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Patent Searching and Data


Title:
FLOWMETER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/010882
Kind Code:
A1
Abstract:
A flowmeter comprising a measuring tube with a sensor arrangement and an evaluation unit for determining a flow rate, a volumetric flow and/or a mass flow, wherein the sensor arrangement is arranged on or in a measuring tube, which measuring tube: A1) has a measuring tube wall made of a metal support material, and B1) a first material layer for protecting the metal support material from corrosive measuring media, which layer is applied to an inner lateral surface of the measuring tube wall; or A2) has a measuring tube wall made of a corrosion-resistant plastic material, wherein C) a second material layer is arranged in the measuring tube on that side of the first material layer which faces the medium or on the measuring tube wall made of the corrosion-resistant plastic material for the purpose of reducing the mechanical load, in particular the abrasive load, on the plastic material by the measuring medium, wherein the second material layer has a greater hardness than the first material layer or the measuring tube wall made of corrosion-resistant plastic material.

Inventors:
SCHOOHF MICHAEL (CH)
Application Number:
PCT/EP2014/064453
Publication Date:
January 29, 2015
Filing Date:
July 07, 2014
Export Citation:
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Assignee:
FLOWTEC AG (CH)
International Classes:
G01F1/58; F16L57/06
Foreign References:
EP0724138A11996-07-31
US3750468A1973-08-07
US20070251578A12007-11-01
US4517846A1985-05-21
US20080174110A12008-07-24
Attorney, Agent or Firm:
ANDRES, ANGELIKA (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Durchflussmessgerät umfassend ein Messrohr mit einer Sensoranordnung und eine Auswerteeinheit zur Ermittlung einer Durchflussgeschwindigkeit, eines Volumendurchflusses und/oder eines Massendurchflusses, wobei die

Sensoranordnung an oder in einem Messrohr angeordnet ist, welches Messrohr: A1 ) eine Messrohrwandung aus einem metallischen Stützmaterial und

B1 ) eine erste Materiallage zum Schutz des metallischen Stützmaterials vor korrosiven Messmedien, welche an einer Innenmantelfläche der

Messrohrwandung angebracht ist;'

oder

A2) eine Messrohrwandung aus einem korrosionsfesten Kunststoffmaterial, aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass

C) im Messrohr an der mediumszugewandten Seite der ersten Materiallage oder der Messrohrwandung aus dem korrosionsfesten Kunststoffmaterial eine zweite Materiallage angeordnet ist, zur Verminderung der mechanischen Belastung, insbesondere der abrasiven Belastung, des Kunststoffmaterials durch das Messmedium, wobei die zweite Materiallage eine größere Härte aufweist als die erste Materiallage oder die Messrohrwandung aus korrosionsfestem

Kunststoffmaterial.

2. Durchflussmessgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die

zweite Materiallage zu mehr als 90 Gew.% aus einem Material besteht, ausgesucht aus folgenden Stoffen:

Keramik, Keramikverbundstoff, Cermets, Ormocer-Beschichtungen, Glas, Polymerwerkstoffe, insbesondere aus Aluminiumoxid und/oder Zirkonoxid und/oder einem hartstoffhaltigen Verbundwerkstoff.

3. Durchflussmessgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der

hartstoff haltige Verbundwerkstoff ein Keramikverbundwerkstoff ist und wobei der Hartstoff vorzugsweise ein oxidischer oder nitridischer Hartstoff ist.

4. Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Materiallage aus einem Kunststoffmaterial auf Basis eines polyfluorierten Polymers und/oder eines natürlicher oder

synthetischer Kautschuks, vorzugsweise PFA und/oder PTFE und/oder

Vinylkautschuk besteht.

5. Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die Vickershärte der zweiten Materiallage zumindest doppelt, vorzugsweise fünfmal höher ist als die Vickershärte der ersten

Materiallage.

6. Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die zweite Materiallage als ein Keramikrohr ausgebildet ist, welches lose im Messrohr angeordnet ist.

7. Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die zweite Materiallage lose im Messrohr angeordnet ist und gegen Verrutschen entlang einer Messrohrachse im Messrohr mittels

Haltescheiben gesichert werden, welche endständig am Messrohr angeordnet sind.

8. Durchflussmessgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die

Haltescheiben aus einem korrosionsbeständigen Nickelwerkstoff bestehen.

9. Durchflussmessgerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Materiallage endständige Ausnehmungen aufweisen, gegen welche die Haltescheiben gepresst werden können, wobei die Ausnehmungen derart ausgebildet sind, dass die Haltescheiben randseitig in Richtung des

Messmediums von der zweiten Materiallage bedeckt ist.

10. Durchflussmessgerät nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die zweite Materiallage im Messrohr austauschbar ist. H . Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Materiallage endständig konisch ausgebildet ist, derart, dass Innendurchmesser in einem Mittelbereich des Messrohres geringer ist als der Innendurchmesser in einem Endbereich des Messrohres.

12. Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die erste Materiallage keine adhäsive Bindung zum metallischen Stützmaterial aufweist und dass die zweite Materiallage die erste Materiallage bei Unterdruck im Messrohr abstützt.

13. Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass das Durchflussmessgerät ein magnetisch-induktives Messgerät ist, umfassend ein Magnetsystem zum Aufbau eines Magnetfeldes welches das im Messrohr befindliche Messmedium durchsetzt und von zumindest zwei, Messelektroden zum Abgriff einer durch die Bewegung des

Messmediums induzierten Spannung, wobei die erste und die zweite

Materiallage jeweils aus elektrisch-isolierendem Material bestehen und wobei in den jeweiligen Materiallagen Öffnungen für die Messelektroden vorgesehen sind. 14. Durchflussmessgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die

Messelektroden Elektroden köpfe aufweisen, wobei zumindest die

Elektrodenköpfe aus einem Material bestehen, welches zumindest die gleiche Härte oder eine größere Härte aufweist als die zweite Materiallage. 15. Durchflussmessgerät nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelektroden Elektrodenköpfe aufweisen, welche demontierbar sind.

Description:
Durchflussmessgerät

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Durchflussmessgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind Durchflussmessgerate mit Messrohren bekannt, welche jeweils ein Außenrohr aus metallischem Stützmaterial aufweisen, welches mit einer ersten Material läge aus einem korrosionsfesten und diffusionsdichten Kunststoffmaterial, dem sogenannten Liner, ausgerüstet ist. Dieses Material schützt das Außenrohr zuverlässig vor aggressiven Medien.

Problematisch bei den üblichen in Durchflussmessgeräten eingesetzten

Linermaterialien ist, dass sie eine schlechte Volumenkonstanz aufweisen und nicht abrasionsfest sind. Durch die Verformung und den Abrieb, also bei mechanischer Belastung des Linermaterials durch das Messmedium treten Messfehler bei der Durchflussermittlung auf.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine genauere Durchflussmessung zu gewährleisten.

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Durchflussmessgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Ein erfindungsgemäßes Durchflussmessgerät umfasst ein Messrohr mit einer

Sensoranordnung und eine Auswerteeinheit zur Ermittlung einer

Durchflussgeschwindigkeit, eines Volumendurchflusses und/oder eines

Massendurchflusses, wobei die Sensoranordnung an oder in einem Messrohr angeordnet ist, welches Messrohr:

A1 ) eine Messrohrwandung aus einem metallischen Stützmaterial und

B1 ) eine erste Materiallage zum Schutz des metallischen Stützmaterials vor korrosiven Messmedien, welche an einer Innenmantelfläche der Messrohrwandung angebracht ist; '

oder

A2) eine Messrohrwandung aus einem korrosionsfesten Kunststoffmaterial, aufweist, wobei

C) im Messrohr an der mediumszugewandten Seite der ersten Materiallage oder der Messrohrwandung aus dem korrosionsfesten Kunststoffmaterial eine zweite

Materiallage angeordnet ist, zur Verminderung der mechanischen Belastung, insbesondere der abrasiven Belastung, des Kunststoffmaterials durch das

Messmedium, wobei die zweite Materiallage eine größere Härte aufweist als die erste Materiallage oder die Messrohrwandung aus korrosionsfestem Kunststoffmaterial.

Die zweite Materiallage schützt das Messrohr vor mechanischen Belastungen durch das Messmedium. Dies können z.B. Druckbelastungen oder abrasive Belastungen sein.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Es ist von Vorteil, wenn die zweite Materiallage zu mehr als 90 Gew.% aus einem Material besteht, ausgesucht aus folgenden Stoffen:

Keramik, Keramikverbundstoff, Cermets, Ormocer-Beschichtungen, Glas,

Polymerwerkstoffe, insbesondere aus Aluminiumoxid und/oder Zirkonoxid und/oder einem hartstoffhaltigen Verbundwerkstoff.

Diese Stoffe weisen zusätzlich zur besonders hohen Härte auch eine vergleichsweise gute chemische Beständigkeit auf.

Hartstoffe sind vergleichsweise schwer in einem Formstück herzustellen. Daher empfiehlt sich eine Anbindungsmatrix für die Hartstoffpartikel. Der hartstoff haltige Verbundwerkstoff kann vorteilhaft als ein Keramikverbundwerkstoff ausgebildet sein, wobei der Hartstoff vorzugsweise ein oxidischer oder nitridischer Hartstoff ist.

Idealerweise weist die erste Materiallage eine hohe Diffusionsdichte auf. Es ist daher von Vorteil, wenn die erste Materiallage aus einem Kunststoffmaterial auf Basis eines polyfluorierten Polymers und/oder eines natürlicher oder synthetischer Kautschuks, vorzugsweise PFA und/oder PTFE und/oder Vinylkautschuk besteht.

Die Härte der zweiten Materiallage sollte idealerweise Signifikat größer sein als die Härte der ersten Materiallage. Die Vickershärte der zweiten Materiallage ist besonders bevorzugt zumindest doppelt, ganz besonders bevorzugt zumindest fünfmal höher ist als die Vickershärte der ersten Material läge.

Um eine Austauschbarkeit einerseits und geringe Rohrleitungskräfte auf die zweite Materiallage andererseits zu ermöglichen, ist die zweite Materiallage vorteilhaft als ein Innenrohr, insbesondere als ein Keramikrohr ausgebildet, welches lose im Messrohr angeordnet ist.

Gegen die besagten Rohrleitungskräfte ist die zweite Materiallage lose im Messrohr angeordnet und wird vorteilhaft gegen Verrutschen entlang einer Messrohrachse im Messrohr mittels Haltescheiben gesichert, welche endständig am Messrohr angeordnet sind.

Die Haltescheiben bestehen vorteilhaft aus einem korrosionsbeständigen

Nickelwerkstoff.

Die zweite Materiallage kann vorteilhaft endständige Ausnehmungen aufweisen, gegen welche die Haltescheiben gepresst werden können, wobei die Ausnehmungen derart ausgebildet sind, dass die Haltescheiben randseitig in Richtung des Messmediums von der zweiten Materiallage bedeckt ist. Dadurch werden die Haltescheiben seitlich vor mechanischen Belastungen und ggf. auch vor Abrasion geschützt.

Die zweite Materiallage im Messrohr ist vorteilhaft austauschbar, so dass bei

Beschädigung der Materiallage nicht das gesamte Gerät, sondern lediglich diese Lage ausgewechselt werden kann.

Es ist von Vorteil, wenn die zweite Materiallage endständig konisch ausgebildet ist, derart, dass Innendurchmesser in einem Mittelbereich des Messrohres geringer ist als der Innendurchmesser in einem Endbereich des Messrohres.

Sofern die erste Materiallage keine adhäsive Bindung zum metallischen Stützmaterial aufweist, kann die zweite Materiallage die erste Materiallage bei Unterdruck im

Messrohr vorteilhaft abstützen, so dass sich die erste Materiallage nicht in den

Innenraum des Rohres ablöst. Besonders Vorteilhaft findet die Erfindung in einem magnetisch-induktivem Durchflussmessgerät Anwendung. Ein solches Durchflussmessgerät umfassend ein Magnetsystem zum Aufbau eines Magnetfeldes welches das im Messrohr befindliche Messmedium durchsetzt und von zumindest zwei Messelektroden zum Abgriff einer durch die Bewegung des Messmediums induzierten Spannung, wobei die erste und die zweite Materiallage jeweils aus elektrisch-isolierendem Material bestehen und wobei in den jeweiligen Materiallagen Öffnungen für die Messelektroden vorgesehen sind.

Es ist von Vorteil, wenn zumindest die Elektrodenköpfe aus einem Material bestehen, welches zumindest die gleiche Härte oder eine größere Härte aufweist als die zweite Materiallage. Dadurch widerstehen die Elektrodenköpfe den meisten abrasiven Medien.

Falls es doch zu einem Abrieb der Elektrodenköpfe kommt, so können die

Messelektroden vorteilhaft Elektrodenköpfe aufweisen, welche demontierbar sind.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiel und unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Schnittansicht eines Messrohres eines ersten erfindungsgemäßen

Durchflussmessgerätes, welches als magnetisch-induktives Durchflussmessgerät ausgebildet ist;

Fig. 2 Schnittansicht eines Messrohres eines zweiten erfindungsgemäßen

Durchflussmessgerätes, welches als magnetisch-induktives Durchflussmessgerät ausgebildet ist;

Fig. 3 Schnittansicht eines Messrohres eines dritten erfindungsgemäßen

Durchflussmessgerätes, welches als magnetisch-induktives Durchflussmessgerät ausgebildet ist; und

Fig. 4 Schnittansicht eines Messrohres eines vierten erfindungsgemäßen

Durchflussmessgerätes, welches als magnetisch-induktives Durchflussmessgerät ausgebildet ist. In der Automatisierungstechnik, insbesondere in der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Durchflussmessgerate eingesetzt, die zur Erfassung und/oder

Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Eine Vielzahl solcher

Durchflussmessgerate wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben. Durchflussmessgerate sind dabei insbesondere Coriolis-, Ultraschall-, Vortex-, thermischen und/oder magnetisch induktiven Durchflussmessgerate.

Üblicherweise wird in vielen der vorgenannten Durchflussmessgerate Messrohre eingesetzt, welche zumindest in den mediumsberührenden Bereichen des jeweiligen Messrohres mit einem sogenannten Liner ausgekleidet sind. Dieser verhindert beispielsweise die Korrosion eines metallischen Stützrohres, wirkt u.a. auch als elektrisch isolierend und vermindert die Tendenz zur Verkeimung im Messrohr

Die vorgenannten Durchflussmessgerate verfügen jeweils über zumindest ein Messrohr sowie einen oder mehrere Sensoren zur Ermittlung einer durchflussbezogenen

Messgröße und eine Auswerteeinheit zur Ermittlung der Durchflussgeschwindigkeit, des Volumen- und/oder des Massedurchflusses eines Messmediums, welches durch das Messrohr fließt. Exemplarisch für die vorgenannten Durchflussmessgerate wurden in Fig. 1 -4

verschiedene Messrohrvarianten von magnetisch-induktiven Messgeräten dargestellt.

Das Prinzip einer magnetisch-induktiven Durchflussmessung soll nachfolgend näher erläutert werden. Der Aufbau und das Messprinzip eines magnetisch-induktiven

Durchflussmessgerätes sind dem Fachmann hinlänglich bekannt. Gemäß dem

Faraday'schen Induktionsgesetz wird in einem Leiter, der sich in einem Magnetfeld bewegt, beispielsweise einem leitfähigen fluiden Messmedium, eine Spannung induziert. Ein Magnetfeld B mit konstanter Stärke wird durch ein Magnetsystem beispielsweise aus zwei Feldspulen zu beiden Seiten des Messrohres erzeugt.

Senkrecht dazu befinden sich an der Rohrinnenwand des Messrohres zwei oder mehr Messelektroden, welche die beim Durchfließen des Messstoffes erzeugte Spannung abgreifen. Die induzierte Spannung verhält sich proportional zur

Durchflussgeschwindigkeit v und damit zum Volumendurchfluss des Messmediums. Die vorliegende Erfindung betrifft den Aufbau eines Messrohres eines

Durchflussmessgerätes, respektive eines magnetisch-induktiven

Durchflussmessgerätes. Das Magnetsystem und die Auswerteeinheit wurden daher in Fig. 1-4 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt.

Fig. 1 zeigt ein Messrohr 1 mit einem Außenrohr aus einem metallischen Stützmaterial 2. Dieses Außenrohr weist endständig jeweils einen Flansch 7 auf zur Anbindung des Messrohres 1 an eine Prozessleitung. Innerhalb des Messrohres ist eine erste

Materiallage zum Schutz des metallischen Stützmaterials vor korrosiven Messmedien angeordnet. Diese Materiallage besteht vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial. Die erste Materiallage ist nicht nur korrosionsbeständig, sondern dichtet das metallische Stützmaterial derart ab, dass kein Messmedium zum metallischen Stützmaterial vordringen kann. Es ist somit diffusionsdicht. Bevorzugte Materialien für die erste Materiallage sind polyfluorierte Polymere wie z.B. PFA oder PTFE oder

Kautschukderivate von natürlichem oder synthetischem Kautschuk. Diese Materialien haben u.a. den Vorteil einer hohen Dichtwirkung und einer hohen chemischen

Resistenz gegenüber korrosiven Medien. Sie sind elektrisch-isolierend, was

insbesondere für magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte ein großer Vorteil ist. Die Anbindung der ersten Materiallage erfolgt bei Kautschuk durch Anvulkanisieren und bei polyfluorierten Kunststoffen fast ausschließlich mechanisch. Hierfür wird die erste Materiallage 3 endständig gebördelt. Die Bördelung 8 der ersten Material 2 ist in Fig. 1 entsprechend dargestellt. Aufgrund der schlechten adhesiven Wechselwirkungen der ersten Materiallage zum metallischen Stützkörper, insbesondere im Fall von

polyfluorierten Kunststoffen, wird die Verbindung des ersten Materials zum Stützkörper durch die endständigen Bördelungen 8 erreicht. Problematisch ist allerdings, dass der Liner sich bei Vakuum bzw. Unterdruck zum Messrohrinneren orientiert und sich von dem Stützmaterial ablösen kann. Das Material der ersten Materiallage 3, respektive PFA, PFA und Kautschuk, insbesondere Vinylkautschuk, weisen geringe Vickershärten auf. Dadurch können sand- oder steinbeladene Messmedien die erste Materiallage 3 abrasiv angreifen und zerstören. Andererseits haben gerade polyfluorierte Polymere eine hervorragende chemische Beständigkeit gegenüber den meisten bekannten chemischen Substanzen und bilden zugleich ähnlich wie Gummi eine gute Diffusionsbarriere. Dadurch wird das metallische Stützmaterial optimal vor dem Medium geschützt.

Um diese Abrasion der ersten Materiallage zu vermeiden, weist das erfindungsgemäße Durchflussmessgerät im Messrohr 1 eine zweite Materiallage 4 auf. Diese Materiallage 4 besteht aus einem härteren Material oder Materialgemisch als die erste Materiallage 3. Dadurch können entsprechende abrasive Medien wie z.B. im Oel und Gasbereich Anwendung finden wie z.B. Frackingzusammensetzungen aus Wasser und Sand (beispielsweise bei Shale Gas Gewinnung), Wasser/Abwasser mit oder ohne Partikel, säurehaltige fluide Medien, partikelbeladene fluide Medien, insbesondere sandbeladene fluide Medien, ggf. auch dieseloelhaltige leitfähige Medien gemessen werden

Es kann eine hochgenaue Messung unter besonderen Messbedingungen erfolgen, wie z.B. unter periodischem Vakuum im Messrohr, extremen chemischen Angriff durch das Messmedium, schleifende Abrasion oder aber, insbesondere bei

Durchflussmessgeräten die nicht als magnetisch-induktives Durchflussmessgerät ausgebildet sind, mit oelhaltigen Medien als Messmedium.

Bei der besagten Härte handelt es sich um die Vickershärte der jeweiligen Materialien der Materiallagen. Diese kann gemäß der Norm nach DIN EN ISO 6507-1 :2005 bis - 4:2005ermittelt werden. Im Gegensatz zur Rockwell prüf ung wird eine gleichseitige Diamantpyramide mit einem Öffnungswinkel von 136° unter einer festgelegten Prüfkraft in das Werkstück eingedrückt. Aus der mittels eines Messmikroskops festgestellten Länge der Diagonalen des bleibenden Eindrucks wird die Eindruckoberfläche errechnet.

Bei dem Material der zweiten Materiallage handelt es vorzugsweise sich um Keramik, Keramikverbundstoff, Cermets, Ormocer-Beschichtungen, Glas, Polymerwerkstoffe, insbesondere aus Aluminiumoxid und/oder Zirkonoxid und/oder einem hartstoffhaltigen Verbundwerkstoff.

Cermets sind Verbundstoffe aus keramischen Werkstoffen in einer metallischen Matrix. Ormocer (organic modified ceramics) sind anorganisch-organische Hybridpolymere, welche vom Fraunhofer Institut entwickelt wurden. Hartstoffe sind besonders harte Materialien mit hohem Anteil an metallischem Bindungscharakter. Es handelt sich vorwiegend um Nitride, Oxide und Carbide.

Speziell bei magnetisch-induktiven Durchflussmessgeraten sollten die für die erste und zweite Material läge eingesetzten Materialien elektrisch-isolierend wirken also einen spezifischen elektrischen Widerstand von größer als 10 7 Dm, vorzugsweise größer als 10 9 Dm (bei 20°C) aufweisen. Bei magnetisch-induktiven Durchflussmessgeraten sind beispielsweise aufgrund ihrer zumeist geringen Leitfähigkeit Oxide und Nitride den Metallcarbiden als Hartstoffe oder Hartstoffzusätze vorzuziehen.

Im Messrohr sind Messelektroden 5 angeordnet, welchen die induzierte Spannung abgreifen. Diese Messelektroden 5 sind aus einem leitenden Material.

In einer ersten Ausführungsvariante der Messelektroden sind diese aus einem weicheren Material als die vorgenannte zweite Materiallage. Die Messelektroden 5 weisen Elektrodenköpfe 9 auf. Diese Elektrodenköpfe können vorzugsweise

auswechselbar sein. So werden die Elektrodenköpfe durch das Messmedium soweit abgeschliffen, dass die abrasiven Kräfte des Messmediums durch die Materiallage gedämpft werden, bevor sie auch das Elektrodenmaterial treffen. So ist die Elektrode in einer in der zweiten Materiallage angeordneten Elektrodenbohrung vertieft vor weiterer Abrasion geschützt.

In einer zweiten Ausführungsvariante der Erfindung weisen die Messelektroden eine gleich große oder größere Härte auf als die zweite Materiallage. In diesem Fall unterliegen die Messelektroden nur einem geringen abrasiven Angriff durch das Messmedium.

Die Messelektroden sind üblicherweise aus einem chemisch beständigen Material, vorzugsweise aus einem Nickelbasiswerkstoff gefertigt und sind leitfähig, sie weisen somit einem spezifischen elektrischen Widerstand von kleiner als 10 ~4 Dm (bei 20°C) auf. Als härteres Elektrodenmaterial können hierbei leitfähige Legierungen oder Verbundstoffe z.B. aus Metall mit leitfähigen Hartstoffen, vorzugsweise aus

Metallcarbiden eingesetzt werden. Wolframelektroden oder Elektroden aus leitfähiger Keramik können aufgrund ihrer hohen Härte ebenfalls bevorzugt eingesetzt werden. Die zweite Materiallage 4 ist vorzugsweise als Innenrohr ausgebildet, welches zwischen zwei Haltescheiben 6 angeordnet ist. Sie können vorzugsweise aus einem

Nickelbasiswerkstoff gefertigt sein. Die Haltescheiben 6 begrenzen die Bewegung des Innenrohres in axialer Richtung zum Messrohr 1. Das Innenrohr liegt lose in dem Messrohr 1 auf und ist vorzugsweise aus einer Keramik oder einem

Keramikverbundstoff gefertigt. Temperaturbedingte Zugspannungen in axialer Richtung und/oder Rohrleitungskräfte wirken bei dieser Konstruktion nicht auf das Innenrohr ein. Zwischen der zweiten Materiallage und der ersten Materiallage kann beispielsweise bei der vorgenannten Ausgestaltungsvariante mit einem Innenrohr auch ein Teil des Mediums angeordnet sein, wobei dies nur von geringer messtechnischer Relevanz ist.

In Fig. 1 lediglich angedeutet ist eine Möglichkeit der Festlegung der zweiten

Materiallage, indem die Haltescheiben 6 zwischen einem Flansch 7 des Messrohres 1 und einem weiteren nicht dargestellten Flansch z.B. eines Prozessanschlusses klemmend oder anderweitig befestigt wird.

In einer Abwandlung zu Fig. 1 kann die erste Materiallage die Dichtfunktion zwischen dem Messmedium und den Haltescheiben übernehmen. Für einen besonders effektiven Schutz vor mechanischen Belastungen ist die

Vickershärte der zweiten Materiallage zumindest doppelt, vorzugsweise fünfmal höher als die Vickershärte der ersten Materiallage.

Die Härte der zweiten Materiallage beträgt bevorzugt mehr als 800 HV, besonders bevorzugt mehr als 1000HV bei 20°C.

Neben der erhöhten abrasiven Widerstandsfähigkeit des Messrohres wird auch die Volumenkonstanz der zweiten Materiallage verbessert. Üblicherweise besitzen viele Linermaterialien, wie z.B. PTFE eine schlechte Volumenkonstanz bei höheren

Mediumsdrücken. Der Liner wird somit weggedrückt. Dies wird aber durch die zweite Materiallage verhindert, welche eine Druckverminderung auf die zweite Materiallage ermöglicht. Bei Unterdruck bzw. Vakuum kann zudem der Liner bzw. die erste

Materiallage aufgrund mangelhafter chemischer Anbindung an der Messrohrwandung kollabieren. Bei dieser Anwendung zeigt die zweite Materiallage eine Stützfunktion. Die Längenausdehnungskonstante des Materials der zweiten Materiallage ist vorzugsweise kleiner als 13 ppm pro Kelvin.

Fig. 2 und 3 zeigen Messrohre weiterer erfindungsgemäßer Durchflussmessgeräte auf. Diese sind weitere bevorzugte konstruktive Abwandlungen des Messrohres der Fig. 1. chemisch/physikalische Eigenschaften des Messrohres und der einzelnen Materiallagen sind unverändert in den weiteren Ausführungsvarianten übernommen.

In Fig. 2 ist ebenfalls ein Messrohr 1 1 einer zweiten Ausführungsvariante mit einem Materialaufbau analog zu Fig. 1 . Das Messrohr 1 1 weist ein Außenrohr aus einem metallischen Stützmaterial 12 auf, sowie eine an der Innenwandung dieses

Außenrohres angeordnete erste Materiallage 13 auf. Zudem ist im Messrohr 1 1 eine zweite Materiallage 14 angeordnet, welche die erste Materiallage vor mechanischer Beanspruchung z.B. des Messmediums schützt. Weiterhin sind in Fig. 2

Messelektroden 15 mit entsprechenden Messelektrodenköpfen 19 dargestellt, welche durch die einzelnen Materiallagen hindurchgeführt wurden. Die erste Materiallage 13 weist eine Bördelung 18 zu dessen mechanischer Anbindung an das Außenrohr auf. Die zweite Materiallage 14 wird endständig durch Haltescheiben 16 begrenzt, welche mittels Befestigungsmittel 10, in diesem Fall durch Schrauben, an dem Flansch 17 des Messrohres 1 1 festgelegt sind. Dies hat den Vorteil, dass die zweite Materiallage 13 nicht erst während der Fixierung am Anwendungsort installiert wird, sondern schon vormontiert im Messrohr 1 1 vorliegt.

Weiterhin wird die Messgenauigkeit erhöht, wenn die zweite Materiallage einen konischen Ein- und Auslauf aufweist, so dass der Innenumfang des Messrohres 11 in den endständigen Bereichen des Messrohres 1 1 größer ist als im mittleren Bereich.

Es ist insbesondere von Vorteil, wenn die zweite Materiallage im Messrohr

austauschbar ist, so dass nach einer gewissen Betriebsdauer bei der Messung von abrasiven Medien nicht das gesamte Messgerät sondern nur die zweite Materiallage ausgetauscht werden muss. Hierfür genügt z.B. das einseitige Lösen einer der

Halteplatten 6, 16, 26 oder 36. Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsvariante eines Messrohres 21 eines

Durchflussmessgerates. Das Messrohr 21 weist ein Außenrohr aus einem metallischen Stützmaterial 22 auf, sowie eine an der Innenwandung dieses Außenrohres

angeordnete erste Materiallage 23 auf und innerhalb des Messrohres eine darauf folgende eine zweite Materiallage 24, welche die erste Materiallage vor mechanischer Beanspruchung z.B. des Messmediums schützt. Wie bei den vorhergehenden

Ausführungsbeispielen muss diese zweite Materiallage nicht zwingend an die erste Materiallage angebunden sein sondern kann auch lose, ggf. mit einem geringen Abstand bzw. Bewegungsspiel zur ersten Materiallage vorliegen. Wie in Fig. 2 sind Messelektroden 25 mit entsprechenden Messelektrodenköpfen 29 dargestellt, welche durch die einzelnen Materiallagen hindurchgeführt wurden. Die erste Materiallage 23 weist eine Bördelung 28 zu dessen mechanischer Anbindung an das Außenrohr auf. Die zweite Materiallage 24 wird endständig durch Haltescheiben 26 begrenzt. Diese können zusammen mit der Bördelung 28 zwischen dem Flansch 27 und einem weiteren nicht dargestellten Flansch einer Messleitung befestigt, beispielsweise klemmend befestigt sein.

Die zweite Materiallage erstreckt sich dabei bis zu den außenseitigen Stirnflächen der Halteplatten 26 und weist zur Aufnahme derselben eine Aussparung 30 auf. Diese Aussparung 30 stellt sich in Fig. 3 als winklige Aussparung dar in welche die Halteplatte eingesetzt ist, so dass die endständige Stirnfläche einer jeden Halteplatte 26 auf derselben Ebene verläuft wie eine endständige Stirnfläche der zweiten Materiallage 24. Dadurch schließt sich die zweite Materiallage direkt an einen Prozessanschluss oder eine Prozessleitung an.

Selbstverständlich können die in Fig. 1 -3 dargestellten Ausführungsvarianten und konstruktiven Verbesserungen im Rahmen der vorliegenden Erfindung miteinander kombiniert werden. Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsvariante eines Messrohres 31 eines

erfindungsgemäßen Durchflussmessgerätes. Hier wird, anstelle eines metallischen Stützmaterials und einer korrosionsschützenden Materiallage, ein Kunststoffmessrohr eingesetzt. Dieses Kunststoffmessrohr bzw. die Messrohrwandung kann bereits materialbedingt aus einen antikorrosiven und ggf. elektrisch-isolierenden Kunststoffmaterial 32 bestehen.

Dieses Messrohr kann vorzugsweise endständige Flansche 37 aufweisen oder eine sogenannte flanschlose Verbindung mit einem Prozessanschluss oder

Leitungsanschluss ermöglichen. Hierfür können im Messrohr 31 integrierte oder gesondert bereitgestellte E-Muffen eingesetzt werden.

Innerhalb des Messrohres aus Kunststoffmaterial ist eine Materiallage 32 eingesetzt, welche die Messrohrwandung - wie zuvor die in Fig. 1-3 dargestellte zweite

Materiallage - vor mechanischer Belastung des Messmediums, insbesondere vor Abrasion, schützt. Die entsprechenden Materialeigenschaften und

Ausgestaltungsvarianten dieser Materiallage wurden bereits zuvor bei den

Ausführungsvarianten der Fig. 1-3 anhand der dortigen zweiten Materiallage beschrieben.

In dem Messrohr 31 und der Materiallage 34 sind Messelektroden 35 mit

entsprechenden Messelektrodenköpfen eingefügt. Das Material und die mechanische Ausgestaltung der Messelektroden sind analog zu den in Fig. 1 -3 beschriebenen Messelektroden.

Als Kunststoffmaterial für das Messrohr bieten sich handelsübliches Rohrmaterial an, jedoch bevorzugt Polyethylen (PE). Auch in diesem Ausführungsbeispiel wird die axiale Bewegung der zweiten Materiallage 34 durch endständige Haltescheiben 36 begrenzt. Die konstruktiven vorteilhaften Abwandlungen der Messrohre der Fig. 2 und 3 können jedoch auch auf das Kunststoffmessrohr angewandt werden.

Bezugszeichenliste

1 Messrohr

2 metallisches Stützmaterial

3 erste Material läge

4 zweite Material läge

5 Messelektroden

6 Haltescheibe

7 Flansch

8 Bördelung

9 Elektrodenkopf

10 Befestigungsmittel

11 Messrohr

12 metallisches Stützmaterial

13 erste Material läge

14 zweite Material läge

15 Messelektroden

16 Haltescheibe

17 Flansch

18 Bördelung

19 Elektrodenkopf

20 Konische Einlaufstrecke

21 Messrohr

22 metallisches Stützmaterial

23 erste Materiallage

24 zweite Material läge

25 Messelektroden

26 Haltescheibe

27 Flansch

28 Bördelung

29 Elektrodenkopf

30 Ausnehmung

31 Messrohr

32 Kunststoffmaterial

33 Elektrodenkopf Material läge Messelektroden Haltescheibe Flansch