupplungsaufsatz (2) eine formschlüssige Verbindung besteht.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsaufsatz (2) als zwei L-förmige Haltebügel ausgebildet sind, welche die Verankerungsflügel (19) des Kupplungseinsatzes (3) hintergreifen.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die parallel zur Messelektrodenachse verlaufende Aussparung (14) des Kupplungseinsatzes (3) eine Dämpfungshülse (13) aufweist, zur Dämpfung der Bewegungsfreiheit der Messelektrode (7) und/oder des Messelektrodenaufsatzes (8) innerhalb der Aussparung (14) und/oder zur elektrischen Isolation der Messelektrode (7) gegenüber dem Kupplungseinsatz (3).
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Messelektrode (7) abschnittsweise von einem in einer Bohrung im Messrohr (4) angeordneten Einsatz (10) aus druckdichtem Material umgeben ist, sich über die gesamte Länge der Bohrung erstreckt und welcher eine endständige Dichtfläche (12), vorzugsweise in Form einer Auskragung (11), aufweist, auf welcher der Messelektrodenaufsatz (8) aufliegt.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (12) eine in radialer Richtung nach außen gewölbte Materialwölbung (24) aufweist.
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (4) zumindest bereichsweise von innen mit einer elektrisch-isolierenden Materialschicht (9) ausgekleidet ist, wobei die Messelektrode (7) diese Materialschicht (9) durchsetzt und wobei die Materialschicht (9) im Bereich der Messelektrode (7) eine Materialwölbung (25) in Richtung der Messrohrachse aufweist.
Montageverfahren einer Elektrodenverankerung (1) für eine Messelektrode (7) an einem Messrohr (4) eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes, insbesondere gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: a) Ggf. Anbringen von außenumfänglichen planaren Flächen auf dem Messrohr (4) des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes; b) Festlegung eines Kupplungsaufsatzes (2) auf dem Außenumfang des Messrohres (4) vorzugsweise unter Ausbildung einer Nut (29) zusammen mit dem Messrohr (4); c) Einführen eines Kupplungseinsatzes (3) in den Kupplungsaufsatz senkrecht zum Messrohr; d) Rotationsbewegung des Kupplungseinsatzes (3) wobei am Kupplungseinsatz (3) angeordnete Verankerungsflügel (19) in die Nut (29) oder in eine im Kupplungsaufsatz angeordnete Nut eingreifen und wobei während der Rotationsbewegung ein teilweise in dem Kupplungseinsatz (3) angeordneter Messelektrodenaufsatz (8) oder eine Messelektrode (7) durch Presssitz gegen den Kupplungseinsatz (3) gedrückt werden.