DE19705436A1 - Meßrohranordnung für elektromagnetische Durchflußmesser und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

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.

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.

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.