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Elektrodenanordnung für lnduktionsströmungsmesser Die Erfindung bezieht
sich auf eine Elektrodenanordnung, insbesondere für Meßköpfe von Induktionsströmungsmessern
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Der Meßkopf eines Induktionsströmungsmessers weist normalerweise
ein zur Aufnahme der zu messenden Flüssigkeitsströmung dienendes kurzes Rohr und
eine zur Erzeugung eines quer durch das Rohr verlaufenden Magnetfeldes bestimmte
Wicklung auf. Das Rohr ist der Flüssigkeit gegenüber meist durch einen innen aufgebrachten
Isolierbelag isoliert. Nach dem Faradayschen Gesetz der elektromagnetischen Induktion
wird durch die Flüssigkeit hindurch eine Spannung senkrecht zum Magnetfeld und zur
Strömungsrichtung induziert. Diese Spannung wird an zwei einander diametral gegenüberliegenden
Elektroden abgenommen, die durch die Rohrwandung hindurchragen und mit dem Meßstromkreis
eines Strömungsmessers verbunden sind.
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Bisher ergaben sich bei der Anbringung der Elektroden immer insofern
besondere Schwierigkeiten, als die zum Kontakt mit der Flüssigkeit gelangenden Stirnflächen
der Elektroden im wesentlichen mit der Oberfläche des Rohrisolierbelages fluchten
sollen und sie normalerweise in dem Rohr selbst isoliert, aber doch flüssigkeitsundurchlässig
angebracht sein müssen.
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Es sind bereits Elektroden bekanntgeworden, die nur in Verbindung
mit einem innen isolierten Rohr verwendet werden können, und zwar mit einer Bohrung,
deren Durchmesser kleiner als der Elektrodenkopf ist. Infolgedessen kann die Elektrode
nur vom Rohrinneren her eingesetzt werden. Überprüfung, Reinigung und Ersatz der
Elektrode lassen sich nicht durchführen, ohne daß das Rohrstück aus der Rohrleitung,
in die es eingesetzt ist, gelöst wird.
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Darüber hinaus ist es wesentlich, daß die isolierte Auskleidung aus
einem flexiblen Werkstoff besteht, der durch den Elektrodenkopf verformt werden
kann. Wenn die Dichtung nachläßt, ist es bei den bekannten Elektroden erforderlich,
die Auskleidung des ganzen Rohrstückes zu ersetzen, was im allgemeinen bedeutet,
daß das ganze Rohrstück ersetzt werden muß, da die Auskleidung üblichenveise mit
dem Rohrstück verbunden ist. Ein weiterer Nachteil der bekannten Elektrodenanordnung
ist darin zu sehen, daß die Bohrung durch die Rohrwand einen größeren Durchmesser
als die Bohrung durch die Isolation haben muß. Die Herstellung dieser Bohrungen
mit unterschiedlichem Durchmesser ist mit Schwierigkeiten verbunden.
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Die Erfindung geht aus von einer Elektrodenanordnung zum Einbau in
eine Bohrung einer Rohr-
wand, insbesondere in den Detektorkopf eines Induktionsströmungsmessers
mit einer Elektrode mit Gewindeschaft und einem kegelstumpfförmigen Kopf, der bei
Anziehen einer Befestigungsmutter auf dem Gewindeschaft als Aufweitungskonus wirkt,
um die Elektrode gegenüber der Bohrung abzudichten, sowie mit einer isolierten Büchse
zum Einbau der Elektrode in die Bohrung. Die Erfindung besteht darin, daß sich die
Büchse nach dem Einbau bis zur inneren Wand des Rohres oder bei innen isolierten
Rohren bis zur Innenfläche der Isolation erstreckt und daß der Elektrodenkopf mit
der Büchse selbst in Eingriff kommt. Hierdurch ist es möglich, daß die Elektrode,
beispielsweise für einen Detektorkopf, von außen eingesetzt und befestigt werden
kann und daß sie für Wartung und Reinigung ausgebaut und wieder eingesetzt werden
kann, ohne das Rohrstück aus der Rohrleitung entfernen zu müssen, in die es eingebaut
ist. Außerdem ist es möglich, die Elektroden sowohl bei Rohren ohne Isolation als
auch bei innen isolierten Rohren zu verwenden, deren Isolation nicht aus einem flexiblen
Werkstoff besteht. Bei der erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung ist es nur nötig,
eine einfache Büchse zu ersetzen, wenn diese altert, die Dichtung also nachläßt.
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Wie ersichtlich ist, eignen sich die erfindungsgemäßen Elektrodenanordnungen
nicht nur für Induktionsströmungsmesser,
sondern auch für die Meßköpfe
von Instrumenten, wie Dichtemesser und Meßgeräte für die elektrische Leitfähigkeit.
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Vorzugsweise besitzt die Büchse außen eine Schulter, die beim Einbringen
der Anordnung an der Außenfläche des Rohres des Meßkopfes zur Anlage gelangt. Zweckmäßigerweise
fluchtet in dieser Stellung die Innenkante der Büchse mit der Innenfläche des Rohres
bzw. der Isolierschicht desselben, falls das Rohr isoliert ist. Die Anordnung ist
hierbei vorzugsweise so getroffen, daß die Büchse derart ausgedehnt wird, daß sie
dichtend an der Bohrung in der Rohrwandung anliegt, sobald die innere Stirnfläche
des Elektrodenkopfes mit der Innenfläche der Isolierschicht fluchtet. Hiermit wird
erreicht, daß der maximale Durchmesser des Elektrodenkopfes im wesentlichen dem
Außendurchmesser der Büchse gleich sein kann, so daß die Anordnung insgesamt von
der Außenseite des Rohres her in die radiale Bohrung eingebracht werden kann. Als
Haltemutter wird zweckmäßigerweise eine Anschlußmutter verwendet, so daß zwischen
dieser Mutter und der äußeren Büchsenkante eine Lötfahne festgeklemmt werden kann.
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Die Erfindung wird nunmehr an Hand eines Ausführungsbeispieles einer
erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Ansicht der in den Meßkopf eines Strömungsmessers
eingebrachten Anordnung und Fig. 2 die gleiche Anordnung, wobei die einzelnen Teile
getrennt für sich dargestellt sind.
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Die Anordnung umfaßt eine Elektrode 1 mit einem Gewindeschaft 2 und
einem koaxial zum Schaft 2 angeordneten kegelstumpfförmigen Kopf3, dessen Durchmesser
in Richtung auf die Stirnfläche seines freien bzw. inneren Endes hin zunimmt. Diese
Stirnfläche verläuft im rechten Winkel zur Elektrodenachse und bildet nach dem Einbringen
der Anordnung die wirksame Elektrodenoberfläche, wie F i g. 1 zeigt. Die Isolierbüchse
4 ist ringförmig ausgebildet, und ihre zylindrische Außenfläche besitzt den gleichen
Durchmesser wie die Stirnfläche des Elektrodenkopfes 3. An ihrem äußeren Ende ist
sie mit einem radial umlaufenden Flansch 5 versehen.
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Wie aus der Einzeldarstellung der F i g. 2 hervorgeht, weist die Büchse
4 vor dem Zusammenbau eine zylindrische Mittelbohrung 6 auf, die erst beim Einbringen
des Elektrodenkopfes entsprechend der Darstellung der F i g. 1 verformt wird.
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Die Innenfläche 7 des Flansches 5 bildet eine Schulter. Die Anordnung
wird insgesamt in eine radial durch das Meßrohr 9 verlaufende Bohrung 8 eingebracht,
in die die Büchse 4 dichtend eingepreßt wird. Die Länge der Büchse 4, gemessen von
dem inneren Ende bis zum Flansch 5, ist im wesentlichen gleich der Summe der Dicke
des Meßrohres 9 und der Dicke des an diesem angebrachten Isolierbelages 10, so daß,
wenn die Anordnung in die radiale Bohrung 8 eingebracht wird und die Schulter 7
an der Außenwandung anliegt, das innere Ende der Büchse 4 glatt mit der Innenfläche
des Isolierbelages 10 abschließt.
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Bevor die Büchse 4 von außen her in das Rohr 9 eingeschoben wird,
wird die Elektrode 1 lose in die Büchse 4 eingebracht; außerdem werden eine federnde
Unterlegscheibe 12 und eine Lötfahne 13 vor der Haltemutter 14 auf den Schaft 2
aufgebracht
und dann die Haltemutter 14 auf den Schaft aufgeschraubt. Nach dem Einbringen
der Elektrodenanordnung in die Bohrung 8 wird die Mutter 14 angezogen und so die
Elektrode 1 in die Büchse 4 eingezogen. Hierbei wirkt der Elektrodenkopf 3 als Konus,
durch den die Wandung der Büchse 4 verformt und ausgedehnt wird. Die Mutter 14 wird
so lange angezogen, bis die Stirnfläche der Elektrode 1 entsprechend der Darstellung
der Fig. 1 fluchtend mit der Innenkante der Büchse 4 und der Innenfläche des Isolierbelages
abschließt. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Elektrodenanordnung den Durchfluß
durch das Rohr 9 in keiner Weise hemmt.
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Die elektrische Verbindung zur Elektrode 1 wird über eine an der Lötfahne
angelötete, nicht dargestellte Leitung hergestellt.
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Dadurch, daß die Büchse 4 so weit verformt wird, daß sie die in der
Fig. 1 gezeigte Form einnimmt, wird eine zuverlässige flüssigkeitsundurchlässige
Abdichtung zwischen der Büchse 4 einerseits und der Wandung des Rohres 9 und des
Belages 10 andererseits erreicht.
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Es ist ersichtlich, daß mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung
die Elektrode 1 nicht nur unter Erzielung einer flüssigkeitsundurchlässigen Abdichtung
fest eingebracht werden kann, sondern daß, nachdem der maximale Durchmesser des
Elektrodenkopfes 3 im wesentlichen dem Außendurchmesser des Büchsenzylinders 4 gleich
ist, die Anordnung auch insgesamt von außerhalb des Rohres 9 in dieses eingebracht
oder aus diesem herausgenommen werden kann. Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft,
weil auf diese Weise die Elektrode 1 zu Kontroll- und Reinigungszwecken herausgenommen
und ausgewechselt werden kann, ohne daß der Meßkopf insgesamt aus der Rohrleitung,
in der er befestigt ist, herausgenommen zu werden braucht.