DE3730641A1 - Method of the producing a magnetic-inductive measuring tube - Google Patents

Method of the producing a magnetic-inductive measuring tube

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Abstract

A measuring tube (1) with a plastic inner lining (6) and an outer jacket (7) of another material, which contains the inner lining (6) in a manner conferring dimensional stability and has a low coefficient of thermal expansion as well as a higher mechanical strength than the inner lining (6), is produced as follows: firstly, the inner lining (6) is formed and mechanically stress-relieved. Then the surface of the inner lining (6) which faces outwards is wholly or partially covered with the material of the outer jacket. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Messrohres gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for producing a Measuring tube according to the preamble of claim 1.

Die bei der magnetisch-induktiven Durchflussmessung auftretende Messspannung ist u. a. abhängig vom Elektrodenabstand und der mittleren Strömungsgeschwindigkeit des das Messrohr durchflies­ senden Mediums. Diese beiden Grössen werden wesentlich von den geometrischen Abmessungen des Messrohres beeinflusst, sodass deren möglichst hohe Stabilität anzustreben ist.The one that occurs in the electromagnetic flow measurement Measurement voltage is u. a. depending on the electrode distance and the mean flow velocity of the flow through the measuring tube send medium. These two sizes are largely determined by the influences the geometric dimensions of the measuring tube so that the highest possible stability should be sought.

Zu diesem Zweck ist es bekannt, einen rohrförmigen Aussenteil, vorzugsweise eine Metallummantelung vorzusehen, dessen zum Rohr­ inneren gerichtete Oberfläche im Spritzgiessverfahren mit Kunst­ stoff beaufschlagt wird. Allerdings besitzt Kunststoff im allge­ meinen im Vergleich zu Metallen einen hohen Wärmeausdehnungs­ koeffizienten sowie eine geringe mechanische Festigkeit insbeson­ dere gegenüber Zug, Druck oder Scherung. For this purpose it is known to have a tubular outer part, preferably to provide a metal jacket, the one to the tube inner directed surface in the injection molding process with art substance is applied. However, plastic generally has mean a high thermal expansion compared to metals coefficients and a low mechanical strength in particular against tension, pressure or shear.  

Da diese Eigenschaften die geometrischen Abmessungen des Mess­ rohrinneren und damit in unerwünschter Weise die Messspannung beinflussen können, soll die Metallummantelung die rohrförmige Kunststoffauskleidung formstabilisierend umfassen.Since these properties are the geometric dimensions of the measurement inside the tube and thus the measurement voltage in an undesirable manner can influence, the metal sheathing should affect the tubular Include plastic lining to stabilize the shape.

Kühlt nach Beendigung des Spritzgiessens die Kunststoff-Innenaus­ kleidung ab, führt der hohe Wärmeausdehnungskoeffizient zu einem Schwund des Volumens der Innenauskleidung. Dieser Schwund führt leicht zu einer zumindest teilweisen Ablösung der Innenausklei­ dung von der Metallummantelung sowie zu dauerhaften mechanischen Spannungen im Kunststoff. Die Ablösungen verändern die geometri­ schen Abmessungen des Messrohrquerschnitts, was zu Verfälschungen der Messspannungen führen kann. Die nicht abgebauten mechanischen Spannungen erhöhen die Gefahr, dass im Kunststoff Risse ent­ stehen.Cools the plastic interior after the injection molding clothes, the high coefficient of thermal expansion leads to Shrinkage in the volume of the inner lining. This loss leads easy to at least partially detach the inner lining from the metal casing as well as permanent mechanical Tensions in the plastic. The replacements change the geometri dimensions of the measuring tube cross section, which leads to falsifications which can carry measuring voltages. The not dismantled mechanical Tension increases the risk of cracks in the plastic stand.

Zwar ist es bekannt, die durch die Ablösung entstandenen Zwischenräume zwischen Metall-Ummantelung und Kunststoff- Innenauskleidung mit geeigneten Stoffen, z. B. Silikonkautschuk, auszufüllen, um so die Massstabilität des Messrohrquerschnitts zu gewährleisten. Jedoch ist es umständlich, den Füllstoff in die Zwischenräume einzubringen. Zudem ist es aufwendig, einen homogenen Innenquerschnitt zu bilden.It is known that those that resulted from the detachment Gaps between metal sheathing and plastic Inner lining with suitable fabrics, e.g. B. silicone rubber, to fill in so as to increase the dimensional stability of the measuring tube cross-section guarantee. However, it is cumbersome to put the filler in the Gap spaces. In addition, it is expensive to have one to form a homogeneous internal cross section.

Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst das Problem, ein einfaches und kostengünstiges Herstellungsver­ fahren für gattungsgemässe Messrohre zu schaffen, die eine hohe Formstabilität aufweisen.The invention as characterized in the claims solves the problem, a simple and inexpensive manufacturing drive for generic measuring tubes that create a high Have dimensional stability.

Die erfindungsgemässe Lösung besteht darin, dass zunächst ein rohrförmiges Innenteil als Innenauskleidung aus Kunststoff für sich gebildet wird. Dies kann insbesondere durch Drehen oder Fräsen eines Kunststoffrohlings oder im Spritzgiessverfahren er­ folgen. Im nächsten Schritt wird die Aussenfläche des rohrförmi­ gen Innenteils zumindest teilweise mit einem Material derart ver­ sehen, dass davon der Innenteil umgeben und so in seiner Form stabilisiert ist. Dieses den Aussenteil bildende Material ist so gewählt, dass der Aussenteil im Vergleich zum Innenteil einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten sowie eine höhere mechanische Festigkeit aufweist.The solution according to the invention consists in that a tubular inner part as inner lining made of plastic for is formed. This can be done in particular by turning or Milling a plastic blank or using the injection molding process consequences. In the next step, the outer surface of the tubular ver at least partially with a material in this way see that the inner part is surrounded by it and so in its shape is stabilized. This material forming the outer part is like this chosen that the outer part compared to the inner part lower coefficients of thermal expansion and a higher one has mechanical strength.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, dass sich der Innenteil nach dessen Bildung mechanisch frei entspannen kann. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit des späteren Auftretens von Rissen im Material des Innenteils weitgehend vermieden. Ferner kann sich der Innenteil in seiner Entspannungsphase aus­ reichend verfestigen. Das nachträglche Aufbringen des Aussenteils führt deshalb zu keiner spürbaren Verformung des Innenteilquer­ schitts. The advantage achieved with the invention is that the inner part relax mechanically freely after its formation can. This makes the likelihood of later occurrence largely avoided by cracks in the material of the inner part. Furthermore, the inner part can relax during its relaxation phase solidify sufficiently. Subsequent application of the outer part therefore does not lead to any noticeable deformation of the inner part cross cut.  

Um den Aussenteil mit möglichst geringer mechanischer Belastung des Innenteils aufzubringen, wird nach einer besonderen Ausbil­ dung der Erfindung der Aussenteil durch Beschichtung (vergl. DIN 8580), insbesondere Galvanisieren oder Plasmaspritzen, des Innen­ teils erzeugt. Als Beschichtungsmaterial wird vorzugsweise nicht­ ferromagnetisches Material verwendet. Mit den Beschichtungsver­ fahren wird eine feste Haftung des Aussenteils am Kunststoffin­ nenteil erreicht. Bevorzugte Materialien für den Innenteil sind Fluorkunststoffe, z. B. Teflon (PFA-Perfluoralkoxy) oder Hosta­ flon (ETFE-Aethylentetrafluoraethylen), die mit Kupfer oder Nic­ kel besonders vorteilhaft beschichtet werden können. Beschich­ tungsverfahren, insbesondere Galvanisieren, lassen sich kosten­ günstig für die Massenfertigung anwenden.To the outer part with as little mechanical stress as possible Applying the inner part is a special training the invention of the outer part by coating (see DIN 8580), in particular electroplating or plasma spraying, of the inside partly generated. The coating material is preferably not ferromagnetic material used. With the coating ver will drive a firm adhesion of the outer part to the plastic part reached. Preferred materials for the inner part are Fluoroplastics, e.g. B. Teflon (PFA-perfluoroalkoxy) or Hosta flon (ETFE-ethylene tetrafluoroethylene), which with copper or Nic kel can be coated particularly advantageously. Coat me ting processes, especially electroplating, can be costly apply favorably for mass production.

Nach einer weiteren erfindungsgemässen Ausbildung wird der Aussenteil aus Schichten unterschiedlichen Materials zusammenge­ setzt. Dies erfolgt beispielsweise mittels verschiedener galvani­ scher Bäder. Dabei können durch zusätzliche Verwendung von an dem Innenteil angebrachte Abdeckungen funktionsangepasste Bereiche, z. B. für ferro-magnetische Polschuhe, chemisch beständige Elek­ troden und dergleichen geschaffen werden. Insbesondere können bei Verwendung von Schichten unterschiedlichen Materials Bereiche unterschiedlicher Leitfähigkeit und/ oder nichtleitende Bereiche geschaffen werden, die vorteilhaft der Behinderung von Wirbel­ strömen dienen. After a further training according to the invention, the Outer part composed of layers of different materials puts. This is done, for example, by means of various galvanic devices sher baths. In this case, by additionally using the Inner part of the covers, functionally adapted areas, e.g. B. for ferro-magnetic pole shoes, chemically resistant electr treads and the like are created. In particular, at Using layers of different material areas different conductivity and / or non-conductive areas be created that are beneficial to the obstruction of vertebrae stream serve.  

Mit besonderem Vorteil wird bei der Bildung des Aussenteils zunächst eine besonders fest am Kunststoff des Innenteils haften­ de Verbindungsschicht aufgebracht, auf die dann weitere Plasma­ spritzschichten angeordnet werden.It is particularly advantageous when forming the outer part first stick a particularly firmly to the plastic of the inner part de compound layer applied to the then further plasma spray layers can be arranged.

Wegen weiterer Ausbildungen und deren Vorteile wird auf die Unteransprüche und die nachfolgende Erläuterung anhand der Zeich­ nung verwiesen. Darin zeigenBecause of further training and its advantages, the Subclaims and the following explanation based on the drawing referred. Show in it

Fig. 1 das allgemeine Funktionsprinzip der magnetisch-induktiven Durch­ flussmessung, Fig. 1 shows the general functional principle of the magneto-inductive flow measurement,

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäss hergestelltes Messrohr, Fig. 2 is a plan view of an inventively prepared measuring tube,

Fig. 3 einen Schnitt durch das Messrohr gemäs der Linie III-III der Fig. 2. Fig. 3 is a section through the measuring tube acc the line III-III of FIG. 2.

Ein magnetisch-induktiver Durchflussmesser ist gemäss Fig. 1 prinzipiell wie folgt aufgebaut: In principle, a magnetic-inductive flow meter is constructed as follows according to FIG. 1:

durch ein Messrohr 1 strömt eine elektrisch leitende Flüssigkeit, deren volumetrischer Durchfluss bestimmt werden soll, mit der Ge­ schwindigkeit v. Zwei mit dem Strom I durchflossene Erregerspulen 2, 3, die mit Wechsel- oder pulsierender Gleichspannung betrieben werden, erzeugen im Inneren des Messrohres 1 ein Magnetfeld B. Der Abgriff der induzierten Spannung erfolgt an zwei Elektroden 4, 5, die in der Wand des Messrohres 1 isoliert angebracht sind.through a measuring tube 1 flows an electrically conductive liquid, the volumetric flow of which is to be determined, with the speed v . Two excitation coils 2 , 3 through which the current I flows and which are operated with AC or pulsating DC voltage generate a magnetic field B in the interior of the measuring tube 1 . The induced voltage is tapped off at two electrodes 4 , 5 , which are insulated in the wall of the measuring tube 1 .

Das Messrohr 1 weist einen Innenteil 6 als Kunststoff-Innenaus­ kleidung und einen Aussenteil 7, vorzugsweise ein rostfreies Stahlrohr, auf. Der Innenteil 6 hat die Funktion, den metallischen Aussenteil 7 vom elektrisch leitfähigen Strömungs­ medium zu isolieren. In Fig. 2 und 3 sind die der Fig. 1 ent­ sprechenden Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.The measuring tube 1 has an inner part 6 as a plastic inner lining and an outer part 7 , preferably a stainless steel tube. The inner part 6 has the function of isolating the metallic outer part 7 from the electrically conductive flow medium. In Fig. 2 and 3 of Figure 1 ent speaking parts. Provided with the same reference numerals.

Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäss hergestelltes Messrohr 1 in Draufsicht auf einen Elektrodenzapfen 8, der noch mit einer Bohrung zu versehen ist, um in diese eine Elektrode 4 oder 5 ein­ zupressen. In der Zwischenebene erstreckt sich vom Messrohr 1 senkrecht zu dessen Längsachse ein Spulenkern 9 bzw. 10, um den Erregerspulen 2 bzw. 3 gewickelt sind. FIG. 2 shows a measuring tube 1 produced according to the invention in a top view of an electrode pin 8 , which is also to be provided with a bore in order to press an electrode 4 or 5 into it. In the intermediate plane, a coil core 9 or 10 extends from the measuring tube 1 perpendicular to its longitudinal axis, around which the excitation coils 2 and 3 are wound.

Die Erregerspulen 2 bzw. 3 magnetisieren neben den Spulenkernen 9 bzw. 10 ferner Polschuhe 11 bzw. 12, die zwischen Innenteil 6 und Aussenteil 7 angeordnet sind. Dadurch wird der Vorteil erzielt, dass sich die Polschuhe 11, 12 nahe am zu messenden Strömungsme­ dium befinden und infolgedessen der magnetische Widerstand ver­ mindert wird.In addition to the coil cores 9 and 10, the excitation coils 2 and 3 also magnetize pole shoes 11 and 12 , which are arranged between the inner part 6 and the outer part 7 . This has the advantage that the pole shoes 11 , 12 are close to the flow medium to be measured and, as a result, the magnetic resistance is reduced ver.

Die Enden des Messrohres 1 sind zu Befestigungsflansche 13 bzw. 14 ausgebildet. In die nach aussen gerichtete Oberfläche des Messrohres sind zudem nutenfärmige Vertiefungen 15 eingelassen. Gemäss Fig. 3 ist das Messrohr 1 durch flächigausgeformte Stege 16 versteift, deren Aussenränder 17 sich von den Flanschen 13, 14 zur Aussenoberfläche des Messrohres 1 erstrecken. Ferner ist in Fig. 3 dargestellt, dass durch teilweises Entfernen des Aussen­ teils 7 im Bereich eines Elektrodenzapfens 8 und dessen nachträg­ liches Bearbeiten in einfacher Weise Schirmhülsen 17 für die Elektroden 4, 5 gebildet werden können.The ends of the measuring tube 1 are formed into fastening flanges 13 and 14 , respectively. Grooved depressions 15 are also embedded in the outward-facing surface of the measuring tube. According to FIG. 3, the measuring tube 1 reinforced by flat shaped webs 16, whose outer edges 17 extend from the flanges 13, 14 to the outer surface of the measurement pipe 1. Furthermore, it is shown in FIG. 3 that shielding sleeves 17 for the electrodes 4 , 5 can be formed in a simple manner by partially removing the outer part 7 in the region of an electrode stud 8 and subsequently processing it.

Anhand des in Fig. 2 und 3 dargestellten erfindungsgemässen Her­ stellungsprodukts wird deutlich: sind Innenteil 6 entsprechend ausgebildet und Aussenteil 7 bereits im wesentlichen aufgebracht, so können in einer weiteren Stufe der Nachbearbeitung des Aussen­ teils 7 die genannten funktionsbezogenen Elemente (Elektroden­ zapfen 8, Spulenkerne 9, 10, Polschuhe 11, 12, Flansche 13, 14, Nuten 15, Versteifungsstege 16, Schirmhülsen 17) und dergleichen in einfacher Weise durch bereichsweises Entfernen des Aussenteils 7 realisiert werden.On the basis of the inventive production product shown in FIGS. 2 and 3, it is clear: if the inner part 6 is designed accordingly and the outer part 7 has already been substantially applied, then in a further stage of the reworking of the outer part 7, the above-mentioned functional elements (electrodes 8 , coil cores) 9 , 10 , pole shoes 11 , 12 , flanges 13 , 14 , grooves 15 , stiffening webs 16 , shielding sleeves 17 ) and the like can be realized in a simple manner by removing the outer part 7 in regions.

Claims (17)

1. Verfahren zur Herstellung eines Messrohres (1) für magne­ tischinduktive Durchflussmessung, mit wenigstens einem dessen Hohlraum begrenzenden, rohrförmigen Innenteil (6), bestehend im wesentlichen aus Kunststoff, und wenigstens einem Aussen­ teil (7) anderen Materials, der den Innenteil (6) formstabi­ lisierend umfasst und einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoef­ fizienten sowie eine höhere mechanische Festigkeit als der Innenteil (6) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst der Innenteil (6) gebildet und mechanisch entspannt wird, und dass dann dessen nach aussen gerichtete Oberfläche ganz oder teilweise mit dem Aussenteil (7) umgeben wird.1. A method for producing a measuring tube ( 1 ) for magnetic table-inductive flow measurement, with at least one tubular inner part ( 6 ) delimiting its cavity, consisting essentially of plastic, and at least one outer part ( 7 ) of other material which forms the inner part ( 6 ) dimensionally stabilizing and has a lower coefficient of thermal expansion as well as a higher mechanical strength than the inner part ( 6 ), characterized in that first the inner part ( 6 ) is formed and mechanically relaxed, and then that its surface facing outward or in part the outer part ( 7 ) is surrounded. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Innenteil (6) und Aussenteil (7) fest, klebend und/oder che­ misch miteinander verbunden werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that the inner part ( 6 ) and outer part ( 7 ) are firmly, adhesively and / or che mixed together. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenteil (7) gebildet wird, indem er mittels Beschichtung auf den Innenteil (6) aufgebracht wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the outer part ( 7 ) is formed by being applied to the inner part ( 6 ) by means of a coating. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung durch elektrolytisches und/oder chemisches Ab­ scheiden und/oder thermische Spritzverfahren erfolgt.4. The method according to claim 3, characterized in that the Coating by electrolytic and / or chemical ab divide and / or thermal spraying takes place. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung durch Galvanisieren und/oder Plasma­ spritzen und/oder Flammspritzen erfolgt.5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that the coating by electroplating and / or plasma spraying and / or flame spraying takes place. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenteil (7) aus elektrisch leit­ fähigem Material gebildet wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the outer part ( 7 ) is formed from electrically conductive material. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Material Kupfer ist.7. The method according to claim 6, characterized in that the Material is copper. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenteil (7) gebildet wird, indem mehrere Schichten unterschiedlichen Materials aufgebracht werden. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the outer part ( 7 ) is formed by applying several layers of different material. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Materialien unterschiedlich hoher Leitfähigkeit verwendet werden.9. The method according to claim 8, characterized in that Materials of different levels of conductivity are used will. 10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenteil (7) mehrere übereinander angeordnete Schichten umfasst.10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that the outer part ( 7 ) comprises a plurality of layers arranged one above the other. 11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Schichten des Aussenteils (7) mit räumlich unterschiedlicher Form aufgebracht werden.11. The method according to claim 8 or 9, characterized in that the individual layers of the outer part ( 7 ) are applied with a spatially different shape. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Aussenteil (7) gebildet wird, indem an der Aussenwand des Innenteils (6) haftenden Verbindungs­ schicht und darüber eine oder mehrere weitere Schichten im Plasmaspritzverfahren übereinander aufgebracht werden.12. The method according to any one of claims 8 to 10, characterized in that the outer part ( 7 ) is formed by layer adhering to the outer wall of the inner part ( 6 ) and above one or more other layers are applied in a plasma spraying process. 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenteil (6) durch Zusammensetzen einzelner Kunststoffteile gebildet wird. 13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the inner part ( 6 ) is formed by assembling individual plastic parts. 14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufbringen des Aussenteils (7) eine weitere Nachbearbeitungsstufe vorgesehen ist, in der der Aussenteil (7) gesondert ausgeformt wird.14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that after the application of the outer part ( 7 ) a further post-processing step is provided, in which the outer part ( 7 ) is formed separately. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass durch Nachbearbeiten des Aussenteils (7) Elektroden (4, 5), Polschuhe, (Magnet-) Kerne und/ oder Schirme ausgebildet wer­ den.15. The method according to claim 14, characterized in that by reworking the outer part ( 7 ) electrodes ( 4 , 5 ), pole pieces, (magnetic) cores and / or shields who the. 16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aufbringen des Aussenteils (7) funktionsbezogene Baugruppen eingebunden werden.16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that function-related assemblies are incorporated when the outer part ( 7 ) is applied. 17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenteil (6) aus Fluorkunststoff besteht.17. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the inner part ( 6 ) consists of fluoroplastic.
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