DE19705436A1 - Meßrohranordnung für elektromagnetische Durchflußmesser und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Meßrohranordnung für elektromagnetische Durchflußmesser und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Description
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Meßrohranordnung
für elektromagnetische Durchflußmesser und ein Verfah
ren zur Herstellung solcher Anordnungen.
Bekannte Rohranordnungen für elektromagnetische Durch
flußmesser weisen ein metallisches Meßrohr, das aus
einem nicht-magnetischen Material hergestellt ist, ei
nen Satz magnetischer Spulen zur Erzeugung eines magne
tischen Feldes in eine Richtung im wesentlichen im
rechten Winkel zu der Flußrichtung durch das Rohr und
Elektroden auf, die in Bohrungen angeordnet sind, die
im wesentlichen im rechten Winkel zu der Richtung des
magnetischen Feldes und im wesentlichen im rechten Win
kel zu der Flußrichtung angeordnet sind.
Die Verwendung eines metallischen Rohrs macht es not
wendig, die Elektroden und das Fluid von der inneren
Seite des Meßrohres zu isolieren, um die induzierte
Signalspannung nicht kurzzuschließen.
Das US Patent 5 062 305 bezieht sich auf ein Verfahren,
um ein Meßrohr für einen elektromagnetischen Durchfluß
messer herzustellen, der einen rohrförmigen Körper aus
einem nicht-magnetischen Material, wie z. B. rostfreiem
Stahl, Metallelektroden, die in jeweiligen Durchgängen
angeordnet sind, und eine kontinuierliche Auskleidung
aufweist, die aus einem schmelzbaren elektrisch, nicht
leitfähigen Material gebildet ist, die die innere Um
fangs-Oberflächen des rohrförmigen Körpers und die
Durchgänge bedeckt.
In dem oben erwähnten Patent des Standes der Technik
ist die Innenseite des Meßrohres mit einer Isolier
schicht überzogen, die aus einem Email besteht, das
sich in den kreisförmigen Raum zwischen den Elektroden
und dem nicht-magnetischen metallischen Rohr erstreckt.
Andere Typen von Auskleidungen sind jedoch bekannt, in
denen unterschiedliche Arten von Kunststoffmaterialien,
synthetischen Kunststoffmaterialien und Harze verwendet
werden, wobei die Auskleidung an den äußeren Enden des
Meßrohrs ausgebrannt ist, um die Auskleidung in Posi
tion zu halten (vergleiche z. B. US-Patent 4 388 834).
In solchen Durchflußmeßrohren kann die sichere Fixie
rung der und die Verbindung zu den Elektroden ein Pro
blem sein und irgendwelche komplizierten Anordnungen
nach sich ziehen.
Isolierende Einsätze aus Teflon oder Neopren werden
verwendet, aber sie sind relativ teuer.
Die Enden solcher Durchflußmeßrohren enden oft in Flan
schen, durch die das Durchflußmeßrohr in einem Rohrsy
stem befestigt werden kann, das das Fluid befördert,
dessen Durchfluß gemessen werden soll. Die magnetischen
Spulen sind im allgemeinen durch ein Metallgehäuse um
den Mittelteil des Durchflußmeßrohres abgebedeckt. Das
Gehäuse, der Teil des Rohres zwischen dem Gehäuse und
den Flanschen sind im allgemeinen angestrichen, um dem
äußeren des Durchflußmeßrohres ein einheitliches at
traktives Aussehen zu geben, das für die Benutzer ak
zeptabel ist.
Die bekannten Techniken um Durchflußmeßrohre anzuferti
gen, zu isolieren und fertigzustellen sind relativ
kostspielig und es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein
Durchflußmeßrohr bereitzustellen, das billiger gefer
tigt werden kann.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Meßrohranordnung
für ein elektromagnetischen Durchflußmesser zur Verfü
gung, wobei die Anordnung ein Rohr aus einem nicht-ma
gnetischen Metallmaterial, magnetische Spulen zur Er
zeugung eines magnetischen Feldes quer zur Richtung, in
der bei Gebrauch ein Fluid durch das Rohr fließt, Elek
troden, die innerhalb des Rohres kreuzweise hinsicht
lich des magnetischen Feldes angeordnet sind, um bei
Gebrauch mit dem durch das Rohr fließenden Fluid in
Kontakt zu stehen, eine elektrisch isolierende Schicht,
die im Innern des Rohres vorgesehen ist, um die Elek
troden von dem Rohrkörper zu isolieren, und eine korro
sionsbeständige Schicht wenigstens auf einem Teil des
Äußeren des Rohres aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schichten durch die gleiche Substanz gebildet
sind. Solche eine Konstruktion ist relativ billig zu
machen, weil billige korrodierbare und leicht zu bear
beitende Materialien in dem metallischen Teil der Rohr
anordnung benutzt werden können und weil es besonders
wirtschaftlich ist, die gleiche Substanz sowohl für die
Isolierung der Elektroden von dem Inneren des Rohres
als auch zum Schutz gegen Korrosion zu verwenden. Es
ist nicht länger notwendig, die innere Auskleidung und
die äußere Fertigstellung, wie z. B. das Anstreichen,
als zwei verschiedene Prozesse durchzuführen und eine
effektive Isolierung kann in einem billigen und einfa
chen Arbeitsgang erreicht werden. Durch diese Mittel
kann der Gesamtpreis der Rohranordnung reduziert werden
und in der Tat kann eine überraschende Kostenersparnis
bis zu 50% durch den Gebrauch der Erfindung erreicht
werden.
Vorzugsweise kleidet die Substanz Bohrungen in dem Rohr
aus, durch die sich die Verbindungen zu den Elektroden
erstrecken. Durch diese Mittel können separate Isolier
hülsen für die Verbindungen zu den Elektroden weggelas
sen werden.
Vorzugsweise ist ein jeweiliges Rohrverbindungsmittel,
z. B. ein Flansch oder eine Schraubverbindung, an jedem
Ende des Rohres vorgesehen und die Substanz bedeckt das
Äußere der Rohrverbindungsmittel. Eine solche Konstruk
tion ermöglicht die Verwendung eines billigen und ein
fach zu bearbeitenden, aber korrodierbaren Materials,
z. B. elastischer Stahl, der zum Rosten neigt, in der
Rohranordnung.
Vorzugsweise ist das gesamte Rohr, sowohl innen als
auch außen mit der Substanz überzogen. Die Schwierig
keit, die Substanz selektiv aufzubringen wird dann ver
mieden und eine gleichförmige isolierende und korro
sionsresistente Endbehandlung sowohl innen als auch
außen wird erreicht. Wenn das Rohr an allen Oberflächen
gegen Korrosion geschützt ist, wird ein abschließendes
Streichen der äußeren Oberfläche oder ein äußerer Über
zug unnötig und eine Isolationsschicht kann nicht nur
auf der Innenseite des Rohres, sondern auch um die
Oberflächen, auf denen die Elektroden befestigt sind,
erreicht werden.
Der Rohrkörper kann aus rostfreiem Stahl und die Rohr
verbindungsmittel aus zu Rost neigendem Stahl gefertigt
sein, die an den rostfreien Stahlkörper geschweißt
sind.
In einer anderen Ausbildungsform ist das Rohr aus Alu
minium gefertigt. Ein Aluminiumrohr ist hart und stark
genug um das Gewicht des magnetischen Systems zu tra
gen, aber es trägt nicht wesentlich zum Gesamtgewicht
der Anordnung bei.
Vorteilhafterweise ist die Substanz ein polymeres Mate
rial, insbesondere ein polyamidthermoplastisches Mate
rial, z. B. Nylon, das als Pulverüberzug aufgetragen
wird.
Die Substanz kann ein Epoxyharz sein, das als Pulver
überzug oder durch eine andere Technik, z. B. Anstrei
chen, aufgetragen wird.
Wenn ein Aluminiumrohr verwendet wird, enthält die Sub
stanz vorteilhafterweise eine Oxidschicht, die z. B.
durch Anodisierung erzeugt wird, oder eine Nitrid
schicht auf dem Aluminium.
Vorteilhafterweise sind die magnetischen Spulen inner
halb eines Gehäuses aus Kunststoffmaterial angeordnet.
Durch dieses Mittel kann ein kostengünstiges, leichtge
wichtiges und attraktives Gehäuse für die Spulen
schnell zur Verfügung gestellt und ein glattes, attrak
tives äußeres Erscheinungsbild erreicht werden.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur
Herstellung einer Meßrohranordnung für einen elektroma
gnetischen Durchflußmesser zur Verfügung, der folgende
Schritte aufweist:
Bereitstellung eines Rohres aus einem nicht-magne tischen Metallmaterial,
zur Verfügungstellen der gleichen Substanz mit so wohl elektrisch-isolierenden als auch korrosions-be ständigen Eigenschaften sowohl im Inneren als auch am Äußeren des Rohres, um eine Schicht im Inneren des Roh res zu bilden, um die Elektroden von dem Rohrkörper zu isolieren und eine Schicht auf wenigstens einem Teil des Äußeren des Rohres, um Korrosion zu widerstehen und
Befestigen von magnetischen Spulen auf dem Rohr, um ein magnetisches Feld quer zu der Richtung zu erzeugen, in der bei Gebrauch ein Fluid durch das Rohr fließt,
und Anordnen der Elektroden innerhalb des Rohres kreuzweise mit Bezug auf das magnetische Feld, um in Gebrauch mit dem durch das Rohr fließenden Fluids in Kontakt zu stehen.
Bereitstellung eines Rohres aus einem nicht-magne tischen Metallmaterial,
zur Verfügungstellen der gleichen Substanz mit so wohl elektrisch-isolierenden als auch korrosions-be ständigen Eigenschaften sowohl im Inneren als auch am Äußeren des Rohres, um eine Schicht im Inneren des Roh res zu bilden, um die Elektroden von dem Rohrkörper zu isolieren und eine Schicht auf wenigstens einem Teil des Äußeren des Rohres, um Korrosion zu widerstehen und
Befestigen von magnetischen Spulen auf dem Rohr, um ein magnetisches Feld quer zu der Richtung zu erzeugen, in der bei Gebrauch ein Fluid durch das Rohr fließt,
und Anordnen der Elektroden innerhalb des Rohres kreuzweise mit Bezug auf das magnetische Feld, um in Gebrauch mit dem durch das Rohr fließenden Fluids in Kontakt zu stehen.
Vorteilhafterweise wird die Substanz durch das Eintau
chen des Rohres in die besagte Substanz aufgetragen,
insbesondere kann das Rohr in ein fließfähig gemachtes
Bett dieser Substanz eingetaucht werden.
Eine andere Art die Substanz aufzubringen ist durch
Sprühen.
Noch eine andere Art des Aufbringens der Substanz ist
durch eine chemische Behandlung, um z. B. eine Oxid-
oder Nitridschicht auf einem Aluminiumrohr zu erzeugen.
Meßrohranordnungen in Übereinstimmung mit der Erfindung
und Verfahren, um diese herzustellen, werden nun be
schrieben werden anhand eines Beispiels unter Bezugnah
me auf die beigefügten Zeichnungen, in der:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch die Meß
rohranordnung ist;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Meßrohranordnung ist;
und
Fig. 3 einen schematischen Querschnitt durch einen Teil
der Meßrohranordnung ist.
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weist
eine Meßrohranordnung 1 für einen elektromagnetischen
Durchflußmesser ein Rohr 2 aus rostfreiem Stahl mit
kreisförmigen Querschnitt auf. Zwei magnetische Spulen,
als 3 schematisch gezeigt, sind einander diametral ge
genüberliegend innerhalb eines kreisförmigen Gehäuses 4
aus Kunststoffmaterial auf der Außenseite des Rohres 2
angeordnet. Die Spulen 3 sind zur Erzeugung eines ma
gnetischen Feldes im rechten Winkel zu der Richtung 5,
in der das Fluid durch das Rohr 2 fließt angeordnet.
Zwei Elektroden 6 (in Fig. 1 wegen der Klarheit nicht
dargestellt) sind einander diametral gegenüberliegend
innerhalb des Rohres 2 auf einer Achse im rechten Win
kel zu dem magnetischen Feld, das durch die Spulen 3
erzeugt wird, und zu der Fließrichtung 5 angeordnet.
Die Elektroden 6 stehen in Kontakt zu dem Fluid, das
durch das Rohr 2 fließt, und eine elektrisch- isolie
rende Schicht ist an der Innenseite des Rohres vorgese
hen, um die Elektroden von dem Rohr zu isolieren. An
der Außenseite des Rohres 2 ist eine korrosionsresi
stente Schicht 8 vorgesehen. Die Schichten 7 und 8 sind
durch dieselbe Substanz gebildet. Das Rohr 2 enthält
Bohrungen 9, durch die Verbindungen 10 zu den Elektro
den 6 laufen, und die Substanz ist in den Bohrungen
vorgesehen, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist.
Jeweils elastische Stahlflansche 11 und 12, ange
schweißt an das Rohr 2, sind an jedem Ende des Rohres 2
vorgesehen, und die isolierende und korrosionsresisten
te Schicht ist über die Flansche vorgesehen, wie aus
Fig. 1 ersichtlich ist. Die Flansche 11 und 12 sind mit
acht Bohrungen 13 (Fig. 2) versehen, durch die jeweils
Bolzen durchgeführt werden können, um die Rohranordnung
in einem angrenzenden Rohrnetz zu befestigen.
Das Kunststoffmaterialgehäuse 4 beinhaltet einen Endbe
hälter 14, der die Verbindungsmittel der Spulen 3 zur
externen Schaltungsanordnung des Durchflußmessers be
reitstellt.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist das gesamte
Rohr 2, sowohl innen als auch außen mit der Substanz
bedeckt. Wenn die Flansche 11 und 12 aus korrodierbarem
Stahl bestehen, verhindert die Substanz, daß sie
rosten.
Die Substanz ist ein polymeres Material, das als Pul
verüberzug aufgebracht wird. Die Überzugmaterialien,
die unter dem Namen Rilsan durch Elf Atochem in Paris
verkauft werden, sind besonders geeignet und enthalten
eine Gruppe von synthetischen thermoplastischen Stoffen
des Polyamidtyps, die durch ein fluidisiertes Eintauch
bett, elektrostatisches Sprühen oder Lichtbogensprühen
aufgebracht werden.
In einer alternativen Konstruktion ist das Rohr aus
Aluminium hergestellt und kann entweder ohne Flansche
oder mit integrierten Flanschen versehen sein und die
Schichten 7 und 8 sind durch eine Oxidschicht gebildet,
z. B. hergestellt durch Anodisierung, oder eine Nitrid
schicht auf dem Aluminium. Statt dessen kann ein Pul
verüberzug auf dem Aluminium aufgebracht werden.
Die Elektroden 6 sind sicher in den Bohrungen 9 durch
Schraubverbindungen, Preßverbindung oder in einer ande
ren geeigneten Weise befestigt, so daß das Fluid, des
sen Fluß gemessen werden soll, nicht aus dem Rohr
fließt.
Die Meßrohranordnung 1 wird hergestellt durch das Be
reitstellen eines Rohres 2 aus nicht-magnetischem Me
tallmaterial, zur Verfügung stellen der gleichen Sub
stanz, die sowohl elektrisch-isolierende als auch kor
rosions-beständige Eigenschaften aufweist, sowohl am
Inneren als auch am Äußeren des Rohres, um Schichten 7
und 8 zu bilden, und Befestigen von magnetischen Spulen
3 und Fixieren der Elektroden 9.
Modifikationen der Ausgestaltung der Erfindung, die
unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben sind,
sind möglich.
Wenn gewünscht, kann ein zusätzliches Isoliergehäuse um
jede Verbindung 10 vorgesehen sein oder solch ein Ge
häuse kann anstelle der Substanz in den Bohrungen 9
vorgesehen sein.
Das Kunststoffmaterialgehäuse kann statt dessen aus Me
tall, z. B. Aluminium, hergestellt sein.
Wenn gewünscht, kann die Außenseite des Rohrs selektiv
und ein Gehäuse für die Elektroden oder das elektroma
gnetische System, das auf dem Rohr angeschweißt ist, wo
es unbeschichtet ist, mit der Substanz überzogen sein,
wobei dadurch Überzugsmaterial gespart wird.
Wenn gewünscht, können die Befestigungsmittel für das
elektromagnetische System auf dem Rohr angeschweißt
sein, bevor es beschichtet wird.
Mit Hilfe des Überzugs kann ein attraktives Aussehen
erreicht werden, so daß die Notwendigkeit einer äußeren
Verkleidung vermieden werden kann.
Claims (26)
1. Meßrohranordnung für einen elektromagnetischen
Durchflußmesser, wobei die Anordnung ein Rohr aus
einem nicht-magnetischen Metallmaterial, magneti
sche Spulen zur Erzeugung eines magnetischen Feldes
quer zur Richtung, in der bei Gebrauch ein Fluid
durch das Rohr fließt, Elektroden, die innerhalb
des Rohres kreuzweise hinsichtlich des magnetischen
Feldes angeordnet sind, um bei Gebrauch mit dem
durch das Rohr fließenden Fluid in Kontakt zu ste
hen, eine elektrisch isolierende Schicht, die im
Innern des Rohres vorgesehen ist, um die Elektroden
von dem Rohrkörper zu isolieren und eine korro
sionsresistente Schicht auf wenigstens einem Teil
des Äußeren des Rohres aufweist, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Schichten durch die gleiche Sub
stanz gebildet sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Substanz Bohrungen in dem Rohr, durch die
sich die Verbindungen zu den Elektroden erstrecken,
auskleidet.
3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß ein jeweiliges Rohrver
bindungsmittel an jedem Ende des Rohres vorgesehen
ist und die Substanz das Äußere der Rohrverbin
dungsmittel bedeckt.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rohrverbindungsmittel jeweils einen Flansch
an jedem Ende des Rohres aufweisen.
5. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Rohr sowohl
innen als auch außen mit der Substanz bedeckt ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5
falls abhängig von Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß die Rohrverbindungsmittel aus einem zu
Rost neigendem Stahl sind und die Substanz einen
Schutz gegen Rost bereitstellt.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rohrkörper aus rostfreiem Stahl gefertigt
ist und die Rohrverbindungsmittel aus zu Rost nei
gendem Stahl gefertigt sind, die an dem rostfreien
Stahlkörper angeschweißt sind.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Rohr aus Aluminium gefer
tigt ist.
9. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz ein poly
meres Material ist, das als Pulverüberzug aufge
bracht ist.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Substanz ein polyamides thermoplastisches
Material ist.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Substanz ein Epoxyharz ist.
12. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Substanz eine Oxidschicht auf dem Aluminium
aufweist.
13. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Substanz eine Nitridschicht auf dem Alumi
nium aufweist.
14. Rohr nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die magnetischen Spulen inner
halb eines Gehäuses aus Kunststoffmaterial angeord
net sind.
15. Meßrohranordnung für einen elektromagnetischen
Durchflußmesser, dadurch gekennzeichnet, daß die
Anordnung im wesentlichen darin beschrieben ist
unter Bezugnahme auf und wie dargestellt durch die
beigefügten Zeichnungen.
16. Verfahren zur Herstellung einer Meßrohranordnung
für einen elektromagnetischen Durchflußmesser, das
folgende Schritte aufweist:
Bereitstellen eines Rohres aus einem nicht-ma gnetischen Metallmaterial,
zur Verfügungstellen der gleichen Substanz mit sowohl elektrisch-isolierenden als auch korrosions beständigen Eigenschaften sowohl im Inneren als auch am Äußeren des Rohres, um eine Schicht im In neren des Rohres zu bilden, um die Elektroden von dem Rohrkörper zu isolieren, und eine Schicht auf wenigstens einem Teil des Äußeren des Rohres, um Korrosion zu widerstehen und
Befestigen von magnetischen Spulen auf dem Rohr, um ein magnetisches Feld quer zu der Richtung zu erzeugen, in der bei Gebrauch ein Fluid durch das Rohr fließt,
und Anordnen der Elektroden innerhalb des Rohres kreuzweise mit Bezug auf das magnetische Feld, um in Gebrauch mit dem durch das Rohr fließenden Fluids in Kontakt zu stehen.
Bereitstellen eines Rohres aus einem nicht-ma gnetischen Metallmaterial,
zur Verfügungstellen der gleichen Substanz mit sowohl elektrisch-isolierenden als auch korrosions beständigen Eigenschaften sowohl im Inneren als auch am Äußeren des Rohres, um eine Schicht im In neren des Rohres zu bilden, um die Elektroden von dem Rohrkörper zu isolieren, und eine Schicht auf wenigstens einem Teil des Äußeren des Rohres, um Korrosion zu widerstehen und
Befestigen von magnetischen Spulen auf dem Rohr, um ein magnetisches Feld quer zu der Richtung zu erzeugen, in der bei Gebrauch ein Fluid durch das Rohr fließt,
und Anordnen der Elektroden innerhalb des Rohres kreuzweise mit Bezug auf das magnetische Feld, um in Gebrauch mit dem durch das Rohr fließenden Fluids in Kontakt zu stehen.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß die Substanz durch die Eintauchen des Rohrs in
die Substanz aufgebracht wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohr in ein fluidisiertes Bett der Substanz
eingetaucht wird.
19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß die Substanz durch Sprühen aufgebracht wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, da
durch gekennzeichnet, daß die Substanz ein Pulver
überzugspolymer ist.
21. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß die Substanz durch eine chemische Reaktion mit
dem Rohrmaterial aufgetragen wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohr aus Aluminium hergestellt ist und die
Behandlung eine Oxidschicht auf dem Aluminium er
zeugt.
23. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohr aus Aluminium hergestellt ist und die
Behandlung eine Nitridschicht auf dem Aluminium
erzeugt.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 23, da
durch gekennzeichnet, daß das gesamte Rohr mit der
Substanz überzogen ist.
25. Verfahren zur Herstellung einer Meßrohranordnung
für einen Durchflußmesser, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verfahren im wesentlichen darin beschrieben
ist unter Bezugnahme auf und wie dargestellt durch
die beigefügten Zeichnungen.
26. Meßrohranordnung hergestellt durch ein Verfahren,
wie in einem der Ansprüche 16 bis 25 beansprucht
wird.
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