CH680387A5 - - Google Patents
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Description
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CH 680 387 A5
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Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Messrohres für einen elektromagnetischen Durchflussmesser, das einen Rohrkörper aus nicht-magnetischem Metall, in Durchführungskanälen angeordnete Elektroden aus Metall und eine die Innenflächen des Rohrkörpers und der Durchführungskanäle bedeckende, zusammenhängende Auskleidung aus einem schmelzbaren elektrisch nicht leitenden Material aufweist, und auf ein Messrohr, das insbesondere nach diesem Verfahren hergestellt ist.
Messrohre der hier betrachteten Art sind aus GB-PS 2 068 122 bekannt. Dort besteht die Auskleidung aus einer dicken Glasschicht, die sich mit verminderter Dicke auch längs der Wandung der Durchführungskanäie erstreckt. Die Metallelektrode endet inmitten der Wandung des Rohrkörpers. Die elektrische Verbindung zum Rohrinnern wird mit Hilfe eines eingeschmolzenen Stopfens aus elektrisch leitendem Glas mit ähnlicher chemischer Struktur wie die Auskleidung hergestellt. Angaben über die Herstellung fehlen. Insbesondere ist ein In-einanderfliessen und Vermischen der beiden sich nur hinsichtlich des elektriscnen Verhaltens unter-scheidenen Gläser zu befürchten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Messrohr mit zusammenhängender isolierender Auskleidung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, das auf einfache Weise und mit einer für die Massenfabrikation geeigneten Reproduzierbarkeit hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Verfahrensschritte,
a) dass die Elektroden so in den Durchführungskanälen fixiert werden, dass sie über die Innenfläche des Rohrkörpers nach innen überstehen.
b) dass die Innenfläche des Rohrkörpers und der gesamte Spalt zwischen jeder Elektrode und den zugehörigen Durchführungskanälen mit einem Grundemail-Schlicker versehen wird,
c) dass die Stirnfläche der Elektroden vom Grundemail-Schlicker gereinigt wird und d) dass das Grundemail durch Erhitzen geschmolzen und anschliessend wieder abgekühlt wird.
Beim Einbringen des Grundemail-Schlickers ist es unvermeidbar, dass die Elektrodenstirnfläche hiervon zumindest teilweise bedeckt wird. Der Reinigungsvorgang stellt sicher, dass die Stirnfläche beim fertigen Messrohr eine unmittelbar leitende Verbindung zum zu messenden Fluid herstellt. Weil die Elektrode nach innen vorsteht, lässt sie sich leicht reinigen und durchsetzt im fertigen Messrohr die Emailschicht.
Das Grundemaii lässt sich nicht nur in seinen Eigenschaften so wählen, dass es eine gute Haftfähigkeit gegenüber dem Material des Rohrkörpers hat und hinsichtlich der Temperaturdehnung mit ihm verträglich ist. Vielmehr kann der Schlicker auch hinsichtlich seiner Viskosität so eingestellt werden, dass er beim Aufbringen eine Schicht auf der Innenfläche des Messrohres bildet und gleichzeitig in den Spalt zwischen jeder Elektrode und dem zugehörigen Durchführungskanal eindringt, ohne aus diesem wieder herauszulaufen. Ferner kann der Schlicker hinsichtlich seines spezifischen Gewichts so eingestell werden, dass das Volumen des in den Spalt eingefüllten Schlickers sich beim Schmelzen höchstens in einem zulässigen Mass verkleinert. Die so gebildete zusammenhängende Grundemail-Isolierschicht ergibt ein Messrohr, das hohen Beanspruchungen gewachsen ist.
Besonders günstig sind die weiteren Verfahrensschritte e) dass die mit Grundemail bedeckte Innenfläche des Rohrkörpers mit einem Deckemail-Schlicker versehen wird,
f) dass die Stirnfläche der Elektroden vom Deckemail-Schlicker gereinigt wird und g) dass der Deckemail-Schlicker durch Erhitzen geschmolzen und anschliessend wieder abgekühlt wird.
Das Deckemail kann unabhängig von dem die durchgehende elektrische Isolierung bewirkenden Grundemail derart gewählt werden, dass es dem jeweiligen Anwendungszweck angepasst ist. So kann es einen gegen Säure oder Basen beständigen Überzug bilden. Es kann so gewählt sein, dass es das zu messende Fluid nicht beeinflusst, was beispielsweise für die Lebensmittelindustrie wichtig ist.
Ausserdem vermag die Deckschicht einen Dickenausgleich bei der Auskleidung zu bewirken, wenn nämlich die Grundemail-Schicht wegen der für das Eindringen in den Spalt erforderlichen geringen Viskosität nur eine geringe Dicke besitzt.
Eine bevorzugte Möglichkeit zur Durchführung des Verfahrensschrittes b) bzw. e) besteht darin, den Rohrkörper einseitig zu verschliessen und bei untenliegendem Verschluss mit dem Schlicker zu füllen, worauf der Schlicker unter Zuriicklassung von am Rohrkörper haftenden Teilen ausgeschüttet wird. Dies führt zu einer gleichmässigen Beschich-tung und sicheren Füllung des Spaltes zwischen Elektrode und Durchführungskanal.
Hierbei empfiehlt es sich, dass der Schlicker nach dem genannten Verfahrensschritt getrocknet wird. Schon kurze Trockungszeiten von Bruchteilen einer Minute genügen, um die Viskosität und Haftung so weit zu erhöhen, dass der Auftrag beim nachfolgenden Reinigungsvorgang nicht beeinträchtigt wird.
Für die Reinigung selbst gibt es vielfältige Möglichkeiten. Insbesondere kann eine Bürste oder ein mit Schleifmittel versehener Träger in den Rohrkörper eingeführt werden.
Es erhöht die Haftfähigkeit, wenn alle mit Email zu belegenden Teile, zumindest aber der Rohrkörper an der Innenfläche, vor dem Verfahrensschritt a) aufgerauht werden. Empfehlenswert ist eine Rauhigkeit von mehr als 3,2 p.m.
Günstig ist es auch, dass der Rohrkörper vor dem Verfahrensschritt a) spannungsfrei geglüht wird. Dies verhindert, dass infolge späterer, bei
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Temperaturbeeinflussung auftretender Spannungen die Email-Schichten brechen.
Mit Vorteil wird der Grundemail-Schlicker auf eine wesentlich geringere Viskosität eingestellt als der Deckemail-Schlicker. Hierdurch wird erreicht, dass der Grundemail-Schlicker sicher in den Spalt zwischen Elektrode und Durchführungskanal eindringt und trotzdem überall eine ausreichende Email-Schichtdicke erzielt wird.
Ein Messrohr für einen elektromagnetischen Durchflussmesser, das einen Rohrkörper aus nicht-magnetischem Metall, in Durchführungskanälen angeordnete Elektroden aus Metall und eine die Innenflächen des Rohrkörpers und der Durchführungskanäle bedeckende, zusammenhängende Auskleidung aus einem schmelzbaren elektrisch nicht leitenden Material aufweist und insbesondere nach dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt ist, ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die Auskleidung aus einer zusammenhängenden Grundemail-Schicht, die die Innenfläche des Rohrkörpers bedeckt und den gesamten Spalt zwischen jeder Elektrode und zugehörigem Durchführungskanal ausfüllt, und einer Deckemail-Schicht, die die Innenfläche der Grundemail-Schicht bedeckt, besteht und die Elektroden über die Innenfläche des Rohrkörpers überstehen, beide Emailschichten durchsetzen und eine von Email freie Stirnseite haben.
Ein solches Messrohr hat eine durchgehende elektrische Isolation, überall eine ausreichende Email-Schichtdicke, eine sichere Kontaktgabe zwischen Metallelektrode und zu messendem Medium sowie eine gute Anpassbarkeit einerseits an das Material des Rohrkörpers und andererseits an das zu messende Fluid.
Insbesondere können die Elektroden radial nach innen über die Email-Schichten überstehen. Dies erlaubt eine sorgfältige Reinigung der Elektroden-Stirnflächen, ohne dass der Schlicker-Auftrag beeinträchtigt wird. Ausserdem erzeugen die überstehenden Elektrodenteile Wirbel im zu messenden Fluid, so dass eine nachträgliche Verschmutzung vermieden wird.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke der Grundemail-Schicht nur einen Bruchteil der Spaltweite und der Dicke der Deckemail-Schicht. Die geringe Dicke der Grundemail-Schicht ergibt sich aufgrund der für das Eindringen des Schlickers in den Spalt erforderlichen Viskosität und wird durch die Dicke der Deckemail-Schicht ausgeglichen.
Des weiteren empfiehlt es sich, dass die Innenfläche des Rohrkörpers an den Enden je mit einer nach innen vorspringenden Umfangsrippe versehen ist, deren radiale Höhe etwa der Dicke der beiden Emailschichten entspricht. Auf diese Weise wird eine gleichmässige Email-Schichtdicke bis zu den Enden des Rohrkörpers gewährleistet.
Die für die Herstellung des Messrohres erforderliche Halterung der Elektrode kann nach der Fertigstellung entfernt werden. Häufig erleichtert es aber die Handhabung, wenn die Halterung ständig am Messrohr verbleibt.
Eine solche Konstruktion kann so ausgebildet sein, dass die Elektrode in einem elektrisch nicht leitenden Stopfen gehalten ist, der in eine am Rohrkörper angesetzte Hülse eingesetzt ist.
Hierbei empfiehlt es sich, dass die Hülse aus Stahl besteht, in den Rohrkörper eingeschweisst ist und den Durchgangskanal bildet. Es sollte ein säurefester Stahl verwendet werden, damit er allen Beanspruchungen gewachsen ist.
Hierbei kann der Stopfen aus Keramik bestehen. Da die Abdichtung durch das Email in dem die Elektrode umgebenden Spalt erfolgt, genügt es, wenn der Keramikstopfen die Elektrode mechanisch hält.
Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäss hergestelltes Messrohr,
Fig. 2 eine vergrösserte Darstellung des Details A der Fig. 1,
Fig. 3 eine Abwandlung eines Rohrendes und
Fig. 4 eine abgewandelte Form der Elektrodenbefestigung.
Das Messrohr 1 der Fig. 1 weist einen Rohrkörper 2 aus nicht-magnetischem, rostfreiem Stahl auf. Es trägt an den Enden zwei Anschlussflansche 3 und 4. Zwei weiter innen liegende Flansche 5 und 6 dienen der Befestigung des Messrohres in einer äusseren Hülle und der dazwischenliegenden Sattelspulen.
Auf einander gegenüberliegenden Seiten sind zwei Elektrodenanordnungen 7 und 8 vorgesehen, die den gleichen Aufbau haben, wie er in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben wird. Eine stabförmige Metallelektrode 9 durchsetzt einen Durchführungskanal 10 und wird zeitweilig von einem Halter 11 in der veranschaulichten zentrischen Lage gehalten, so dass zwischen Elektrode und Innenfläche des Durchführungskanals ein konzentrischer Spalt 12 verbleibt. Die Stirnfläche 13 der Elektrode 9 steht radial nach innen über die Innenfläche 14 des Rohrkörpers 2 über.
Eine Auskleidung 15 besteht aus einer Grund-email-Schicht 16 und einer dickeren Deckemail-Schicht 17. Im Spalt 12 befindet sich eine Grundemail-Schicht 18, die mit der Schicht 15 zusammenhängt.
Beide Email-Schichten sind elektrisch isolierend. Die Grundemail-Schicht ist dem Material des Messrohres 2 hinsichtlich der Wärmeausdehnung ange-passt und besitzt ihm gegenüber eine ausreichende Haftfähigkeit. Die Deckemail-Schicht 17 besteht aus einem dem Anwendungszweck angepassten Email.
Bei der Herstellung kann wie folgt vorgegangen werden:
1. Der Rohrkörper 2 aus rostfreiem Stahl wird geglüht, um ihn spannungsfrei zu machen.
2. Sämtliche Teile werden entfettet. Ihre Oberfläche wird durch Sandstrahlen oder Ätzen aufgerauht. Die Innenfläche 14 des Rohrkörpers 2 sollte eine Rauhigkeit haben, die grösser als 3,2 firn ist.
3. Die Elektroden 9 werden mit Hilfe der Halter 11
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auf dem Rohrkörper 2 so montiert, dass sie nach innen über die Innenfläche 14 des Rohrkörpers 2 überstehen.
4. Ein Grundemail-Schlicker wird hinsichtlich seiner Viskosität so eingestellt, dass er beim Auftragen noch in den Spalt 12 eindringt. Hierdurch ist auch die Dicke der späteren Grundemail-Schicht 16 festgelegt.
5. Das Grundemaii wird an der Innenfläche 14 des Rohrkörpers 2 aufgetragen und in den Spalt 12 gefüllt. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass der Rohrkörper 2 am Flansch 3 verschlossen, vollständig mit Grundemail-Schlicker gefüllt und dieser schliesslich wieder ausgeschüttet wird. Es verbleibt dann eine definierte Grundemail-Schlickermenge an der Innenfläche 14 und im Spalt 12.
6. Der Grundemail-Schlicker wird in einem Luft-trocknungsschrank getrocknet, beispielsweise für 20 Minuten. Dies führt zu einer Erhöhung der Viskosität des Schlickers und zu einer entsprechend stärkeren Haftung am Rohrkörper 2.
7. Die Stirnfläche 13 wird von dort haftendem Grundemail-Schlicker gereinigt. Dies kann mit einer Bürste oder mit einem mit Schleifmittel versehenen Träger, wie einem Schwamm, erfolgen.
8. Das Ganze wird dann in einem Ofen erwärmt, wobei das Grundemail zusammenfliesst. Bei einer praktischen Erprobung dauerte die Erwärmung 8 Minuten und ging bis zu 820°C.
9. Ein Deckemail-Schlicker wird hinsichtlich seiner Viskosität so eingestellt, dass er später die gewünschte Schichtdicke ergibt.
10. Dieser Deckemail-Schlicker wird auf die Grundemail-Schicht 16 aufgetragen. Dies kann wiederum so geschehen, dass der Rohrkörper 2 einseitig verschlossen und mit diesem Deckemail-Schlicker gefüllt wird, worauf dieser wieder ausgegossen wird.
11. Der Deckemail-Schlicker wird in einem Luft-trockungsschrank getrocknet.
12. Der überschüssige Deckemail-Schlicker wird von der Stirnseite 13 der Elektrode 9 entfernt.
13. Das Ganze wird erneut in einem Ofen erwärmt, bis das Deckemail zusammenfliesst.
14. Die Halterungen 11 werden entfernt.
15. Das fertige Messrohr wird durch einen Lecktest auf Dichtigkeit geprüft.
Bei einer Ausführungsform hatte die Grundemail-Schicht 16 eine Dicke von 0,06 bis 0,07 mm und der Spalt 12 eine Weite von 0,5 mm. Die Deckemail-Schicht hatte eine Dicke von 0,23 bis 0,24 mm, so dass die Auskleidung 15 insgesamt eine Dicke von 0,3 mm besass. Die Elektrode 13 stand um 0,7 mm über die Innenfläche 14 des Rohrkörpers 2 über, also um 0,4 mm über die Auskleidung 15.
Während in Fig. 1 die Dicke der Auskleidung 15 an den Enden abnimmt, ist in der Abwandlung der Fig. 3 gezeigt, dass der Rohrkörper 102 an seinem Flansch 103 innen eine Umfangsrippe 120 hat. Auf diese Weise kann die Auskleidung 115 bis an ihr Ende eine gleichmässige Dicke haben. Hierdurch werden Taschen u.dgl. vermieden, in denen sich Schmutz sammeln könnte. Dies ist für die Lebensmittelindustrie von Interesse.
Bei der Ausgestaltung nach Fig. 4 ist in einen Rohrkörper 202 eine Hülse 221 aus säurefestem Stahl eingeschweisst. Diese Hülse trägt einen Keramikstopfen 222, der als Halter für die Elektrode 209 dient. Der Spalt 212 wird nunmehr zwischen der Elektrode 209 und der Innenfläche der Hülse 221 gebildet. Das Aufbringen der Grundemail-Schicht 216, der Spaltfüllung 218 sowie der Deckemail-Schicht 217 erfolgt in gleicher Weise wie es in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 beschrieben wurde.
Bei einer Ausführungsform wurde als Grundemail ein Glasemail und als Deckemail ein Glasemail mit Chromoxid-Pigmenten verwendet. Solche Emails sind handelsüblich. Der Temperaturkoeffizient des Grundemails lag zwischen demjenigen des Rohrkörpers und demjenigen des Deckemails, so dass eine Ablösung des Emails bei Erwärmung vermieden wird.
Claims (16)
1. Verfahren zum Herstellen eines Messrohres für einen elektromagnetischen Durchflussmesser, das einen Rohrkörper aus nicht-magnetischem Metall, in Durchführungskanälen angeordnete Elektroden aus Metall und eine die Innenumfangsflächen des Rohrkörpers und der Durchführungskanäle bedeckende, zusammenhängende Auskleidung aus einem schmelzbaren elektrisch nicht leitenden Material aufweist, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte a) dass die Elektroden so in den Durchführungskanälen fixiert werden, dass sie über die Innenfläche des Rohrkörpers nach innen überstehen,
b) dass die Innenfläche des Rohrkörpers und der gesamte Spalt zwischen jeder Elektrode und den zugehörigen Durchführungskanälen mit einem Grundemail-Schlicker versehen wird,
c) dass die Stirnfläche der Elektroden vom Grundemail-Schlicker gereinigt wird und d) dass das Grundemail durch Erhitzen geschmolzen und anschliessend wieder abgekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die weiteren Verfahrensschritte,
e) dass die mit Grundemaii bedeckte Innenfläche des Rohrkörpers mit einem Deckemail-Schlicker versehen wird,
f) dass die Stirnfläche der Elektroden vom Deckemail-Schlicker gereinigt wird und g) dass der Deckemail-Schlicker durch Erhitzen geschmolzen und anschliessend wieder abgekühlt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung der Verfahrensschritte b) bzw. e) der Rohrkörper einseitig verschlossen und bei untenliegendem Verschluss mit dem Schlicker gefüllt wird, worauf der Schlicker unter Zurücklassung von am Rohrkörper haftenden Teilen ausgeschüttet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlicker nach dem Verfahrensschritt b) bzw. e) getrocknet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des Verfahrensschrittes c) bzw. f) eine Bürste in den Rohrkörper eingeführt wird.
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6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des Verfahrensschrittes c) bzw. f) ein mit Schleifmittel versehener Träger in den Rohrkörper eingeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Rohrkörper an der Innenfläche vor dem Verfahrensschritt a) aufgerauht wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrkörper vor dem Verfahrensschritt a) spannungsfrei geglüht wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundemail-Schlicker auf eine wesentlich geringere Viskosität eingestellt wird als der Deckemail-Schlicker.
10. Messrohr für einen elektromagnetischen Durchflussmesser, das einen Rohrkörper aus nicht-magnetischem Metall, in Durchführungskanälen angeordnete Elektroden aus Metall und eine die Innenumfangsflächen des Rohrkörpers und der Durchführungskanäle bedeckende, zusammenhängende Auskleidung aus einem schmelzbaren elektrisch nicht leitenden Material aufweist und nach dem Verfahren eines der Ansprüche 2 bis 9 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskleidung aus einer zusammenhängenden Grundemail-Schicht (16, 18), die die Innenfläche des Rohrkörpers (2) bedeckt und den gesamten Spalt (12) zwischen jeder Elektrode (9) und zugehörigem Durchführungskanal (10) ausfüllt, und einer Deckemail-Schicht (17), die die Innenfläche der Grundemail-Schicht bedeckt, besteht und die Elektroden über die Innenfläche (14) des Rohrkörpers überstehen, beide Emailschichten durchsetzen und eine von Email freie Stirnseite (13) haben.
11. Messrohr nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (9) radial nach innen über die Email-Schichten (16,17) überstehen.
12. Messrohr nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Grundemail-Schicht (16) nur einen Bruchteil der Spaltweite und der Dicke der Deckemail-Schicht (17) beträgt.
13. Messrohr nach einem der Ansprüche 10 bis
12, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche (114) des Rohrkörpers (102) an den Enden je mit einer nach innen vorspringenden Umfangsrippe (120) versehen ist, deren radiale Höhe etwa der Dicke der beiden Email-Schichten (116,117) entspricht.
14. Messrohr nach einem der Ansprüche 10 bis
13, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (209) in einem elektrisch nicht leitenden Stopfen (222) gehalten ist, der in eine am Rohrkörper (202) angesetzte Hülse (221 ) eingesetzt ist.
15. Messrohr nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (221) aus Stahl besteht, in den Rohrkörper (202) eingeschweisst ist und den Durchgangskanal bildet.
16. Messrohr nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Stopfen (222) aus Keramik besteht.
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