DE102014212802A1

DE102014212802A1 - Electromagnetic flowmeter

Info

Publication number: DE102014212802A1
Application number: DE102014212802.1A
Authority: DE
Inventors: Daniel Bauer; Wolfgang Ens; Robert Horner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2014-07-02
Filing date: 2014-07-02
Publication date: 2016-01-07

Abstract

Die Erfindung betrifft einen magnetisch induktiven Durchflussmesser mit einem Messrohr (8) zum Einbau in eine Rohrleitung, mit einer Spulenanordnung (4...7) zur Erzeugung eines Magnetfelds in einem das Messrohr (8) durchströmendem Medium und mit einer Elektrodenanordnung (11) zur Erfassung einer aufgrund des Magnetfelds im Medium induzierten Spannung. Zur Verbesserung der Flexibilität bei der Gestaltung des Magnetfelds und somit zur Steigerung der Messgenauigkeit sind Spulen (4...7) der Spulenanordnung unter Verwendung von Kohlenstoffnanoröhren als elektrisch leitendem Material gefertigt. Diese sind Bestandteile eines rohrförmigen, vom Medium durchströmten Verbundbauteils (1).The invention relates to a magnetic inductive flow meter with a measuring tube (8) for installation in a pipeline, with a coil arrangement (4 ... 7) for generating a magnetic field in a medium flowing through the measuring tube (8) and with an electrode arrangement (11) Detecting a voltage induced in the medium due to the magnetic field. To improve the flexibility in the design of the magnetic field and thus to increase the accuracy of measurement coils (4 ... 7) of the coil assembly using carbon nanotubes are made as electrically conductive material. These are constituents of a tubular composite component (1) through which the medium flows.

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetisch induktiven Durchflussmesser mit einem Messrohr zum Einbau in eine Rohrleitung, z. B. in eine Rohrleitung einer prozesstechnischen Anlage, mit einer Spulenanordnung und mit einer Elektrodenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a magnetic inductive flow meter with a measuring tube for installation in a pipeline, for. B. in a pipeline of a process plant, with a coil assembly and with an electrode assembly according to the preamble of claim 1.

Magnetisch induktive Durchflussmesser nutzen das faradaysche Induktionsgesetz zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit eines ein Messrohr des Durchflussmessers durchströmenden Fluids. Ein magnetisches Feld wird in dem Messrohr senkrecht zur Strömungsrichtung erzeugt. In diesem Magnetfeld erzeugen elektrische Ladungen, die mit dem Fluid transportiert werden, eine Spannung senkrecht zu dem Magnetfeld und zu der Durchflussrichtung, die mit Hilfe von Elektroden abgenommen werden kann. Die so ermittelte Messspannung ist im Idealfall proportional zur Strömungsgeschwindigkeit des Mediums durch das Messrohr. Derartige Durchflussmesser müssen zur Gewährleistung der Messgenauigkeit unabhängig vom jeweils herrschenden Druck des durchströmenden Mediums weitgehend konstante geometrische Abmessungen beibehalten. Diese Druckfestigkeit wird häufig durch ein Messrohr aus Stahl erreicht, durch welches das Fluid strömt. Andererseits darf dieses Messrohr nicht die elektrischen und magnetischen Felder stören, welche das Fluid im Bereich eines Messabschnitts durchsetzen. Aus diesem Grund werden im Messrohr Auskleidungen oder Einsätze verwendet, die typischerweise aus Keramik, Gummi oder Kunststoffmaterialien hergestellt werden. Diese erfüllen die Forderungen, elektrisch nicht leitend zu sein und das Magnetfeld kaum zu beeinflussen. Die genannten Varianten sind jedoch mit einem vergleichsweise hohen Herstellungsaufwand verbunden. Magnetic inductive flowmeters use the Faraday law of induction to determine the flow velocity of a fluid flowing through a measuring tube of the flow meter. A magnetic field is generated in the measuring tube perpendicular to the flow direction. In this magnetic field, electric charges transported with the fluid generate a voltage perpendicular to the magnetic field and to the direction of flow, which can be removed by means of electrodes. The measured voltage determined in this way is ideally proportional to the flow velocity of the medium through the measuring tube. Such flow meters have to maintain largely constant geometric dimensions to ensure the accuracy of measurement regardless of the prevailing pressure of the medium flowing through. This compressive strength is often achieved by a measuring tube made of steel, through which the fluid flows. On the other hand, this measuring tube must not interfere with the electric and magnetic fields that pass through the fluid in the region of a measuring section. For this reason liners or inserts are used in the measuring tube, which are typically made of ceramic, rubber or plastic materials. These meet the requirements of being electrically non-conductive and hardly influencing the magnetic field. However, the variants mentioned are associated with a relatively high production cost.

Aus der WO 2006/097118 A1 und der WO 2006/050744 A1 sind rohrförmige Einsätze für einen magnetisch induktiven Durchflussmesser bekannt, die vollständig außerhalb des Messrohrs vorgefertigt werden können. Bei dem in der WO 2006/097118 A1 beschriebenen Einsatz ist ein Formteil aus einem formstabilen Kunststoff auf Polymerbasis, bei dem in der WO 2006/050744 A1 beschriebenen Einsatz ein Metallgitter zur mechanischen Verstärkung in ein elektrisch isolierendes, gummiartiges Material eingebettet. Bei der Montage werden die Einsätze jeweils mit einer Spulenanordnung bestückt und in ein Mantelrohr aus Metall eingesetzt. Die Eigenschaften des damit erhältlichen Magnetfelds im durchströmenden Medium werden überwiegend durch die Spulenanordnung bestimmt, zu deren Herstellung Kupferdrähte verwendet werden. Da Kupferspulen nicht in beliebiger Form und Wicklungszahl herstellbar sind, bestehen gewisse, fertigungsbedingte Beschränkungen bezüglich der Gestaltung des Magnetfelds. From the WO 2006/097118 A1 and the WO 2006/050744 A1 are known tubular inserts for a magnetic inductive flow meter, which can be completely prefabricated outside the measuring tube. In the in the WO 2006/097118 A1 The insert described is a molded part of a dimensionally stable plastic polymer-based, in which in the WO 2006/050744 A1 insert described a metal mesh for mechanical reinforcement embedded in an electrically insulating, rubber-like material. During assembly, the inserts are each equipped with a coil assembly and inserted into a metal jacket tube. The properties of the magnetic field thus obtained in the medium flowing through are predominantly determined by the coil arrangement, for the production of which copper wires are used. Since copper coils can not be produced in any desired shape and number of turns, there are certain production-related restrictions with regard to the design of the magnetic field.

Aus der EP 1 558 898 B1 ist ein magnetisch induktiver Durchflussmesser bekannt, bei welchem für eine spezielle Gestaltung des Magnetfelds die Spulenanordnung um zusätzliche magnetisch leitende Elemente ergänzt wurde. Dies ist jedoch in nachteiliger Weise mit einem erhöhten Herstellungsaufwand des Messrohrs verbunden. From the EP 1 558 898 B1 a magneto-inductive flow meter is known in which for a special design of the magnetic field, the coil assembly has been supplemented by additional magnetically conductive elements. However, this is disadvantageously associated with an increased production cost of the measuring tube.

Aus dem Aufsatz „The Theory of Induced Voltage Electromagnetic Flowmeters“ von M. K. Bevir, veröffentlicht in „J. Fluid Mech. (1970), vol. 43, part 3, pp. 577–590“ ist bekannt, dass der Einfluss des Strömungsprofils des das Messrohr durchströmenden Mediums auf das Ergebnis der Durchflussmessung deutlich verringert werden kann, wenn Beschränkungen bezüglich der Ausgestaltung des Magnetfelds durchbrochen werden können. From the essay "The Theory of Induced Voltage Electromagnetic Flowmeters" by MK Bevir, published in "J. Fluid Mech. (1970), vol. 43, part 3, pp. 577-590 " It is known that the influence of the flow profile of the medium flowing through the measuring tube can be significantly reduced to the result of the flow measurement, if restrictions on the design of the magnetic field can be broken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen magnetisch induktiven Durchflussmesser zu schaffen, der sich aufgrund größerer Möglichkeiten im Hinblick auf die Gestaltung des Magnetfelds durch eine verbesserte Messgenauigkeit und/oder einen vergleichsweise geringen Herstellungsaufwand auszeichnet. The invention has for its object to provide a magnetic inductive flow meter, which is characterized due to greater possibilities in terms of the design of the magnetic field by improved measurement accuracy and / or a relatively low production cost.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist der neue magnetisch induktive Durchflussmesser der eingangs genannten Art die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale auf. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen beschrieben. To solve this problem, the new electromagnetic flowmeter of the type mentioned in the stated in the characterizing part of claim 1 features. In the dependent claims advantageous developments are described.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass aufgrund der Verwendung von Kohlenstoffnanoröhren zur Spulenfertigung und deren Anordnung in einem rohrförmigen, vom Medium durchströmten Verbundteil das Magnetfeld im Medium flexibler und effektiver als bisher gestaltet werden kann. Dies wird zum einen dadurch erreicht, dass Kohlenstoffnanoröhren aufgrund ihrer besseren elektrischen Leitfähigkeit als Kupfer die Realisierung dünnerer Windungen ermöglichen. Die Windungen können daher in hoher lokaler Konzentration angeordnet werden und es sind Spulen mit höherer Windungszahl realisierbar. Zum anderen erlaubt die geringe Dicke von Kohlenstoffnanoröhren einen kleineren Biegeradius bei der Verlegung der elektrischen Leiter. Somit entfallen viele der Beschränkungen bezüglich der Spulenform, die bei der bisherigen Verwendung von Kupferdraht als Leitermaterial für die Spulen gegeben waren. The invention has the advantage that due to the use of carbon nanotubes for coil production and their arrangement in a tubular, flowed through by the medium composite part, the magnetic field in the medium can be made more flexible and effective than before. This is achieved, on the one hand, by the fact that carbon nanotubes, because of their better electrical conductivity than copper, make it possible to realize thinner turns. The windings can therefore be arranged in high local concentration and it can be realized coils with higher number of turns. On the other hand, the small thickness of carbon nanotubes allows a smaller bending radius when laying the electrical conductors. Thus, many of the coil shape limitations associated with previous use of copper wire as the conductor material for the coils have been eliminated.

Vorteilhaft ist zudem, dass mit Kohlenstoffnanoröhren gefertigte Spulen nun sehr eng an der Medienströmung angeordnet werden können. Dadurch wird die Flexibilität bei der Gestaltung des Magnetfelds weiter erhöht. Da die gewünschte Gestaltung des Magnetfelds bereits alleine durch geeignete Anordnung und Form der Spulen erhalten werden kann, sind Polschuhe oder zusätzliche Bauteile aus magnetisch leitenden Materialien, deren Verwendung bei mit Kupferdraht gefertigten Spulen bisher zur Gestaltung des Magnetfelds erforderlich war, nicht mehr notwendig. Der neue Durchflussmesser zeichnet sich daher auch durch einen geringeren Aufwand bei der Herstellung aus. It is also advantageous that coils made with carbon nanotubes can now be arranged very close to the media flow. This further increases the flexibility in designing the magnetic field. Because the desired design The magnetic field can be obtained alone by suitable arrangement and shape of the coils, pole shoes or additional components made of magnetically conductive materials, the use of which was previously required to design the magnetic field with copper-made coils, no longer necessary. The new flowmeter is therefore characterized by less effort in the production.

Die zunehmende Verbreitung von Kohlenstoffnanoröhren als elektrisch leitendes Material in technischen Anwendungen führt zudem zu einer weiteren Reduktion der Kosten für Kohlenstoffnanoröhren, die, wenn man die jeweilige Stromtragfähigkeit zugrunde legt, bereits jetzt billiger als Kupferdraht sein können. The increasing use of carbon nanotubes as an electrically conductive material in industrial applications also leads to a further reduction in the cost of carbon nanotubes, which, if the respective current carrying capacity is based, can already be cheaper than copper wire.

Mit besonders geringem Herstellungsaufwand ist eine Ausführung des Durchflussmessers verbunden, bei welcher die Spulen mittels eines Druckverfahrens auf und/oder in dem Verbundbauteil hergestellt sind With particularly low production costs, an embodiment of the flow meter is connected, in which the coils are produced by means of a printing process on and / or in the composite component

Bei der Herstellung des Verbundbauteils können zur Fertigung der Spulen verwendeten Kohlenstoffnanoröhren in einer vorteilhaften Alternative oder Ergänzung als Bündel in vorgefertigte Ausnehmungen eines Trägermaterials eingelegt werden. Dabei kann das Trägermaterial des Verbundbauteils selbst beispielsweise als Komposit aus Polyethylen und Kohlenstoffnanoröhren realisiert sein. Weiterhin ist es möglich, die Kohlenstoffnanoröhren zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften beispielsweise eines Kunststoffes, der als Trägermaterial verwendet wird, diesem beizumischen. Dadurch kann die Belastbarkeit und Festigkeit des Kunststoffs deutlich erhöht werden. Dabei ist selbstverständlich darauf zu achten, dass die aufgrund der Beimischung von Kohlenstoffnanoröhren elektrisch leitfähig gewordenen Bereiche des Kunststoffs gegenüber den mit Kohlenstoffnanoröhren gefertigten Spulen durch elektrisch nicht leitende Bereiche des Kunststoffs oder durch ein anderes isolierendes Material getrennt sind. Zudem ist in diesem Fall eine elektrisch isolierende Beschichtung auf der Innenseite des vom Medium durchströmten Verbundbauteils vorzusehen, damit die Messung der in das Medium induzierten Spannung nicht gestört wird. In the production of the composite component, carbon nanotubes used to produce the coils can be inserted in an advantageous alternative or supplement as bundles in prefabricated recesses of a carrier material. In this case, the carrier material of the composite component itself can be realized, for example, as a composite of polyethylene and carbon nanotubes. Furthermore, it is possible to admix the carbon nanotubes for improving the mechanical properties of, for example, a plastic material used as a carrier material. As a result, the resilience and strength of the plastic can be significantly increased. It is of course important to ensure that the due to the admixture of carbon nanotubes become electrically conductive areas of the plastic over the coils made with carbon nanotubes are separated by electrically non-conductive regions of the plastic or by another insulating material. In addition, in this case, an electrically insulating coating is provided on the inside of the composite component through which the medium flows, so that the measurement of the voltage induced in the medium is not disturbed.

Alternativ zur Realisierung von Spulen mit gebündelten Kohlenstoffnanoröhren können diese mit Kohlenstoffnanoröhren realisiert werden, die in Form von Fasern oder Nanogarn als einzeln zu verlegende Leiter oder in Form von Matten, in welchen die Fasern oder das Nanogarn in einer bestimmten Struktur angeordnet sind, in ein rohrförmiges, vom Medium durchströmtes Verbundteil eingebettet werden. Damit sind nahezu beliebige Geometrien der Spulen realisierbar und das mit den Spulen erzeugte Magnetfeld ist sehr flexibel gestaltbar. Alternatively to the realization of coils with bundled carbon nanotubes, these can be realized with carbon nanotubes, which are in the form of fibers or nanogarns as individual conductors or in the form of mats in which the fibers or nanogarn are arranged in a specific structure Embedded, flowed through by the medium composite part. Thus, almost any geometry of the coils can be realized and the magnetic field generated by the coils can be designed very flexible.

Eine besonders gute mechanische Stabilität des Verbundbauteils wird erreicht, wenn die mit Kohlenstoffnanoröhren gefertigten Spulen auf zumindest einer Seite zu einer Schicht mit Glasfasermaterial benachbart sind. Das Glasfasermaterial kann dabei vorteilhaft so ausgestaltet werden, dass es eine weitgehend richtungsunabhängige Verbesserung der mechanischen Stabilität liefert. A particularly good mechanical stability of the composite component is achieved when the coils made with carbon nanotubes are adjacent on at least one side to form a layer of glass fiber material. The glass fiber material can advantageously be designed so that it provides a largely direction-independent improvement of the mechanical stability.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Spulen, die auf der Basis von Kohlenstoffnanoröhren gefertigt sind, in verschiedenen Schichten des Verbundbauteils eingebettet. Dadurch wird die Flexibilität bei der Gestaltung des Magnetfelds weiter verbessert. In a particularly advantageous embodiment of the invention, the coils, which are manufactured on the basis of carbon nanotubes, embedded in different layers of the composite component. This further improves the flexibility in the design of the magnetic field.

Die mechanische Festigkeit des Messrohrs kann, falls diese nicht bereits alleine durch das Verbundbauteil für das jeweilige Einsatzgebiet des Durchflussmessers ausreichend ist, durch Verwendung eines Mantelrohrs aus nicht magnetischem Material verbessert werden, in welches das Verbundbauteil nach Art eines rohrförmigen Einsatzes eingefügt wird. Die Formstabilität kann durch Verkleben des Verbundbauteils mit dem Mantelrohr oder durch Vergießen eines ggf. zwischen den beiden Bauteilen verbleibenden Hohlraums zusätzlich verbessert werden. The mechanical strength of the measuring tube, if not already alone by the composite component for the particular application of the flow meter is sufficient to be improved by using a jacket tube made of non-magnetic material, in which the composite component is inserted in the manner of a tubular insert. The dimensional stability can be additionally improved by bonding the composite component to the jacket tube or by casting a possibly remaining between the two components cavity.

In vorteilhafter Weise kann der mit dem Messrohr verbundene Herstellungsaufwand weiter reduziert werden, wenn die Elektrodenanordnung mit Kohlenstoffnanoröhren als elektrisch leitendem Material gefertigte Elektroden aufweist, die ebenfalls in das Verbundbauteil eingebettet sind. Dadurch ist keine nachträgliche Montage der Elektroden in dem Verbundbauteil mehr erforderlich. Advantageously, the production costs associated with the measuring tube can be further reduced if the electrode arrangement has electrodes made of carbon nanotubes as electrically conductive material, which are likewise embedded in the composite component. As a result, subsequent assembly of the electrodes in the composite component is no longer necessary.

Anhand der Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, werden im Folgenden die Erfindung sowie Ausgestaltungen näher erläutert. Reference to the drawings, in which embodiments of the invention are illustrated, the invention and embodiments are explained in more detail below.

Es zeigen: Show it:

1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Verbundbauteils und eines Mantelrohrs, 1 a perspective view of a first composite component and a jacket tube,

2 ein Schnittbild eines zweiten Verbundbauteils und 2 a sectional view of a second composite component and

3 ein Schnittbild eines dritten Verbundbauteils. 3 a sectional view of a third composite component.

Im linken Teil von 1 ist ein erstes Verbundbauteil 1 dargestellt, welches als rohrförmiger Einsatz in ein Mantelrohr 2 aus nicht magnetischem Eisen eingefügt und dort befestigt wird. Die Montagerichtung des Verbundbauteils 1 ist durch einen Pfeil 3 angedeutet. Vier Spulen 4, 5, 6 und 7 sind auf der Basis von Kohlenstoffnanoröhren als elektrisch leitendem Material gefertigt und wurden in einem Gießvorgang bei der Herstellung des Verbundbauteils 1 in einen aushärtbaren Verguss eingebettet und/oder sind mittels eines Druckverfahrens auf und/oder in dem Verbundbauteil (1) hergestellt. Da die Spulen 4...7 gegebenenfalls von außen nicht sichtbar sind, wurden sie mit durchbrochenen Linien angedeutet. In the left part of 1 is a first composite component 1 shown, which as a tubular insert in a jacket tube 2 made of non-magnetic Iron is inserted and fastened there. The mounting direction of the composite component 1 is by an arrow 3 indicated. Four coils 4 . 5 . 6 and 7 are manufactured on the basis of carbon nanotubes as electrically conductive material and were in a casting process in the manufacture of the composite component 1 embedded in a curable encapsulation and / or are by means of a printing process on and / or in the composite component ( 1 ) produced. Because the coils 4 ... 7 may not be visible from the outside, they were indicated by broken lines.

An der Außenseite des Verbundbauteils 1 ist eine Elektrode 11 sichtbar, die einen Bestandteil einer Elektrodenanordnung des Messrohrs 8 bildet. Die Elektrode 11 kontraktiert an der Rohrinnenseite ein das Messrohr 8 durchströmendes Medium und dient zur Erfassung einer in das Medium induzierten Spannung, die proportional zur Stärke des mit den Spulen 4...7 erzeugten Magnetfelds und der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums ist. On the outside of the composite component 1 is an electrode 11 Visible, which is part of an electrode assembly of the measuring tube 8th forms. The electrode 11 contracted on the tube inside the measuring tube 8th flowing medium and serves to detect a voltage induced in the medium, which is proportional to the strength of the coils 4 ... 7 generated magnetic field and the flow velocity of the medium.

Wie bereits oben beschrieben, können als Verguss verschiedene Materialien zum Einsatz kommen. Zur Erzielung einer ausreichenden Stabilität eines aus dem Verbundbauteil 1 und dem Mantelrohr 2 gebildeten Messrohrs 8 dient insbesondere das Mantelrohr 2. Zum Einbau in eine Rohrleitung in einer prozesstechnischen Anlage ist das Mantelrohr 2 an seinen beiden Enden mit einem Flansch 9 bzw. einem Flansch 10 versehen. Wenn das Verbundbauteil 1 bereits selbst für den jeweiligen Anwendungsfall ausreichende Stabilität besitzt, beispielsweise aufgrund einer Beimischung von Kohlenstoffnanoröhren im Vergussmaterial oder aufgrund der zusätzlichen Einlagerung von aus Kohlenstoffnanoröhren bestehenden Matten oder Glasfasermatten, kann das äußere Mantelrohr 2 entfallen und das Verbundbauteil 1 unmittelbar in eine Rohrleitung eingefügt werden. As already described above, different materials can be used as potting. To achieve a sufficient stability of one of the composite component 1 and the jacket tube 2 formed measuring tube 8th in particular serves the jacket tube 2 , For installation in a pipeline in a process engineering plant is the jacket tube 2 at its two ends with a flange 9 or a flange 10 Mistake. When the composite component 1 already has sufficient stability even for the particular application, for example due to an admixture of carbon nanotubes in the potting or due to the additional storage of existing carbon nanotubes mats or glass fiber mats, the outer jacket tube 2 omitted and the composite component 1 be inserted directly into a pipeline.

Alternativ zum gezeigten Flansch-Anschluss sind selbstverständlich auch andere Verbindungstechniken für den Einbau des Messrohrs in eine Rohrleitung anwendbar, zum Beispiel Verschweißen oder Verkleben der Stoßstellen von Verbundbauteil 1 und Rohrleitung. As an alternative to the flange connection shown, of course, other connection techniques for the installation of the measuring tube in a pipeline are applicable, for example, welding or bonding the joints of composite component 1 and piping.

2 zeigt ein Schnittbild eines zweiten Verbundbauteils 17 als Beispiel für einen möglichen Aufbau. Bei der Herstellung wird zunächst eine Innenschale 16 des Verbundbauteils 17 gegossen, die an ihrer Außenseite Ausnehmungen zur Aufnahme von Spulen 12...15 aufweist. In diese Ausnehmungen werden anschließend die Spulen 12...15 eingelegt. Die Spulen 12...15 sind als Bündel von in einer bestimmten Struktur angeordneten Kohlenstoffnanoröhren vorgefertigt, wobei die Struktur durch einen Anwender flexibel gestaltbar oder wählbar ist. In einem weiteren Gießprozess wird daraufhin eine Außenschale 18 aufgebracht, sodass die Spulen 12...15 vollständig in Vergussmaterial eingebettet sind. Elektroden 19 und 20 einer Elektrodenanordnung können ebenfalls vergossen oder beispielsweise als Metallelektroden nachträglich in das bereits ausgehärtete Vergussmaterial eingebaut werden. 2 shows a sectional view of a second composite component 17 as an example of a possible construction. In the production, first an inner shell 16 of the composite component 17 cast on their outer side recesses for receiving coils 12 ... 15 having. In these recesses then the coils 12 ... 15 inserted. The spools 12 ... 15 are prefabricated as bundles of carbon nanotubes arranged in a certain structure, wherein the structure can be flexibly designed or selected by a user. In another casting process then an outer shell 18 Applied so that the coils 12 ... 15 completely embedded in potting material. electrodes 19 and 20 An electrode arrangement can also be cast or subsequently installed, for example, as metal electrodes in the already hardened potting material.

3 zeigt ein drittes Verbundbauteil 30, in diesem Fall mit einem mehrschichtigen Aufbau als ein weiteres Ausführungsbeispiel. Hier werden Spulen 21...24 verwendet, die als leicht handhabbare Matten mit spulenförmig angeordneten Kohlenstoffnanoröhren vorgefertigt sind. Die Form der Matten sowie deren geometrische Anordnung im Verbundbauteil sind bei ihrer Herstellung flexibel gestaltbar. Beispielsweise können sich die Matten wie im gezeigten Ausführungsbeispiel in den verschiedenen Schichten überlappen. Zur mechanischen Stabilisierung sind zusätzlich in dem Verbundbauteil 30 Schichten 25 und 26 vorgesehen, die beispielsweise Glasfasermaterial enthalten. Zur Erfassung der in das durchströmende Medium induzierten Spannung dient wiederum eine Elektrodenanordnung mit zwei Elektroden 27 und 28, welche die Wand des Verbundbauteils 30 durchdringen. 3 shows a third composite component 30 , in this case with a multilayer structure as another embodiment. Here are coils 21 ... 24 used, which are prefabricated as easily manageable mats with coil-shaped carbon nanotubes. The shape of the mats and their geometric arrangement in the composite component can be flexibly designed during their production. For example, the mats may overlap in the various layers as in the embodiment shown. For mechanical stabilization are additionally in the composite component 30 layers 25 and 26 provided, for example, contain glass fiber material. In order to detect the voltage induced in the medium flowing through, an electrode arrangement with two electrodes is again used 27 and 28 , which is the wall of the composite component 30 penetrate.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2006/097118 A1 [0003, 0003] WO 2006/097118 A1 [0003, 0003]
WO 2006/050744 A1 [0003, 0003] WO 2006/050744 A1 [0003, 0003]
EP 1558898 B1 [0004] EP 1558898 B1 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

„The Theory of Induced Voltage Electromagnetic Flowmeters“ von M. K. Bevir, veröffentlicht in „J. Fluid Mech. (1970), vol. 43, part 3, pp. 577–590“ [0005] "The Theory of Induced Voltage Electromagnetic Flowmeters" by MK Bevir, published in "J. Fluid Mech. (1970), vol. 43, part 3, pp. 577-590 " [0005]

Claims

Magnetisch induktiver Durchflussmesser mit einem Messrohr (8, 17, 30) zum Einbau in eine Rohrleitung, mit einer Spulenanordnung (4...7, 12...15, 21...24) zur Erzeugung eines Magnetfelds in einem das Messrohr (8, 17, 30) durchströmenden Medium und mit einer Elektrodenanordnung (11, 19, 20, 27, 28) zur Erfassung einer aufgrund des Magnetfelds im Medium induzierten Spannung, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenanordnung mit Kohlenstoffnanoröhren als elektrisch leitendem Material gefertigte Spulen (4...7, 12...15, 21...24) aufweist, die Bestandteile eines rohrförmigen, vom Medium durchströmten Verbundbauteils (1, 17, 30) sind. Electromagnetic flowmeter with a measuring tube ( 8th . 17 . 30 ) for installation in a pipeline, with a coil arrangement ( 4 ... 7 . 12 ... 15 . 21 ... 24 ) for generating a magnetic field in a measuring tube ( 8th . 17 . 30 ) flowing medium and with an electrode arrangement ( 11 . 19 . 20 . 27 . 28 ) for detecting a voltage induced due to the magnetic field in the medium, characterized in that the coil arrangement with carbon nanotubes as electrically conductive material made coils ( 4 ... 7 . 12 ... 15 . 21 ... 24 ), the components of a tubular, flowed through by the medium composite component ( 1 . 17 . 30 ) are.

Magnetisch induktiver Durchflussmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (4...7) mittels eines Druckverfahrens auf und/oder in dem Verbundbauteil (1) hergestellt sind. Electromagnetic flowmeter according to claim 1, characterized in that the coils ( 4 ... 7 ) by means of a printing process on and / or in the composite component ( 1 ) are made.

Magnetisch induktiver Durchflussmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (12...15; 21...24) als Bündel oder als Matten ausgebildet sind, in welchen die Kohlenstoffnanoröhren in einer bestimmten oder bestimmbaren Struktur angeordnet sind. Electromagnetic flowmeter according to claim 1, characterized in that the coils ( 12 ... 15 ; 21 ... 24 ) are formed as a bundle or as mats, in which the carbon nanotubes are arranged in a specific or determinable structure.

Magnetisch induktiver Durchflussmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das Verbundbauteil (1, 17, 30) mehrere Schichten (25, 26) aufweist und dass die Spulen (21...24) auf zumindest einer Seite zu einer Schicht (25, 26) mit Glasfasermaterial, die zur mechanischen Verstärkung im Verbundbauteil (30) vorgesehen ist, benachbart sind. Electrically inductive flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that the composite component ( 1 . 17 . 30 ) multiple layers ( 25 . 26 ) and that the coils ( 21 ... 24 ) on at least one side to a layer ( 25 . 26 ) with glass fiber material, which is used for mechanical reinforcement in the composite component ( 30 ), are adjacent.

Magnetisch induktiver Durchflussmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Spulen (21, 22; 23, 24) in verschiedenen Schichten des Verbundbauteils (30) angeordnet sind. Electromagnetic flowmeter according to one of the preceding claims, characterized in that coils ( 21 . 22 ; 23 . 24 ) in different layers of the composite component ( 30 ) are arranged.

Magnetisch induktiver Durchflussmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundbauteil (1) in einem Mantelrohr (2) aus Metall angeordnet ist. Electromagnetic flowmeter according to one of the preceding claims, characterized in that the composite component ( 1 ) in a jacket tube ( 2 ) is arranged of metal.

Magnetisch induktiver Durchflussmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (11, 19, 20, 27, 28) mit Kohlenstoffnanoröhren als elektrisch leitendem Material gefertigte Elektroden (11, 19, 20, 27, 28) aufweist, die in das Verbundbauteil (1, 17, 30) eingebettet sind. Electromagnetic flowmeter according to one of the preceding claims, characterized in that the electrode arrangement ( 11 . 19 . 20 . 27 . 28 ) Electrodes made of carbon nanotubes as electrically conductive material ( 11 . 19 . 20 . 27 . 28 ), which in the composite component ( 1 . 17 . 30 ) are embedded.