DE3423921C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromagneti­ schen Durchflußmesser mit einem druckfesten keramischen Meßrohr und einem dieses umgebenden Gehäuse, zwischen denen ein Hohlraum verbleibt, in dem sich die Polschuhe und Wicklungsanordnung eines Magnetsystems befinden, wobei an beiden Stirnseiten des Meßrohres Dichtflächen zur Anlage von Dichtringscheiben vorgesehen sind.

Bei einem bekannten Durchflußmesser dieser Art (EU-OS 80 535) besteht das Meßrohr aus Oxidkeramik, so daß es auch für aggressive und heiße Medien geeignet ist. Das Meßrohr besitzt eine so hohe mechanische Festig­ keit, daß keine über die gesamte Länge verlaufende, die Druck- und Biegefestigkeit erhöhende Ummantelung aus metallischem Werkstoff (wie bei einer Konstruktion gemäß US-PS 37 50 468) erforderlich ist. Daher können die Polschuhe und die Wicklungsanordnung unmittelbar außerhalb des keramischen Meßrohrs angeordnet und das Metallgehäuse als magnetischer Rückschluß verwendet werden. Zur Bildung einer ausreichend großen Dichtfläche besitzt das Meßrohr an beiden Enden je einen Flansch, so daß sich die Form einer Garnrolle ergibt. Die Umfangsflächen dieser Flansche sind in einer entspre­ chenden Gehäusebohrung gehalten und können mittels Schrumpfspannung darin befestigt sein. Keramische Materialien sind in hohem Maße empfindlich gegenüber Stoß- und Schlagbeanspruchung, gegen Druckspitzen im durchströmenden Medium, gegen rasche Temperaturände­ rungen u. dgl. Wenn das keramische Meßrohr bricht, kann das Strömungsmittel über das Gehäuse austreten. Hierbei kann größerer Schaden entstehen, insbesondere, wenn es sich um aggressive Flüssigkeiten handelt.

Es ist ferner ein elektromagnetischer Durchflußmesser bekannt (GB-PS 11 56 875), dessen Meßrohr aus Glas, Por­ zellan oder Keramik von einem Abschirmrohr aus rostfreiem Stahl umgeben ist. Der zwischen beiden verbleibende Hohl­ raum steht über Öffnungen mit der Umgebung in Verbindung und enthält keine Teile des Magnetsystems. An den Enden des Abschirmrohres ist ein Befestigungsflansch ange­ schweißt, an welchem ein weiterer, das Meßrohr radial überlappender Flansch angeschraubt ist. Das Flanschmate­ rial selbst vermag nicht zu dichten. Aus diesem Grund ist zwischen der Stirnseite des Meßrohres und dem weite­ ren Flansch eine Ringdichtung vorgesehen. Eine entspre­ chende Abdichtung an der Stirnseite des Abschirmrohres fehlt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektro­ magnetischen Durchflußmesser der eingangs beschriebenen Art anzugeben, der auch beim Bruch des kerami­ schen Meßrohres noch druckdicht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse eine druckdichte Kapsel mit mindestens der gleichen Druckfestigkeit wie das Meßrohr bildet und die Stirnflächen des Gehäuses jeweils einen radial äußeren Teil der Dichtfläche bilden.

Bei dieser Konstruktion werden keine Maßnahmen zur Verstärkung des keramischen Meßrohres getroffen, sondern es wird das Meßrohr in einem druckdichten Raum eingeschlossen. Hierzu ist es einerseits erforder­ lich, daß das Gehäuse eine ausreichende Druckfestigkeit hat, und andererseits, daß nicht nur das Meßrohr, sondern auch das Gehäuse stirnseitig gegen die Anschluß­ leitungen abgedichtet ist. Wenn nunmehr das keramische Meßrohr infolge einer außerordentlichen Belastung brechen sollte, kann das Strömungsmedium lediglich in den Hohlraum zwichen Meßrohr und Gehäuse dringen, nicht aber nach außen gelangen. Auch aggressive Medien können daher keinen Schaden verursachen. Das Gehäuse braucht im allgemeinen nur eine begrenzte Beständigkeit gegenüber dem Strömungsmedium zu haben. Denn der Bruch des Meßrohres läßt sich verhältnismäßig leicht feststellen, beispielsweise durch die Änderung des Meßsignals, so daß ein Auswechseln des Durchflußmessers innerhalb der Standzeit des Gehäusematerials ohne Schwierigkeiten möglich ist.

Mit Vorteil weist das Gehäuse zwei nach innen bis in den Bereich der Dichtfläche ragende Flansche auf. Dies führt nicht nur zu der gewünschten Dichtung zwischen Gehäuse und Anschlußleitungen, sondern auch dazu, daß das Meßrohr an seinen Enden keine oder nur wenig ausgeprägte Außenflansche hat. Hierdurch wird die Herstellung und die Belastbarkeit des Keramik­ körpers erheblich verbessert.

Vorzugsweise ist das Gehäuse aus einem Gehäuserohr und den beiden Flanschen gebildet. Diese drei Teile lassen sich leicht dicht miteinander verbinden und ergeben ein sehr stabiles Gehäuse. Dieses Gehäuse besitzt einen verhältnismäßig kleinen Außendurchmesser, so daß es mühelos innerhalb der Spannschrauben unterge­ bracht werden kann, welche die Anschlußleitungen miteinander verbinden und deren Abstand von der Mittel­ achse genormt ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform haben der äußere Teil der Dichtfläche und der von der Stirnfläche des Meßrohrs gebildete innere Teil der Dichtfläche etwa die gleiche radiale Breite. Dies hat zur Folge, daß die Stirnseite des Gehäuses eine der Stirnseite des Meßrohres gleichwertige Dichtung ergibt.

Hierbei empfiehlt es sich, daß der von der Stirnfläche des Meßrohrs gebildete innere Teil der Dichtfläche axial etwas über den äußeren Teil der Dichtflche übersteht. Dies bewirkt, daß im Normalbetrieb die Hauptdichtung zwischen der Stirnseite des Meßrohres und den Anschlußleitungen erfolgt.

Zwischen Gehäuse und Meßrohr ist zweckmäßigerweise an den Enden je eine Umfangsdichtung vorgesehen. Erfah­ rungsgemäß brechen keramische Meßrohre inmitten ihrer Länge, so daß das Strömungsmedium zunächst in den Hohlraum des Gehäuses gelangt. Die Umfangsdichtung liegt mit dem stirnseitigen äußeren Dichtungsteil in Reihe, so daß sich eine besonders gute Druckdichtig­ keit dieses Hohlraums ergibt.

Des weiteren sollten die elektrischen Anschlüsse für die Wickelanordnung und für Elektroden über druck­ dichte Durchführungen aus dem Gehäuse herausgeführt sein.

Eine andere Möglichkeit, die Druckdichtigkeit zu erhöhen und gegebenenfalls auf druckdichte Durchführun­ gen zu verzichten, besteht darin, daß der freie Bereich des Hohlraums mit einer Dichtmasse ausgefüllt ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbei­ spiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen elektromag­ netischen Durchflußmesser.

Ein elektromagnetischer Durchflußmesser 1 ist unter Zwischenlage zweier Dichtringscheiben 3 und 4 zwischen die Flansche 5 und 6 zweier Anschlußleitungen 7 und 8 gespannt. Hierzu werden Spannbolzen 9 mit Spannmut­ tern 10 und 11 verwendet.

Der Durchflußmesser weist ein keramisches Meßrohr 12 mit zwei schwach ausgeprägten Flanschen 13 und 14 auf, deren Stirnflächen einen radial inneren Teil 15 und 16 der mit den Dichtringscheiben 3 und 4 gebilde­ ten Dichtflächen darstellen.

Ein Gehäuse 17 wird durch ein Gehäuserohr 18 und zwei nach innen ragende Flansche 19 und 20 gebildet. Die Stirnseiten des Gehäuses ergeben den radial äußeren Teil 21 und 22 der mit den Dichtringscheiben 3 und 4 gebildeten Dichtflächen. Das Gehäuserohr 18 hat eine solche Wandstärke und ist mit den Flanschen 19 und 20 derart fest verbunden, daß das Gehäuse 17 mindestens die gleiche Druckfestigkeit hat wie das keramische Meßrohr 12. Die Verbindung zwischen dem Gehäuserohr 18 und den Flanschen 19 und 20 erfolgt durch Schweißen, Verkleben oder auch durch eine Preß­ passung, gegebenenfalls unter Verwendung zusätzlicher Dichtringe, so daß sich eine druckdichte Verbindung ergibt. Zwischen den Umfangsflächen der nach innen gerichteten Flansche 19 und 20 sowie der Außenflansche 13 und 14 des Meßrohres 12 befindet sich eine Umfangs­ dichtung 23 und 24 in der Form zweier O-Ringe. Statt­ dessen kann an dieser Stelle auch eine andere Abdich­ tung, beispielsweise mit Kitt, mit Klebstoff oder durch einen Preßsitz erfolgen. Zwischen Meßrohr 12 und Gehäuse 17 verbleibt ein Hohlraum 25, in welchem sich Polschuhe 26 und 27 befinden, die von gegenüberlie­ genden Seiten am Meßrohr 12 anliegen, sowie zugehörige Wicklungen 28 und 29. Das Gehäuserohr 18 bildet das Joch, also den magnetischen Rückschluß des Magnetsy­ stems. Der verbleibende freie Raum des Hohlraums 25 ist mit einer Dichtmasse 29 ausgefüllt. In einer Achse, die senkrecht zur Symmetrieebene der Polschuhe 26 und 27 steht, befinden sich zwei Meßelektroden, von denen lediglich die Elektrode 31 veranschaulicht ist. Die Zuleitungen zu den Wicklungen 28 und 29 sowie zu den Meßelektroden gehen durch druckdichte Durchführungen, von denen die Durchführungen 32 und 33, die in Umfangsrichtung zwischen den Polschuhen 26 und 27 angeordnet sind, in einer gegenüber ihrer tatsächlichen Lage versetzten Lage veranschaulicht sind.

Beim Einspannen des Durchflußmessers 1 zwischen den Flanschen 5 und 6 erfolgt eine Abdichtung nicht nur im Bereich des inneren Teils 15 und 16 der Dichtfläche, sondern auch im Bereich des radial äußeren Teiles 21 und 22 der Dichtfläche, wenngleich die radial innere Dichtfläche die Hauptdichtung bildet, weil die Stirnfläche des Meßrohres 12 etwas, beispielsweise 1 mm, axial über die Stirnfläche des Gehäuses 17 vorsteht. Wenn das keramische Meßrohr 12 aus irgendeinem Grund bricht, kann das Strömungsmedium zwar in den Hohlraum 25 gelangen. Das Gehäuse 17 bildet aber eine feste Kapsel, die an beiden Enden durch die Hintereinander­ schaltung der Umfangsdichtungen 23, 24 und des äußeren Teils 21, 22 der Dichtfläche nach außen gelangen. Auch bei aggressiven Medien besteht dieser Schutz ausreichend lange, um einen Austausch des Durchflußmessers vor­ nehmen zu können, weil das beispielsweise aus Stahl bestehende Gehäuse eine entsprechend lange Standzeit hat.

Sobald das Medium in den Hohlraum 25 eindringt, wird das Magnetsystem beeinträchtigt. Das Meßsignal verän­ dert sich in charakteristischer Weise, so daß der Fehler rasch erkannt werden kann.

Claims (8)

1. Elektromagnetischer Durchflußmesser mit einem druck­ festen keramischen Meßrohr und einem dieses umgeben­ den Gehäuse, zwischen denen ein Hohlraum verbleibt, in dem sich die Polschuhe und Wicklungsanordnung eines Magnetsystems befinden, wobei an beiden Stirnseiten des Meßrohres Dichtflächen zur Anlage von Dichtring­ scheiben vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (17) eine druckdichte Kapsel mit mindestens der gleichen Druckfestigkeit wie das Meßrohr (12) bildet und die Stirnflächen des Gehäuses jeweils einen radial äußeren Teil (21, 22) der Dichtfläche bilden.

2. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gehäuse (17) zwei nach innen bis in den Bereich der Dichtfläche ragende Flansche (19, 20) aufweist.

3. Durchflußmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gehäuse (17) aus einem Gehäuserohr (18) und den beiden Flanschen (19, 20) gebildet ist.

4. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Teil (21, 22) der Dichtfläche und der von der Stirnfläche des Meß­ rohrs (12) gebildete innere Teil (15, 16) der Dichtfläche etwa die gleiche radiale Breite haben.

2. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Stirnfläche des Meßrohrs (12) gebildete innere Teil (15, 16) der Dichtfläche axial etwas über den äußeren Teil (21, 22) der Dichtfläche übersteht.

6. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Gehäuse (17) und Meßrohr (12) an den Enden je eine Umfangsdich­ tung (23, 24) vorgesehen ist.

7. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen An­ schlüsse für die Wicklungsanordnung (28, 29) und für die Meßelektroden (31) über druckdichte Durch­ führungen (32, 33) aus dem Gehäuse (17) herausge­ führt sind.

8. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Bereich des Hohlraums (25) mit einer Dichtmasse (30) gefüllt ist.